JRPB, Vol. 7, No. 2, September 2019, Hal. 249-255 DOI: 10.29303/jrpb.v7i2.144 ISSN 2301-8119, e-ISSN 2443-1354 Tersedia online di http://jrpb.unram.ac.id/

## RANCANG BANGUN DAN UJI KINERJA MESIN PERAJANG TEMBAKAU MESIN PERAJANG TEMBAKAU SEMI MEKANIS SISTEM KAYUH

## Design of Semi –Mechanical Tobacco Slicer Machine with Paddle Type
Sandra Malin Sutan 1 ,Yoga Aditya Pratama 1*) , Gunomo Djoyowasito 1 , Ary Mustofa Ahmad 1
1 Jurusan Keteknikan Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Brawijaya, Jl. Veteran, Malang 65145
Email *) : yogaadityapratama87@gmail.com
Diterima: Juli 2019 Disetujui: September 2019

## ABSTRACT
Tobacco is a very promising export commodity for Indonesia. With a high selling price, tobacco can  improve  the economic  level of  the tobacco  farming  community.  Problems that are often faced in the tobacco processing process are long and less efficient crafting processes.  Therefore,  a  tool  to  support  an  effective  and  efficient  crafting  process  is necessary. The making of tools is done in Malang creative art welding workshop and tool testing is carried out in the power laboratory and agricultural machinery.  The purpose of making this tool is to make the semi-mechanical tobacco chopper system paddle and test the performance of the chopper machine. The working principle of this machine is that the blade shaft that is connected to the pedaling pedal will rotate when the pedal is moved and will slice the leaves of tobacco that enter through the leaf input section. From the results of engine performance tests that have been made obtained the value of engine efficiency is 94% and the average capacity of 21.92 kg / hour and the power needed by the engine is 0.228 HP
Keywords: engine power, paddle system, slicer, tobacco

## ABSTRAK
Tembakau  merupakan  tanaman  komoditas  ekspor  yang  sangat  menjanjikan  bagi Indonesia.  Dengan  harga  jual  yang  tinggi,  tembakau  dapat  meningkatkan  taraf perekonomian masyarakat petani tembakau. Masalah yang sering dihadapi dalam proses pengolahan  tembakau  adalah  proses  perajangan  yang  lama  dan  kurang  efisien.  Oleh karena  itu,  diperlukan  suatu  alat  guna  menunjang  proses  perajangan  yang  efektif  dan efisien. Pembuatan alat dilakukan di bengkel las Art Creative Malang dan pengujian alat dilakukan di Laboratorium Daya dan Mesin Pertanian. Tujuan dari penelitian ini adalah membuat alat perajang tembakau semi mekanis sistem kayuh dan menguji kinerja dari mesin perajang terebut. Prinsip kerja dari mesin ini, yaitu poros pisau yang tersambung
pada  pedal  pengayuh  akan  berputar  ketika  pedal  digerakkan  dan  akan  mengiris  daun tembakau yang masuk melalui bagian penginputan daun. Dari hasil uji kinerja mesin yang telah  dibuat  didapatkan  nilai  efisiensi  mesin,  yaitu  94%  dan  kapasitas  rata-rata  21,92 Kg/jam dan daya yang dibutuhkan mesin sebesar 0,228 HP.
Kata kunci: daya mesin, perajang, sistem kayuh, tembakau

## PENDAHULUAN
Latar Belakang Tanaman tembakau merupakan tanaman  tropis  yang  dapat  hidup  pada rentang iklim yang luas. Karena responnya netral  terhadap  panjang  hari.  (Suwarto, dkk., 2014). Tembakau merupakan tanaman  komoditas  ekspor  yang  sangat menjanjikan  bagi  Indonesia.  Tembakau Indonesia  merupakan  jenis  tembakau terbaik yang beredar di pasar dunia. Daun tembakau  mempunyai  beberapa  varietas yang  umum  dijumpai  di  Indonesia  antara lain  seperti tembakau  deli,  tembakau  deli,
tembakau temanggung,
tembakau Vorstelanden,
tembakau
Madura, tembakau  besuki  dan  tembakau  Lombok timur (Siregar dan Zuliyanti, 2016)
Dewasa  ini,  pemanfaatan  daun tembakau  lebih  ditekankan  pada  bahan baku  utama  untuk  pembuatan  rokok. Sebenarnya  banyak  produk-produk  lain yang dapat dihasilkan dari daun tembakau ini.  Seperti  halnya  bioinsektisida.  Bio insektisida  dari  bahan  baku  nikotin  daun tembakau  ini  lebih  ramah  lingkungkan disbanding  dengan  insektisida  berbahan baku DDT. Petani dapat lebih diuntungkan dengan  adanya  bioinsektisida  ini  karena akan menurunkan biaya produksi dan biaya operasional pertanian disamping terhindarnya  tanaman  produksi  dari  hama serangga (Paramartha dan Lazuardi, 2013)
Dalam  pengolahan  daun  tembakau, kendala yang umum dihadapi yaitu proses perajangan  yang  memerlukan  waktu  lama dan kurang menunjang sisi keamanan dari perajang  tembakau.  Hal  ini  karena  alat yang digunakan masih sederhana. Dimana pada umumnya perajangan masih menggunakan pisau perajang konvensional
dan tatakan kayu sebagai tempat dari daun tembakau (Djumali, 2011).
Berdasarkan  permasalahan  tersebut maka  dibuat  sebuah  mesin  perajang tembakau  semi  mekanis  menggunakan sistem  kayuh  yang  mudah  digunakan. Untuk mengoperasi mesin perajang tembakau semi mekanis ini digunakan daya dari  operator  untuk  memutar  poros    dari pisau perajang. Dimana antara poros pisau dan  penggerak  dari  operator  dihubungkan oleh  rantai  dan  gir  sproket  dengan  rasio 44:1. Untuk memaksimalkan hasil rajangan digunakan 2 buah mata pisau perajang yang terpasang pada poros.

## METODE PENELITIAN

## Alat dan Bahan
Beberapa alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain las listrik, gerinda tangan, bor tangan, palu rivet, meteran, dan penggaris siku.
Adapun  bahan  yang  digunakan dalam penelitian ini, yaitu mesin tembakau, paku rivet, timbangan, besi plat, besi profil siku, dan roda gigi.

## Metode
Pembuatan  mesin  dilakukan  pada bulan Juni – Juli 2018 bertempat di bengkel las Art  Creative Malang  dan  pengujian mesin dilakukan pada bulan Agustus 2018 dan  bertempat  di  Laboratorium  Daya  dan Mesin  Pertanian  Jurusan  Keteknikan Pertanian  Fakultas  Teknologi  Pertanian Universitas  Brawijaya.  Adapun  tahapan penelitian  ini,  yaitu  (1)  merancang  desain mesin,  (2)  Pembuatan  bagian  mesin perajang,  (3)  Perakitan  bagian  mesin perajang, dan (4) pengujian mesin perajang tembakau. Desain rancangan mesin
perajang  tembakau  dapat  dilihat  pada Gambar 1.
Gambar 1. Desain Mesin Perajang Tembakau Semi Mekanis Sistem Kayuh
Desain  pisau  perajang  tembakau dibuat  melengkung  dengan  sudut  potong 10 o dengan  harapan  dapat  menghasilkan potongan yang lebih halus dan mengurangi memar  yang  disebabkan  ketika  pisau berputar  dan  memotong  gulungan  daun tembakau.  Desain  pisau  perajang  dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Pemasangan pisau perajang pada poros
Pengujian  yang  dilakukan  pada mesin  ini  bertujuan  untuk  menguji kelayakan  fungsi  alat  ketika  beroperasi. Pengujian  dilakukan  untuk  mendapatkan nilai  efisiensi,  kapasitas,  dan  daya  yang dibutuhkan  dari  mesin  perajang.  Adapun untuk pengujian dilakukan dengan merajang  daun  tembakau  yang  telah digulung  sebanyak  5  kali  ulangan  dengan massa yang sama pada tiap ulangannya.
1. Massa jenis Tembakau Massa  jenis  dari  daun  tembakau  yang dipakai pada pengujian dihitung menggunakan persamaan 1. 𝜌 = 𝑚 𝑣 ....................................................... 1) Dimana: 𝜌 = Massa Jenis Tembakau (kg/cm 3 ) 𝑚 = Massa tembakau (kg)
𝑣 = Volume Gulungan daun tembakau (cm 3 ) 2. Kapasitas Aktual Kapasitas  Aktual  Mesin  Perajang Tembakau dihitung menggunakan persamaan 2. 𝐾𝑎 = 𝑊𝑝 𝑡 .................................................... 2) Dimana: Ka = Kapasitas Aktual Perajangan (kg/menit) Wp   = Berat Tembakau yang keluar dari input perajang (kg) t =  Waktu  yang  diperlukan  untuk merajang tembakau (menit)
3. Kapasitas Teoritis Kapasitas  teoritis  mesin  perajang tembakau dihitung menggunakan persamaan 3. 𝑚𝑓 =  𝜌𝑓  × 𝐴𝑡 × 𝐿𝑐 × 𝜆𝑘 × 𝑁𝑐 .......... 3) Dimana: m f = Kapasitas Teoritis (kg/s) 𝜌 = Densitas Bahan (kg/m 3 ) A t = Luas Area Perajangan (cm 2 ) L c = Lebar Rajangan (mm)
𝜆 = Jumlah Pisau Perajang
N = Kecepatan Putar Pisau rpm)

## 4. Efisiensi Mesin
Efisiensi  mesin  perajang  tembakau dihitung menggunakan persamaan 4.
E f = 𝐾𝑎 𝐾𝑡 × 100% ......................................... 4) Dimana:
E f = Efisiensi mesin perajang (%),
Ka = Kapasitas Aktual (kg/jam), Kt =Kapasitas Perajangan Teoritis (kg/jam) 5. Gaya Potong Pisau
Gaya  potong  yang  dihasilkan  pisau perajang  dapat  dihitung  menggunakan persamaan 5. F = τ x A ................................................ 5)
Dimana:
F = Gaya Potong Pisau (kg) τ = Tegangan Geser Tembakau (kg/cm 2 )
A = Luas Penampang (cm 2 )
6. Massa tembakau yang terpotong Massa tembakau yang terpotong selama putaran pisau dapat dihitung menggunakan persamaan 6.
𝑚 =  𝜌  × 𝑉 ................................................ 6)
Dimana:
M = massa tembakau yang terpotong (kg)
𝜌 = massa jenis tembakau (kg/cm 3 ) 𝑉
=Volume  tembakau  terpotong  pisau (cm 3 )
7. Putaran pisau perajang
Putaran  pisau  perajang  yang  terjadi diukur  menggunakan  tachometer  pada putaran  gir  pedal  kemudian  dihitung menggunakan persamaan:
𝑁1 × 𝑍1 = 𝑁2  × 𝑍2 ................................. 7) Dimana: N1 = Putaran gir pada pedal pengayuh (rpm)
N2 = Putaran gir pisau perajang (rpm) Z1 = Jumlah gigi pada gir pedal pengayuh Z2 = Jumlah gigi pada poros pemutar pisau rajangan
8. Daya yang dibutuhkan mesin
Daya  yang  dibutuhkan  mesin  untuk beroperasi  dapat  dihitung  menggunakan persamaan:
P = 𝑇𝑥 𝑛 5252 .................................................. 8)
Dimana:
P = Daya mesin yang dibutuhkan (HP)
n = kecepatan putar (rpm) T = Torsi (N.m)

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil Rancang Bangun Mesin
Perancangan mesin perajang
tembakau  semi  mekanis  sistem  kayuh  ini menggunakan software AutoCad  2017. Perancangan  mesin  perajang  tembakau semi  mekanis  sistem  kayuh  ini  dilakukan dengan pendekatan
struktural
dan fungsional.
Rancangan
struktural digunakan  untuk  mengetahui  komponen
dan  dimensi  secara  detail  dari  setiap komponen  tersebut  pada  model  yang dibuat.  Rancangan  fungsional  digunakan untuk  mengetahui  fungsi  dari  setiap komponen model alat. Hasil penerapan dari rancangan  yang  telah  dilakukan  dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Mesin Perajang Tembakau Semi Mekanis Sistem Kayuh
Adapun  bagian  dan  fungsi  dari masing  masing  bagian  adalah  sebagai berikut:  (a)  penutup  pisau  yang  berfungsi untuk melindungi operator dari pisau yang berputar,  (b)  pisau  yang  berfungsi  untuk merajang  daun  tembakau,  (c)  penampung yang  berfungsi  untuk  menampung  daun tembakau  yang  telah  dirajang,  (d)  meja daun  tembakau  yang  berfungsi  sebagai tatakan daun tembakau sebelum dimasukkan  ke  input  perajangan,  (e) kerangka  mesin  yang  berfungsi  sebagai penyangga mesin, (f) transmisi gir sproket dan rantai yang berfungsi sebagai penyalur daya dari operator ke poros putar pisau.

## Hasil Uji Kinerja Mesin
Dari  hasil  pengujian  mesin  perajang tembakau  semi  mekanis  sistem  kayuh dengan  5  kali  pengulangan  menggunakan daun  tembakau  dengan  massa  yang  sama didapatkan  massa  tembakau  yang  keluar dari  output  perajang  berjumlah  1,82  Kg. Hasil uji kinerja mesin perajang tembakau dapat dilihat pada Tabel 1.
E F A B C D
Tabel 1. Hasil Uji Kinerja Mesin Perajang
Tembakau Ulangan Massa (Kg) Putaran Roda Gigi (rpm) Massa Tembakau yang keluar (kg) 1 2 86 0,42 2 2 82 0,39 3 2 79 0,34 4 2 80 0,36 5 2 76 0,31 Jumlah 1,82
Dari  Tabel  1  terlihat  bahwa  rpm  yang terukur pada tachometer tidak konstan. Hal ini disebabkan karena daya yang diberikan oleh  operator  tidak  sama  pada  putaran pedal. Makin besar rpm atau putaran pisau maka  massa  tembakau  yang  dikeluarkan akan  semakin  besar.  Hal  ini  disebabkan karena  semakin  besar  rpmm  mata  pisau akan  lebih  sering  memotong  tembakau. Menurut  Mursidi  (2015),  faktor  yang mempengaruhi  kapasitas  kerja  mesin adalah kemampuan mentransfer daya pada perajangan dan sifat fisik bahan (kekerasan)  bahan  yang  dipakai  sebagai bahan uji.
Dari  kelima  ulangan  pengujian kapasitas  didapatkan  besar  kapasitas  rata rata  perajang  adalah  sebesar  0,364 Kg/menit  atau  sebesar  21,84  kg/jam. Tembakau yang digunakan pada uji kinerja mesin ini memiliki densitas sebesar 1,132 x 10 -3 kg/cm 3 . Pengukuran densitas bahan
dilakukan  dengan  perbandingan  massa gulungan tembakau dengan volume gulungan tembakau tersebut. Besar densitas tembakau pada umumnya sebesar 3,57 x 10 -4 Kg/cm 3 (Pitrandjalisari, 2014). Hasil rajangan daun tembakau dapat dilihat pada  gambar  4.  Hasil  rajangan memiliki tebal  yang  bervariasi  atau  tidak  seragam. Rata  rata  tebal  rajangan  daun  tembakau berkisar antara 1 – 2 mm.
Gambar 4. Hasil Rajangan Daun Tembakau
Hasil  Rajangan  yang  tidak  seragam dapat disebabkan karena kecepatan penginputan  daun  ke  perajang  tidak  sama dengan  kecepatan  putar  pisau  perajang. Hasil pengukuran ketebalan rajangan daun tembakau dapat dilihat pada Tabel 2.
Data  sebaran  ketebalan  rajangan tembakau  terlihat  bervariasi  pada  tiap ulangannya.  Dapat  disimpulkan  bahwa ketebalan rajangan tembakau yang dihasilkan  masih  bervariasi.  Hal  ini dikarenakan  kecepatan  penginputan  daun ke  dalam  mulut  potong  tidak  selaras dengan  kecepatan  putar  pisau  yang dihasilkan.  Menurut Nurdaib  (2019) kecepatan putar pisau akan mempengaruhi
Tabel 2. Ketebalan Hasil Rajangan daun Tembakau
Sampel Ulangan I II III IV V 1 2 1 3.5 2 1.5 2 1.2 2.5 1.2 1.5 1 3 3.1 1.5 1.5 2.1 1 4 1.8 1.3 0.5 1.4 1.5 5 1.5 1.2 1 2.1 1.7 Rata- Rata 1.92 1.5 1.54 1.82 1.34 X 2 3.6864 2.25 2.3716 3.3124 1.7956 Std Dev ± 0.725948  ± 0.587367  ± 1.154556  ± 0.342053  ± 0.320936
besar cacahan atau rajangan yang dihasilkan.  Semakin  cepat  putaran  pisau maka hasil cacahan akan semakin kecil/tipis. Sebaran data ketebalan rajangan daun tembakau dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Standar Deviasi Keseragaman Tebal Rajangan Daun Tembakau
Menurut  Albaha  (2011),  besarnya jumlah rajangan tembakau yang dihasilkan oleh  mesin  berbanding  lurus  dengan jumlah  putaran  pisau  mesin  perajang. Maka dari itu jumlah tembakau yang keluar tiap  pengujian  bervariasi  tergantung  pada kecepatan  putar  mesin  yang  dioperasikan oleh operator.

## Efisiensi Mesin Perajang
Efisiensi
merupakan hasil perbandingan antara kapasitas actual mesin perajang  tembakau  dengan  kapasitas teoritis  dengan  nilai  berupa  persentase. Efisiensi  dapat  dihitung  menggunakan persamaan  4.  Hasil  dari  perhitungan didapatkan  efisiensi  senilai  94%  dengan nilai kapasitas aktual sebesar 21,92 kg/jam dan  kapasitas  teoritis  mesin  sekitar  23,22 kg/jam.  Faktor  yang  mempengaruhi  kerja mesin adalah sifat fisik bahan (kekerasan) bahan dan perbedaan kemampuan mentransfer daya pada perajangan (Mursidi, 2015)

## Daya yang dibutuhkan Mesin Perajang
Berdasarkan  perhitungan  yang  telah dilakukan dengan persamaan 8, daya yang
dibutuhkan  mesin  untuk  dapat  beroperasi senilai  0,228  HP  dengan  torsi  yang dihasilkan  sebesar  7,45  N.m  dan  besar putaran  pisau  161,2  rpm.  Gaya  potong yang  dihasilkan  pisau  perajang  ketika mengiris daun tembakau sebesar 32,39 N. Menurut Tirtosastro dan Musolaeni (2015), besar  tenaga  yang  digunakan  manusia dalam  beraktivitas  berbeda  beda  sesuai dengan beban kerja yang dilakukan. Beban kerja manusia dapat digolongan menjadi 3 (tiga),  yaitu  kerja  ringan  dengan  tingkat penggunakan  tenaga  0,15  HP  –  0,3  HP, kerja  sedang  dengan  tingkat  penggunaan energi  0,3  HP  –  0,5  HP  dan  kerja  berat dengan tingkat penggunaan energi sebesar 0,5 HP sampai 0,8 HP. Dengan daya yang dibutuhkan operator untuk mengoperasikan  mesin  cukup  rendah, mesin ini tidak akan membebani kerja yang dilakukan oleh operator.

## KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Dari  penelitian  rancang  bangun mesin  perajang  tembakau  semi  mekanis tipe kayuh dapat disimpulkan bahwa:
1. Dihasilkan  mesin  perajang  semi mekanis  sitem  kayuh  dengan  dimensi keseluruhan  mesin  yaitu  sebesar  700 mm x 600 mm x 900 mm
2. Besar  nilai  efisiensi  mesin  perajang tembakau semi mekanis sistem kayuh diketahui sebesar 94%
3. Daya yang dibutuhkan untuk mengoperasikan mesin perajang tembakau semi mekanis adalah sebesar 0,228 HP

## Saran
Adapun  saran  yang  disimpulkan setelah  dilakukan  penelitian  rancang bangun  mesin  perajang  tembakau  semi mekanis tipe kayuh ini antara lain, yaitu:
1. Perlu  adanya  perbaikan  rancangan untuk menyeimbangkan antara putaran pisau  potong  dan  masukan  daun  ke
0 0,5 1 1,5 2 2,5 1 2 3 4 5 R at a- ra ta K e te b ala n R aj an g (m m ) Ulangan ke-
input  perajang  agar  ketebalan  hasil rajangan
2. Perlu  adanya  modifikasi  pada  bagian penginputan daun untuk memperlancar  proses  masuknya  daun ke bagian pisau perajang

## DAFTAR PUSTAKA
Albaha,  F.  2011. Proses  Pembuatan Rangka  pada  Mesin Perajang  Daun
Tembakau .  Yogyakarta;  Fakultas Teknik Unversitas Negeri Yogyakarta Djumali.  2011. Karakter  Agronomi  yang Berpengaruh  Terhadap  Hasil  dan Mutu  Rajangan  Kering  Tembakau Temanggung. Malang; Buletin Tanaman  Tembakau,  serat  dan Minyak Industri 3(1) Balai Penelitian Tembakau dan Serat
Mursidi,  R.  2015.  Desain  Perajang
Serbaguna dengan Tipe Blade Sliding  dan  Sistem  Transfer  Tenaga Semi Mekanis dan Mekanis. Prosiding Seminar Agroindustri dan Lokakarya Nasional FKPT-TPI Program Studi TIP-UTM Universitas Sriwijaya
Nurdaib. 2019. Analisa Kemiringan Sudut Mata  Pisau  Mesin  Pencacah  Daun Kering Terhadap Pencacahan Untuk
Kompos Organik. Kediri; Universitas
Nusantara PGRI Kediri Paramartha,  D.,  dan  Lazuardi,  Y.  2013. Pemanfaatan Nikotin untuk Memproduksi Bio Insektisida dengan Bio Ekstrasi Cair. Semarang; Jurnal  Teknik  Kimia  dan  Industri Universitas Dipoegoro
Pitrandjalisari,  V.  2014.  Perancangan
Mesin Perajang Tembakau dengan 3
Mata  Pisau  Pada  Kapasitas  120
Kg/jam.  Malang; Jurnal  Widya
Teknika Vol.22 No.1; Maret 2014
Siregar,  A.,  dan  Zuliyanti.  2016.  Literasi Inventarisasi  Hama  dan  Penyakit Tembakau  Deli  Di  Perkebunan Sumatera  Utara.  Medan: Jurnal
Pertanian Tropik Vol 3 No.3 Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara
Suwarto, Y. Octavianty, dan S. Hermawati. 2014. Top 15 Tanaman Perkebunan. Penebar Swadaya. Jakarta.
Tirtosastro,  S.,  dan  Musolaeni,  W.  2015 . Penanganan Panen Dan Pasca Panen Tembakau  dikabupaten  Bojonegoro . Malang; Jurnal Buana Sains Vol 15 No. 2.155-164 Universitas Tribhuwana. Tunggadewi.