TUGAS RANCANGAN TEKNIK

Skripsi acuan:RANCANG BANGUN ALAT PENYANGRAI KOPI TIPE SILINDER HORIZONTAL BERPUTAR DENGAN PENGADUK TIPE ULIR

OLEH:05121002039 IRANDA PUSPITA SARI05121002039 LINDRI FIAMELDA

PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIANJURUSAN TEKNOLOGI PERTANIANFAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA

INDRALAYA2014Judul awal: RANCANG BANGUN ALAT PENYANGRAI KOPI TIPE SILINDER HORIZONTAL BERPUTAR DENGAN PENGADUK TIPE ULIRJudul baru : ALAT PENYANGRAI KOPI TIPE SILINDER DUA TABUNG HORIZONTAL BERPUTAR DENGAN PENGADUK TIPE ULIR

I. PENDAHULUAN1.1. Latar BelakangKopi merupakan salah satu komoditas perkebunan yang memiliki peran penting dalam menunjang peningkatan ekspor non-migas di indonesia. Pada tahun 2004 perolehan devisa dari komodias kopi menghasilkan nilai ekspor sebesar US$ 251 juta atau 10,1 persen dari nilai ekspor seluruh komoditas pertanian atau 0,5 persen dari ekspor non migas atau 0,4 persen dari nilai total ekspor (AEKI, 2005).Indonesia merupakan negara produsen kopi ke-empat terbesar didunia setelah Brazil, Vietnam dan Kolombia. Dari total produksi, sekitar 67% kopinya diekspor sedangkan sisanya (33%) untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri. (AEKI, 2013).Potensi Indonesia dLm dunia internasional dibidang kopi ini harus ditingkatkan, karena dapat meningkatkan pendapatan petani kopi dan pemasukan anggaran negara. Hasil produksi yang besar harus didukung oleh pengolahan yang tepat dan benar agar menghasilkan biji kopi yang bernilai jual tinggi. Salah satu tahap penting pengolahan kopi yang menentukan kualitasnya adalah proses penyangraian (roasting). Roasting merupakan proses penyangraian biji kopi yang tergantung pada waktu dan suhu yang ditandai dengan perubahan kimiawi yang signifikan (Ciptadi dan Nasution, 1985).Selama proses penyangraian, terjadi perubahan fisik dan kimia pada biji kopi. Proses sangrai diawali dengan penguapan air dan diikuti dengan reaksi pirolisis. Secara kimiawi, proses ini ditandai dengan evolusi gas CO2 dalam jumlah banyak dari ruang sangrai. Secara fisik, pirolisis ditandai dengan perubahan warna biji kopi yang semula kehijauan menjadikecoklatan. Kisaran suhu sangrai yang umum adalah antara 195oC sampai 205oC. Suhu 190oc sampai 195oc untuk tingkat sangrai ringan (warna cokelat muda), suhu 200oC sampai 205oc untuk tingkat sangrai medium (warna cokelat agak gelap) dan suhu diatas 205oC untuk tingkat sangrai gelap(warna cokelat tua agak hitam) (ICCRI, 2013).Alat penyangrai tipe silinder tertutup menghasilkan produk kopi berkualitas yang memiliki aroma dan cita rasa yang lebih kuat. Penyangrai biji kopi pada silinder tertutup dilakukan untuk mencapai suhu yang tinggi. Alat penyangrai yang menghasilkan suhu tinggi sangat dibutuhkan pada skala komersial atau tujuan bisnis sehingga target produksi kopi sangrai dapat dicapai (Ciptadi dan Nasution, 1985).Pembuatan kopi bubuk banyak dilakukan oleh petani, pedagang, pengecer, industri kecil dan pabrik. Permbuatan kopi bubuk oleh petani petani biasanya hanya dilakukan secara tradisional dengan alat alat sederhana. Sedangkan pembuatan kopi buuk oleh pabrik biasanya dilakukan secara modern dengan skala yang cukup besar dengan menggunakan alat penyangrai (Tim Karya Tani Mandiri, 2010).Penyangraian kopi hingga pada saat sekarang ini masih banyak menggunakan peralatan manual ataupun yang disebut secara tradisional yaitu dengan menggunakan kayubakar sebagai bahan bakar. Hal ini kurang efektif dan efisien bagi manusia. Untuk mengatasi ketidakefektifan dan ketidakefisienan cara manual ini, maka perlu dirancang suatu alat penyangrai kopi mekanis. Tentu juga dengan demikian dibutuhkan analisis konsep perancangan guna mengetahui state of art, identification of need, konsep, kelayakan dan juga produknya.

1.2. TujuanMakalah tugas ini bertujuan untuk merancang dan menguji kerja alat penyangrai kopi tipe silinder ganda horizontal berputar dengan pengaduk tipe ulir dan menganalisa metode desain dalam proses pembuatannya.

1.3. Rumusan MasalahBagaimana cara merancang dan menganalisa rancangan skripsi ini?

II. TINJAUAN PUSTAKA2.1. Pertanian KopiMenurut Najiyati dan Danarti (2006), kopi adalah spesies tanaman tahunan berbentuk pohon. Di dunia perdagangan, dikenal beberapa golongan kopi, tetapi yang paling sering dibudidayakan hanya kopi Arabika, Robusta, dan Liberika. Secara lengkap, klasifikasi botani kopi adalah sebagai berikut: Divisi : Spermatophyta Subdivisi: Angiospermae Kelas : Dicotyledonae Ordo : Rubiales Famili : Rubiaceae Genus : Coffea Spesies : coffea sp. Pada umumnya tanaman kopi berbunga setelah berumur sekitar dua tahun. Bila bunga sudah dewasa, terjadi penyerbukan dengan pembukaan kelopak danmahkota yang akan berkembang menjadi buah. Kulit buah yang berwarna hijau akan menguning dan menjadi merah tua seiring dengan pertumbuhannya. Waktu yang diperlukan dari bunga menjadi buah matang sekitar 6-11 bulan, tergantung jenis dan lingkungan. Kopi Arabika membutuhkan waktu 6-8 bulan, sedangkan kopi Robusta 8-11 bulan. Bunga umumnya mekar awal musim kemarau dan buah siap dipetik di akhir musim kemarau. Di awal musim hujan, cabang primer akan memanjang dan membentuk daun-daun baru yang siap mengeluarkan bunga pada awal musim kemarau mendatang (Najiyati dan Danarti 2006). Jika dibandingkan dengan kopi Arabika, pohon kopi Robusta lebih rendah dengan ketinggian sekitar 1,98 hingga 4,88 meter saat tumbuh liar di kawasan hutan. Pada saat dibudidayakan melalui pemangkasan, tingginya sekitar 1,98 hingga 2,44 meter (Retnandari dan Tjokrowinoto 1991). Buah kopi terdiri dari daging buah dan biji. Daging buah terdiri dari tiga lapisan yaitu lapisan kulit luar (exocarp), daging buah (mesocarp), dan kulit tanduk (endocarp) yang tipis, tetapi keras. Kulit luar terdiri dari satu lapisan tipis. Kulit buah yang masih muda berwarna hijau tua yang kemudian berangsur-angsurmenjadi hijau kuning, kuning, dan akhirnya menjadi merah, merah hitam jika buah tersebut sudah masak sekali. Daging buah yang sudah masak akan berlendir dan rasanya agak manis. Biji terdiri dari kulit biji dan lembaga (Ciptadi dan Nasution 1985; Najiyati dan Danarti 2006). Kulit biji atau endocarp yang keras biasa disebut kulit tanduk. Lembaga (endosperma) merupakan bagian yang dimanfaatkan untuk membuat minuman kopi.Menurut Ciptadi dan Nasution (1985), buah kopi umumnya mengandung 2 butir biji, tetapi kadang-kadang hanya mengandung satu butir saja. Biji kopi ini disebut biji kopi lanang/kopi jantan/kopi bulat. Buah kopi yang sudah masak pada umumnya akan berwarna kuning kemerahan sampai merah tua. Tetapi ada juga yang belum cukup tua tetapi telah terlihat berwarna kuning kemerahan pucat yaitu kopi yang terserang hama bubuk buah kopi. Buah kopi yang terserang hama bubuk ini mengering di tangkai atau luruh ke tanah. Buah kopi yang keringtersebut dipetik dan yang luruh di tanah dipungut secara terpisah dari buah masak atau racutan yaitu memetik semua buah yang tertinggal di pohon sampai habis, termasuk yang masih muda. Petikan rampasan ini dimaksudkan guna memutus siklus hidup hama bubuk buah. Pemetikan buah kopi dilakukan secara manual (Ciptadi dan Nasution 1985; Najiyati dan Danarti 2006). Di dunia perdagangan dikenal beberapa golongan kopi, tetapi yang paling sering dibudidayakan hanya kopi Arabika, Robusta, dan Liberika. Kopi Robusta bukan nama spesies karena kopi ini merupakan keturunan dari beberapa spesies kopi terutama Coffea canephora. Kopi Robusta berasal dari hutan-hutan khatulistiwa di Afrika, yang membentang dari Uganda hingga Sudan Selatan, bahkan sampai Abyssinia Barat sepanjang curah hujan mencukupi. Kopi ini masuk ke Indonesia pada tahun 1900 dan saat ini termasuk jenis yang mendominasi perkebunan kopi di Indonesia (Retnandari dan Tjokrowinoto 1991).

2.2. Pengembangan Kopi Rakyat Berbasis AgroindustriKopi telah memberikan keuntungan bagi petani kopi, tetapi belum dapat menjamin untuk memenuhi keperluan rumah tangga petani. Karena dibandingkan dengan para pelaku ekonomi dalam rantai usaha tani dan pemasaran kopi, petani memiliki posisi paling lemah. Para pedagang dan eksportir memiliki peluang untuk memperoleh keuntungan meskipun pada tingkat harga terendah. Petani yang telah mengeluarkan biaya untuk pemeliharaan tidak dapat menyesuaikan dengan rendahnya harga kopi. Hal ini akan mempengaruhi pola pengelolaan kopi pada tahap berikutnya yang selanjutnya berpengaruh terhadap mutu kopi yang dihasilkan dan pendapatan petani (Retnandari dan Tjokrowinoto 1991). Beberapa keterbatasan petani kopi dan industri pengolahan kopi rakyat skala kecil adalah sebagai berikut: 1. Keseragaman dan kepastian ketersediaan produk yang rendah yangmenyebabkan rendahnya standar dan harga produk. 2. Keterbatasan akses terhadap pembiayaan. 3. Ketidakmampuan memenuhi volume yang dipersyaratkan pembeli komersial.4. Umumnya tidak memiliki kemampuan untuk mendapatkan pembiayaan operasional dari sumber-sumber formal. 5. Kesulitan untuk mengakses pasar terkait faktor logistik, ketidaktepatan, dan rendahnya persiapan pengolahan kopi yang bermutu baik. 6. Mekanisme resiko yang terbatas meskipun bergerak dalam suatu kelompok tani. 7. Kelompok tani cenderung berorientasi sosial, memiliki manajemen pengelolaan yang rendah. Pembangunan pertanian pada dasarnya adalah suatu upaya untuk meningkatkan kualitas hidup petani, yang dicapai melalui strategi investasi dan kebijaksanaan pengembangan profesionalitas dan produktivitas tenaga kerja pertanian, pengembangan sarana, dan prasarana ekonomi, pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi disertai dengan penataan dan pengembangan kelembagaan pedesaan (Kasryno 2002).

2.3. Jenis-Jenis KopiDi dunia perdagangan dikenal beberapa golongan kopi, tetapi yang paling sering dibudidayakan hanya kopi arabika, robusta, dan liberika. Pada umumnya, penggolongan kopi berdasarkan spesies, kecuali kopi robusta. Kopi robusta bukan nama spesies karena kopi ini merupakan keturunan dari berapa spesies kopi terutama Coffea canephora (Najiyati dan Danarti, 2004). Menurut Aak (1980), terdapat empat jenis kopi yang telah dibudidayakan, yakni: 1. Kopi Arabika Kopi arabika merupakan kopi yang paling banyak di kembangkan di dunia maupun di Indonesia khususnya. Kopi ini ditanam pada dataran tinggi yang memiliki iklim kering sekitar 1350-1850 m dari permukaan laut. Sedangkan di Indonesia sendiri kopi ini dapat tumbuh dan berproduksi pada ketinggian 10001750 m dari permukaan laut. Jenis kopi cenderung tidak tahan Hemilia Vastatrix. Namun kopi ini memiliki tingkat aroma dan rasa yang kuat. 2. Kopi Liberika Jenis kopi ini berasal dari dataran rendah Monrovia di daerah Liberika. Pohon kopi liberika tumbuh dengan subur di daerah yang memilki tingkat kelembapan yang tinggi dan panas. Kopi liberika penyebarannya sangat cepat. Kopi ini memiliki kualitas yang lebih buruk dari kopi Arabika baik dari segi buah dan tingkat rendemennya rendah. 3. Kopi Canephora (Robusta) Kopi Canephora juga disebut kopi Robusta. Nama Robusta dipergunakan untuk tujuan perdagangan, sedangkan Canephora adalah nama botanis. Jenis kopi ini berasal dari Afrika, dari pantai barat sampai Uganda. Kopi robusta memiliki kelebihan dari segi produksi yang lebih tinggi di bandingkan jenis kopi Arabika dan Liberika. 4. Kopi Hibrida Kopi hibrida merupakan turunan pertama hasil perkawinan antara dua spesies atau varietas sehingga mewarisi sifat unggul dari kedua induknya. Namun, keturunan dari golongan hibrida ini sudah tidak mempunyai sifat yang sama dengan induk hibridanya. Oleh karena itu, pembiakannya hanya dengan cara vegetatif seperti stek atau sambungan.

2.4. Pengeringan Biji KopiPengeringan adalah proses pengeluaran air dari suatu bahan pertanian menuju kadar air kesetimbangan dengan udara sekeliling atau pada tingkat kadar air dimana mutu bahan pertanian dapat dicegah dari serangan jamur, enzim dan aktifitas serangga (Hederson and Perry, 1976). Sedangkan menurut Hall (1957) dan Brooker et al., (1974), proses pengeringan adalah proses pengambilan atau penurunan kadar air sampai batas tertentu sehingga dapat memperlambat laju kerusakan bahan pertanian akibat aktivitas biologis dan kimia sebelum bahan diolah atau dimanfaatkan. Pengeringan adalah proses pemindahan panas untuk menguapkan kandungan air yang dipindahkan dari permukaan bahan yang dikeringkan oleh media pengeringan yang biasanya berupa panas. Tujuan pengeringan adalah mengurangi kadar air bahan sampai dimana perkembangan mikroorganisme dan kegiatan enzim yang dapat menyebabkan pembusukan terhambat atau terhenti. Kombinasi suhu dan lama pemanasan selama proses pengeringan pada komoditi biji-bijian dilakukan untuk menghindari terjadinya kerusakan biji. Suhu udara, kelembaban relatif udara, aliran udara, kadar air awal bahan dan kadar akhir bahan merupakan faktor yang mempengaruhi waktu atau lama pegeringan (Brooker et al., 1974). Biji kopi yang telah dicuci mengandung air 55%, dengan jalan pengeringan kandungan air dapat diuapkan, sehingga kadar air pada kopi mencapai 8-10%. Setelah dilakukan pengeringan maka dilanjutkan dengan perlakuan pemecahan tanduk. Pengeringan dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu: 1. Pengeringan dengan sinar matahari, dengan cara semua biji kopi diletakkan dilantai penjemuran secara merata. 2. Pengeringan dengan menggunakan mesin pengering, dimana pada mesin pengering tersebut terdiri atas tromol besi dengan dindingnya berlubanglubang kecil (Aak,1980).

Pengeringan pada kopi biasanya dilakukan dengan tiga cara yaitu pengeringan secara alami, buatan, dan kombinasi antara alami dan buatan.1. Pengeringan Alami Pengeringan alami hanya dilakukan pada musim kemarau karena pengeringan pada musim hujan tidak akan sempurna. Pengeringan yang tidak sempurna mengakibatkan kopi berwarna coklat, berjamur, dan berbau apek. Pengeringan pada musim hujan sebaiknya dilakukan dengan cara buatan atau kombinasi cara alami dan buatan. Pengeringan secara alami sebaiknya dilakukan dilantai semen, anyaman bambu, atau tikar. Kebiasaan menjemur kopi di atas tanah akan menyebabkan kopi menjadi kotor dan terserang cendawan (Najiyati dan Danarti, 2004). Cara penjemuran kopi yang baik adalah dihamparkan di atas lantai dengan ketebalan maksimum 1.5 cm atau sekitar 2 lapisan. Setiap 12 jam hamparan kopi di bolak-balik dengan menggunakan alat menyerupai garuh atau kayu sehingga keringnya merata. Bila matahari terik penjemuran biasanya berlangsung selama 1014 hari namun bila mendung biasanya berlangsung 3 minggu (Najiyati dan Danarti, 2004). 2. Pengeringan Buatan Pengeringan secara buatan biasanya dilakukan bila keadaan cuaca cenderung mendung. Pengeringan buatan memerlukan alat pengering yang hanya memerlukan waktu sekitar 18 jam tergantung jenis alatnya. Pengeringan ini dilakukan melalui dua tahap. Tahap pertama, pemanasan pada suhu 65-100oC untuk menurunkan kadar air dari 54% menjadi 30%. Tahap kedua pemanasan pada suhu 5060oC untuk menurunkan kadar air menjadi 8-10% (Najiyati dan Danarti, 2004). 3. Pengeringan Kombinasi Alami dan Buatan Pengeringan ini dilakukan dengan cara menjemur kopi di terik matahari hingga kadar air mencapai 30%. Kemudian kopi dikeringkan lagi secara buatan sampai kadar air mencapai 8-10%. Alat pengering yang digunakan ialah mesin pengering otomatis ataupun dengan rumah (tungku) pengering. Prinsip kerja kedua alat hampir sama yaitu pemanasan kopi dengan uap/udara di dalam ruang tertutup (Najiyati dan Danarti, 2004).

2.5. Penyangraian KopiKunci dari proses produksi kopi bubuk adalah penyangraian. Proses ini merupakan tahapan pembentukan aroma dan citarasa khas kopi dari dalam biji kopi dengan perlakuan panas. Biji kopi secara alami mengandung cukup banyak senyawa organik calon pembentuk citarasa dan aroma khas kopi. Waktu sangrai ditentukan atas dasar warna biji kopi sangrai atau sering disebut derajat sangrai. Makin lama waktu sangrai, warna biji kopi sangrai mendekati cokelat tua kehitaman (Mulato, 2002). Roasting merupakan proses penyangraian biji kopi yang tergantung pada waktu dan suhu yang ditandai dengan perubahan kimiawi yang signifikan. Terjadi kehilangan berat kering terutama gas dan produk pirolisis volatil lainnya. Kebanyakan produk pirolisis ini sangat menentukan citarasa kopi. Kehilangan berat kering terkait erat dengan suhu penyangraian. Berdasarkan suhu penyangraian yang digunakan kopi sangrai dibedakan atas 3 golongan yaitu ligh roast suhu yang digunakan 193 C sampai 199 C, medium roast suhu yang digunakan 204 C dan dark roast suhu yang digunakan 213 C sampai 221 C. Light roast menghilangkan 3-5% kadar air, medium roast menghilangkan 5-8% dan dark roast menghilangkan 8-14% kadar air (Varnam and Sutherland, 1994). Penyangrai bisa berupa oven yang beroperasi secara batch atau continous. Pemanasan dilakukan pada tekanan atmosfer dengan media udara panas atau gas pembakaran. Pemanasan dapat juga dilakukan dengan melakukan kontak dengan permukaan yang dipanaskan, dan pada beberapa desain pemanas, hal ini merupakan faktor penentu pada pemanasan. Desain paling umum yang dapat disesuaikan baik untuk penyangraian secara batch maupun continous yaitu berupa drum horizontal yang dapat berputar. Umumnya, biji kopi dicurahkan sealiran dengan udara panas melalui drum ini, kecuali pada beberapa roaster dimana dimungkinkan terjadi aliran silang dengan udara panas. Udara yang digunakan langsung dipanaskan menggunakan gas atau bahan bakar, dan pada desain baru digunakan sistem udara daur ulang yang dapat menurunkan polusi di atmosfer serta menekan biaya operasional (Ciptadi dan Nasution, 1985). Tingkat penyangraian dibagi menjadi 3 tingkatan, yaitu ringan (light), medium dan gelap (dark). Secara laboratoris tingkat kecerahan warna biji kopi sangrai diukur dengan pembeda warna lovibond. Biji kopi beras sebelum disangrai mempunyai warna permukaan kehijauan yang bersifat memantulkan sinar sehingga nilai Lovibondnya (L) berkisar antara 60-65. Pada penyangraian ringan (light), sebagian warna permukaan biji kopi berubah kecoklatan dan nilai L turun menjadi 44-45. Jika proses penyangraian dilanjutkan pada tingkat medium, maka nilai L biji kopi makin berkurang secara signifikan kekisaran 38-40. Pada penyangraian gelap, warna biji kopi sangrai makin mendekati hita/;m karena senyawa hidrokarbon terpirolisis menjadi unsur karbon. Sedangkan senyawa gula mengalami proses karamelisasi dan akhirnya nilai L biji kopi sangrai tinggal 34-35. Kisaran suhu sangrai untuk tingkat sangrai ringan adalah antara 190oC-195oC, sedangkan untuk tingkat sangrai medium adalah di atas 200oC. Untuk tingkat sangrai gelap adalah di atas 205oC (Mulato, 2002).Perubahan sifat fisik dan kimia terjadi selama proses penyangraian, menurut Ukers dan Prescott dalam Ciptadi dan Nasution (1985) seperti swelling, penguapan air, tebentuknya senyawa volatile, karamelisasi karbohidrat, pengurangan serat kasar, denaturasi protein, terbentuknya gas sebagai hasil oksidasi dan terbentuknya aroma yang karakteristik pada kopi. Swelling selama penyangraian disebabkan karena terbentuknya gas-gas yang sebagian besar terdiri dari kemudian gas-gas ini mengisi ruang dalam sel atau pori-pori kopi. Senyawa yang membentuk aroma dan rasa di dalam kopi menurut Mabrouk dan Deatherage dalam Ciptadi dan Nasution (1985) adalah: 1. Golongan fenol dan asam tidak mudah menguap yaitu asam kofeat, asam klorogenat, asam ginat dan riboflavin. 2. Golongan senyawa karbonil yaitu asetaldehid, propanon, alkohol, vanilin aldehid. 3. Golongan senyawa karbonil asam yaitu oksasuksinat, aseto asetat, hidroksi pirufat, keton kaproat, oksalasetat, mekoksalat, merkaptopiruvat. 4. Golongan asam amino yaitu leusin, iso leusin, variline, hidroksiproline, alanin, threonin, glisin dan asam aspartat. 5. Golongan asam mudah menguap yaitu asam asetat, propionat, butirat dan volerat. Di dalam proses penyangraian sebagian kecil dari kafein akan menguap dan terbentuk komponen-komponen lain yaitu aseton, furfural, amonia, trimethilamin, asam formiat dan asam asetat. Kafein di dalam kopi terdapat baik sebagai senyawa bebas maupun dalam bentuk kombinasi dengan klorogenat sebagai senyawa kalium kafein klorogenat. Biji kopi yang disangrai dapat langsung dikemas. Pengemasan dilakukan dengan kantong kertas, ketika kopi dipisahkan dari outlet khusus dan digunakan langsung oleh konsumen. Tempat penyimpanan yang lebih baik serta kemasan vakum diperlukan untuk mencegah deteriorasi oksidatif jika kopi tidak melewati outlet khusus. Saat ini digunakan kemasan vakum dari kaleng yang mampu menahan tekanan yang terbentuk atau menggunakan kantung yang dapat melepaskan tetapi menerima oksigen (Ciptadi dan Nasution ,1985).Kunci dari proses produksi kopi bubuk adalah penyangraian. Proses ini merupakan tahapan pembentukan aroma dan citarasa khas kopi dari dalam biji kopi dengan perlakuan panas. Biji kopi secara alami mengandung cukup banyak senyawa organik calon pembentuk citarasa dan aroma khas kopi. Waktu sangrai ditentukan atas dasar warna biji kopi sangrai atau sering disebut derajat sangrai. Makin lama waktu sangrai, warna biji kopi sangrai mendekati cokelat tua kehitaman (Mulato, 2002). Roasting merupakan proses penyangraian biji kopi yang tergantung pada waktu dan suhu yang ditandai dengan perubahan kimiawi yang signifikan. Terjadi kehilangan berat kering terutama gas dan produk pirolisis volatil lainnya. Kebanyakan produk pirolisis ini sangat menentukan citarasa kopi. Kehilangan berat kering terkait erat dengan suhu penyangraian. Berdasarkan suhu penyangraian yang digunakan kopi sangrai dibedakan atas 3 golongan yaitu ligh roast suhu yang digunakan 193 C sampai 199 C, medium roast suhu yang digunakan 204 C dan dark roast suhu yang digunakan 213 C sampai 221 C. Light roast menghilangkan 3-5% kadar air, medium roast menghilangkan 5-8% dan dark roast menghilangkan 8-14% kadar air (Varnam and Sutherland, 1994). Penyangrai bisa berupa oven yang beroperasi secara batch atau continous. Pemanasan dilakukan pada tekanan atmosfer dengan media udara panas atau gas pembakaran. Pemanasan dapat juga dilakukan dengan melakukan kontak dengan permukaan yang dipanaskan, dan pada beberapa desain pemanas, hal ini merupakan faktor penentu pada pemanasan. Desain paling umum yang dapat disesuaikan baik untuk penyangraian secara batch maupun continous yaitu berupa drum horizontal yang dapat berputar. Umumnya, biji kopi dicurahkan sealiran dengan udara panas melalui drum ini, kecuali pada beberapa roaster dimana dimungkinkan terjadi aliran silang dengan udara panas. Udara yang digunakan langsung dipanaskan menggunakan gas atau bahan bakar, dan pada desain baru digunakan sistem udara daur ulang yang dapat menurunkan polusi di atmosfer serta menekan biaya operasional (Ciptadi dan Nasution, 1985). Tingkat penyangraian dibagi menjadi 3 tingkatan, yaitu ringan (light), medium dan gelap (dark). Secara laboratoris tingkat kecerahan warna biji kopi sangrai diukur dengan pembeda warna lovibond. Biji kopi beras sebelum disangrai mempunyai warna permukaan kehijauan yang bersifat memantulkan sinar sehingga nilai Lovibondnya (L) berkisar antara 60-65. Pada penyangraian ringan (light), sebagian warna permukaan biji kopi berubah kecoklatan dan nilai L turun menjadi 44-45. Jika proses penyangraian dilanjutkan pada tingkat medium, maka nilai L biji kopi makin berkurang secara signifikan kekisaran 38-40. Pada penyangraian gelap, warna biji kopi sangrai makin mendekati hitam karena senyawa hidrokarbon terpirolisis menjadi unsur karbon. Sedangkan senyawa gula mengalami proses karamelisasi dan akhirnya nilai L biji kopi sangrai tinggal 34-35. Kisaran suhu sangrai untuk tingkat sangrai ringan adalah antara 190 oC-195 oC, sedangkan untuk tingkat sangrai medium adalah di atas 200 oC. Untuk tingkat sangrai gelap adalah di atas 205 oC (Mulato, 2002). Perubahan sifat fisik dan kimia terjadi selama proses penyangraian, menurut Ukers dan Prescott dalam Ciptadi dan Nasution (1985) seperti swelling, penguapan air, tebentuknya senyawa volatile, karamelisasi karbohidrat, pengurangan serat kasar, denaturasi protein, terbentuknya gas sebagai hasil oksidasi dan terbentuknya aroma yang karakteristik pada kopi. Swelling selama penyangraian disebabkan karena terbentuknya gas-gas yang sebagian besar terdiri dari kemudian gas-gas ini mengisi ruang dalam sel atau pori-pori kopi. Senyawa yang membentuk aroma dan rasa di dalam kopi menurut Mabrouk dan Deatherage dalam Ciptadi dan Nasution (1985) adalah: 1. Golongan fenol dan asam tidak mudah menguap yaitu asam kofeat, asam klorogenat, asam ginat dan riboflavin. 2. Golongan senyawa karbonil yaitu asetaldehid, propanon, alkohol, vanilin aldehid. 3. Golongan senyawa karbonil asam yaitu oksasuksinat, aseto asetat, hidroksi pirufat, keton kaproat, oksalasetat, mekoksalat, merkaptopiruvat. 4. Golongan asam amino yaitu leusin, iso leusin, variline, hidroksiproline, alanin, threonin, glisin dan asam aspartat. 5. Golongan asam mudah menguap yaitu asam asetat, propionat, butirat dan volerat.

Di dalam proses penyangraian sebagian kecil dari kafein akan menguap dan terbentuk komponen-komponen lain yaitu aseton, furfural, amonia, trimethilamin, asam formiat dan asam asetat. Kafein di dalam kopi terdapat baik sebagai senyawa bebas maupun dalam bentuk kombinasi dengan klorogenat sebagai senyawa kalium kafein klorogenat. Biji kopi yang disangrai dapat langsung dikemas. Pengemasan dilakukan dengan kantong kertas, ketika kopi dipisahkan dari outlet khusus dan digunakan langsung oleh konsumen. Tempat penyimpanan yang lebih baik serta kemasan vakum diperlukan untuk mencegah deteriorasi oksidatif jika kopi tidak melewati outlet khusus. Saat ini digunakan kemasan vakum dari kaleng yang mampu menahan tekanan yang terbentuk atau menggunakan kantung yang dapat melepaskan tetapi menerima oksigen (Ciptadi dan Nasution ,1985).

III. HASIL DAN PEMBAHASAN3.1. Identifikasi KebutuhanProses penyangraian merupakan salah satu tahapan yang penting, namun saat ini masih sedikit data tentang bagaimana proses penyangraian yang tepat untuk menghasilkan produk kopi berkualitas. Tingkat kualitas penyangaraian kopi yang masih rendah selain itu efisiensi waktu penyangraian yang relatif lebih lama jika penyangraian masih dilakukan dengan cara yang manual, misalnya menyangrai kopi dengan wajan yang terbuka dan masih menggunakan panas yang dihasilkan dari kayu bakar sehingga citarasa dan aroma kopi juga kurang baik. Jika pengadukan tidak dilakukan dengan cepat maka biji kopi yang disangrai dapat gosong. Alat penyangrai kopi yang ada masih menggunakan tenaga manusia untuk menggerakan atau memutar tabung penyangrainya. Suhu dan waktu penyangraian yang belum dapat menghasilkan sangaraian biji kopi yang optimal.Untuk mengatasi beberapa masalah yang ditemukan, dibutuhkan alat yang dapat mempermudah kegiatan penyangraian kopi dan menghasilkan biji kopi yang berkualitas tinggi baik citarasa dan aromanya. Lama waktu penyangraian yang relatif lebih cepat dengan suhu yang cukup tinggi dan hasil sangraian matang merata.Kriteria yang harus dipenuhi alat yang akan dibuat untuk menyelesaikan masalah tersebut, sebagai berikut :1. Alat tidak lagi menggunakan pemutar tabung manual dengan tenaga manusia, sehingga petani kopi hanya mengontrol kerja alat.2. Penyangraian lebih cepat dan kapasitas tampung alat cukup banyak3. Mudah dioperasikan

3.2. Spesifikasi Produk Dan Perencanaan Proyek3.2.1. Identifikasi Pengguna dan KonsumenAlat ini diharapkan dapat digunakan petani kopi dalam proses penyangraian untuk menghasilkan mutu kopi produksi rumahan yang baik dan bernilai ekonomis tinggi. Alat ini dapat digunakan oleh pemula dan mahir.

3.3. Perancangan Konsep Produk3.3.1. Konsep produkAlat sebelumnya, penyangraian kopi hanya menggunakan satu silinder . Di sini kami merancang alat baru dengan memodifikasi alat menjadi dua silinder, silinder satu ada di luar sedangkan silinder ke dua ada di bagian dalamnya . pada perancangan produk ini, silinder tabung luar dibuat tidak bergerak sedangkan pada silinder tabung dalam berputar. Pada bagian dalam silinder dalam terdapat ulir yang berfungsi untuk mengaduk biji kopi pada saat penyangraian. Pemanas menggunakan satu kompor dengan bahan bakar gas. Untuk tabung gas bisa dipakai dalam ukuran apa saja. Kompor yang berfungsi sebagai sumber api diletakkan di bawah silinder. Dalam alat ini menggunakan thermostat dan selenoid yang digunakan untuk menstabilkan suhu di dalam tabung. Termostat terletak pada tabung penyangrai, sedangkan selenoid terletak di didekat sumber api. Sebagai penggerak, digunakan motor listrik yang berfungsi untuk memutar tabung bagian dalam yang kecepatannya dapat diatur dangan menggunakan reducer. Reducer dipasang pada poros tabung. Reducer yang digunakan berbentuk gir yang dihubungkan dengan menggunakan rantai pada motor listrik. Sehingga kecepatan putar silnder dapat disesuaikan dengan yang dibutuhkan.Pintu masuk diletakkkan di bagian ujung atas dekat dengan reducer. Lubang pintu berbentuk segi empat dengan tutup terbuat dari plat besi dengan model pintu geser. Lubang pemasukan tabung dalam dengan tabung luar dipasang sejajar. Supaya letak pintu bisa sejajar maka diberi tanda pada ujung poros dan bagian ujung tabung berupa garis lurus pada keduanya.Pintu keluar diletakkan pada ujung tabung lainnya yang berlawanan dengan pintu masuk.Silinder dalam. Pintu berbentuk melingkar mengikuti lingkaran silinder dalam yang dihubungkan menggunakan poros bolong dan menyatu pada pintu keluar dan bagian ujungnya terletak di luar tabung. Bagian ujung poros yang keluar dari tabung berfungsi sebagai pegangan. Pada bagian tersebut dipasang bahan isolator yang tahan terhadap panas. Tabung akan menutup apabila pintu didorong, dan akan membuka apabila ditarik. Silinder luar. Pintu terletak di bagian ujung bawah silinder. Lubang berbentuk segi empat yang letaknya tepat di bawah pintu silinder dalam. Pada pintu keluar diberi saluran untuk memudahkan penampungan kopi.Pada alat ini menggunakan dua sumber energi yaitu motor listrik dan gas. Motor listrik sebagai penggerak tabung dan kompor gas sebagai sumber panas tabung penyangrai.

3.4. Perancangan ProdukPada perancangan produk ini, memiliki tahapan tahapan sebagai berikut:3.4.1. Desain dan Pemilihan BahanPada tahap ini dilakukan perancangan alat penyangrai kopi dan menentukan bahan-bahan konstruksi yang akan digunakan pada alat penyangrai kopi tersebut.3.4.2. Perakitan AlatPada tahap ini dilakukan perakitan bagian-bagian alat sehingga menjadi unit alat penyangrai kopi silinder ganda horizontal putar dengan pengaduk tipe ulir.3.4.3. Pengujian alat penyangrai kopiPengujian dimaksudkan untuk mengetahui apakah alat penyangrai kopi bekerja sesuai dengan prosedur atau tidak. Dimana pengujian ini nantinya akan menghasilkan data spesifikasi alat penyangrai kopi yang dapat dievaluasi.3.4.4. Pengumpulan dataData yang dikumpulkan dalam penelitian ini yaitu kebutuhan daya, kapasitas teoritis, kapasitas efektif dan efisiensi kerja alat.3.4.5. Pengolahan dan analisis dataData yang diperoleh dari pengukuran pada saat penelitian akan diolah dan disajikan dalam bentuk tabulasi dan grafik.

3.5. Evaluasi Produk3.5.1. Kebutuhan Daya (Watt)Menurut Khurmi dan Gupta (1999), kebutuhan daya pada benda putar menggunakan rumus sebagai berikut :P=.(1)Keterangan:P= Daya yang dibutuhkan untuk memutar pulley yang digerakkan (Watt)F= Gaya yang bekerja pada pulley yang digerakan (N)R= Jari-jari pulley (m)N= Putaran permenit (rpm)

3.5.2. Kapasitas TeoritisKapasitas teoritis diperoleh dengan menggunakan persamaan matematis yang telah dimodifikasi (Muin, 1986) sebagai berikut:KT=P=..(2)Keterangan:KT=kapasitas teoritis (Kg/jam)TG= tebal mata ulir (m)TK= tinggi kontak (m) P= massa jenis bahan (Kg/m3)Rpm= kecepatan putaran permenit (rpm)O= diameter ulir (m)N= jumlah ulirN= jumlah pengaduk

3.5.3. Kapasitas Efektif (Kg/jam)Menurut Standar Nasional Indonesia (SNI) 7850 (2010), Kapasitas kerja efektif suatu alat adalah perbandingan antara massa suatu bahan terhadap waktu kerja alat.KE= (3)

Keterangan:KE= Kapasitas Efektif (kg/jam)W= Berat kopi yang disangrai (Kg)T= Waktu yang dibutuhkan dalam penyangraian (detik)

3.5.4. Efisiensi Kerja MesinMenurut Daywin et al. (1984), sfisiensi kerja mesin ditentukan dengan membandingkan antara kapasitas kerja efektif terhadap kapasitas kerja teoritis yang dinyatakan dalam persen(%).EF=........................................................................(4)Keterangan:EF= Efisiensi kerja mesin (%)KE= Kapasitas efektif (kg/jam)KT= Kapasitas Teoritis (kg/jam)

3.5.5. Konsumsi Bahan Bakar LPGMenurut SNI 7580 (2010), komsumsi bahan bakar dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :FC=..(5)Keterangan:FC= konsumsi bahan bakar (L/jam)FV= volume bahan bakar yang dipakai (L)t= waktu (jam)

3.5.6. Tingkat KematanganPerubahan-perubahan warna terjadi secara berturut-turut dari hijau atau coklat muda menjadi kayu manis lalu hitam dengan permukaan berminyak. Bila kopi sudah berwarna kehitaman dan mudah pecah (retak), maka penyangraian segera dihentikan dan kopi segera diangkat lalu didinginkan. Perubahan warna biji kopi menjadi coklat ini disebabkan karena terjadinya karamelisasi karbohidrat yang terkandungdalam kopi akibat penggunaan suhu yang sangat tinggi dalam proses penyangraian.

IV. LAMPIRANLampiran 1. Diagram alir perencanaan penelitian

Lampiran 2. Gambar Alat