BAB I

Tugas Akhir 2009 Kelompok A-2Mesin Pengolah Biji KopiBAB IPENDAHULUAN

1.1 Abstraksi

Pengolah biji kopi merupakan suatu metode untuk mendapatkan serbuk kopi dari suatu biji kopi yang sudah terlepas dari daging buah dan melalui berbagai tahap pengolahan di antaranya yang pertama adalah disangrai setelah itu melalui proses pendinginan dan selanjutnya diadakan proses penghalusan. Dalam pengolahan kopi kita bisa mengambil dari berbagai jenis kopi, di sini kita bisa mendapatkan sekitar 500 jenis kopi di dunia. Tapi dalam kenyataan yang sering dibudidayakan untuk dikonsumsi adalah jenis Coffea Arabica L, Coffea Liberica, Coffea Canephora. Tapi dengan melihat keadaan iklim Indonesia yang tropis pengolahan jenis Arabica lebih cocok dan sesuai dengan keadaan iklim Indonesia yang tropic. Dalam pengolahan kopi itu sendiri pemilihan suhu pada saat disangrai sangat menentukan citarasa dari kopi yang dihasilkan. Kopi adalah salah satu buah yang tidak tahan dengan suhu yang terlalu tinggi, makanya dalam sistem yang akan kita gunakan nanti menggunakan sistem di mana biji kopi tadi selalu berputar dalam tungku yang panasnya mencapai 200C. Pemilihan tenggang waktu pada saat disangrai sangat vital dalam proses ini. Di sinilah kita akan membuat mesin di mana suatu sistem yang rumit tadi akan kami sajikan dalam bentuk yang mudah dan cepat dalam pengoperasiannya.

1.1.1. Latar Belakang

Saat ini, permintaan akan kopi di pasaran kian hari kian meningkat, ditandai dengan semakin banyaknya perusahaan yang bergerak di bidang pengolahan kopi baik perusahaan lokal seperti home industri yang memliki skala produksi kecil sampai perusahaan nasional dengan skala produksi yang lebih besar.Selain itu, Indonesia juga dikenal sebagai Negara yang memiliki kesuburan tanah tinggi sehingga sangat memungkinkan untuk berbagai macam usaha perkebunan termasuk di antaranya perkebunan kopi, karena tanaman kopi membutuhkan tanah yang subur dan curah hujan yang cukup agar dapat tumbuh subur. Banyak lahan di Indonesia yang sudah dimanfaatkan sebagai perkebunan kopi, bahkan tanaman kopi di sekitar rumah penduduk pun banyak yang kemudian dibudidayakan sebagai kebun-kebun kopi. Oleh karena itu, produksi biji kopi di Indonesia dapat dikatakan cukup melimpah dan memiliki kualitas yang sangat baik.Sayangnya ketersediaan kopi yang melimpah tidak disertai dengan sistem pengolahan yang efisien. Sebelum di temukan alat modern, kopi ditumbuk secara tradisional, yaitu biji kopi dipanggang di atas wajan dengan pemanasnya berupa kayu bakar. Setelah melalui proses pemanggangan biji kopi ditumbuk untuk mendapatkan butiran-butiran yang lebih kecil namun masih kasar. Tetapi biji kopi yang tidak ditumbuk dengan halus akan mengurangi cita rasa kopi, ada rasa yang tertinggal di dalam butiran kopi yang kurang halus. Dan cara ini memakan waktu yang lama. Sehingga orang mulai berpikir untuk menciptakan alat yang bisa menggiling biji kopi sampai halus.Namun demikian, mesin pengolah biji kopi yang ada di pasaran saat ini masih terpisah antara mesin pemanggang dan mesin penggiling (penghalus biji kopi). Karena masih terpisah inilah yang membuat mesin ini bekerja kurang efisien. Dari data yang telah kami terima dari Pak Sunardi yang merupakan salah satu perusahaan kopi yang terdapat di Banaran, Bawen, kabupaten Semarang, kopi merupakan komoditas yang sangat diminati oleh sebagian besar masyarakat, terutama di Jawa Tengah, karena ada banyak sekali perusahaan yang bergerak di bidang pengolahan kopi berskala home industry. Setelah melihat data tersebut maka kami mempunyai konsep membuat mesin pengolah biji kopi, di mana mesin tersebut nantinya dapat memenuhi kebutuhan pasar yang ada saat ini.

1.1.2. Tujuan

Tujuan kami membuat mesin pengolah biji kopi sebagai bahan TA adalah untuk meningkatkan efisiensi dari pengolahan biji kopi dan juga meningkatkan kualitas serbuk kopi. Kopi yang terlalu lama disimpan akan kehilangan sedikit cita rasanya. Dengan adanya mesin pengolah biji kopi yang merupakan perpaduan antara mesin pemanggang dan mesin penggiling dalam satu mesin akan mempersingkat proses pengolahan. Karena tidak terjadi proses pemindahan material dari mesin pemanggang ke mesin penggiling. Pemindahan itu terjadi secara singkat.

1.1.3. Harapan

Dalam melakukan suatu hal, tentunya mempunyai suatu harapan yang dapat menjadikan kami lebih maju dan bersemangat dalam mengerjakannya. Tentunya harapan itu adalah harapan yang positif. Begitu pula dengan pembuatan rancangan dan pengerjaan mesin pengolah biji kopi. Kami sebagai perancang memiliki banyak sekali harapan yang dapat menjadi tolak ukur dalam pembuatan mesin ini.Di sini kami mencoba mengurai harapan-harapan dari kedua pihak, antara lain:a) Harapan internalYaitu: harapan yang diberikan oleh pihak perancang terhadap yang akan dibuat.Beberapa harapan internal mengenai mesin pengolah biji kopi: 1. Praktis Setiap operator dapat mengoperasikan mesin, tanpa ada kesulitan dalam pemahaman.2. KuatPemilihan material item, motor, dan alat potong yang tepat, sehingga mesin pengolah kopi ini dapat bekerja secara optimal, dengan umur pakai mesin yang maksimal pula.3. Penuh inovasiKami perancang mengembangkan beberapa sistem baru, dengan menggabungkan dua sistem dalam satu mesin. Sehingga lebih efisien dalam pemindahan bahan dan waktu total pengerjaan.4. Harga terjangkauHarga tidak terlalu mahal, tetapi kualitas masih dapat di unggulkan dan mampu bersaing dengan pasar.

b) Harapan eksternal

Sebenarnya harapan yang sangat penting adalah harapan dari konsumen itu sendiri ataupun tuntutan dari pasar secara umum. Karena konsumen adalah pihak yang akan memakai produk kami nantinya. Oleh karena itu, kami berusaha memberikan yang terbaik untuk konsumen, yaitu dengan membuat mesin penggiling kopi yang mempunyai tuntutan dan harapan yang sesuai dengan konsumen.Seperti yang kita tahu, home industry yang bergerak di bidang pengolahan kopi tidaklah sedikit, hampir dapat kita temukan di seluruh daerah di Indonesia. Hal ini menjadi motivasi kami untuk semakin bersemangat dalam mengembangkan mesin pengolah biji kopi ini agar mesin ini dapat memberikan kontribusi yang nyata dan maksimal dalam proses penggilingan kopi.

1.1.4. Tinjauan Pustaka

Mesin penggiling kopi ini melakukan proses dari biji kopi yang sudah terlepas dari daging buah sampai menjadi serbuk kopi, Hal ini dibuat agar dalam satu kali proses bisa langsung menghasilkan produk yang diinginkan. Ada beberapa alasan kita membuat konstruksi mesin ini, antara lain:1. PraktisDalam pengolahan nanti kita hanya membutuhan peranan manusia yang relatif kecil, sistem yang memerlukan tenaga manusia adalah pada saat menyalakan mesin, membuka klep/ tutup wadah, (tutup wadah sangrai, wadah pendingin, maupun wadah crusher), dan juga pada saat mematikannya, tentu hal ini membuat pengerjaan dan pengoperasian menjadi sangat mudah.2. Cepat Mesin ini menjujung tinggi produksi yang berkelanjutan/ kontinyu, dan juga masing-masing proses yang terdapat dalam pengolahan bijih kopi tidaklah memakan waktu yang lama, sehingga tidak banyak waktu yang terbuang akibat faktor-faktor yang mengganggu.

3. Kuat Mesin ini dirancang dengan konstruksi yang dihitung dengan teliti dan efektif serta efisien, sehingga mampu menahan getaran dan panas yang timbul akibat proses yang sedang berlangsung, dan juga dimensi yang seoptimal mungkin demi mengurangi ruang yang diperlukan.

4. Portable Mesin ini memiliki proses yang bersahabat dengan lingkungan, sehingga mesin ini dapat di install hampir di semua tempat asalkan jangan diinstal pada ruangan tertutup, mesin ini dapat diletakkan di mana saja, yang tentunya cuaca yang mendukung untuk melakukan proses penggilingan.

Selain uraian di atas, kita juga perlu memperhatikan faktor faktor yang dapat mempengaruhi bijih kopi tersebut, antara lain:1. Jenis kopiterdapat 2 jenis kopi yang paling dikenal, antara laina. Kopi Arabika Jenis kopi ini berukuran cukup besar, dengan bobot 18-22 gram per 100 biji, kopi arabika yang bermutu baik memiliki rasa kopi arabika yang sangat kuat, dan juga sedikit asam, kandungan kafeinnya adalah sekitar 1-1,3 %. b. Kopi Robusta Jenis kopi ini mempunyai ukuran yang lebih kecil dari kopi arabika, yaitu 12 sampai 15 gr tiap 100 biji dengan kandungan kafein 2-3 %.

2. Kopi memiliki sifat higroskopik, Banyaknya air yang dikandung oleh biji kopi disebut kadar air kopi (moisture content-MC). Banyaknya kandungan air dalam kopi bervariasi sekali. Rata-rata kopi berkandung air 18% sampai 30 %. Standar untuk menentukan kadar air adalah dengan mengeringkan kopi dalam mesin pengering pada suhu 100-105C, hingga mencapai berat yang tetap, barulah dipakai sebagai standar pembagi, standar kadar air adalah 12%.3. Suhu (temperatur) .

Selain dipengaruhi beberapa faktor, Bijih kopi juga dipengaruhi oleh lingkungan sekitar di mana pohon kopi itu tumbuh. Sehingga, antara kopi yang tumbuh disuatu tempat dengan kopi yang tumbuh di tempat lain mempunyai karakteristik yang berbeda-beda.

1.2. Analisis Abstraksi

1.2.1. Identifikasi Masalah

Mesin pengolah biji kopi yang ada saat ini memiliki beberapa kekurangan dan kelemahan. Atas dasar itu maka kami akan mencoba membuat mesin dengan meminimalisir kekurangan-kekurangan yang ada. Tidak terlepas dengan menguraikan permasalahan yang ada sebelumnya sehingga akan tercipta suatu solusi yang dapat memenuhi kebutuhan pasar.Permasalahan yang ada tersebut, antara lain:1. kurang efisien dan efektif2. kapasitas mesin yang besar3. harga mesin dan perawatan yang terlalu mahal

1.2.2. Perumusan masalah

Untuk menemukan solusi dari pemasalahan perancangan, kita tidak hanya cukup mengidentifikasi masalah saja. Kita harus merumuskan masalah dalam perancangan tersebut, sehingga akan mempermudah dalam menentukan kerangka penyelesaian masalah, dan dengan begitu kita bisa menentukan pilihan variasi konstruksi. Dalam perumusan masalah, semua masalah yang telah diidentifikasi harus kita analisa. Analisa di sini yaitu mengenai sebenarnya fungsi apa saja yang ada, dari fungsi utamanya, hingga sub sub fungsinya. Karena dengan mengetahui keseluruhan fungsi yang harus bekerja dan prinsip prinsip kerjanya, berarti kita telah merumuskan masalah, baru kemudian bisa mulai dicari pemecahannya. Tentu di dalam desain, kita juga harus mengidentifikasi efek efek fisika yang mungkin terjadi pada tiap tiap fungsi. Juga yang tidak boleh kita lupakan adalah elemen elemen yang membawa fungsi fungsi tersebut. Setelah masalah masalah dapat dirumuskan dengan jelas, barulah kita dapat melaksanakan penyelesaian masalah dengan dasar kerangka penyelesaian masalah.

1.2.3 Kerangka penyelesaian masalah

Setelah kami mengidentifikasi dan merumuskan masalah, kami harus membuat suatu kerangka penyelesaian masalah, disini saya dapat memuat peyelesaian masalah sebagai berikut :1. Kurang Efektif dan EfisienHal ini dikarenakan waktu pemindahan material kopi dari penyangrai ke mesin penggiling yang terlalu lama, sebab pada mesin sebelumnya mesin penyangrai dan mesin penggiling adalah dua mesin yang berbeda. Maka kami membuat sebuah rancang mesin yang kami buat menjadi satu sehingga mempersingkat waktu proses .2. Kapasitas mesin yang terlalu besarSaat ini kapasitas mesin kopi yang tersedia di pasaran terlalu besar untuk skala home industry, hal ini menyebabkan proses dalam skala home industry tidak begitu efisien, Karena pengolahan kopi yang terlalu banyak dan tidak sesuai dengan kebutuhan akan menyebabkan cita rasa kopi akan hilang. Disini kami membuat mesin yang efisien di mana untuk skala home industry juga bisa ikut menikmati mesin yang fleksibel dan tidak terlalu besar memakan banyak tempat. Dengan adanya mesin ini , kita bisa meningkatkan tingkat efisien dari hasil pengolahan biji kopi.3. Harga mesin dan perawatan yang terlalu mahalPenggunaan satu mesin akan lebih murah daripada dua mesin, dalam kasus sebelumnya mesin penyangrai dan mesin penggiling pada kopi adalah dua komponen yang terpisah. Maka itu sama halnya kita membeli dua mesin dan merawat dua mesin yang berbeda. Pembuatan mesin pada satu line ini bisa mengurangi dari segi biaya dan segi perawatannya. Dengan pembuatan mesin yang lebih efisien ini akan membuat minat pasar pada mesin ini akan lebih besar

1.3. Analisis Tuntutan Permasalahan

1.3.1. Daftar Tuntutan ( Requirement List) Daftar tuntutan ( Requirement List ) secara sederhana dapat diartikan dengan daftar persyaratan, agreement, yang diminta untuk konsumen, untuk sebisa mungkin dapat dipenuhi, tergantung dari tingkat kepentingannya. Requirement list merupakan informasi awal yang diterima dari konsumen sebagai dasar untuk membuat suatu keputusan dalam merancang suatu produk. Suatu Rancangan akan dikatakan sukses apabila rancangan tersebut sesuai dengan tuntutan pasar. Tuntutan pasar tersebut akan menjadi sebuah acuan bagi kami. Beberapa hal yang akan menjadi acuan kami dalam memulai rancangan mesin pengolah biji kopi ini, antara lain:Analisis Tuntutan Permasalahan1. Daftar TuntutanA. Eksplisit ( secara tegas)1. Bekerja dalam waktu 16 jam kerja2. Material yang diproses adalah bijih kopi3. Mesin penggiling kopi ini dapat memproduksi 6 Kg/ jam4. ukuran kopi setelah dihasilkan 200 mesh5. Bubuk kopi adalah hasil dari penggilingan kopi secara utuh, baik isi maupun kulitnya.6. Tuas-tuas pembawa material digerakkan secara otomatis.7. Harga terjangkau pasar.8. Kualitas kopi bersaing dengan kopi hasil pengolahan tradisional.9. Pengaduk bekerja pada putaran 50 rpm10. Penggiling bekerja pada putaran 1500rpm11. Daya motor yang digunakan 0.75kw

B. Implisit ( secara lengkap )1. Pengolahan kopi tidak terikat pada jenis kopi.2. Perawatan mudah3. Momen puntir saat penggilingan dapat besar4. Getaran saat penyangraiain dan penggilingan sedang.5. Umur pakai panjang6. Dimensi ukuran mesina. Panjang: max 2mb. lebar: max 1 mc. tinggi: max 1.75 m1. Proses permesinan sederhana2. Pemilihan alat aduk dan alat giling.Meliputi :a. Jenis material : Stailess steel (baja tahan karat)b. Pemasangan : cepat dan tidak memerlukan alat khusus.

1.3.2 Pengelompokkan tuntutan (clustering)NoClusterDescriptionExplanationLevel

1PrimerJam kerja16 jam / hari I

2MaterialBijih kopiI

3Gaya pada pembawaRingan II

4Kehalusan kopi 200 meshI

5Profil kopi Berupa bubuk atau serbukIII

6Jumlah produksi 6 kg/ hariIII

7Efek getaran permesinanDibuat rendahII

8Proses permesinan/ settingSederhana/ cepatIII

1SekunderDaya motor0.75 kw III

2Dimensi mesin penggilingSesuai kebutuhanI

3Pemilihan alat aduk dan gilingSt st.II

4Umur pakaiPanjang ( min 5th )IV

5Kualitas KopiBersaing dengan kopi tradisionalIII

1TersierHargaTerjangkauII

2Biaya produksiMurahI

3PerakitanMudahII

4DesignMenarikIV

5Keselamatan kerjaTerjaminII

6Ramah lingkunganPolusi rendahII

Tabel 1.1 Tabel Clustering*) Keterangan :I: Sangat penting dan menentukanII: Sangat pentingIII: PentingIV: Kurang penting

1.3.3 Daftar tuntutan terperinci

Daftar tuntutan yang ada ini akan kami gunakan sebagai data tuntutan untuk kualitas hasil kopi. Dengan melihat data tuntutan ini kami bisa lebih mudah dalam merancang mesin pengolah biji kopi. Dari hasil Clustering dan Levelling di atas dapat disusun beberapa tuntutan terperinci sebagai berikut :NoFungsi PokokKet.

1Penggunaan mesin selama 16 jam/ hariPrimer

2Material yang digunakan adalah bijih kopiPrimer

3Gaya yang diperlukan pada sistem pembawa kecilPrimer

4Kehalusan kopi adalah 200 meshPrimer

5Profil kopi yang berupa serbukPrimer

6Jumlah produksi 6kg/jamPrimer

7Pemilihan alat aduk dan giling dari st.stPrimer

8Proses permesinan dan setting mudahPrimer

9Motor penggerak yang digunakan 3 phase dengan daya motor 0.75kwSekunder

10Penyesuaian dimensi mesinSekunder

11Efek getaran dibuat rendahSekunder

12Tuntutan umur pakai sebisa mungkin panjangSekunder

13Kualitas kopi bersaing dengan yang tradisionalSekunder

14Harga terjangkauKeinginan

15Biaya produksi diminimalisKeinginan

16Perakitan mesin penggiling kopi mudahKeinginan

17Design menarikKeinginan

18Keselamatan kerja untuk operator terjaminKeinginan

19Polusi yang ditimbulkan kecilKeinginan

Tabel 1.2 Tabel daftar tuntuan terperinci1.3.4 Korelasi dan hubungan dari kebutuhan (relation check metric) Setelah kami menganalisis dan mengklasifikasikan daftar tuntutan menurut kebutuhan dan kepentingannya, maka tahapan selanjutnya adalah menimbang, memisahkan masing-masing tuntutan, dan membatalkan tuntutan yang dihargai lebih sedikit ( tidak penting ). Berikut ini kami sajikan Relation Matrix dari mesin pengolah biji kopi

KEBUTUHAN PRIMERJam kerjaMaterialGaya pada pembawaKehalusan kopiProfil kopiJumlah produksiEfek getaran permesinanProses setting /permesinan

Jam kerjaCCCCACB

MaterialBACABC

Gaya pada pembawaCCBBC

Kehalusan kopiABCC

Profil kopiCCC

Jumlah produksiBA

Efek getaran permesinanA

Proses permesinan/ setting

Tabel 1.3 Tabel relation check metric kebutuhan primerKeteranganA = Berhubungan/ Saling mendukungB = Berhubungan tetapi tidak berpengaruhC = Tidak BerhubunganKEBUTUHAN SEKUNDERDaya motorDimensi mesin penggilingPemilihan alat aduk dan gilingUmur pakaiKualitas kopi

Daya motorABBC

Dimensi mesin penggilingACC

Pemilihan alat aduk dan gilingCA

Umur pakaiC

Kualitas kopi

Tabel 1.4 tabel relation check metric kebutuhan sekunderKeterangan:A = Berhubungan/ Saling mendukungB = Berhubungan tetapi tidak berpengaruhC = Tidak Berhubungan

KEINGINANHargaBiaya produksiPerakitanDesignKeselamatan Lingkungan

HargaABABB

Biaya produksiCACC

PerakitanACC

DesignBC

Keselamatan B

lingkungan

Tabel 1.5 Tabel relation check metric keinginan KeteranganA = Berhubungan/ Saling mendukungB = Berhubungan tetapi tidak berpengaruhC = Tidak Berhubungan

Akademi Tehnik Mesin Industri Surakarta1