## Perancangan Mesin Pengolahan Kedelai Otomatisasi Ramah Lingkungan dan Higienis
W. Sujana, Teguh R., K. A. Widi Dosen Teknik Mesin, Institut Teknologi Nasional Malang Email : wayan_sujana58@yahoo.com

## Abstrak
Kegitan ini merupakan riset pembuatan alat yang akan diaplikasikan pada masyarakat yaitu  berupa  produk  TTG  (teknologi  tepat  guna).  Tujuan  kegiatan  ini  adalah  dapat mempekerjakan  usia-usia  produktif  (20-30  tahun),  dimana  dengan  teknologi  ini,  akan mempermudah  proses  pelembangan,  dapat  meningkatkan  produktifitasnya  tanpa  adanya penyakit-penyakit  yang  dapat  membahayakan  kesehatan  pekerjanya  dan  kualitas  biji  kedelai dapat  ditingkatkan,  dapat  meningkatkan  produksinya  karena  waktu  proses  pelembangan dengan  mesin  dapat  dilakukan  secara  terus  menerus  tanpa  harus  berhenti  karena  kecapean atau keram atau kaku, dengan terpenuhinya parameter pengerjaan olahan kedelai seperti lama perendaman  maka  akan  dihasilkan  kualitas  biji  kedelai  yang  lebih  baik.  Disamping  itu, keahlian  operator  sudah  tidak  terlalu  penting  sehingga  jika  ada  pengalihan  pekerja  tidak terlalu  bermasalah  terhadap  produksi.  Dan  satu  hal  yang  menjadi  pertimbangan  dari pembuatan  alat  ini  yaitu  diharapkan  menggunakan  jumlah  listrik  (watt)  yang  rendah  karena home industri tersebut rata-rata memiliki kapasitas listrik terpasang yang rendah (sekitar 450- 900 watt).
Kata Kunci : perancangan, otomatisasi, higienis, kedelai

## 1. PENDAHULUAN
Bahan  baku  kedelai  menjadi  produk makanan  olahan  seperti  kripik  tempe,  kue tempe,  tempe  kemasan  dan  lain-lain  dengan beraneka  ragam  rasa,  saat  ini  menjadi  pilihan untuk dikonsumsi. Hal tersebut diketahui bahwa kedelai  memiliki  beberapa  khasiat  terutama untuk  kesehatan.  Malang  sebagai  salah  satu kota  tujuan  wisata,  menjadikan  tempe  sebagai produk  unggulan  untuk  oleh-oleh  khas  dari Malang.
Meningkatnya permintaan pasar terutama  pasar  dalam  negeri  terhadap  olahan tempe,  membuat  pemerintah  kota  Malang sangat mengandalkan UKM ini untuk meningkatkan pendapatan daerah dan mensejahterakan  warganya.  Hingga  saat  ini jumlah  UKM  produk  olahan  tempe  dikota malang  mencapai`  2000  UKM  (data  BPS  kota Malang)  dan  yang  memiliki  tingkat  kebutuhan kedelai  dibawah  100  kg  perhari  mencapai  700 perajin,  dan  380  UKM  diantaranya  berada  di daerah  Sanan  dengan  total  pekerjanya  sekitar 760  orang  (salah  satu  sentra  pengolahan  tempe yang terbesar di kota Malang),.
Pantauan  di  lapangan  menunjukkan meski  penyaluran  kedelai  bersubsidi  sudah
berlangsung,  harga  kedelai  masih  berada  pada kisaran  Rp8.000-Rp8.500  per  kg,  namun  bila dibandingkan akhir 2007 dan awal 2008, sudah relatif rendah. Harga kedelai saat itu, mencapai Rp9.000 per kg atau naik  berkali-kali  lipat dari harga  kedelai  sebelumnya  yang  hanya  Rp5.000 per  kg.  (  Bisnis  Indonesia,  Kamis,  21/08/2008) Untuk  mengatasi  hal  tersebut  beberapa  UKM dengan  produksi  rendah  (dibawah  100  kg) memilih  untuk  menjadi  anggota  dibawah naungan  PRIMKOPTI  ”Bangkit  Usaha”yang berlokasi  didaerah  sanan,  dimana  bahan  baku kedelai  UKM-UKM  tersebut  diperoleh  dari koperasi  ini dengan  harga relatif  murah. Omset perhari  PRIMKOPTI  ”Bangkit  Usaha”  untuk menyediakan  bahan  baku  kedelai  bagi  anggota UKMnya yang harus disediakan adalah mencapai  13  ton/hari.  Dan  harga  1  kg  kedelai adalah  Rp.  6000,-,  dimana  dari  1  kg  kedelai akan  menghasilkan  tempe  seberat  1,4  kg  yang akan dijual dengan harga Rp. 8500 ,-. Dari 380 UKM  tersebut,  jumlah  kedelai  yang  diolah perhari  bervariasi  tergantung  kemampuan  yang dimiliki  (kondisi  pekerja  terutama  kesehatan) yaitu antara 10 s/d 80 kg. Sehingga  penghasilan UKM ini juga bervariasi yaitu antara Rp750.000,-  bahkan  hingga  berpenghasilan Rp.6.000.000 perbulan.
Daerah  Sanan  memiliki  3  RW  yang rata-rata penduduknya memiliki usaha
pengolahan tempe. UKM ini umumnya memperkerjakan  2  orang  yaitu  dikerjakan langsung  oleh  suami-istri,  dimana  pembagian tugas  ini  umumnya  suami  bertugas  sebagai pemasaran  dan  tugas  istri  adalah  yang memproduksi  atau  mengolah  tempe,  dengan usia pekerja rata-rata 40 s/d 60 tahun.
Daerah  Sanan  sudah  dikenal  akan usaha  home  industrinya  dalamn  pengolahan tempe  oleh  masyarakat  luas  hingga  luar  kota malang dan produksi tempenya juga dipasarkan di  kota-kota  lain  seperti  Jawa  Barat,  Bali, Kalimantan dan lain-lain.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Kedelai  adalah  makanan  yang  bergizi yang  dikenal  di  Indonesia  sejak  abad  ke  17, dimana  kedelai  dikenal  sebagai  budidaya makanan  dan  pupuk  hijau.  Sampai  saat  ini banyak  ditanam  didataran  rendah  yang  tidak mengandung  banyak air, seperti di pesisir utara Jawa  Timur,  Jawa  Tengah,  Jawa  Barat, Gorontalo,  Sulawesi  Tenggara,  Lampung, Sumatera Selatan dan Bali. Saat ini dari kacang kedelai  dapat  dibuat  berbagai  makanan  seperti tahu,  tempe,  kecap,  tauco,  bahkan  dapat  pula dibuat  susu  dan  sari  kedelai  yang  kemudian dikemas.  Kendati demikian kita sampai saat ini masih  mengimpor  kedelai  karena  produksi pertanian kita  masih  kurang. Sebagai  makanan, kedelai sangat berkhasiat bagi pertumbuhan dan menjaga  kondisi  sel-sel  tubuh,  hal  ini  dapat dilihat pada komposisi dari kacang kedelai yang banyak  mengandung  protein  penting  seperti pada tabel berikut :
Tabel 2.1. Kandungan kacang kedelai Unsur zat-zat makanan Kedelai (%) Air 1,9 Protein 40,7 Lemak 17,55 Karbohidrat 14,48 Mineral 5,25 Untuk  menentukan  kemampuan  mesin pembersih  kulit  ari  kacang  kedelai  perlu  juga diketahui  sifat-sifat  dari  kacang  kedelai  itu sendiri.  Biji  kacang  kedelai  berkeping  dua terbungkus kulit biji. Bentuknya pada umumnya bulat lonjong, tetapi ada juga yang agak bundar atau  bulat  pipih  dengan  besar  dan  bobot  biji kedelai antara 5-30 gr untuk bobot 100 butir. Sifat kacang kedelai mampu menyerap air  cukup  banyak  dan  dapat  menyebabkan
beratnya  naik  menjadi  dua  kali  lipat,  dengan sifat  biji  yang  keras  dan  daya  serap  air tergantung  ketebalan  kulit.  Kulit  inilah  yang ingin  dibersihkan  secara  mekanis  dengan semaksimal  mungkin.  Sehingga  mutu  dari kacang  kedelai  baik  dengan  bentuk  yang  baik dan  tetap  utuh.  Atas  dasar  tersebut  harus dicarikan  masalah  yaitu  membuat  alat  bantu pemisah  kulit  ari  kacang  kedelai  dengan  cara mekanis yang sederhana dan mudah pengoperasiannya,  dimana  dapat  dioperasikan dengan mudah, sederhana, menggunakan penggerak  tangan  sehingga  dapat  dioperasikan oleh  setiap  orang  tanpa  harus  memiliki keterampilan khusus.

## 3. METODE PENELITIAN

## 3. 1. Metode Penelitian
Metode  pelaksanaan  penelitian  yang akan dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Perancangan,  pembuatan  dan  analisis alat  pelembang  pemisah  kulit  kedelai dengan kapasitas 5 kg per menit
2. Analisis  dilakukan  dengan  beberapa parameter  proses  untuk  menentukan parameter optimum yaitu :
a. Sistem desain pipa, jumlah tekanan air  dan  sudut  semprotan  air terhadap optimalisasi pengangkatan dan pergerakan biji kedelai b. Sistem otomatisasi untuk pembersihan dan pelembangan kulit kedelai c. Pengaruh  desain  mesin  pelembang terhadap  kapasitas  olahan  dan prosentasi pembersihan kulit kedelai d. Dan parameter-parameter lain  yang dinggap penting untuk menghasilkan  produktifitas  yang tinggi 3. Hasil penelitian tahun pertama  ini  akan dilanjutkan  dengan  Perancangan  dan pengembangan  alat  untuk  kapasitas yang  lebih  besar  hingga  50  kg  yang akan  dilakukan  pada  tahun  kedua.  Dan pada  penelitian  lanjut  ini  juga  akan mengamati  faktor-faktor  lain  yang berpengaruh untuk meningkatkan prosentase  pelepasan  kulit  ari  kedelai, misalnya : a. Memberikan beban kejut
(mengubah-ubah  tekanan  aliran secara  signifikan)  menambah sistem  otomatisasi  pada  tekanan output.
b. Memberikan gesekan antara kedelai,  air  dan  dinding  bak 
menambah sistem getaran/pengayakan pada bak c. Membuat aliran turbulen 
memperbaiki  desain/bentuk  output aliran kedalam bak
Gambar  1. Alat  Bantu  Pemisah  Kulit  Ari Kedelai

## 3.2. Peralatan Pendukung Pengujian
Dalam  pelaksanaan  pengujian  alat
bantu  pemisah  kulit  ari  kedelai  yang  dibuat terdiri dari beberapa komponen, yaitu diantaranya  :  Pompa  Air  memanfaatkan  Motor penggerak  yang  digunakan  adalah  motor  AC dengan  arus  bolak  –  balik Type :  SANWA SW 115  C.  Flow  Meter  sebagai  pengukur  debit digunakan  untuk  mengukur  jumlah  debit  yang dikeluarkan  dengan  satuan  meter  kubik  (  m 3 ), untuk  itu  dapat  digunakan  untuk  pengukuran kapasitas dengan melakukan pengukuran persatuan  waktu  sehingga  didapat  volume persatuan  waktu  atau  disebut  kapasitas.  Untuk pemasangannya  diletakkan  pada  sisi  keluar pompa  dimana  alat  ini  harus  dilewatkan  aliran air.  Gate  valve berfungsi  sebagai  alat  untuk mengatur  laju  aliran  pada  saluran  buang ( discharge), yang  dipakai  sebagai  variabel dalam  melakukan  pengukuran.  Dimensi  gate valve yang  digunakan  disesuaikan  dengan diameter  pipa  yang  digunakan,  pada  penelitian ini penulis  menggunakan pipa dengan diameter 22  mm.  Stopwatch  berfungsi  sebagai  pengatur waktu  untuk  pelaksanaan  dalam  penelitian  dan pengambilan  data  –  data.  Pressure  gauge digunakan  untuk  mengukur  tekanan  pada  air dalam  pipa.  Pipa    menggunakan  2  jenis  pipa yaitu  pada  pipa  hisap  ( suction) menggunakan pipa  PVC  dengan  ukuran  22  mm  dan  pipa buang  ( discharge) menggunakan  pipa  PVC dengan  ukuran  22  mm.  Oriface  berupa  sudut  – sudut nozzle yang memiliki fungsi menghasilkan  tekanan  untuk  melepaskan  kulit ari kedelai dan diameter nozzle yang digunakan berukuran  11  mm  dan  variasi  sudut  –  sudut nozzlenya  antara  45 0 ,  60 0 ,  dan  90 0 (Gambar
4.3).  Desain  dan  jumlah  pipa  yang  memiliki
fungsi menghasilkan tekanan untuk melepaskan kulit  ari  kedelai  pada  diameter  pipa  yang digunakan  berukuran  11,5  mm  dan  variasi jumlah  pipa  dengan  lubang  3,  4,dan  5  buah (Gambar 4.4.).
Gambar 2 . Sudut Nozzle 45, 60, 90 0 (Tampak Samping)
Gambar 3. Jumlah Desain Pipa 3,4,5 Lubang

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari  hasil  percobaan  dan  perhitungan,  maka didapatkan  data  yang  ditunjukan  pada  tabel tabel sebagai berikut :
Grafik  1 .  Hubungan  Tekanan  Terhadap  Debit Aliran  Air  Pada  Sudut  Nozzle  45 0 , 60 0 , 90 0 Hubungan Tekanan Terhadap Debit Aliran Air
Pada Sudut Nozzle 45, 60, 90
0.0078
0.0113 0.0159 0.0156 0.0079 0.0114 0.0167
0.0081 0.0124 0 0.005 0.01 0.015 0.02 10 15 20 Tekanan (Psi) D e b it A li ra n A ir ( m ³/ s ) 45 60 90
Dari  gambar  grafik  diatas  dapat diketahui  hubungan  antara  tekanan  air  dan perubahan  sudut  nozzle  terhadap  debit  aliran air.  Jadi  semakin  besar  tekanan  air  maka  debit aliran  air  yang  masuk  sudut  nozzle  akan semakin  besar, dan semakin  besar  sudut nozzle maka  debit  aliran  airnya  juga  semakin meningkat  pada  tekanan  yang  besar.  Hal  ini disebabkan karena pengaruh besarnya tekanan – tekanan  pada  aliran  masuk  sudut  nozzle  yang diberikan  bervariasi.  Dari  grafik  diatas  dapat diketahui  bahwa  debit  aliran  air  yang  paling tinggi  adalah  sudut  nozzle  90 o dengan  tekanan masuk  20  Psi  yaitu  sebesar  0,0167  m 3 /s, sedangkan  debit  aliran  air  yang  paling  rendah adalah sudut  nozzle 45 o dengan tekanan  masuk sudut pipa 10 Psi yaitu sebesar 0,0078 m 3 /s.
Grafik  2. Hubungan  Tekanan  Terhadap Kecepatan/Laju  Aliran  Masuk Pada Sudut Nozzle 45 0 , 60 0 , 90 0
Hubungan  Tekanan Terhadap Kecepatan Aliran
Masuk Pada Sudut Nozzle 45, 60, 90 42.972 21.08 30.55 42.16 30.81 21.35 45.135 33.51 21.89 0 10 20 30 40 50 10 15 20 Tekanan (Psi) K e c e pa ta n A li ra n M a s uk S ud ut N oz z le (m /s ) 45 60 90
Dari  gambar  grafik  diatas  dapat diketahui  hubungan  antara  tekanan  air  dan perubahan sudut nozzle terhadap kecepatan/laju aliran  masuk  sudut  nozzle.  Jadi  semakin  besar tekanan  air  maka kecepatan/laju aliran air  yang masuk  sudut  nozzle  akan  semakin  besar,  dan semakin besar sudut nozzle maka kecepatan/laju  aliran  airnya  juga  semakin meningkat  pada  tekanan  yang  besar.  Hal  ini disebabkan karena pengaruh besarnya tekanan – tekanan  pada  aliran  masuk  sudut  nozzle  yang diberikan  bervariasi.  Dari  grafik  diatas  dapat diketahui  bahwa  kecepatan/laju  aliran  air  yang paling  tinggi  adalah  sudut  nozzle  90 o dengan tekanan masuk 20 Psi yaitu sebesar 45,135 m/s, sedangkan kecepatan/laju aliran air yang paling rendah adalah sudut nozzle 45 o dengan tekanan masuk  sudut  nozzle  10  Psi  yaitu  sebesar  21,08 m/s.
Grafik  3. Hubungan  Tekanan  Terhadap Kecepatan/Laju  Aliran  Keluar Pada Sudut Nozzle 45 0 , 60 0 , 90 0
Hubungan Tekanan Terhadap Kecepatan Aliran Keluar Pada Sudut Nozzle 45, 60, 90 0.134 0.1 0.00005 0.105 0.075 0.00007 0.103 0.077 0.000046 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 10 15 20 Tekanan (Psi) K e c e p a ta n A li ra n K e lu a r S u d u t N o z z le (m /s ) 45 60
90
Dari  gambar  grafik  diatas  dapat diketahui  hubungan  antara  tekanan  air  dan perubahan sudut nozzle terhadap kecepatan/laju aliran  air  keluar  sudut  nozzle.  Jadi  semakin besar tekanan air maka kecepatan/laju aliran air yang  keluar  dari  sudut  nozzle  akan  semakin besar,  dan  semakin  besar  sudut  dari  nozzle maka  kecepatan/laju  aliran  air  yang  dihasilkan akan semakin menurun/kecil. Hal ini disebabkan  oleh  perbedaaan  kecepatan/laju aliran masuk ( V 1 ) dan perbedaan sudut - sudut lubang  nozzle  pada  tiap  –  tiap  nozzle,  yang
mana  keduanya  merupakan  parameter  yang terkait  didalamnya.  Dari  grafik  diatas  dapat diketahui  bahwa  kecepatan/laju  aliran  air  yang keluar  dari  sudut  nozzle  yang  paling  tinggi adalah sudut  nozzle 45 0 dengan tekanan  masuk 15  Psi  yaitu  sebesar  0,134  m/s,  sedangkan kecepatan/laju  aliran  air  yang  keluar  dari  sudut nozzle  yang  paling  rendah  adalah  sudut  nozzle 90 0 dengan tekanan masuk 10 Psi yaitu sebesar 0,000046 m/s.
Grafik  4. Hubungan  Tekanan  Terhadap Prosentase  Kebersihan  Kulit  Ari Kedelai  Pada  Sudut  Nozzle  45 0 , 60 0 , 90 0
Hubungan Tekanan Terhadap Prosentase Kebersihan Kulit Ari Kedelai Pada Sudut Nozzle 45,
60, 90 1.8 0.33 0.27 6.6 3.4 0.9 0.045 0.022 0.013 0 1 2 3 4 5 6 7 10 15 20 Tekanan (Psi) P ro s e n ta s e ( % ) 45 60 90
Dari  gambar  grafik  diatas  dapat diketahui  hubungan  antara  tekanan  air  dan perubahan  sudut  nozzle  terhadap  prosentase kebersihan  kulit  ari  kedelai  (%).  Jadi  semakin besar  tekanan  air  maka  prosentase  kebersihan kulit  ari  kedelai  akan  semakin  tinggi.  Dari grafik  diatas  dapat  diketahui  bahwa  prosentase kebersihan  kulit  ari  kedelai  yang  paling  tinggi adalah sudut  nozzle 60 0 dengan tekanan  masuk 20  Psi  yaitu  sebesar  66  %,  sedangkan prosentase  kebersihan  kulit  ari  kedelai  yang paling  rendah  adalah  sudut  nozzle  90 0 dengan tekanan masuk 10 Psi yaitu sebesar 13 %.

## 5. KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan.
1. Semakin besar tekanan air maka kecepatan/laju  aliran  air  yang  masuk  sudut nozzle  akan  semakin  besar,  dan  semakin besar  sudut  nozzle  maka  kecepatan/laju aliran airnya  juga semakin  meningkat pada tekanan  yang  besar.  Hal  ini  disebabkan karena  pengaruh  besarnya  tekanan  – tekanan  pada  aliran  masuk  sudut  nozzle yang diberikan bervariasi.
2. Semakin besar tekanan air maka kecepatan/laju  aliran  air  yang  keluar  dari sudut  nozzle  akan  semakin  besar,  dan semakin  besar  sudut  dari  nozzle  maka kecepatan/laju  aliran  air  yang  dihasilkan akan  semakin  menurun/kecil.  Hal  ini
disebabkan  oleh  perbedaan  kecepatan/laju aliran  masuk  (  V 1 )  dan  perbedaan  sudut  - sudut lubang nozzle pada tiap – tiap nozzle, yang mana keduanya merupakan parameter yang terkait didalamnya.
3. Semakin besar tekanan air maka prosentase kebersihan  kulit  ari  kedelai  akan  semakin tinggi.
4. Semua  jenis  aliran  yang  dihasilkan  pada beberapa  sampel  sudut  nozzle  yang  di  uji adalah laminar.
5. Untuk  mendapatkan  hasil  yang    optimal dari  presentase  biji  kedelai  yang  dikupas kulit  arinya  pada  alat  pembersih  kulit  ari kedelai  yang  terbaik  adalah  menggunakan desain  pipa  pada orifice 5  lubang,
dikarenakan  luas  penampang orifice lebih banyak  dan  dapat  memisahkan    kulit  ari yang  sudah  terpisah  dari  bijinya.  Dengan demikian  tekanan  yang  dipakai  harus  15 Psi supaya kulit ari terkupas dari bijinya.

## Saran
1. Dalam  penelitian  sebaiknya  tidak  hanya digunakan dengan satu kali percobaan saja, tetapi  dilakukan  beberapa  kali  percobaan untuk  setiap  variasi  sudut  nozzle.  Hal  ini dimaksudkan agar
diperoleh hasil pengukuran yang lebih mendekati
kebenaran.
2. Guna menunjang suatu hasil yang maksimal  akan  lebih  baik  digunakan  alat ukur  yang  memiliki  ketelitian  lebih  tinggi sehingga didapatkan hasil pengukuran yang lebih akurat.
3. Dalam  pembuatan desain  pipa hendaknya dilakukan perancangan, konsep  yang  benar –  benar  matang  dengan  bantuan  software bidang konversi energi.
4. Perhitungan terhadap kerugian sistim perlu diperhatikan karena
mempengaruhi perhitungan dalam pengujian.

## DAFTAR PUSTAKA
A.Soedradjat.s,  Ir ”Mekanika  Fluida  dan Hidrolika” , Nova, Bandung, 1983 Bisnis Indonesia, Kamis, 21/08/2008
David G Alciatore,Michael B Histand, MECHATRONICS AND MEASUREMET  SYSTEM ,  Singapura. 2004 Giles VRanald, “Fluid  Mechanics  And Hidrolics  2/ed” ,  Schaum  Outline Series  McGraw-Hill  Book  Company, Singapore.August, 1976 Munson, “ Mekanika Fluida”, 2002 Pengantar  Tenaga  Listrik,  irwan  Iftadi  T. Industri UNS Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia
– www.energyefficiencyasia.org
Soetedjo, Ir, “Fluid Flow” , Angkasa, Bandung,
1982
Steeter L Victor; Wylie E Benjamin “Mekanika Fluida” , Erlangga, Jakarta,1999 Sularso  &  Haruo  Tahara,  “ Pompa  & Kompresor “,  Pradnya  Paramita, Jakarta, 2006
Tata  cara  perencanaan  unit  paket  instalasi pengolahan air (SNI 19-6774-2002)