TINJAUAN PUSTAKA
Kopi
Kopi merupakan suatu jenis tanaman tropis yang dapat tumbuh dimana saja, terkecuali pada tempat-tempat yang terlalu tinggi dengan temperatur yang sangat dingin atau pada daerah-daerah tandus yang memang tidak cocok bagi kehidupan tanaman. Mutu kopi yang baik sangat tergantung pada jenis bibit yang ditanam, keadaan iklim, tinggi tempat dan lain-lain. semua ini dapat mempengaruhi perkembangan hama dan penyakit pada tanaman tersebut, cuaca juga sangat berpengaruh terhadap produksi kopi (AAK, 1991).
Perkembangan kopi
Tanaman kopi mulai dikenal di benua Afrika dari Etiopia. Pada mulanya, tanaman kopi belum dibudidayakan secara sempurna oleh penduduk dan masih tumbuh liar di hutan-hutan dataran tinggi. Minuman kopi sangat digemari oleh bangsa Etiopia dan Abessinia karena berkhasiat menyegarkan badan. Oleh karena itu, ketika mengembara ke wilayah-wilayah lain, buah kopi juga ikut dibawa dan tersebar, antara lain ke negara-negara Arab, Persia (sekarang Irak) hingga Yaman. Sejak ditemukannya cara pengolahan buah kopi yang lebih baik, kopi pun menjadi terkenal hingga tersebar ke berbagai negara di Eropa, Asia, dan Amerika
(Najiyati dan Danarti, 2004).
Tanaman kopi bukan tanaman asli Indonesia, melainkan jenis tanaman yang berasal dari benua Afrika. Tanaman kopi pertama kali dibawa ke pulau Jawa pada tahun 1696, tetapi pada saat itu dilakukan masih dalam taraf percobaan. Di Jawa, tanaman kopi mendapat perhatian secara sepenuhnya baru pada tahun 1699,
karena tanaman tersebut dapat berkembang dan berproduksi dengan baik. Bibit kopi Indonesia didatangkan dari Yaman. Pada waktu itu jenis yang didatangkan adalah kopi arabika (AAK, 1991).
Botani tanaman kopi
Kopi (Coffea spp) adalah spesies tanaman berbentuk pohon yang termasuk dalam famili Rubiaceae dan genus Coffea. Tanaman ini tumbuhnya tegak, bercabang dan bila dibiarkan tumbuh dapat mencapai tinggi 12 m. Daunnya bulat telur dengan ujung agak meruncing. Daun tumbuh berhadapan pada batang, cabang, dan ranting-rantingnya (Najiyati dan Danarti, 1997).
Adapun sistem taksonomi kopi secara lengkap: Kingdom : Plantae (Tumbuhan)
Subkingdom : Tracheobionta (Tumbuhan berpembuluh) Super Divisi : Spermatophyta (Tumbuhan penghasil biji) Divisi : Magnoliophyta (Tumbuhan berbunga)
Kelas : Magnoliopsida (tumbuhan berkeping dua/dikotil) Sub Kelas : Asteridae
Ordo : Rubiales
Famili : Rubiaceae (suku kopi-kopian) Genus : Coffea
Spesies : Coffea sp. (Rahardjo, 2012).
Jenis tanaman kopi
a. Kopi Arabika
Kopi yang berdaun kecil, halus mengkilat, panjang daun 12-15 cm x 6 cm, panjang buah 1,5 cm.
b. Kopi Canephora (Robusta)
Berdaun besar, panjang daun lebih dari 20 cm x 10 cm bergelombang, sedangkan panjang buah ±1.2 cm.
c. Kopi Liberika
Daun lebar, besar, mengkilat, buah besar sampai 2/3 cm, tetapi biji kecil (AAK, 1991).
Pemanenan buah kopi
Pemanenan buah kopi dilakukan dengan cara memetik buah yang telah masak. Penentuan kematangan buah ditandai oleh perubahan warna kulit buah. Kulit buah berwarna hijau tua ketika masih muda, berwarna kuning ketika setengah masak dan berwarna merah saat masak penuh dan menjadi kehitam-hitaman setelah masak penuh terlampaui (over ripe). Tanaman kopi tidak berbunga serentak dalam setahun, karena itu ada beberapa cara pemetikan:
1) Pemetikan pilih/selektif (petik merah) dilakukan terhadap buah masak. 2) Pemetikan setengah selektif dilakukan terhadap dompolan buah masak. 3) Pemetikan lelesan dilakukan terhadap buah kopi yang gugur karena
terlambat pemetikan.
4) Pemetikan racutan/rampasan merupakan pemetikan terhadap semua buah kopi yang masih hijau, biasanya pada pemanenan akhir.
Kematangan buah kopi dapat dilihat dari kekerasan daging buah. Buah kopi masak mempunyai daging buah lunak dan berlendir serta mengandung senyawa gula yang relatif lebih tinggi sehingga rasanya manis. Sebaliknya daging buah muda sedikit lebih keras, tidak berlendir dan rasanya tidak manis karena senyawa gula belum terbentuk secara maksimal. Secara teknis panen buah kopi masak memiliki keuntungan dibandingkan panen buah kopi muda, antara lain:
1. Mudah diproses karena kulitnya mudah terkelupas.
2. Rendemen hasil (perbandingan berat biji kopi beras per berat buah segar) lebih tinggi.
3. Biji kopi lebih bernas sehingga ukuran biji lebih besar (tidak pipih). 4. Waktu pengeringan lebih cepat.
5. Warna biji dan cita rasanya lebih baik. (Budiman, 2012).
Pengolahan kopi
Buah kopi biasanya dipasarkan dalam bentuk kopi beras, yaitu kopi kering yang sudah terlepas dari daging buah dan kulit arinya. Pengolahan buah kopi bertujuan untuk memisahkan biji kopi dari kulitnya dan mengeringkan biji tersebut sehingga diperoleh kopi beras dengan kadar air tertentu dan siap di pasarkan.
Kadar air kopi beras optimum adalah 10-13%. Bila kadar air kopi beras lebih dari 13%, biasanya akan mudah diserang cendawan, sedangkan bila kurang daro 10% akan mudah pecah. Pengolahan buah kopi hingga diperoleh kopi beras dengan kadar air 10-13% akan menurunkan bobot kopi hingga menjadi 12-22%,
tergantung jenisnya. Bobot kopi robusta menurun hingga menjadi 22%, kopi arabika menjadi 18%, dan kopi liberika sekitar 12% (Najiyati dan Danarti, 2004).
Pengolahan buah kopi selama ini dikenal dua cara yaitu, pengolahan kopi buah kering (dry process) dan pengolahan buah kopi secara basah (wet process). Perbedaan kedua cara pengolahan buah kopi tersebut terletak pada adanya penggunaan air yang diperlukan untuk pengupasan kulit buah kopi maupun pencucian biji kopi (Rahardjo, 2012).
Pengupasan kulit kopi
Pengupasan kulit buah kopi basah (pulping) merupakan salah satu tahapan proses pengolahan kopi yang membedakan antara pengolahan kopi secara basah dan kering. Pada pengolahan basah, buah kopi yang sudah mencapai tingkat kematangan yang optimal antara lain ditandai oleh kulit buah yang berwarna merah seragam dan segar harus segera dikupas dan dipisahkan dari bagian biji kopi berkulit cangkang.
Kulit buah basah dipisahkan dari komponen biji kopi berkulit cangkang karena adanya gaya gesek dan pengguntingan yang berlangsung didalam celah diantara permukaan silinder yang berputar (rotor) dan permukaan plat atau pisau yang diam (stator). Rotor memiliki permukaan yang bertonjolan atau bergelembung (buble plate) yang dibuat dari bahan logam lunak jenis tembaga (Widyotomo, 2010).
Pulping bertujuan untuk memisahkan biji dari kulit buahnya sehingga diperoleh biji kopi yang masih terbungkus oleh kulit tanduknya. Pemisah kulit ini dilakukan dengan menggunakan mesin pulper. Saat ini dikenal beberapa jenis
mesin pulper, tetapi yang sering digunakan adalah vis pulper dan raung pulper. Perbedaan kedua alat tersebut adalah vis pulper hanya berfungsi sebagai pengupas kulit saja, sehingga hasilnya harus difermentasi dan dicuci lagi. Sedangkan raung pulper berfungsi pula sebagai pencuci sehingga kopi yang keluar dari mesin tidak perlu lagi difermentasi dan dicuci lagi tetapi langsung masuk ke tahap pengeringan (Najiyati dan Danarti, 1997).
Bagian terpenting dari mesin pulper adalah silinder dan plat pememar. Melalui kedua bagian tersebut, kulit kopi terjepit dan terkupas. Terkadang buah kopi yang keluar dari mesin pulper kulitnya belum terkelupas seluruhnya. Oleh karena itu, kulit buah yang belum terkupas harus dikumpulkan, lalu dimasukkan ke mesin pulper lagi hingga seluruh kulit terkupas. Ruang antara silinder dan plat pememar harus dipersempit agar kulit buah kopi berukuran kecil dapat terkupas. Lubang tidak boleh terlalu sempit dan tidak boleh terlalu longgar. Lubang yang terlalu sempit akan mengakibatkan banyak biji yang pecah atau kulit tanduknya terkupas sehingga menghasilkan kopi bermutu rendah. Sebaliknya, lubang yang terlalu longgar mengakibatkan banyak kulit buah kopi yang tidak terkupas sehingga harus dimasukkan lagi ke mesin pulper (Najiyati dan Danarti, 2004).
Buah kopi dikupas kulitnya menggunakan mesin pengupas (pulper) yang digerakkan dengan tenaga manusia maupun mesin. Kulit buah yang masih tercampur dengan biji dipisahkan sampai diperoleh biji kopi yang bebas dari kulit buah. Saat pelaksanaan pengupasan kulit buah kopi sering kali dilakukan pemisahan buah yang terapung di atas air. Biasanya buah kopi yang mengapung merupakan biji kopi kosong atau tidak berisi biji (Rahardjo, 2012).
Umumnya, proses pengupasan kulit buah kopi basah yang digerakkan dengan sumber tenaga manual ataupun motor bakar. Unit pengupas merupakan komponen terpenting dari mesin pengupas kulit buah yang terdiri dari silinder berputar dan plat diam. Mekanisme kerja pengupasan kulit buah kopi serupa dengan proses pengguntingan, namun karena permukaan buah yang bulat dan licin, maka pengguntingan hanya terjadi pada komponen kulit buah yang memiliki sifat lunak (Widyotomo, dkk, 2011).
Penanganan atau pengelolaan lepas panen mempunyai beberapa kegiatan atau perlakuan yang sangat perlu diperhatikan, misalnya dalam hal pengeringan, penyortiran, pengolahan hasil (penghilangan kulit atau bagian-bagian yang dapat merusak mutu, pemisahan hasil yang baik dengan yang kurang baik), penyiapan hasil agar mudah digunakan atau diperdagangkan, penyimpanan hasil dalam wadah dan tempat (ruangan) yang memenuhi persyaratan agar tidak rusak mutunya (Kartasapoetra, 1994).
Kinerja mesin pengupas sangat tergantung pada kemasakan buah, keseragaman ukuran buah dan celah (gap) antara rotor dan stator. Mesin akan berfungsi dengan baik jika buah yang dikupas sudah cukup masak karena kulit dan daging buahnya lunak dan mudah terkelupas. Sebaliknya, buah muda relatif sulit dikupas. Lebar celah diatur sedemikian rupa menyesuaikan dengan ukuran buah kopi sehingga buah kopi yang ukurannya lebih besar dari lebar celah akan terkelupas. Buah kopi hasil panen sebaiknya dipisahkan atas dasar ukurannya sebelum dikupas supaya hasil kupasan lebih bersih dan jumlah biji pecahnya sedikit (Budiman, 2012).
Peranan Mekanisasi Pertanian
Ilmu mekanisasi pertanian adalah ilmu yang mempelajari penguasaan dan pemanfaatan bahan dan tenaga alam untuk mengembangkan daya kerja manusia dalam bidang pertanian, untuk kesejahteraan manusia. Pengertian pertanian dalam hal ini adalah pertanian dalam arti yang seluas-luasnya (Sukirno, 1999).
Perlakuan terhadap suatu bahan sehingga berubah seperti yang dikehendaki, memerlukan suatu dasar pengetahuan operasi sebagai kesatuan operasi. Penetapan langsung pada hasil-hasil pertanian akan memerlukan berbagai alat-peralatan sebagai sarana dalam operasi masing-masing dan menghasilkan produk-produk yang dikehendaki. Maka dalam operasinya perlu diketahui pula berbagai peralatan pengolahan, metode, cara kerja alat-peralatan, perawatan, pengamanan dan lain sebagainya. Pengenalan alat-peralatan, operasi dan berbagai metode pengolahan akan sangat membantu dalam memilih, menetapkan cara-cara pengolahan yang tepat untuk berbagai komoditi yang beraneka ragam
(Heddy, dkk, 1994).
Setiap perubahan usaha tani melalui mekanisasi didasari tujuan tertentu yang membuat perubahan tersebut bisa dimengerti, logis dan dapat diterima. Diharapkan perubahan suatu sistem akan menghasilkan sesuatu yang menguntungkan dan sesuai dengan tujuan yang telah ditetapkan. Secara umum, tujuan mekanisasi pertanian adalah:
a. Mengurangi kejerihan kerja dan meningkatkan efisiensi tenaga manusia. b. Mengurangi kerusakan produksi pertanian.
d. Menjamin kenaikan kualitas dan kuantitas produksi dan memungkinkan pertumbuhan ekonomi subsistem (tipe pertanian kebutuhan keluarga) menjadi tipe pertanian komersil (commersial farming).
e. Mempercepat transisi bentuk ekonomi Indonesia dari sifat agraris menjadi sifat industri dan dapat mendorong tahap tinggal landas.
Tujuan tersebut di atas dapat dicapai apabila penggunaan dan pemulihan alat mesin pertanian tepat dan benar, tetapi apabila pemilihan dan penggunaanya tidak tepat hal sebaliknya akan terjadi (Rizaldi, 2006).
Komponen Alat Pengupas Kulit Kopi Mekanis Motor bakar
Motor bakar adalah mesin atau sumber tenaga yang digunakan untuk memutar silinder dengan tenaga sebesar 5 HP. Motor bakar bensin 5 PK dapat digunakan sebagai mesin pengupas tipe kecil dengan kapasitas 200-300 kg buah kopi per jam (Budiman, 2012).
Poros putaran
Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin. Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Peranan utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros.
Menurut Sularso dan Suga (2004), hal-hal yang perlu diperhatikan didalam merencanakan sebuah poros adalah:
1. Kekuatan poros
Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau lentur atau gabungan antara puntir dan lentur. Juga ada poros yang mendapat beban tarik atau tekan.
Kelelahan, tumbukan atau pengaruh konsentrasi tegangan bila diameter poros diperkecil (poros bertangga) atau bila poros mempunyai alur pasak, harus diperhatikan. Sebuah poros harus direncanakan hingga cukup kuat untuk menahan beban-beban di atasnya.
2. Kekakuan poros
Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup tetapi jika lenturan atau defleksi puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian (pada mesin perkakas) atau getaran dan suara. Karena itu, disamping kekuatan poros, kekakuannya juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan macam mesin yang akan dilayani poros tersebut.
3. Putaran kritis
Bila putaran suatu mesin dinaikkan maka pada suatu harga putaran tertentu dapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya. Putaran ini disebut putaran kritis. Hal ini dapat mengakibatkan kerusakan pada poros dan bagian-bagian lainnya. Poros harus direncanakan hingga putaran kerjanya lebih rendah dari putaran kritisnya.
4. Korosi
Bahan-bahan poros yang terancam kavitasi, poros-poros mesin yang berhenti lama, dan poros propeler dan pompa yang kontak dengan fluida yang korosif sampai batas-batas tertentu dapat dilakukan perlindungan terhadap korosi.
5. Bahan poros
Puli
Menurut Daryanto (1994), ada beberapa jenis tipe pulley yang digunakan untuk sabuk penggerak yaitu :
- Pulley datar
Pulley ini kebanyakan dibuat dari besi tuang dan juga dari baja dengan bentuk yang bervariasi.
- Pulley mahkota
Pulley ini lebih efektif dari pulley datar karena sabuknya sedikit menyudut sehingga untuk slip relatif sukar, dan derajat ketirusannya bermacam-macam menurut kegunaannya
- Tipe lain
Pulley ini harus mempunyai kisar celah yang sama dengan kisar urat pada sabuk penggeraknya.
Pemasangan pulley antara lain dapat dilakukan dengan cara:
- Horizontal, pemasangan pulley dapat dilakukan dengan cara mendatar dimana pasangan pulley terletak pada sumbu mendatar.
- Vertikal, pemasangan pulley dilakukan tegak dimana letak pasangan pulley adalah pada sumbu vertikal. Pada pemasangan ini akan terjadi getaran pada bagian mekanisme serta penurunan umur sabuk.
Sabuk-V
V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Sabuk-V dibelitkan di keliling alur puli yang berbentuk Sabuk-V. Bagian sabuk yang sedang membelit pada puli ini mengalami lengkungan sehingga lebar bagian pengaruh bentuk baji, yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan
yang relatif rendah. Hal ini merupakan salah satu keunggulan sabuk-V dibandingkan dengan sabuk rata (Sularso dan Suga, 2004).
Pabrik memperkirakan ketahanan sabuk V untuk industri, dapat dipakai untuk beberapa tahun. Berbeda dengan sabuk V untuk pertanian, yang mungkin hanya dipakai beberapa jam saja selama setahun, maka sabuk V pertanian harus lebih mampu menyalurkan data yang lebih besar dibandingkan sabuk V untuk industri. Sebuah sistem untuk mendesain sabuk V mesin-mesin pertanian berdasarkan tegangan puncak dan umur kelelahan (Daywin, dkk, 2008).
Baut mur
Baut mur sebagai pengikat dan pemasang yang banyak digunakan adalah ulir segitiga (dengan putaran pengencangan kekanan). Baut dan mur pemasang untuk bagian-bagian yang berputar dengan arah jarum jam, dibuat berulir kekiri sehingga dijamin tidak akan terlepas waktu berputar. Baut dan mur dibuat dari bermacam-macam bahan seperti baja, kuningan, tembaga zinc, alumunium, dan berbagai macam-macam diameter dan panjang (Putra, dkk, 2008).
Bantalan
Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman, dan awet. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem akan menurun atau tidak dapat seperti semestinya. Jadi, bantalan dalam permesinan dapat disamakan peranannya dengan pondasi pada gedung (Sularso dan Suga, 2004).
Rotor dan stator
Mesin pengupas kulit buah kopi basah (pulper) digunakan untuk memisahkan atau melepaskan komponen kulit buah dari bagian kopi berkulit cangkang. Unit pengupas merupakan komponen terpenting dari mesin pengupas kulit buah kopi yang terdiri dari selinder berputar (rotor) yang memiliki permukaan bertonjolan dan permukaan plat atau pisau yang diam (stator). Silinder berputar (rotor) dan permukaan plat atau pisau yang diam terbuat dari bahan logam lunak jenis tembaga (Widyotomo, 2010).
Pengupasan kulit buah berlangsung di dalam celah antara permukaan silinder yang berputar (rotor) dan permukaan pisau yang diam (stator). Silinder mempunyai profil permukaan yang bertonjolan atau sering disebut “buble plate”dan terbuat dari bahan logam lunak jenis tembaga.
Silinder digerakkan oleh sebuah motor bakar atau motor diesel. Mesin pengupas tipe kecil dengan kapasitas 200-300 kg buah kopi per jam digerakkan dengan motor bakar bensin 5 PK. Alat ini juga bisa dioperasikan secara manual (tanpa bantuan mesin), namun kapasitasnya turun menjadi 80-100 kg buah kopi per jam (Budiman, 2012).
Gaya tekan antara biji kopi dengan casing plat dan poros spine semakin berkurang dengan bertambahnya jarak celah. Berkurangnya gaya tekan akan berakibat semakin sedikit biji kopi yang dapat terkelupas karena proses pengupasan gaya tekan yang diberikan harus lebih besar dari kekuatan biji kulit kopi. Selain itu dengan semakin lebarnya jarak celah, maka gesekan antar biji kopi akan semakin berkurang (Amelia, dkk, 2008).
Mekanisme Pembuatan Alat
Kekuatan, keawetan, dan pelayanan yang diberikan peralatan usaha tani bergantung terutama pada macam dan kualitas bahan yang digunakan untuk pembuatannya. Dalam pembuatannya terdapat kecenderungan konstruksi peralatan untuk meniadakan sebanyak mungkin baja tuangan dan mengganti dengan baja tekan atau baja cetak. Bila mana hal ini dapat dilakukan maka dapat mengurangi biaya pembuatan mesin dalam jumlah yang besar. Mesin akan semakin ringan, tetapi kekuatan dan keawetannya dipertahankan dan bahkan sering dapat ditingkatkan. Keberhasilan atau kegagalan suatu alat sering sekali tergantung pada bahan yang dipakai untuk pembuatannya. Bahan yang digunakan untuk pembuatan peralatan usaha tani dapat diklasifikasikan dalam logam dan non logam (Smith dan Wilkes, 1990).
Kapasitas Kerja Alat dan Mesin Pertanian
Kapasitas kerja suatu alat atau mesin didefenisikan sebagai kemampuan alat dan mesin dalam menghasilkan suatu produk (contoh: ha, Kg, Lt) per satuan waktu (jam). Dari satuan kapasitas kerja dapat dikonversikan menjadi satuan produk per kW per jam, bila alat/mesin itu menggunakan daya penggerak motor. Jadi, satuan kapasitas kerja menjadi: Ha/kW. Jam, Kg/kW. Jam atau Lt/kW. Jam (Daywin, dkk, 2008).
