F. ANALISIS USAHA
III. BAHAN DAN METODE
A. WAKTU DAN TEMPAT
Penelitian dilaksanakan pada bulan Maret sampai dengan Agustus 2006 di Laboratorium Rekayasa Alat dan Mesin Pengolahan dan Laboratorium Pasca Panen, Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia, Jember.
B. BAHAN DAN ALAT
Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah biji kopi robusta. Biji kopi beras robusta diperoleh dari kebun percobaan Kaliwining, Jember. Biji kopi beras telah mengalami proses pengolahan primer dan sortasi ukuran biji. Ukuran biji yang digunakan adalah sangat kecil, kecil, dan sedang. Kadar air biji kopi 12- 14 %. Kadar kotoran 0%, dan densitas kamba 684 kg/m3.
Peralatan yang digunakan adalah roaster tipe silinder datar kapasitas 10kg, grinder tipe disk-mill kapasitas 30 kg/jam, fluke 20 channel, komputer, kabel termokopel, tachometer TECPEL 1501, chromameter Minolta CR-300, ayakan RETSCH/ASTM, wet-sieving RETSCH, timbangan (ketelitian 0.1gram dan 0.02 kg), oven.
Mesin sangrai terdiri atas tiga bagian penting yaitu, silinder sangrai, motor penggerak, sumber panas dan pendingin. Silinder sangrai mempunyai diameter 40 cm dan panjang 60 cm berkecepatan 12 rpm. Penggerak adalah motor listrik 0.5 HP, 220 V, 1 fase, 1420 rpm. Sumber panas menggunakan alat pembakar minyak tanah disalurkan dari sebuah tangki bertekanan optimal 0.2 MPa. Bak pendingin biji kopi sangrai berbentuk prisma segienam tegak bersisi 34.5 cm dan tinggi 25 cm. Bak pendingin disangga tiga buah kaki tinggi 10 cm. Sebuah kipas pendingin, jenis sentrifugal, dipasang di bagian bawah bak pendingin.
Mesin pembubuk kopi tipe disk-mill adalah modifikasi dari mesin pembubuk biji-biian. Modifikasi yang terdapat pada mesin pembubuk kopi adalah sirip dalam sebanyak 4 buah, sirip luar sebanyak 4 buah dan boks tempat bubuk kopi yang dipasang di bagian bawah unit pembubuk.
C. PERLAKUAN
Perlakuan yang diberikan terhadap mesin pembubuk kopi terdiri dari tiga parameter yaitu
1. tingkat sangrai (ringan, medium, gelap)
2. ukuran biji kopi (sangat kecil, kecil, dan sedang)
D. PENGAMATAN
Pengamatan terhadap kinerja mesin dan mutu hasil pembubukan dianalisa dengan parameter sebagai berikut:
1. Kapasitas kerja mesin
Kapasitas kerja mesin pembubuk kopi tipe disk-mill dihitung dengan persamaan berikut :
t Bu
Km= ... 1 Dimana : Km = kapasitas kerja mesin (kg/jam)
Bu = berat bahan yang diumpankan (kg) t = waktu pembubukan (jam)
2. Konsumsi bahan bakar
Konsumsi bahan bakar dihitung secara volumetrik dengan mengukur volume bensin yang dihabiskan setiap kali pembubukan. Konsumsi bahan bakar dinyatakan dalam volume bensin yang dibutuhkan untuk membubuk 1 kg kopi sangrai (l/kg).
3. Efisiensi sistem transmisi
Efisiensi sistem transmisi dihitung dengan analisis regresi linier. Persamaan yang didapatkan dari analisis regresi linier digunakan untuk menghitung kecepatan puli unit pembubuk aktual. Pengukuran dilakukan pada saat operasi dengan beban dan tanpa beban.
0 0 100 1 1 2 2 × × × = v D v D η ... 2 Dimana :
η
= efisiensi (%)D2 = diameter puli unit pembubuk (cm) D1 = diameter puli motor penggerak (cm)
v2 = kecepatan puli unit pembubuk aktual (rpm) v1 = kecepatan puli motor penggerak (rpm) 4. Rendemen giling % 100 × = Bs Bb Rb ... 3
Dimana : Rb = rendemen pembubukan (%)
Bb = berat bubuk kopi hasil pembubukan (kg) Bs = berat biji kopi sangrai yang dibubuk (kg) 5. Perubahan suhu selama penyangraian dan penggilingan
Perubahan suhu diamati menggunakan termokopel yang dihubungkan dengan sistem pencatat data fluke pada komputer. Titik-titik pengukuran suhu saat penyangraian yaitu ruang bakar, ruang sangrai, dan cerobong asap. Titik-titik pengukuran suhu saat pembubukan yaitu corong output dan bubuk kopi. Suhu lingkungan diukur sebagai pembanding.
6. Warna (kecerahan)
Pengukuran warna dilakukan menggunakan Chromameter Minolta CR- 300 (Yusianto et al., 2005). Untuk kopi sangrai, pengamatan dilakukan secara visual dan menggunakan Chromameter. Untuk bubuk kopi, pengukuran hanya menggunakan Chromameter.
Gambar 3.1. Minolta Chromameter CR-300.
7. Densitas kamba
Densitas kamba diukur dengan mengukur volume kopi seberat 150 gram dengan ukur. Perhitungan densitas kamba adalah hasil bagi antara menggunakan gelas berat kopi dan volume kopi (kg/m3).
8. Distribusi partikel bubuk kopi
Distribusi partikel bubuk kopi merupakan keragaman hasil penggilingan dari bahan baku kopi sangrai dengan tingkat sangrai berbeda. Distribusi ukuran partikel bubuk kopi setelah penggilingan ditentukan dengan mengunakan ayakan. Distribusi partikel dihitung berdasarkan banyaknya jumlah bubuk kopi yang tertampung pada tiap ayakan.
9. Uji organoleptik
Sebanyak 10 gram kopi bubuk ini dimasukkan ke dalam ke dalam mangkok volume 150 cc. Selanjutnya dituangkan air mendidih ke dalamnya sampai penuh. Perbandingan antara kopi dengan air tersebut dimaksudkan untuk menimbulkan aroma kopi pada konsentrasi 1-3% padatan terlarut. Partikel kopi akan membentuk kuncup pada permukaan seduhan. Permukaan seduhan diaduk dengan sendok pengujian secara perlahan-lahan, dibiarkan kembali. Mula-mula kopi akan terapung pada permukaan air. Selanjutnya partikel kopi akan tengggelam atau turun ke dasar mangkok. Kemudian secara perlahan-lahan kopi diaduk untuk membebaskan gas karbondioksida. Karbon dioksida berfungsi sebagai pembawa komponen aroma kopi. Partikel kopi terapung dibuang. Untuk menentukan citarasanya seruputlah seduhan kopi tersebut dari sendok kuat-kuat sehingga terdengar bunyi seperti bunyi sedang berkumur (Atmawinata, 2003; Sulistyowati & Sumartono, 2003). Uji organoleptik dilakukan oleh panelis dari Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia. 10.Kelarutan bubuk kopi
Bubuk kopi sebanyak 10 gram dilarutkan dengan air mendidih 150 ml, dibiarkan 2-3 menit. Diaduk kemudian disaring dengan kertas saring yang telah diketahui beratnya. Ampas yang tersisa dalam dalam beakerglass
dilarutkan dengan air mendidih, diaduk dan disaring. Pekerjaan dilakukan sampai 3 kali. Ampas pada kertas saring dikeringkan dalam oven pada suhu 105ºC selama 4-5 jam. Berat sampel yang terlarut adalah berat kering sampel dikurangi berat kering ampas. Kelarutan adalah perbandingan antara berat sampel yang terlarut dengan berat kering sampel.
E. METODOLOGI PENELITIAN
Metodologi penelitian ditampilkan pada Gambar 3.2. Biji kopi beras yang telah diukur kadar air, kadar kotoran, dan densitas kambanya disortasi menjadi tiga kategori ukuran yaitu sangat kecil, kecil, dan sedang. Selanjutnya setiap kategori di sangrai dengan tingkat ringan, sedang, dan gelap. Hasil penyangraian kemudian dibubuk.
Gambar 3.2. Urutan percobaan giling dan parameter yang diukur. Biji kopi beras
Sangat kecil Kecil Medium Ayakan
Sangrai
Biji kopi sangrai
Gelap Medium Ringan
Giling Bubuk kopi Kadar air Kerapatan Kadar kotoran Kapasitas Konsumsi bensin Efisiensi &Slip Rendemen Suhu Warna Densitas Kamba Distribusi partikel Kelarutan Aroma & citarasa Grader
Grinder Roaster
F. PELAKSANAAN PENELITIAN
1. Penelitian Pendahuluan
Biji kopi beras 5 kg disangrai menggunakan roaster tipe silinder berputar kapasitas 10 kg, lalu dilakukan penyangraian 3 tingkat yaitu ringan, sedang, dan gelap dengan ukuran biji sangat kecil, kecil, dan sedang. Perbedaan tingkat sangrai ditentukan secara visual dan pengukuran densitas kamba. Pengamatan dilakukan terhadap perubahan suhu penyangraian, konsumsi minyak tanah, dan rendemen. Konsumsi minyak tanah dihitung secara gravimetrik dengan timbangan ketelitian 0.02 kg. Rendemen dihitung berdasarkan penimbangan berat biji kopi beras dan kopi sangrai mneggunakan timbangan ketelitian 0.1 gram.
2. Penelitian Utama
Proses penggilingan biji kopi sangrai dilakukan dengan beberapa langkah berikut:
a. Menyediakan biji kopi sangrai dan robusta yang akan digiling b. Menimbang berat kopi sangrai
c. Menyalakan motor bensin sehingga mesin pembubuk beroperasi. d. Memasukkan biji kopi sangrai pada mesin pembubuk (tiap ukuran biji
kopi dan tiap tingkat penyangraian) e. Mengukur kecepatan puli (tacho meter) f. Menghitung lama penggilingan (stopwatch) g. Mengukur volume bensin yang dipakai. h. Menimbang berat bubuk kopi
i. Mengukur warna bubuk kopi j. Mengukur kelarutan bubuk kopi
k. Uji organoleptik aroma dan citarasa bubuk kopi l. Mengukur densitas kamba bubuk kopi
G. KONSTRUKSI ALAT DAN MEKANISME KERJA
Unit pembubuk biji kopi mempunyai diameter disk sepanjang 270 mm. Terdapat sirip dalam sebanyak 4 buah dan sirip luar sebanyak 4 buah. Gigi stasioner berjumlah 8 buah masing-masing berdiameter 20 mm. ukuran ayakan yang dipasang di sekeliling ruang pembubukan berukuran 200 mesh. Transmisi daya menggunakan puli dan sabuk karet V. Unit penggerak menggunakan motor bensin model GX 160 berdaya maksimum 5.5 HP.
Mesin pembubuk biji kopi tipe disk mill terdiri dari mesin penggerak sebagai sumber tenaga. Hopper berfungsi sebagai penampung dan pengarah biji kopi sebelum masuk ke ruang penggiling. Pada mesin pembubuk terdapat gigi stasioner, terbuat dari besi cor yang berfungsi sebagai pembubuk biji kopi pada posisi diam, gigi rotor terbuat dari besi poros yang berfungsi sebagai pembubuk pada posisi berputar, gigi sirip yang berfungsi mengarahkan bubuk kopi hasil pembubukan menuju saringan, saringan yang berfungsi sebagai tempat keluarnya bubuk kopi dan menentukan ukuran butiran kopi. Rangka mesin yang berfungsi sebagai tempat dudukan mesin pembubuk terbuat dari besi segi empat.
Mesin pembubuk kopi digerakkan oleh motor bensin. Motor dihidupkan samapai mendapatkan puli yang stabil, kemudian kopi sangrai dimasukkan ke hopper lalu pintu hopper dibuka dan secara teratur kopi didorong ke ruang pembubukan (gigi stasioner dan gigi rotor) selanjutnya gigi stasioner dan gigi rotor ini yang melakukan proses pembubukan dan kopi hasil pembubukan keluar melaui saringan terus ke lubang pengeluaran menuju tempat penampungan.