E:\Pelita\PELITA VOL 23\pelita-

$: E:\Pelita\PELITA VOL 23\pelita-$
Kinerja pembubuk mekanis tipe piringan (disk milk) untuk proses pengecilan ukuran biji kopi Robusta pascasangrai

257

Sulistyowati (2002). Beberapa bentuk penyajianseduhan kopi. Warta Pusat PenelitianKopi dan Kakao Indonesia, 18, 25–32.

Syarief, A.M. & E.A. Nugroho (1992). TeknikReduksi Ukuran Bahan. PAU Pangandan Gizi IPB, Bogor.

Syarief, R. & A. Irawati (1988). PengetahuanBahan Untuk Industri Pertanian.Mediyatama Sarana Perkasa, Jakarta.

Widyotomo, S. & Sri-Mulato (2000). Kinerjapengering tipe VIS dengan aliran udarapaksaan untuk pengeringan biji kopiRobusta. Pelita Perkebunan, 16, 52–64.

Widyotomo, S.; Sri-Mulato & Edi Suharyanto(2005). Kinerja mesin pemecah biji danpemisah kulit kakao pascasangrai tipepisau putar. Pelita Perkebunan, 21,184–199.

Yusianto (2003). Karakteristik fisik dan citarasa kopi hasil penyangraian sistempemanasan langsung. Pelita Per-kebunan, 19, 152–170.

Yusianto; Sri-Mulato & Martadinata (2003).Cita rasa kopi biji dan bubuk dipasaran pada beberapa kabupaten diwilayah Jawa Timur. Pelita Per-kebunan, 19, 39–54.

*********

256

Sri-Mulato, Widyotomo, dan Purwadaria

sangrai yang dikenakan adalah: efisiensiproses pembubukan (rendemen produk) pada91–98%, konsumsi bahan bakar pada 19–31 ml/kg biji kopi pascasangrai, kehilanganputaran selama proses pembubukan berkisarpada 0,3–1%, sekitar 50–55% bubuk kopimemiliki ukuran lebih kecil dari 230 meshdan 38–44% memiliki ukuran lebih besardari 100 mesh, kecerahan produk meningkat32-38%, densitas kamba menurun 0,6–12,6%, dan kelarutan bubuk kopi 28–30%.Hasil analisis ekonomi menunjukkan bahwauntuk memperkecil ukuran per kilogram bijikopi Robusta pascasangrai sebesar Rp362,9pada kapasitas kerja 30 kg/jam dengantingkat sangrai rendah.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapakan terima kasihkepada Sdr. Yose Rizal Kurniawan,mahasiswa Jurusan Teknik Pertanian,Fakultas Teknologi Pertanian, InstitutPertanian Bogor atas segala bantuan yangtelah diberikan sampai dengan selesainyakegiatan penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

Davids, K. (1996). Home Coffee Roasting.St.Martin’s Griffin, New York.

Dewan Standardisasi Nasional (1999). StandarNasional Indonesi Nomor 01-2907-1999: Kopi. Dewan Standardisasi Nasional.Departemen Pertanian, Jakarta.

Hayashi, H.; D. R. Heldman & T. I. Hedrick.(1969). Influence of spray-drying con-ditions on size and size distribution of

nonfat dry milk particels. Journal ofDairy Science, 52, 31–37.

Henderson, A.M. & R.L. Perry (1976). Agri-cultural Process Engineering. SecondEdition. The AVI Publishing, Wesport,Connecticut.

International Contact Business System (1998).Studi Tentang Profil Perkebunan Kopidan Prospek Investasi Industri KopiBubuk di Indonesia. PT. InternationalContact Business System, Inc., Jakarta.

Martadinata, Sri-Mulato & E. Suharyanto (2001).Kajian teknis dan ekonomis alat danmesin produksi kopi bubuk skala kelom-pok tani. Pelita Perkebunan, 17, 125–136.

McCabe, W.L, J.C. Smith & P. Harriot.(1999). Operasi Teknik Kimia. Eds 4.Penerjemah E. Jasfi. Erlangga. Jakarta.

Pasaribu, A. (1975). Pengantar Statistik. GhaliaIndonesia, Jakarta.

Rothfos, B. (1986). Coffee Consumption.Gordian-Max Rieck, Hamburg.

Sivetz, M. & N.W. Desrosier (1979). CoffeeTechnology. The AVI Publ. Co.Westport, Connecticut. USA.

Sri-Mulato (2002). Perancangan dan pengujianmesin sangrai biji kopi tipe silinder.Pelita Perkebunan, 18, 31–45.

Sri-Mulato; S. Widyotomo & E. Suharyanto(2006). Pengolahan Produk Primer danSekunder Kopi. Pusat Penelitian Kopidan Kakao Indonesia, Jember.

Sulistyowati (2001). Faktor yang berperanterhadap cita rasa seduhan kopi. WartaPusat Penelitian Kopi dan Kakao In-donesia, 17, 138–148.


255

dari 4 mm dengan tingkat sangrai ringan.Sedangkan nilai kelarutan terendah 28,5%diperoleh pada bubuk kopi yang berasal daribiji kopi berukuran lebih besar atau samadengan 5 mm dengan tingkat sangrai gelap.Fenomena tersebut terjadi karena bubuk kopiyang berasal dari biji kopi dengan tingkatsangrai gelap terdiri dari partikel dengankomposisi karbon terbesar, dan unsur karbonmemiliki sifat sulit terlarut di dalam me-dia pelarut berupa air murni. Yusianto(2003) melaporkan bahwa penyangraian bijikopi dengan level gelap akan menyebabkankopi gosong, dan lebih bercita rasa arangdaripada cita rasa kopi.

Tabel 6 menampilkan persamaan regresilinier hubungan antara tingkat sangrai danukuran biji kopi terhadap nilai kelarutan.Persamaan tersebut dapat digunakan untukmemprediksi kelarutan bubuk kopi yangdihasilkan oleh mesin pembubuk jika akandipergunakan untuk berbagai ukuran bijidengan kondisi sangrai yang berbeda-beda.

Analisis Ekonomi

Analisis ekonomi awal dilakukanberdasarkan data-data yang diperoleh darihasil pengujian mesin pembubuk biji kopipascasangrai tipe piringan (disk mill) terbatas

di laboratorium dan bengkel pengolahan kopidan kakao, Pusat Penelitian Kopi dan KakaoIndonesia di Jember. Sebagai acuandigunakan bahan baku biji kopi Robustapascasangrai. Kapasitas kerja mesin untukpengecilan ukuran biji kopi Robustapascasangrai sebesar 30 kg/jam. Lama jamkerja per hari adalah 8 jam, upah tenagakerja sebesar Rp30.000,-/hari. Jikadiasumsikan mesin memiliki umur ekonomisselama 10 tahun maka diperoleh nilaidepresiasi harga mesin Rp8.634,-. Bebanbiaya bahan bakar (solar) dan perawatanmasing-masing sebesar Rp33.480,-/hari danRp15.000,-/hari. Hasil perhitunganmenunjukkan bahwa biaya proses pengecilanukuran per kilogram biji kopi sangrai sebesarRp362,9/kg.

KESIMPULAN

Hasil uji kinerja pembubuk mekanis tipepiringan untuk proses pengecilan ukuran bijikopi Robusta pascasangrai menunjukkanbahwa mesin tersebut memiliki kapasitaskerja antara 31–54 kg/jam tergantung padatingkat sangrai biji kopi pada putaran poros5.310–5.610 rpm. Adapun nilai daribeberapa parameter teknis lain yang sangatditentukan oleh ukuran biji kopi dan tingkat

< 4 mm x 4 mm Y = - 0,25X + 30,67 0,8660

4 mm x 4 mm Y = - 0,25X + 30,17 0,8660

5 mm x 5 mm Y = - 0,75X + 30,33 0,9819

Tabel 6. Persamaan regresi linier kelarutan bubuk kopi dari beberapa perlakuan

Table 6. Linier regression equations of coffee powder solubility of several treatments

Ukuran biji, mmBeans size, mm

Persamaan garis linier regresiLinier regression equations

Koefisien korelasi, RCoef corelation, R

Keterangan (Notes): X adalah ukuran biji kopi, mm dan Y adalah kelarutan bubuk kopi, % (X is beans size, mm and Y iscoffee powder solubility, %).

254


kadar air rendah akan relatif memiliki beratper satuan volume yang lebih rendah jikadibandingkan dengan partikel dengan kadarair yang lebih tinggi. Selain itu, partikeldengan kadar air yang lebih tinggi akanrelatif memiliki pori-pori mikro dan makroyang lebih besar jika dibandingkan denganpartikel dengan kadar air lebih rendah.Pengembangan partikel dengan kadar airlebih tinggi akan menempati volume ruangyang lebih besar.

Kelarutan

Pirolisis merupakan salah satu tahapanproses yang terjadi selama penyangraian bijikopi. Pirolisis pada dasarnya merupakanreaksi dekomposisi senyawa hidrokarbonantara lain karbohidrat, hemiselulosa danselulosa yang ada di dalam biji kopi sebagai

akibat dari pemanasan. Rendemen sangraimakin rendah dengan tingkat penyangraianmakin tinggi (Sri-Mulato, 2002).

Pengaruh proses pembubukan terhadapkelarutan bubuk kopi yang dihasilkan ditampilkan pada Gambar 14. Ukuran partikelbiji kopi berpengaruh terhadap prosesekstraksi dalam penyeduhan kopi. Ukuranpartikel yang lebih kecil akan semakinmemperbesar luas kontak permukaanpartikel kopi sangrai, sehingga senyawapembentuk cita rasa dan senyawa penyegarmudah larut di dalam penyeduh. Hasilpenelitian menunjukkan bahwa nilaikelarutan akan meningkat dengan kenaikantingkat sangrai, dan makin kecil ukuran bijikopi yang disangrai maka nilai kelarutannyaakan semakin besar. Nilai kelarutan terbesar30,5% diperoleh pada bubuk kopi yangberasal dari biji kopi berukuran lebih kecil

A11 A12 A13 B11 B12 B13 C11 C12 C13

Gambar 14.Kelarutan kopi bubuk dari beberapa perlakuan.

Figure 14. Solubility of coffee powder from several treatments.

A11 A12 A13 B11 B12 B13 C11 C12 C13

Kode perlakuan (Treatment codes)

26.5

Kel

arut

an (s

olub

ility

), %

27

27.5

28

28.5

29

29.5

30

30.5

31


253

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

A11 A12 A13 B11 B12 B13 C11 C12 C13

Kode perlakuan [treatment codes]

Den

sita

s ka

mba

[bul

k de

nsity

], kg

/m3

0

2

4

6

8

10

12

14

Penu

runa

n [d

ecre

ased

], %

Kopi sangrai [roasted beans] Kopi bubuk [coffee powder] Penurunan [decreased]

efek pencerahan (polyshing) terhadappermukaan partikel bubuk kopi. Namundemikian, jika waktu tunggu partikel bubukkopi selama proses pengecilan ukuran didalam unit pembubuk semakin lama akanberdampak pada munculnya aroma burn, danwarna partikel bubuk kopi akan menjadilebih gelap.

Densitas Kamba

Syarief & Irawati (1988) melaporkanbahwa nilai densitas kamba diperlukan untukmerencanakan suatu gudang penyimpanan,volume alat pengolahan maupun saranatransportasi. Nilai densitas kamba sangatdipengaruhi oleh kadar air, ukuran partikel,dan kekasaran permukaan bahan.

Gambar 13 menampilkan bahwa semakintinggi tingkat sangrai, maka nilai densitasbahan setelah mengalami pengecilan ukuranakan semakin rendah. Nilai densitas kambabubuk kopi terendah 292 kg/m3 diperolehdari biji kopi dengan ukuran diameter lebihbesar dari 4 mm dan lebih kecil dari 5 mmyang disangrai pada tingkat sangrai sedang.Nilai densitas kamba tertinggi 366 kg/m3

diperoleh dari biji kopi dengan ukurandiameter lebih kecil dari 5 mm yangdisangrai pada tingkat sangrai ringan.

Bubuk kopi yang berasal dari biji kopidengan tingkat sangrai rendah memiliki nilaidensitas kamba terbesar dibandingkandengan bubuk kopi yang diperoleh dari hasilpengecilan ukuran biji kopi yang disangraidengan tingkat sangrai gelap. Partikel dengan

Gambar 13.Densitas kamba kopi sangrai dan kopi bubuk dari beberapa perlakuan.

Figure 13. Bulk density of coffee roasted beans and coffee powder from several treatments.

A11 A12 A13 B11 B12 B13 C11 C12 C13

Kopi sangrai (roasted powder)


Kopi bubuk (coffee powder) Penurunan (decreased)

0

50

100

200

250

300

350

400

Den

sita

s ka

mba

(bul

k de

nsity

), k

g/m

3

450

150

14

12

10

8

6

4

2

0

Penu

runa

n (d

ecre

ased

), %

252


0

5

10

15

20

25

30

35

A11 A12 A13 B11 B12 B13 C11 C12 C13


Nila

i kec

erah

an [L

ight

ness

val

ue]

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Peni

ngka

tan

kece

raha

n, %

[Add

ed li

ghtn

ess,

%]

Kopi sangrai [roasted beans] Kopi bubuk [coffee powder] Peningkatan [Added]

tertahan pada lubang ayakan 140 mesh danlolos ayakan dengan ukuran lubang 230mesh. Lebih lanjut Henderson & Perry(1976) melaporkan bahwa dengan semakincepat putaran unit penggiling, maka akandiperoleh partikel dengan ukuran yangsemakin kecil dan seragam.

Nilai Kecerahan Bubuk Kopi

Pengaruh proses pembubukan biji kopisangrai terhadap perubahan nilai kecerahanditampilkan pada Gambar 12. Hasilpenelitian menunjukkan bahwa prosespengecilan ukuran akan menghasilkan bubukkopi dengan nilai kecerahan lebih tinggidibandingkan dengan nilai kecerahan bijikopi sangrai. Persentase peningkatan nilai

kecerahan tertinggi 40% diperoleh padaperlakuan pembubukan biji kopi berukuranlebih besar atau sama dengan 4 mm dengantingkat sangrai sedang. Persentasepeningkatan nilai kecerahan terendah 31,25%diperoleh pada perlakuan pembubukan bijikopi berukuran lebih besar atau sama dengan4 mm dengan tingkat sangrai ringan.

Pada proses penyangraian biji kopi,pengenaan suhu tinggi berakibat padaperubahan warna permukaan biji yang sangatcepat. Hal tersebut yang menyebabkanterjadinya perbedaan warna lapisan biji luardengan lapisan biji bagian dalam. Semakintinggi tingkat sangrai yang dikenakan padabiji kopi, maka persentase perbedaan warnayang muncul akan semakin besar. Selain itu,pada proses pengecilan ukuran akan muncul

Gambar 12.Nilai kecerahan kopi sangrai dan kopi bubuk dari beberapa perlakuan.

Figure 12. Lightness value of roasted coffee beans and coffee powder from several treatments.

A11 A12 A13 B11 B12 B13 C11 C12 C13


Kopi sangrai (roasted beans) Kopi bubuk (coffee powder) Peningkatan (Increasing)

0

5

10

15

20

25

30

35

Nila

i kec

erah

an (L

ight

ness

val

ue)

0

Peni

ngka

tan

kece

raha

n (I

ncre

asin

g lig

htne

ss),

%

5

10

15

20

25

30

35

40

45


251

0

10

20

30

40

50

60

100 140 200 230 <230

Mesh

Ringan [light] Sedang [medium] Gelap [dark]

Metode saringan akan digunakan sebagaimetode analisis distribusi ukuran partikelsecara kasar karena prosedur analitik dankonsep dasarnya mudah (Hayashi et al.,1969). Tingkat kehalusan bubuk kopiditentukan oleh ukuran ayakan yang dipasangpada bagian dalam mesin pembubuk.Distribusi ukuran partikel bubuk kopi yangdihasilkan dari perlakuan proses pembubukanmemiliki distr ibusi ukuran partikelsebagaimana di tampilkan pada Gambar 11.

Sivetz & Desrosier (1979) dan Davids(1996) melaporkan bahwa selama prosespenyangraian terjadi tiga tahapan reaksi fisikdan kimiawi yang berjalan secara berurutan,yaitu penguapan air dari dalam biji,penguapan senyawa volatil, dan proses

pirolisis. Kesempurnaan reaksi sangraidipengaruhi oleh dua faktor utama, yaitupanas dan waktu sangrai (Sivetz &Desrosier, 1979). Air yang terdapat di dalampori makro maupun mikro akan bergerakkeluar lebih cepat karena pengembanganpori-pori lebih besar, dan ketersediaan energiuntuk penguapan air lebih tinggi (Widyotomoet al., 2006).

Sebaran distribusi ukuran partikel kopibubuk menunjukkan pola yang sama dariperlakuan ukuran biji kopi dan tingkatsangrai. Pada tingkat sangrai ringan hinggagelap, 50—55% bubuk kopi tertahan padalubang ayakan lebih kecil dari 230 mesh,38—44% bubuk kopi tertahan pada lubangayakan berukuran 100 mesh, dan sisanya

Gambar 11.Distribusi ukuran partikel bubuk kopi dari beberapa perlakuan.

Figure 11. Size particle distributions of coffee powder from several treatments.

%

Ringan (light) Sedang (medium) Gelap (dark)

Mesh

100 140 200 230 <2300

10

20

30

40

50

60

250


pembubuk biji kopi sangrai baik denganbeban maupun tanpa pengenaan beban.Semakin tinggi putaran poros penggerak,maka slip yang terjadi semakin rendah. Ujikinerja mesin berada pada kisaran putaranporos penggerak antara 2100–2400 rpm, danbesarnya slip yang terjadi antara 0,3–1,05%. Hasil analisis garis regresi linier padakisaran putaran poros penggerak tersebutdiperoleh persaman Y = - 0,0609X + 1,1053,dalam hal ini X putaran poros penggerak(rpm) dan Y slip yang timbul (%) dengannilai koefisien korelasi (r) 0,9989.Persamaan garis regresi linier tersebutbermanfaat untuk memprediksi besarnya slipyang timbul jika mesin akan dioperasionalkan

pada kecepatan poros putar lebih rendah dari2100 rpm ataupun lebih tinggi dari 2400 rpm.

Distribusi Ukuran Partikel

Penilaian karakterisasi bubuk kopi yangpaling dominan berdasarkan kondisi fisikselain warna, rupa dan bau adalahkeseragaman ukuran. Henderson & Perry(1976) melaporkan bahwa prestasi dari mesinpengecil ukuran suatu bahan sangatditentukan oleh distribusi ukuran produkyang dihasilkan. Syarief & Nugroho (1992)melaporkan bahwa batas ukuran distribusipartikel bahan pangan berupa tepung adalahukuran partikel yang terbesar atau terkecil.

Gambar 11.Distribusi ukuran partikel bubuk kopi dari beberapa perlakuan.

Figure 11. Size particle distribution of coffee powder from several treatments.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

A11 A12 A13 B11 B12 B13 C11 C12 C13


0

2

4

6

8

10

12

14

Kopi sangrai [roasted beans] Kopi bubuk [coffee powder] Penurunan [decreased]

Den

sita

s ka

mba

(Bul

k de

nsity

), k

g/m

3

Kopi sangrai (roasted beans) Kopi bubuk (coffee powder) Penurunan (decreased)

A11 A12 A13 B11 B12 B13 C11 C12 C13

Kode perlakuan (Treatment code)

Penu

runa

n (D

ecre

ased

), %


249

4800

5000

5200

5400

5600

5800

6000

2100 2125 2150 2175 2200 2225 2250 2275 2300 2325 2350 2375 2400

Putaran poros penggerak, rpm[Axle enginee speed, rpm]

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Slip

, %

Dengan beban [loaded] Tanpa beban [unloaded] Slip

tenaga penggerak tidak dapat diteruskan keporos unit pemproses karena adanya slipputaran. Slip dapat terjadi karena tidakkuatnya sabuk karet mengikat di pulley ataupermukaan sabuk karet yang telah haluskarena efek panas yang timbul dalam sistemtransmisi selama proses berlangsung.Pemberian beban saat pengoperasian mesin

ternyata akan berdampak pada menurunnyajumlah putaran poros penggerak yangdisebabkan gesekan (friksi) antara bahandengan piringan di dalam unit pembubuk,dan gesekan antar bahan selama prosespengecilan ukuran berlangsung.

Gambar 10 menampilkan besarnya slipyang terjadi selama operasional mesin

< 4 mm x 4 mm Y = - 15X + 32.33 0.9819

4 mm x 4 mm Y = - 0.5X + 25.67 0.8660

5 mm x 5 mm Y = - 0.5X + 19.33 0.8660

Tabel 5. Persamaan regresi linier konsumsi bahan bakar dari beberapa perlakuan

Table 5. Linier regression equations of machine fuel consumption from several treatments

Keterangan (Notes) : X adalah ukuran biji kopi, mm dan Y adalah konsumsi bahan bakar, mL/kg biji kopi sangrai (X is beanssize, mm and Y is machine fuel consumption, mL/kg roasted beans).

Ukuran biji, mmBean size, mm


Koefisien korelasi, RCoef. corelation, R

Gambar 10.Efisiensi penerusan daya dari beberapa perlakuan.

Figure 10. Efficiency of force transmision from several treatments.

Kode perlakuan(Treatment codes)

Kon

sum

si b

ahan

bak

ar,

ml/kg

kop

i san

grai

Fuel

con

sum

ptio

n, m

l/kg

roas

ted

bean

s

2100 2125 2150 2175 2200 2225 2250 2275 2300 2325 2350 2375 2400

Dengan beban (loaded) Tanpa beban (unloaded) Slip

Putaran poros penggerak (lAxle enginee speed), rpm

248


mm pada tingkat sangrai gelap (Gambar 9).Widyotomo et al. (2005) melaporkan bahwakonsumsi bahan bakar akan semakinmeningkat dengan semakin tingginya jumlahputaran poros tenaga penggerak per satuanwaktu.

Tabel 5 menampilkan persamaan regresilinier hubungan antara tingkat sangrai danukuran biji kopi terhadap konsumsi bahanbakar. Persamaan tersebut dapat digunakanuntuk memprediksi jumlah bahan bakar yangdiperlukan oleh mesin pembubuk jika akandipergunakan untuk berbagai ukuran bijidengan kondisi sangrai yang berbeda-beda.

Efisiensi Penerusan Daya

Efisiensi penerusan daya merupakansalah satu parameter unjuk kerja yang

berpengaruh terhadap kinerja mesin. Dayayang dihasilkan sumber tenaga penggerakditeruskan ke unit pemroses melalui suatusistem penerusan daya tertentu. Pemilihansistem transmisi yang tepat dapat menekankehilangan daya selama mesin beroperasi.Sistem penerusan daya yang digunakan padamesin pembubuk biji kopi sangrai adalahpulley dan sabuk karet profil V. Keuntunganpenggunaan sistem transmisi tersebut antaralain mudah dan murah dalam hal perawatanmaupun penggantian komponen transmisi,dan yang lebih penting adalah jika terjadikemacetan proses yang tiba-tiba, maka tidakakan langsung berdampak negatif baik padasumber tenaga penggerak maupun unitpemprosesnya. Namun demikian, kelemahanpenggunaan sistem transmisi model pulleydan sabuk karet profil V adalah seluruh daya

Gambar 9. Konsumsi bahan bakar dari beberapa perlakuan.

Figure 9. Machine fuel consumption from several treatments.

0

Kode perlakuan(Treatment codes)

Kon

sum

si b

ahan

bak

ar,

ml/kg

kop

i san

grai

Fuel

con

sum

ptio

n, m

l/kg

roas

ted

bean

s

5

10

15

20

25

30

35

A11 A12 A13 B11 B12 B13 C11 C12 C13


247

0 2 4 6 8 10 12

Waktu [time], menit [minute]

A B C

terbaik untuk mencegah terjadinya efeknegatif tersebut adalah mengoperasikanmesin pembubuk secara terputus, yaitu jikasuhu unit pembubuk telah meningkat panas,maka operasional mesin dihentikan, dibukatutupnya untuk mendinginkan bagian dalamkomponen penggilingnya, dan kemudianmesin dapat dioperasionalkan kembali.

Konsumsi Bahan Bakar

Konsumsi bahan bakar berkaitan dengansejumlah daya yang telah dikeluarkan olehalat dan mesin untuk melakukan suatu kerjadalam kurun waktu tertentu. Semakin besardaya yang dikeluarkan, maka sumber energiyang dibutuhkan akan semakin besar.

Henderson & Perry (1976) melaporkanbahwa ukuran partikel berdampak padajumlah energi yang diperlukan dalam prosespengecilan ukuran. Energi yang diperlukanuntuk mengecilkan suatu bahan sebandingdengan dimensi partikel hasil pengecilanukuran dan dimensi yang sama dari partikelsemula pangkat jumlah tahapan pengecilan.Hasil pengamatan proses pembubukanmenunjukkan bahwa konsumsi bahan bakartertinggi sebesar 31 mL diperlukan untukmemperkecil satu kilogram biji kopipascasangrai berukuran lebih kecil dari 4 mmpada tingkat sangrai ringan. Konsumsi bahanbakar terendah sebesar 18 mL diperoleh padaproses pembubukan satu kilogram biji kopiberukuran lebih besar atau sama dengan 5

Gambar 8. Profil suhu biji kopi sangrai (A), bubuk kopi di dalam unit pembubuk (B) dan bubuk kopidi corong keluaran (C) selama proses pembubukan.

Figure 8. Temperature profile of; (A) beans, (B) coffee powder and (C) coffee powder on outlet.

Lama waktu, menit (Time period, minute)

Suhu

(Tem

pera

ture

), O

C

20

25

30

35

40

45

50

0 2 4 6 8 10 12

246


yang berlebihan selama proses pengecilanukuran akan mengakibatkan bubuk kopiyang dihasilkan berbau asap, dan prosespembubukan tidak berlangsung optimalkarena pengembangan partikel bubuk kopiakan mudah menutup lubang-lubang platpenyaring. Walaupun demikian, suhu yangtimbul selama proses pembubukan yaituantara 45-47oC ternyata tidak memberikandampak negatif terhadap produk yang di-hasilkan. Hal tersebut terlihat dari pening-

Gambar 7. Efisiensi proses pembubukan dari beberapa perlakuan.

Figure 7. Efficiency of grinding process of several treatments.

< 4 mm x 4 mm Y = - 0.4X + 99.23 0.9897

4 mm x 4 mm Y = - 0.45X + 96.53 0.9122

5 mm x 5 mm Y = - 0.5X + 92.93 0.9744

Tabel 4. Persamaan regresi linier efisiensi proses pembubukan dari beberapa perlakuan

Table 4. Linier regression equations of efficiency of grinding process from several treatments.



Koefisien korelasi, RCoef corelation, R

Keterangan (Notes): X adalah ukuran biji kopi, mm dan Y adalah efisiensi proses pembubukan, % (X is beans size, mm andY is efficiency of grinding process, %).

katan kapasitas kerja mesin yang tidakmengalami penurunan walaupun denganperlakuan penurunan ukuran bahan uji dankecepatan putar tenaga penggerak.

Sri Mulato et al. (2006) melaporkanbahwa proses gesekan yang sangat intensifyang terjadi di dalam unit pembubuk akanmenyebabkan timbulnya panas dan akanberpengaruh terhadap mutu kopi bubuk yangdihasilkan (kehilangan aroma). Metode


A11 A12 A13 B11 B12 B13 C11 C12 C13

Efisien

si p

rose

sbub

uk (E

ficie

ncy

of g

rind

ing)

, rpm

86

88

90

92

94

96

98

100


245

Biji kopi dengan tingkat sangrai gelapakan memiliki bobot yang relatif lebih ringanjika dibandingkan dengan biji kopi yangdisangrai dengan tingkat sedang ataupunringan. Semakin tinggi tingkat sangrai yangdikenakan, maka perubahan sifat-sifat fisikmaupun kimia dari biji kopi akan semakinsignifikan. Kehilangan massa bubuk kopiselama proses pembubukan lebih disebabkanoleh massa bahan yang terlalu ringansehingga partikel-partikel mudah terlepasdan terbawa udara. Kadar air yang rendah,dan unsur karbon yang semakin tinggi akanmemperbesar jumlah partikel atau massabubuk kopi yang hilang. Selain itu, bijidengan ukuran lebih besar akan memilikiporositas bahan yang lebih besar. Prosespembubukan akan berlangsung lebih cepat,dan porositas yang tinggi akanmengakibatkan aliran udara di dalamkumpulan biji lebih banyak sehinggamempermudah perpindahan partikel lepasdari kumpulan bahan.

Tabel 4 menampilkan persamaan regresilinier hubungan antara tingkat sangrai danukuran biji kopi terhadap efisiensi prosespembubukan. Persamaan tersebut dapatdigunakan untuk memprediksi persentaseproduk yang dihasilkan dari mesin pembubuk

jika akan dipergunakan untuk berbagai ukuranbiji dengan kondisi sangrai yang berbeda-beda.

Suhu

Profil peningkatan suhu dari tiga posisipengukuran, yaitu suhu biji kopipascasangrai, bubuk kopi di dalam unitpembubuk, dan bubuk kopi di corongkeluaran selama proses pembubukanditampilkan pada Gambar 8. Pada menitpertama setelah proses pembubukanberlangsung, bubuk kopi memiliki suhu yangsama, yaitu 31OC atau lebih tinggi 2OC jikadibandingkan suhu biji kopi pascasangrai.Suhu bubuk kopi meningkat cukup signifikansetelah proses pengecilan ukuran berlangsungselama 2 menit. Suhu bubuk kopi mulaistabil pada kisaran 45–47OC pada menit ke6 sampai proses pengecilan ukuran berakhir.Selisih suhu bubuk kopi di dalam unitpembubuk dengan posisi di corong keluaranberkisar antara 2–3OC.

Peningkatan suhu bubuk kopi selamaproses pengecilan ukuran terjadi oleh karenaadanya gesekan antara biji kopi sangraidengan unit pembubuk maupun gesekanantara bahan yang diproses. Timbulnya panas

< 4 mm x 4 mm Y = 100X + 5220 0.9449

ł 4 mm x 4 mm Y = 120X + 5203.3 0.9988

d ł 5 mm x 5 mm Y = 55X + 5443.3 0.9986

Tabel 3. Persamaan regresi linier putaran poros pembubuk dari beberapa perlakuan

Table 3. Linier regression equations of axle rotation of grinding machine from several treatments




Keterangan (Notes): X adalah ukuran biji kopi, mm dan Y adalah putaran poros pembubuk, rpm (X is beans size, mm and Yis axle rotation of grinding machine, rpm)

244


Kondisi operasional yang tepat adalah meng-gunakan mesin sesuai kemampuannya.Kegagalan atau terhambatnya prosespengecilan ukuran disebabkan oleh pem-berian beban yang berlebihan jika di-bandingkan dengan kemampuan mesin.

Tabel 3 menampilkan persamaan regresilinier hubungan antara tingkat sangrai danukuran biji kopi terhadap putaran porosmesin pembubuk. Persamaan tersebut dapatdigunakan untuk memprediksi putaran porosmesin pembubuk jika akan dipergunakanuntuk berbagai ukuran biji dengan kondisisangrai yang berbeda-beda.

Efisiensi Proses Pembubukan

Hasil pengamatan menunjukkan bahwasemakin tinggi tingkat sangrai dan semakinbesar ukuran biji kopi, maka efisiensi prosespembubukan akan semakin rendah. Efisiensiproses pembubukan tertinggi diperoleh padaperlakuan tingkat sangrai ringan terhadapbiji kopi berukuran lebih kecil dari 4 mm,yaitu 98,5%. Efisiensi proses pembubukanterendah diperoleh pada proses pengecilanukuran biji kopi berukuran lebih besar atausama dengan 5 mm dengan tingkat sangraigelap, yaitu 91,5% (Gambar 7).

Gambar 6. Putaran poros mesin pembubuk dari beberapa perlakuan.

Figure 6. Axle rotation of grinding machine of several treatments.


0 A11 A12 A13 B11 B12 B13 C11 C12 C13

Puta

ran

pros

es p

embu

buk

(Axl

erot

atio

n of

grind

ing)

, rp

m

5000

5100

5200

5300

5400

5500

5600

5700

5800

5900


243

kapasitas penggilingan biji kopi berukuranlebih kecil per satuan waktu akan lebih tinggijika dibandingkan dengan penggilingan bijikopi berukuran besar. Gambar 5 menun-jukkan bahwa pada tingkat sangrai tinggi,kapasitas terbesar diperoleh pada prosespenggilingan biji kopi berukuran lebih kecildari 4 mm.

Tabel 2 menampilkan persamaan regresilinier hubungan antara tingkat sangrai danukuran biji kopi terhadap kapasitas kerjamesin pembubuk. Persamaan tersebut dapatdigunakan untuk memprediksi kapasitas kerjamesin jika akan dipergunakan untuk berbagaiukuran biji dengan kondisi sangrai yangberbeda-beda.

Putaran Poros Mesin Pembubuk

Putaran poros mesin pembubuk akanberpengaruh pada kemampuan mesin dalammemperkecil ukuran biji. Mekanismepengurangan putaran dengan sistemtransmisi pulley dan sabuk karetmenghasilkan putaran poros mesin pembubuktanpa pengenaan beban sebesar 5820 rpm.

Proses pengecilan ukuran biji kopi dengandiameter lebih besar atau sama dengan 5 mmpada tingkat sangrai gelap memberikan jumlahputaran tertinggi, yaitu 5610 rpm. Putaranporos mesin pembubuk terendah diperolehpada proses pengecilan ukuran biji kopisangrai dengan ukuran diameter lebih kecildari 4 mm pada tingkat sangrai ringan, yaitu5310 rpm (Gambar 6).

Biji kopi berukuran lebih besar dengantingkat sangrai lebih tinggi akan lebih mudahdihancurkan jika dibandingkan dengan bijikopi berukuran lebih kecil dengan tingkatsangrai lebih ringan. Pada saat mesinberoperasi dengan beban lebih ringan, makadiindikasikan oleh putaran poros yang lebihtinggi dengan jam kerja mesin yang lebihlama. Beban berat akan mengakibatkanmesin berputar lebih lambat. Daya peng-gerak ditentukan oleh besarnya nilai putaranmesin dan torsi yang dihasilkan (Widyotomoet al., 2005). Pada daya dan jam operasionalmesin yang sama, maka tenaga penggerakakan lebih memiliki daya tahan yang relatiflebih singkat jika dibandingkan untuk prosespembubukan dengan beban lebih ringan.

< 4 mm x 4 mm Y = - 3X + 40.3 0.9819

4 mm x 4 mm Y = - 5X + 56.00 0.9449

5 mm x 5 mm Y = - 3.5X + 57.67 0.9966

Tabel 2. Persamaan regresi linier kapasitas kerja dari beberapa perlakuan

Table 2. Linier regression equations of machine capacity from several treatments

Keterangan (Notes): X adalah ukuran biji kopi, mm dan Y adalah kapasitas kerja mesin, kg/jam (X is coffee beans size, mmand Y is machine capacity, kg/h).

Ukuran biji, mmBeans size, mm



242


Kapasitas Kerja Mesin

Kapasitas kerja mesin pembubuk tipedisk mill tertinggi diperoleh pada prosespembubukan biji kopi berukuran diameterlebih kecil dari 4 mm dengan tingkatsangrai gelap, yaitu 54 kg/jam. Kapasitasterendah diperoleh pada biji kopi berukurandiameter lebih besar dari atau sama dengan5 mm dengan tingkat sangrai ringan, yaitusebesar 31 kg/jam.

Kopi sangrai level gelap memiliki kadarair yang relatif lebih rendah dibandingkandengan kopi sangrai level sedang, danringan. Bahan pangan dengan kadar airrendah akan memiliki sifat yang lebih rapuh(fragile). Pengenaan suhu tinggi dan waktusangrai yang lebih lama mengakibatkanperubahan fisik biji kopi sepertipengembangan volume (swelling) danpembentukan pori-pori di dalam jaringan sel

lebih maksimum. Pengembangan volume bijiberukuran lebih kecil yang disangrai padawaktu dan suhu yang sama akan relatif lebihtinggi. Fenomena tersebut lebih diperjelas daritampilan grafik Gambar 5. Biji dengantingkat sangrai lebih tinggi akan lebih mudahdihancurkan daripada biji yang dikenakantingkat sangrai lebih ringan. Kapasitas kerjamesin penggiling tertinggi diperoleh pada bijikopi dengan tingkat sangrai tinggi atau gelap(dark roast).

Bahan pertanian yang seragam denganukuran lebih kecil akan memiliki nilaiporositas yang semakin rendah sehinggadalam volume yang sama akan memberikannilai massa yang lebih tinggi. Fenomenatersebut membuktikan bahwa pada tingkatsangrai yang sama, massa biji berukuran lebihkecil akan relatif lebih banyak yang dapattergiling dibandingkan dengan massa bijiberukuran lebih besar. Dengan demikian

Gambar 5. Kapasitas kerja mesin pembubuk dari beberapa perlakuan.

Figure 5. Work capacity of grinding machine from several treatments.


A11 A12 A13 B11 B12 B13 C11 C12 C130

Kap

asita

s ke

rja,

kg/

jam

(Wor

k ca

paci

ty, k

g/h)

10

20

30

40

50

60


241

sebesar 419 kg/m3, 378 kg/m3, dan 343 kg/m3.Yusianto (2003) melaporkan bahwa nilaidensitas biji kopi Robusta asal KP.Kaliwining Jember sebesar 640 kg/m3.Penyangraian yang baik dan optimum akanmenghasilkan densitas kamba biji sekitar 350kg/m3. Tingkat sangrai ringan-sedang akanmenghasilkan biji kopi sangrai dengan nilaidensitas kamba di atas 350 kg/m3.

Nilai Kecerahan Bahan Uji

Nilai kecerahan merupakan ukuranjumlah sinar yang dipantul ulang oleh suatubenda saat diberi penyinaran dengan panjanggelombang tertentu. Biji kopi setelahmengalami proses penyangraian ringan akanmemiliki nilai kecerahan antara 34—35 (Sri-Mulato, 2002).

Nilai kecerahan bahan akan makinmenurun dengan semakin tinggi tingkatsangrai yang dikenakan terhadap bahantersebut. Hasil analisis menunjukkan bahwanilai kecerahan biji kopi pada tingkat sangrairingan, sedang, dan gelap masing-masingsebesar 20, 15, dan 11. Yusianto (2003)melaporkan bahwa biji kopi dengan tingkatsangrai ringan akan menampilkan warnacinnamon-shocolate muda/cokelat susu,penyangraian sedang menghasilkan warnacokelat penuh, dan penyangraian gelap akanmenghasilkan biji sangrai dengan permukaansangat mengkilap dan berminyak denganwarna hampir hitam, sering disebut fully cityroast. Lebih lanjut Sri-Mulato (2002)melaporkan bahwa biji kopi beras sebelumdisangrai memiliki warna permukaankehijauan yang bersifat memantulkan sinarlebih banyak dibandingkan warna cokelat.

Gambar 4. Nilai kecerahan bahan uji pada beberapa tingkat sangrai.

Figure 4. Lightness value of raw materials from several roasting level.

Tingkat sangrai (Roasting level)

Nila

i kec

erda

san

(Lig

hten

ss v

alue

)

0

5

10

15

20

25

Ringan (light) Sedang (medium) Gelap (dark)

240


yang terbentuk semakin baik (Pasaribu,1975).

HASIL DAN PEMBAHASAN

Densitas Kamba Bahan Uji

Densitas kamba biji kopi Robustasebelum dan pascasangrai dengan levelsangrai ringan, sedang, dan gelapditampilkan pada Gambar 3. Syarief &Irawati (1988) melaporkan bahwa besarkecilnya densitas kamba suatu bahanpertanian dipengaruhi oleh kadar air, ukuranpartikel dan kekasaran permukaannya. Bijikopi yang siap diperdagangkan menurutstandar nasional yang berlaku harus memilikikadar air tidak lebih dari 12% (DSN, 1999),sedangkan biji kopi pascasangrai dengan levelsangrai ringan sampai dengan gelap memiliki

kadar air antara 2-3% (Sri-Mulato, 2002).Pada ukuran biji yang sama, dengan semakintinggi tingkat sangrai, maka biji akan lebihringan. Efek panas yang diserap biji kopipada saat proses penyangraian mengakibatkanpori-pori bahan mengembang sehinggaukuran biji menjadi relatif lebih besardibandingkan ukuran semula. Sejumlah masaair bergerak keluar dari pori-pori biji, danselanjutnya lepas ke udara sebagai uap air.Massa biji secara keseluruhan akan turun,sedangkan volume biji meningkat. Fenomenatersebut yang mengakibatkan biji dengantingkat sangrai lebih tinggi akan memilikinilai densitas kamba yang semakin rendahsebagaimana ditampilkan pada Gambar 3.

Hasil analisis menunjukkan bahwa nilaidensitas biji kopi (green coffee) yangdigunakan sebagai bahan uji sebesar 684 kg/m3, sedang setelah disangrai dengan levelringan, sedang, dan tinggi masing-masing

Gambar 3. Densitas kamba bahan uji pada beberapa tingkat sangrai.

Figure 3. Bulk density of raw materials from several roasting level.

Tingkat sangrai (Roasting level)

Den

sita

s ka

mba

(Bul

k de

nsity

), k

g/m

3

100

0

300

200

500

400

700

600

Kontrol (control) Ringan (light) Sedang (medium) Gelap (dark)


239

Sebagai pembanding (kontrol)digunakan densitas kamba biji kopi berasyang akan digunakan sebagai bahan uji.

8. Distribusi ukuran partikel

Perubahan distribusi ukuran partikelbiji kopi Robusta pasca sangrai hasilproses penggilingan diukur denganmenggunakan seperangkat saringanTyler dengan ukuran lubang saringan100 mesh, 140 mesh, 200 mesh, 230mesh, dan lebih kecil dari 230 mesh.Dalam melakukan analisis, seperangkatsaringan standar disusun secara deretdalam suatu tumpukan. Saringan dengananyaman paling rapat ditempatkan palingbawah, sedangkan anyaman paling besarditempatkan paling atas. Contoh bubukkopi Robusta pascasangrai hasil prosespenggilingan sebanyak 200 g di-masukkan ke dalam saringan paling atasdan saringan diguncangkan secaramekanis selama 15 menit. Partikel yangtertahan pada setiap saringan di-kumpulkan dan ditimbang, dan bubukkopi pascasangrai pada setiap saringanyang tertinggal tersebut dikonversikanmenjadi fraksi massa atau persen massadari contoh bahan secara keseluruhan(Henderson & Perry, 1976; McCabeet al., 1999). Setiap perlakuandilakukan ulangan penyaringan contohbubuk kopi pasca sangrai sebanyak3 kali. Ulangan penyaringan dilakukanuntuk mengetahui konsistensi sebaranfraksi massa yang tertinggal di setiapsaringan, dan data yang digunakanmerupakan rerata dari jumlah ulangantersebut.

9. Kelarutan

Bubuk kopi sebanyak 100 gdilarutkan dalam 150 ml air mendidih,dan dibiarkan selama 2-3 menit.Larutan tersebut kemudian diaduk dandisaring dengan menggunakan kertassaring yang telah diketahui beratnya.Ampas yang tersisa dalam gelas bekerdilarutkan kembali dalam air mendidih,diaduk, dan disaring. Pekerjaanpelarutan dan penyaringan dilakukansebanyak 3 kali. Ampas yang terdapatpada kertas saring dikeringkan dalamoven pada suhu 105°C selama 4-5 jam.

....... 4Berat sample terlarut, = berat kering sample - berat kering ampas

Kelarutan, % =bobot sample terlarut, gbobot kering sampel, g ........ 5

10. Analisis regresi

Analisis hubungan antara beberapa pa-rameter penelitian bertujuan untukmemperkirakan atau menaksir nilai suatuvariabel sesudah mengetahui nilai-nilaivariabel yang lain. Metode penaksiran yangdigunakan adalah kuadrat terkecil atau leastsquares karena relatif sederhana dan telahbanyak digunakan pada bidang ilmu alamdan eksakta. Koefisien korelasi (r)merupakan ukuran nilai baik tidaknya suatugaris regresi yang terbentuk atas hubunganantara dua parameter penelitian. Koefisienkorelasi (r) merupakan akar pangkat dua darikoefisien determinasi. Semakin dekat nilair pada nilai -1 atau 1, data contoh yangditerangkan dengan persamaan garis regresi

238


< 4 mm x 4 mm A11 B11 C1 1

4 mm x 4 mm A12 B12 C1 2

5 mm x 5 mm A13 B13 C1 3

Tabel 1. Matrik penandaan perlakuan penggilingan biji kopi pasca sangrai

Table 1. Sign matrix for several milling process treatments

DiameterRingan (light) Gelap (dark)Sedang (medium)

Tingkat sangrai (Roasted level)

Keterangan (Notes): d = diameter biji kopi (roasted coffee beans diameter), mm.

2. Konsumsi bahan bakar

Konsumsi bahan bakar diukursecara volumetrik dengan menghitungvolume bahan bakar (bensin) yangdigunakan mesin untuk memperkecilukuran per satu kilogram biji kopipascasangrai (ml/kg).

3. Slip

Slip dihitung berdasarkan per-bedaan putaran pada sistem transmisi,yaitu perbedaan yang terjadi antaraputaran poros tenaga penggerak danputaran poros unit pengecil ukuran.

4. Efisiensi proses pembubukan

Efisiensi proses pembubukan (Rnd)dihitung dengan menggunakan per-samaan sebagai berikut :

5. Suhu

Perubahan suhu di dalam unitpengecil ukuran diukur dan dicatatdengan menggunakan komputer dandata acquisition FLUKE setiapinterval 1 menit. Titik-titik pengukuransuhu adalah suhu biji kopi, suhu didalam ruang pembubuk, dan suhububuk kopi keluar dari corong keluran.

6. Warna

Pengaruh proses pengecilanukuran terhadap perubahan warnaproduk (bubuk kopi) diukur denganmenggunakan Chromameter MinoltaCR-300.

7. Densitas kamba

Densitas kamba (Dk) biji kopipascasangrai dan bubuk kopi dihitungdengan menggunakan persamaansebagai berikut :

Dk, kg/m3 =

bobot kopi sangrai atau bubuk,kg

volume, m3........ 3

Km, kg/jam =biji kopi pascasangrai, kg

waktu, jam........ 1

Rnd, % =berat produk bubuk kopi, kg

berat biji kopi sangrai, kg... 2X 100%


237

Biji kopiCoffee beans Kadar air, kerapatan,

nilai kecerahan

SortasiGrading

d >= 4 mm x 4 mmd >= 5 mm x 5 mm d < 4 mm x 4 mm

SangraiRoasting

SangraiRoasting

SangraiRoasting

RinganLight

SedangMedium

GelapDark

RinganLight

SedangMedium

GelapDark

RinganLight

SedangMedium

GelapDark

PembubukanGrinding

Analisis teknikEngineering analysis

Analisis produkProduct analysis

Kapasitas kerja [work capacity],efisiensi proses [process

efficiency], suhu [temperature],konsumsi bahan bakar [fuel

consumption], dll [etc]

Distribusi ukuran partikel[particle size distribution],

kecerahan [lightness],kerapatan [density], kelarutan

[solubilities], dll [etc]

Analisis ekonomiEconomic analysis

Gambar 2. Diagram alir penelitian.

Figure 2. Research flowchart.

Kadar air, kerapatan,nilai kecerahan

Moisture content, density,brightness value

236


16 gigi tetap tersusun melingkar pada lapisanluar. Ukuran lubang ayakan yang diletakkanmelingkar sepanjang unit pengecil ukuransebesar 100 mesh.

Tenaga penggerak yang digunakanadalah sebuah motor bakar berdaya 5,5 HP.Sistem penerusan daya yang digunakanadalah pulley dan sabuk karet V. Untukmenekan persentase slip putaran selamaproses penerusan daya dari tenaga penggerakke unit pengecil ukuran, maka digunakantuas penegang sabuk karet V sistem geser.

Rangka pembubuk mekanis tipe diskmill dibuat dari besi baja profil persegi(panjang; lebar) 60 mm; 40 mm. Rangkamemiliki dimensi panjang, lebar dan tinggimasing-masing 800 mm; 800 mm, dan800 mm. Corong keluaran produk terletakdi bagian bawah unit pengecil ukuran, danmemiliki dimensi panjang-lebar masing-masing 250 mm, dan 30 mm. Wadah untukmenampung bubuk kopi hasil penggilingandiletakkan tepat di bagian bawah corongkeluaran produk. Wadah penampung produkdimasukkan di dalam ruang berbentuk kubus,dengan dinding dibuat dari bahan tripleks10 mm, dan memiliki dimensi panjang, lebardan tinggi masing-masing 800 mm, 500 mmdan 800 mm. Sketsa pembubuk kopi mekanistipe disk mill ditampilkan pada Gambar 1.

Pelaksanaan Penelitian

Perlakuan

Pada penelitian ini dilakukan dua macamvariasi perlakuan, yaitu perlakuan tingkat

sangrai, dan perlakuan ukuran biji kopi yangakan disangrai. Perlakuan tingkat sangraiyang digunakan terdiri dari tiga tingkatan,yaitu ringan (light), sedang (medium), dangelap (dark). Perlakuan ukuran biji kopi yangdisangrai terdiri dari tiga tingkatan, yaitu bijikopi lolos lubang ayakan berukuran 4 mmx 4 mm, biji kopi tertahan di lubang ayakan4 mm x 4 mm dan biji kopi tertahan di lubangayakan 5 mm x 5 mm. Ulangan untukmasing-masing perlakuan dilakukansebanyak 3 kali.

Pengukuran

Parameter yang diukur meliputi waktuoperasional, berat bahan yang diumpankan,berat bahan yang dihasilkan dari setiapperlakuan, konsumsi bahan bakar, putaranporos pembubuk dan poros tenaga peng-gerak, dan warna bubuk kopi. Henderson& Perry (1970) melaporkan selain ditentukanoleh kapasitas kerjanya, prestasi dari mesinpengecil ukuran suatu bahan ditentukan jugaoleh kebutuhan daya per unit bahan dandistribusi ukuran hasil produksinya.

Tolok Ukur

Tolok ukur kinerja dan mutu hasilpembubukan biji kopi pascasangrai sebagaiberikut :

1. Kapasitas kerja mesin

Kapasitas kerja pembubuk mekanistipe disk mill (Km) dihitung denganpersamaan sebagai berikut :


235

dalam dan sirip luar pada komponen piringanberputar (disk rotor) masing-masingsebanyak empat buah dan penempatan wadahpenampung bubuk kopi yang diletakkan dibagian bawah unit pembubuk.

Mesin pembubuk mekanis tipe disk millmemiliki empat bagian penting, yaitu unitpengecil ukuran, tenaga penggerak, rangka,dan corong keluaran produk. Unit pengecilukuran memiliki sebuah piringan (disk) yangberfungsi sebagai rotor dengan diameter

270 mm, dan unit stator yang sekaligusberfungsi sebagai tutup. Pada piringan (disk)tersebut terdapat empat buah sirip bagiandalam, empat buah sirip bagian luar, dandelapan buah gigi tetap; empat buah diantara sirip bagian luar, dan empat buahmenempel pada sirip bagian dalam. Padaunit stator terdapat 24 gigi tetap dibuat daribesi cor yang tersusun menyerupai lingkarandua lapis dengan susunan delapan gigi tetaptersusun melingkar pada lapisan dalam dan

4

5

1

3

2

6

Gambar 1. Sketsa pembubuk kopi mekanis tipe disk mill.

Figure 1. Design of disk mill type for coffee roasted grinding process.

Keterangan (Notes) :

1. Unit penggiling (milling unit) 4. Kopi bubuk (coffee powder)

2. Sabuk karet V (V belt rubber) 5. Wadah (coffee powder collector)

3. Tenaga penggerak (combustion engine) 6. Rangka (beam)

234


dengan mesin pembubuk tipe artisiberkapasitas 60 kg/jam produk yangdihasilkan 79% memiliki ukuran partikelantara 0,074—0,09 mm. Gaya pukul (impact)dan geser (shear) dari rotor mesin pembubuktelah mengubah bentuk fisik biji kopi yangsemula oval menjadi butiran yang sangathalus.

Pusat Penelitian Kopi dan KakaoIndonesia telah melakukan rekayasa dan ujikinerja mesin sangrai biji kopi yang cocokdan terjangkau oleh pengusaha kecil, baiksecara teknologis maupun harga (Sri Mulato,2002). Untuk membentuk rangkaian prosesproduksi bubuk kopi yang efisien, danmemberikan mutu akhir yang baik, makasangat diperlukan penentuan unit pembubukmekanis yang tepat. Mesin pembubuk tipedisk mill telah banyak digunakan untukmemperkecil produk pertanian berupa biji-bijian seperti jagung, kedelai, dansebagainya. Tujuan penelitian ini adalahuntuk mengetahui kinerja mesin pembubuktipe disk mill untuk memperkecil ukuran bijikopi pada berbagai ukuran biji dan tingkatsangrai. Hasil penelitian diharapkan dapatdigunakan sebagai informasi dan pedomanoperasional mesin agar diperoleh mutuproduk akhir yang optimum serta dapatdiselaraskan dengan aspek teknis danekonomis dari mesin sangrai yang telah ada.

BAHAN DAN METODE

Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilaksanakan di LaboratoriumTeknologi Pengolahan Hasil dan RekayasaAlat dan Mesin Pengolahan Kopi dan Kakao,

Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia,Jember, Jawa Timur, pada bulan Maretsampai dengan Juni 2007.

Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan dalam penelitianini adalah biji kopi Robusta hasil prosespengolahan kering yang diperoleh dari KP.Kaliwining, Jember. Biji kopi tersebutmemiliki kisaran kadar air antara 13—14%(basis basah), densitas kamba antara680—685 kg/m3, dan telah terpisah darikotoran dan benda asing lainnya.

Peralatan dan mesin yang digunakanadalah mesin pengecil ukuran bahanpertanian tipe disk mill, alat ukur kadar airDigimost (digital moisture tester), alatpencatu data berupa komputer dan data ac-quisition FLUKE, alat ukur kecepatan putar(tachometer) TECPEL 1501, chromameterMinolta CR-300, seri ayakan jenis RETSCH/ASTM, timbangan analitik, dan beberapa alatbantu lainnya.

Diskripsi Pembubuk Mekanis Tipe DiskMill

Mesin yang diuji ini merupakan mesinpengecil ukuran bahan pertanian tipe diskmill yang telah banyak digunakan untukmemperkecil produk pertanian berupa biji-bijian seperti jagung, kedelai, dan lain-lainmenjadi produk akhir berupa tepung.Modifikasi dilakukan pada beberapakomponen mesin agar dapat dipergunakanuntuk memperkecil ukuran biji kopipascasangrai. Beberapa modifikasi yangdilakukan, di antaranya penempatan sirip


233

adalah pengecilan ukuran biji kopi ataupembubukan (Sivetz & Desrosier, 1979;Rothfos, 1986).Pengecilan ukuran dilaku-kan dengan cara mekanis tanpa mengubahsifat-sifat bahan kimia yang terkandung didalam bahan tersebut (Henderson & Perry,1976). Penilaian karakterisasi bubuk kopiyang paling dominan berdasarkan kondisifisik selain warna, rupa dan bau adalahkeseragaman ukuran. Ukuran partikel bijikopi berpengaruh terhadap proses ekstraksidalam penyeduhan kopi. Ukuran partikelyang lebih kecil akan semakin memperbesarluas kontak permukaan partikel kopi sangrai,sehingga senyawa pembentuk cita rasa dansenyawa penyegar mudah larut di dalampenyeduh. Sulistyowati (2002) melaporkanbahwa cara penyajian kopi bersama sedimendi dunia didominasi oleh peminum kopi dariTimur Tengah dan Indonesia. Salah satucontoh adalah kopi Turki yang dibuatdengan cara merebus bubuk kopi dan gulapada suhu yang tinggi. Bubuk kopi yangdigunakan harus berukuran sangat halusmengingat seduhan tersebut disajikanbersama sedimennya.

Secara umum, industri kopi bubuk skalabesar didukung oleh manajemen, modal, dansumberdaya manusia yang baik, danmenggunakan peralatan pengolahan denganteknologi tinggi. Di lain pihak industrimenengah, meskipun tidak menggunakanperalatan impor langsung, mampu membelisarana pengolahan yang cukup canggih didalam negeri dengan lisensi dari pabrikpembuat alat di luar negeri. Sebaliknya,sebagian besar industri kopi bubuk skalamenengah ke bawah masih menggunakanperalatan yang relatif sederhana sehingga

produk olahannya tidak kompetitif, danproduknya hanya terjual untuk pasar lapisanbawah (Sri Mulato, 2002; ICBS, 1998).

Sivetz & Desrosier (1979) melaporkanbahwa beberapa alat yang dapat digunakanuntuk memperkecil ukuran biji-bijian diantaranya penumbuk dan lumpang, disk mill,LePage Cut, dan Gump grinder. Penumbukdan lumpang masih banyak digunakan sebagaiperalatan dasar untuk menghaluskan biji kopisangrai. Kelemahannya di antaranya kapasitasproduksi rendah, dan sering menimbulkankerak (caking) pada dasar lumpang, sehinggaperlu pembersihan yang mengakibatkanpenurunan efisiensi produksi.

Mekanisme pengecilan ukuran yangterjadi di dalam disk mill adalah adanya gayagesek antara permukaan biji denganpermukaan piringan dan sesama biji-bijian.Untuk biji-bijian dengan kadar minyak tinggitidak diperoleh produk berupa bubuk, namunpanas yang timbul akan mengeluarkanminyak dari pori-pori partikel dan diperolehproduk berupa pasta. Penggiling LePageCut terdiri dari dua silinder pemotong. Salahsatu silinder memiliki pisau pemotong yangberjajar melintang, dan pada silinder lainnyamemiliki pisau pemotong yang membujur.Hasil penggilingan lebih seragam, suhu lebihrendah, dan kapasitas produksi tinggi.Sedangkan Gump grinder menyerupaipenggiling silinder bertingkat agar diperolehbubuk dengan tingkat keseragaman ukuranyang lebih halus dan baik (McCabe et al.,1999).

Martadinata et al. (2001) danWidyotomo & Sri Mulato (2000) melaporkanbahwa pengecilan ukuran biji kopi sangrai

232


Summary

One of improtant steps in secondary coffee processing that influence onfinal product quality such as consistency and uniformity is milling process.Usually, Indonesian smallholder used "lumpang" for milling coffee roasted beansto coffee powder product which caused the final product not uniformed and con-sistent, and low productivity. Milling process of coffee roasted beans can bedone by disk mill type mechanical grinder which is used by smallholder for millingseveral cereals. Indonesian Coffee and Cocoa Research Institute have developeddisk mill type grinding machine for milling coffee roasted beans. Objective ofthis research is to find performance of disk mill type grinding machine for sizereducing process of Robusta roasted beans from several size dried beans androasting level treatments. Robusta dried beans which are taken from dry pro-cessing method have 13—14% moisture content (wet basis), 680—685 kg/m3 den-sity, and classified in 3 sizes level. The result showed that the disk mill type ofgrinding machine could be used for milling Robusta roasted beans. Machinehascapacity 31—54 kg/h on 5,310—5,610 rpm axle rotation and depend on roastinglevel. Other technical parameters were 91—98% process efficientcy, 19—31 ml/kg fuel consumption, 0.3—1% slips, 50—55% particles had diameter less than230 mesh and 38—44% particles had diameter bigger than 100 mesh, 32—38%lightness was increased, 0.6—12.6% density was decreased, and solubility ofcoffee powder between 28—30%. Cost milling process per kilogram of Robustaroasted beans which light roast on capacity 30 kg/hour was Rp362.9.

Key words : Coffee roasted, Robusta, disk mill, mechanical grinder, size reduction.

PENDAHULUAN

Kopi merupakan salah satu bahan bakuminuman yang populer karena memiliki citarasa dan aroma yang khas. Salah satu upayauntuk mengurangi ketergantungan pasarkomoditas primer di luar negeri adalahperluasan pasar melalui diversifikasi produksekunder. Pengembangan produk sekunderkopi memberikan beberapa keuntungan bagiIndonesia antara lain peningkatan nilaitambah yang lebih besar dibandingkanmenjual biji kopi beras, memperluas lapangankerja, pengembangan industri terkait, danpeningkatan konsumsi per kapita kopi didalam negeri yang saat ini masih relatif

rendah, dan yang lebih penting adalahmengurangi ketergantungan terhadap pasarbiji kopi beras di luar negeri (Sri Mulato,2002). Dibandingkan dengan potensi pasaryang ada, jumlah industri kopi bubuk diIndonesia relatif masih sangat sedikit, yaitusebanyak 426 buah, dengan kapasitasproduksi sekitar 98.000 ton/tahun (Yusiantoet al., 2003; Sri Mulato, 2002). Lebih lanjutICBS (1998) melaporkan bahwa 80% dariindustri kopi bubuk tersebut merupakanindustri kecil dan industri rumah tanggadengan kapasitas kurang dari 100 ton/tahun.

Salah satu tahapan proses produksi kopibubuk yang sangat menentukan mutu akhir


231

1) Peneliti (Researcher); Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia, Jl. PB. Sudirman No. 90, Jember.2) Guru Besar (Professor); Institut Pertanian Bogor, Jl. Meranti Kampus IPB, Bogor.

Pelita Perkebunan 2007, 23(3), 231—257

Kinerja Pembubuk Mekanis Tipe Piringan (Disk Mill) untuk ProsesPengecilan Ukuran Biji Kopi Robusta Pascasangrai

Performance of Disk Mill Type Mechanical Grinder forSize Reducing Process of Robusta Roasted Beans

Sri Mulato1), Sukrisno Widyotomo1), dan Hadi K. Purwadaria2)

Ringkasan

Salah satu tahapan proses produksi kopi bubuk yang sangat menentukanmutu akhir adalah pengecilan ukuran atau pembubukan biji kopi pascasangrai.Umumnya, petani kopi di Indonesia menggunakan lumpang untuk proses pengecilanukuran biji kopi sangrai menjadi kopi bubuk. Hasil yang diperoleh tidak seragam,terjadi pengerakan di dasar lumpang, dan produktivitas kerja relatif rendah. Mesinpembubuk tipe piringan (disk mill) telah banyak digunakan untuk memperkecilukuran produk pertanian berupa biji-bijian. Tujuan penelitian ini adalah untukmengetahui kinerja mesin pembubuk tipe piringan yang telah dimodifikasi untukmemperkecil ukuran biji kopi pada berbagai ukuran biji dan tingkat sangrai. Bijikopi Robusta hasil pengolahan kering dengan kadar air antara 13—14% (basisbasah), dan densitas kamba antara 680—685 kg/m3 diklasifikasikan dalam tigatingkat ukuran. Masing-masing kelompok biji kopi tersebut kemudian disangraipada tingkat sangrai ringan, sedang, dan gelap. Hasil penelitian menunjukkanbahwa mesin tersebut memiliki kapasitas kerja antara 31—54 kg/jam tergantungpada tingkat sangrai biji kopi pada putaran poros 5.310—5.610 rpm. Adapun nilaidari beberapa parameter teknis lain yang sangat ditentukan oleh ukuran biji kopidan tingkat sangrai yang dikenakan adalah : efisiensi proses pembubukan (rendemenproduk) antara 91—98%, konsumsi bahan bakar 19—31 ml/kg biji kopi pascasangrai,kehilangan putaran selama proses pembubukan berkisar pada 0,3—1%, 50—55%bubuk kopi memiliki ukuran lebih kecil dari 230 mesh dan 38—44% memilikiukuran lebih besar dari 100 mesh, kecerahan produk meningkat 32—38%, densitaskamba menurun antara 0,6—12,6%, dan kelarutan bubuk kopi 28—30%. Hasil analisisekonomi menunjukkan bahwa untuk memperkecil ukuran biji kopi Robustapascasangrai sebesar Rp362,9 per kg pada kapasitas kerja 30 kg/jam dengan tingkatsangrai rendah.

E:\Pelita\PELITA VOL 23\pelita-

Documents

Transcript of E:\Pelita\PELITA VOL 23\pelita-