JURNAL REKAYASA MESIN (JRM) Hal: 233-240 Vol. No. April 2024 e-ISSN: 2988-7429. p-ISSN: 2337-828X https://ejournal. id/index. php/jurnal-rekayasa-mesin Inovasi Mesin Roasting Kopi Berkapasitas 2 Kg/Jam dengan Pemanas Kompor Portable Muhammad Fajar Alfadilla1. Ferly Isnomo Abdi2*. Arya Mahendra Sakti3. Diah Wulandari4. Ryan Rachmattan5 1,2,3,4 Teknik Mesin. Fakultas Vokasi. Universitas Negeri Surabaya. Indonesia 60231 Teknik Kimia. Fakultas Teknik. Universitas Negeri Jember. Indonesia 68121 E-mail: *ferlyabdi@unesa. Abstrak: Biji kopi robusta adalah jenis biji kopi yang paling banyak di panen di Indonesia, tetapi pengolahan biji kopi di Indonesia masih sedikit. Beberapa UMKM di berbagai daerah masih menggunakan cara tradisional untuk menyangrai biji kopi. Menyangrai biji kopi dengan cara manual membuat kematangan biji kopi tidak Penelitian ini bertujuan untuk membuat mesin roasting kopi berkapasitas 2 Kg/jam dengan menggunakan pemanas kompor portable. Metode yang digunakan yaitu dengan cara mengumpulkan data lalu menghitung perencanaan dan mendesain alat. Kemudian dilanjutkan dengan proses uji fungsi alat dalam mencapai kapasitas 2 Kg/jam. Uji fungsi dilakukan dengan menyangrai biji kopi sebanyak 500 gram dan dilakukan sebanyak 4 kali di setiap suhu yang ditentukan. Kesimpulan dari penelitian ini yaitu mesin roasting kopi memiliki panjang 41,5 cm, lebar 27 cm, dan tinggi 50 cm. drum yang digunakan memiliki volume 3281,7 cm3 yang digerakkan dengan motor KTYZ 14 W 60 rpm menggunakan transmisis timing pulley berdiameter 25 mm dan timing belt dengan panjang 360 mm. Mesin roasting kopi dapat menyangrai biji kopi sebanyak 2 Kg/jam pada suhu 185AC, 190AC, dan 195AC melalui 4 batch penyangraian. Kata kunci: Kopi robusta. Kompor portable. Mesin roasting kopi. Abstract: Robusta coffee beans are the most widely harvested type of coffee beans in Indonesia, but there is still little processing of coffee beans in Indonesia. Some MSMEs in various regions still use traditional methods to roast coffee beans. Roasting coffee beans manually makes the maturity of coffee beans uneven. This research aims to make a coffee roasting machine with a capacity of 2 Kg / hour using a portable stove heater. The method used is by collecting data and then calculating planning and designing tools. Then proceed with the process of testing the function of the tool in achieving a capacity of 2 Kg / hour. The function test is carried out by roasting 500 grams of coffee beans and is carried out 4 times at each specified temperature. The conclusion of this research is that the coffee roasting machine has a length of 41. 5 cm, a width of 27 cm, and a height of 50 cm. The drum used has a volume of 3281. 7 cm3 which is driven by a 14 W 60 rpm KTYZ motor using a 25 mm diameter timing pulley transmission and a 360 mm long timing belt. The coffee roasting machine can roast 2 kg/hour of coffee beans at 185AC, 190AC, and 195AC through 4 batches of roasting. Keywords: Coffee roasting machine, portable stove, robusta coffee. A 2024. JRM (Jurnal Rekayasa Mesi. dipublikasikan oleh ejournal Teknik Mesin Fakultas Vokasi UNESA. Banyaknya produksi biji kopi robusta di Indonesia perekonomian negara. Kopi adalah salah satu komoditas utama di Indonesia. Selain itu, biji kopi dapat diolah melalui berbagai proses hingga menjadi minuman kopi. Minuman kopi adalah minuman yang berasal dari proses pengolahan biji kopi. Minuman kopi bukan lagi menjadi kebutuhan untuk menghilangkan rasa kantuk, kini sudah menjadi gaya hidup. Minuman kopi sangat disukai oleh sebagian besar masyarakat Indonesia. Banyak penikmat kopi dikalangan remaja maupun orang dewasa (Hasbi & Muis, 2. Banyaknya penikmat minuman kopi dan semakin meningkatnya produksi kopi di Indonesia memberikan peluang besar bagi para pengusaha kopi. PENDAHULUAN Perkembangan teknologi telah menjadi salah satu aspek terpenting dari transformasi masyarakat modern. Indonesia perkembangan teknologi yang pesat dalam beberapa dekade terakhir. Dampak dari perkembangan teknologi yaitu memberikan kemudahan, efisiensi, serta peningkatan produktivitas (Ngafifi, 2. Perkembangan teknologi memiliki peran penting dalam meningkatkan kualitas hasil panen dan pengolahan biji kopi. Hasil panen biji kopi yang paling banyak dipanen di Indonesia yaitu biji kopi robusta. Produksi biji kopi robusta di Indonesia dari tahun 2001-2022 rata-rata 526,52 ribu ton atau 79,47% dari rata-rata produksi kopi sebesar 574,97 ribu ton (Kementerian Pertanian. Jurnal Rekayasa Mesin (JRM). Vol. No. April 2024: XX-XX Biji kopi tidak bisa langsung diolah menjadi minuman kopi, biji kopi harus diolah terlebih dahulu menjadi bubuk kopi agar bisa diolah menjadi minuman Teknik untuk mengelolah biji kopi menjadi bubuk kopi yaitu proses pengeringan, penyangraian, pendinginan, dan penggilingan (Hamni, 2. Kopi bubuk merupakan hasil penggilingan dari biji kopi yang sudah dimasak matang melalui proses penyangraian atau biasa disebut roasting kopi. Roasting kopi merupakan proses pemanasan biji kopi mentah dengan temperatur tinggi hingga matang sehingga biji kopi dapat diolah menjadi bubuk kopi. penyangraian biji kopi memiliki tujuan yaitu untuk memekarkan biji kopi dan membuka biji kopi agar terekstrak sarinya (Estiasih & Ahmadi, 2. Proses roasting kopi dapat dilakukan dengan bantuan alat yang disebut dengan mesin roasting kopi. Mesin roasting kopi merupakan alat yang digunakan untuk menyangrai biji kopi. mesin ini digunakan pengusaha kopi untuk menjalankan Para pengusaha UMKM kopi masih banyak yang menyangrai biji kopi dengan cara manual, hal tersebut dikarenakan harga dari mesin roasting kopi yang cukup mahal dan ukuran dari mesin roasting kopi yang lumayan besar. Mengingar mesin roasting kopi sangat berpengaruh dalam industri minuman bagi pengusaha Namun terdapat permasalahan yaitu harga dari mesin roasting kopi yang tidak cukup terjangkau bagi masyarakat pada umumnya. Maka untuk mengatasi permasalahan tersebut akan dibuat mesin roasting kopi minimalis dengan ukuran sederhana dan dapat dijangkau oleh semua kalangan. DASAR TEORI Pada bagian dasar teori akan menguraikan konsep-konsep dan prinsip-prinsip utama yang menjadi landasan penelitian ini. Penjelasan teori ini mencakup konsep proses roasting kopi dan komponen-komponen penyusun mesin roasting kopi. Deskripsi Kopi Biji kopi yang sudah disangrai dan dihaluskan sampai menjadi bubuk dan diseduh disebut minuman Jenis kopi secara umum dikelompokkan menjadi empat jenis yaitu kopi robusta, kopi arabika, kopi eksela, dan kopi liberika. Kopi yang diperdagangkan dan terdapat nilai ekonomisnya yaitu jenis kopi arabika dan robusta (Rahardjo, 2. Kopi robusta memiliki kandungan kafein yang tinggi sehingga dapat memberikan efek rangsangan yang kuat bagi yang Rasa kopi robusta yang lebih pahit daripada kopi arabika, memiliki rasa sedikit masam, dan memiliki tekstur yang lebih kasar. Roasting Kopi Roasting kopi merupakan proses untuk mengeluarkan aroma dan cita rasa biji kopi yang dilakukan pada suhu tinggi. Faktor yang perlu diperhatikan saat proses roasting adalah suhu dan lama penyangraian, serta pengadukan yang dilakukan selama proses roasting agar panas dapat menyebar secara merata pada biji kopi (Agustina dkk. , 2. Proses roasting kopi juga memiliki fungsi untuk mematangkan biji kopi basah menjadi biji kopi kering. Proses ini dapat menghilangkan kadar air yang berada di dalam biji kopi. Level kematangan kopi pada proses roasting kopi cukup bervariasi. Menurut (Yulia, 2. tingkat kematangan kopi terdapat 3 tingkat kematangan yaitu cerah . ight roas. , sedang . edium roas. , dan gelap . ark roas. Light roast merupakan level kematangan biji kopi yang disangrai pada suhu antara 185AC195AC. Pada tingkat kematangan medium roast biji kopi disangrai di atas suhu 200AC. Pada tingkat kematangan dark roast biji kopi disangrai dengan suhu 213AC-221AC. Tingkat kematangan biji kopi dapat dilihat pada Gambar 1. Gambar 1. Level roasting biji kopi (Suryonegoro dkk. , 2. Biji kopi harus segera didinginkan setelah melalui proses roasting kopi. Biji kopi yang telah disangrai didinginkan dengan cara diletakkan pada bidang datar atau menggunakan kipas. Hal ini dilakukan supaya tidak terjadi perubahan cita rasa, warna, dan tingkat kematangan biji kopi yang diinginkan. Biji kopi bisa menjadi gosong jika biji kopi tidak segera didinginkan. Mesin Roasting Kopi Mesin roasting kopi merupakan alat yang digunakan untuk menyangrai biji kopi mentah. Mesin roasting kopi pada umumnya memiliki dua jenis yaitu mesin roasting drum dan mesin roasting hot air. roasting drum merupakan mesin roasting kopi yang menggunakan silinder berbentuk drum yang berputar pada sumbu horizontal. Mesin roasting kopi hot air merupakan mesin yang mengalirkan udara panas ke biji kopi yang disangrai dengan menggunakan aliran Gambar 2. Desain mesin roasting kopi Pada mesin roasting kopi salah satu bagian yang penting dalam proses roasting kopi yaitu drum. Kecepatan putar pada drum harus disesuaikan dengan Muhammad Fajar Alfadilla, dkk. | Inovasi Mesin Roasting Kopi BerkapasitasA Jurnal Rekayasa Mesin (JRM). Vol. No. April 2024: XX-XX volume biji kopi yang akan dipanggang agar biji kopi dapat matang secara merata. Menurut (Choo, 2. standar kecepatan putar drum mesin roasting kopi berdasarkan kapasitas biji kopi pada drum, yaitu: Kecepatan putar drum 60-65 rpm untuk menyangrai biji kopi dengan kapasitas 1-5 kg Kecepatan putar drum 50-55 rpm untuk menyangrai biji kopi dengan kapasitas 6-20 Kecepatarn putar drum 40-45 rpm untuk menyangrai biji kopi dengan kapasitas >20 kg Kapasitas drum pada mesin roasting kopi adalah salah satu faktor penting dalam proses penyangraian biji kopi. Panjang dan diameter pada drum mempengaruhi kapasitas drum. Perbandingan kapasitas biji kopi dengan volume drum yaitu 1/3 (Dwiartomo dkk. , 2. Berikut persamaan untuk menghitung volume drum. V= " (Sumber: Cepu, 2. Keterangan: = volume benda . = massa benda . = massa jenis . r/cm. Motor Listrik AC Motor listrik merupakan perangkat elektromekanis yang dapat menghasilkan energi mekanik dari energi Motor listrik AC adalah motor listrik yang menghasilkan putaran menggunakan arus bolak-balik. Terdapat dua bagian dasar listrik pada motor listrik AC yaitu rotor dan stator. Motor listrik AC dapat dibedakan berdasarkan sumber dayanya yaitu motor sinkron dan motor induksi. Motor sinkron merupakan motor AC dengan kecepatan konstan dan kecepatannya dapat disesuaikan karena berbanding lurus dengan frekuensi (Almanda & Alamsyah, 2. Motor induksi adalah motor arus bolak balik, dimana arus motor ini diperoleh dari arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor terhadap medan putar yang diperoleh dari arus Daya rencana pada motor listrik merupakan perencanaan daya untuk menentukan motor listrik sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan. Pemilihan daya motor listrik yang tepat agar kinerja mesin menjadi optimal. Daya rencana yang terlalu rendah mengakibatkan kinerja yang tidak memadai, sedangkan daya rencana yang terlalu tinggi dapat mengakibatkan konsumsi energi yang berlebihan. Berikut persamaan untuk menghitung daya rencana pada motor listrik. Pd = P. (Sumber: Amiq, 2. Keterangan: = daya rencana (Wat. = daya (Wat. = faktor koreksi daya TABEL I Faktor Koreksi Daya Daya yang ditransmisikan Daya rata-rata yang diperlukan 1,2-2,0 Daya maksimum yang 0,8-1,2 Daya normal 1,2-1,0 (Sumber: Gundara & Riyadi, 2. Daya motor listrik merupakan jumlah energi yang dihasilkan oleh motor dalam satuan waktu. Daya motor listrik mengacu pada energi yang dihasilkan motor listrik untuk menggerakkan suatu sistem Berikut persamaan untuk menghitung besarnya daya pada motor listrik: P=TxO #$ & ' P = T x () . (Sumber: Situmorang dkk. , 2. Keterangan: = daya yang diperlukan (Wat. = torsi (N. = kecepatan sudut . Sebelum menghitung torsi, terlebih dahulu menghitung gaya yang bekerja pada mesin, yaitu pada persamaan berikut: F = m. (Sumber: Nugroho & Rhohman, 2. Keterangan: = massa total (N) = massa . = gravitasi . /s. Setelah mengetahui besarnya gaya yang bekerja pada mesin, berikutnya menghitung torsi motor listrik. Berikut persamaan untuk menghitung besarnya torsi: T = F. (Sumber: Nugroho & Rhohman, 2. Keterangan: = torsi (N. = massa total . = jarak gaya ke poros . Poros Poros merupakan elemen mesin yang terbuat dari batang logam berpenampang bulat yang memiliki fungsi sebagai pemindah putaran. Poros terbuat dari material yang kuat seperti besi karbon dan besi paduan. Menurut (Habibullah, diklasifikasikan menjadi beberapa jenis sesuai dengan bebannya, yaitu poros transmisi, poros spindel, dan poros gandar. Sebuah poros dapat dikatakan kuat jika tegangan geser yang diizinkan lebih besar dari tegangan geser yang terjadi. Berikut persamaan kuat poros: EA O E *(. O E *(. Muhammad Fajar Alfadilla, dkk. | Inovasi Mesin Roasting Kopi BerkapasitasA ds Ou (Sumber: Habibullah, 2. Jurnal Rekayasa Mesin (JRM). Vol. No. April 2024: XX-XX Keterangan: = tegangan geser yang terjadi . g/mm. E = tegangan geser yang diizinkan . g/mm. = momen puntir . = diameter poros . Momen puntir pada poros adalah torsi yang bekerja pada poros yang menyebabkan poros mengalami deformasi atau pembengkokan. Deformasi ini menyebabkan tegangan di dalam poros yang dapat mempengaruhi umur poros. Berikut persaamaan untuk menghitung besarnya momen puntir pada poros: T = 9,74x105 2" . (Sumber: Nurdin dkk. , 2. Keterangan: = momen puntir pada poros . = daya rencana . W) = putaran poros . Besar tegangan geser yang diizinkan dapat dihitung dengan persamaan berikut: E = 56 . (Sumber: Nurdin dkk. , 2. Keterangan : = tegangan geser yang diizinkan . g/mm. EB = kekuatan tarik . g/mm. Sf1 = angka keamanan 1 5,6 untuk beban SF dengan kekuatan yang 6 untuk S-C dengan pengaruh massa Sf2 = angka keamanan 2 1,2-3 pengaruh pemberian alur pasak Berikut persamaan untuk menghitung diameter minimum poros: ds = ! /0 ya9 ya: T% . (Sumber: Nurdin dkk. , 2. Keterangan: = diameter poros minimum . E = tegangan geser yang diizinkan . g/mm. = faktor koreksi tumbukan 1,0 untuk beban yang dikenakan halus 1,0-1,5 untuk beban yang dikenakan dengan sedikit kejutan 1,5-3,0 untuk beban yang dikenakan dengan kejutan besar atau tumbukan = faktor koreksi lenturan 1,2-2,3 untuk poros uang ada pembebanan 1,0 untuk poros yang tidak ada pembebanan lentur = momen puntir . Puli dan Sabuk V Puli merupakan salah satu elemen mesin yang memiliki fungsi untuk mentransmisikan daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan. Diameter puli mempengaruhi kecepatan putaran antara dua puli yang saling terhubung. Pemilihan perbandingan ukuran puli yang tepat dapat menghasilkan kecepatan putaran yang diinginkan. Berikut persamaan untuk menghitung besarnya kecepatan putar pada drum dengan perbandingan ukuran puli. n2 = #. (Sumber: Perdana, 2. Keterangan: = rpm motor listrik . = rpm drum mesin roasting kopi . = diameter puli pada motor listrik . = diameter puli pada poros drum . Sabuk merupakan bagian dari elemen mesin yang berfungsi menyalurkan putaran dari motor penggerak. Sabuk bekerja dengan cara mengaitkan dua puli di antara dua poros dengan jarak tertentu. Keuntungan sabuk sebagai transmisi yaitu dapat bekerja halus, senyap, dan memberikan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah (Habibullah, 2. Persamaan untuk menghitung panjang sabuk yaitu: L =2. C # . p1 dp. < . p1-dp. (Sumber: SaAopo dkk. , 2. Keterangan: = Panjang sabuk . = Jarak sumbu poros . = Diameter puli motor . = Diameter puli poros . METODE Jenis penelitian yang digunakan pada penelitian ini yaitu penelitian eksperimen. Pada metode ini peneliti mengumpulkan data, setelah itu mendesain dan menghitung perencanaan mesin roasting kopi berkapasitas 2 Kg/jam dengan pemanas portable. Proses Penelitian dari awal sampai akhir dapat dilihat melalui diagram alir berikut: Gambar 3. Diagram alir penelitian HASIL DAN PEMBAHASAN Bagian ini akan menyajikan hasil dari perhitungan komponen alat, proses perakitan alat, dan hasil uji fungsi dari mesin roasting kopi. Perhitungan Komponen Dimensi Drum Cara menentukan dimensi drum dilakukan dengan menghitung volume kapasitas biji kopi Biji kopi robusta sebelum disangrai Muhammad Fajar Alfadilla, dkk. | Inovasi Mesin Roasting Kopi BerkapasitasA Jurnal Rekayasa Mesin (JRM). Vol. No. April 2024: XX-XX memiliki massa jenis 0,75 gr/cm2 (Fikri dkk. dan biji kopi yang akan disangrai yaitu 500 Untuk menentukan volume biji kopi menggunakan persamaan . Diketahui: = 2,37 Kg = 9,8 m/s2 Vbiji kopi = " Maka: Diketahui: F = 2,37 kg x 9,8 m/s2 m = 500 g F = 23,22 N Untuk menghitung torsi dengan diameter tabung 15,24 cm yang digerakkan, menggunakan persamaan . A = 0,75 g/cm3 Maka: ) = T=Fxr Vbiji kopi = ),>7 =/,7A B=/!!$ ( C *,# dp1 = 25 mm E = 6,6 Kg/mm2 dp2 = 25 mm Untuk menghitung diameter minimum poros menggunakan persamaan . Maka: Dimana: T = 1,76 Nm = 179,4 Kg. L =2 x 140 mm # . C *. ) !! . L = 358,5 mm Diketahui: Proses Perakitan Alat Berikut proses perakitan mesin roasting kopi berkapasitas 2 Kg/Jam dengan pemanas kompor E = 6,6 Kg/mm2 Kt = 1 Cb = 1,2 T = 1,76 Nm = 179,4 Kg. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan Memotong plat perforated dan plat stainless steel sesuai dengan ukuran yang ditentukan. Membuat pengaduk dalam drum dengan cara melekatkan potongan plat stainless steel dengan metode las SMAW Melakukan penyambungan plat perforated yang sudah dipotong bulat sebagai alas drum menggunakan las SMAW Pembuatan rangka utama dengan cara menyambung plat besi menggunakan las SMAW Membentuk plat ukuran 4,5cm x 53cm dan 7,5cm x 53cm menjadi setengah lingkaran Maka: L =280 78,5 0 ds = ! /0 ya9 ya: T% ds = !(,( x 1 x 1,2 x 179,4% ds = 5,49 mm jadi diameter poros minimum yang dapat digunakan yaitu 5,5 mm. Diketahui: Diameter Poros Untuk menghitung besar diameter poros yang digunakan, terlebih dahulu menghitung tegangan geser yang diizinkan. Poros yang digunakan berbahan stainless steel 304 yang memiliki kekuatan tarik sebesar 466,67 Mpa atau 47,58 Kg/mm2 (Setyowati dkk. , 2. Tegangan geser yang diizinkan pada poros dapat dihitung menggunakan persamaan . = 2$ Ukuran Pulis dan Panjang Sabuk Untuk menentukan perbandingan antara diameter puli pada motor listrik dengan diameter puli pada drum menggunakan persamaan . Muhammad Fajar Alfadilla, dkk. | Inovasi Mesin Roasting Kopi BerkapasitasA Jurnal Rekayasa Mesin (JRM). Vol. No. April 2024: XX-XX Membuat tempat masuk biji kopi dan corong air flow dari besi hollow Membuat tempat dudukan untuk kipas air flow Membuat dudukan motor listrik dengan cara menekuk plat menit, 8,95 menit, dan 8,9 menit dengan rata-rata waktu penyangraian 9,35 menit. Membuat lubang pada rangka besi untuk memasang penutup mesin roasting, kipas air flow,kipas pendingin, dan motor listrik menggunakan bor Mendempul plat besi yang sudah disangbung menggunakan las Melakukan pengecatan pada rangka utama, penutup depan, dudukan motor, dudukan air flow, alas drum, dan bak pendingin Pemasangan bearing, drum pengaduk, puli, motor listrik, sabuk, kipas air flow, kipas pendingin biji kopi, hopper, termometer, dan kompor pada mesin roasting kopi Gambar 6. Grafik uji fungsi SIMPULAN Setelah melakukan rancang bangun dan uji fungsi mesin roasting kopi berkapasitas 2 kg/jam dengan pemanas kompor portable, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: Mesin roasting kopi ini memiliki dimensi panjang 41,5 cm, lebar 27 cm, dan tinggi 50 cm. menggunakan penggerak motor listrik KTYZ 14 W dengan kecepatan putar 60 rpm. Mesin ini memiliki volume drum 3281,7 cm3 dengan diameter drum 15,24 cm dan tinggi 18 cm. Sistem transmisi menggunakan timing pulley GT 2 berdiameter 25 mm dan timing belt dengan panjang 360 mm. Diameter poros yang digunakan sebebsar 12 mm. Mesin roasting kopi ini dapat menyangrai biji kopi robusta sampai tingkat kematangan light roast dengan waktu 2 kg/jam. Pada suhu 185AC membutuhkan waktu 58 menit 48 detik untuk meroasting biji kopi, pada suhu 190AC membutuhkan waktu 48 menit 18 detik untuk meroasting biji kopi, dan pada suhu suhu195AC membutuhkan waktu 37 menit 26 detik untuk meroasting biji kopi. Oleh karena itu, suhu yang digunakan untuk menyangrai biji kopi mempengaruhi lama penyangraian. Semakin tinggi suhu yang digunakan maka waktu penyangraian semakin cepat. Gambar 5. Mesin roasting kopi Uji Fungsi Alat Uji fungsi alat dilakukan dengan cara menyangrai biji kopi robusta sebanyak 500 gr pada kecepatan putaran drum 60 rpm dengan memvariasikan suhu penyangraian, yaitu 185AC, 190AC, dan 195AC hingga tingkat kematangan light roast. Penyangraian biji kopi berkapasitas 2 Kg/jam dilakukan dengan cara menyangrai 500 gr biji kopi sebanyak 4 kali. Berikut hasil uji fungsi mesin roasting kopi: TABEL II Hasil Uji Fungsi Alat REFERENSI