KARYA TULIS ILMIAHSATUAN OPERASIPROSES SANGRAI BIJI KOPI MENGGUNAKAN ALAT PENYANGRAI BIJI KOPI ELEKTRIK

DISUSUN OLEH1. FUAD SAUQI ISNAIN(J1A013042)2. ICHA ISMI FAUZIAH (J1A013052)3. NURIL FADILAH(J1A013096)4. NURUL FITRIANINGSIH(J1A013098)5. PENINA(J1A013100)6. VERA RIZKILA(J1A013140)7. YULIA WARDANIJ1A013144)

PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGANFAKULTAS TEKNOLOGI PANGAN DAN AGROINDUSTRIUNIVERSITAS MATARAM2015

ABSTRAK

Coffee roasting (penyangraian) merupakan salah satu proses terpenting dalam pengolahan biji kopi. Sehingga dibutuhkan sebuah sebuah mesin coffee roaster otomatis yang mampu menunjang proses home roasting berdasarkan profile yang sudah ditentukan. Pada dasarnya coffee roaster ini adalah sebuah alat pemanas yang suhunya diatur mengikuti kaidah roasting profile dimana proses pemanasan menggunakan hot air yang dihasilkan oleh elemen pemanas elektrik dan ditiup oleh sebuah kipas angin dibawahnya. Dengan mengatur kecepatan motor kipas angin, maka suhu udara panas akan dapat diatur juga.

BAB 1PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang Kopi merupakan salah satu hasil komoditi perkebunan yang memiliki nilai ekonomis yang cukup tinggi di antara tanaman perkebunan lainnya dan berperan penting sebagai sumber devisa Negara dan juga merupakan sumber penghasilan bagi tidak kurang dari satu setengah juta jiwa petani kopi di Indonesia (Rahardjo, 2012). Keberhasilan agribisnis kopi membutuhkan dukungan semua pihak yang terkait dalam proses produksi kopi pengolahan dan pemasaran komoditas kopi. Upaya meningkatkan produktivitas dan mutu kopi terus dilakukan sehingga daya saing kopi di Indonesia dapat bersaing di pasar dunia (Rahardjo, 2012). Pengolahan kopi sangat berperan penting dalam menentukan kualitas dan cita rasa kopi (Rahardjo, 2012). Saat ini, peningkatan produksi kopi di Indonesia masih terhambat oleh rendahnya mutu biji kopi yang dihasilkan sehingga mempengaruhi pengembangan produksi akhir kopi. Oleh karena itu, untuk memperoleh biji kopi yang bermutu baik maka diperlukan penanganan pasca panen yang tepat dengan melakukan setiap tahapan secara benar. Proses penyangraian merupakan salah satu tahapan yang penting, namun saat ini masih sedikit data tentang bagaimana proses penyangraian yang tepat untuk menghasilkan produk kopi berkualitas.

1.2 Rumusan Masalah Proses penanganan pasca panen dan pengolahan biji kopi perlu memperhatikan berbagai aspek yang dapat mempertahankan kualitas biji kopi tersebut. Salah satu hal terpenting yaitu pada proses penyangraiannya selain itu performansi alat tersebut.

1.4 Tujuan Tujuan karya tulis ilmiah tersebut adalah untuk mengetahui proses penyangraian biji kopi menjadi bubuk kopi, dan mengetahui prinsip kerja dari alat tersebut. 1.5 Metode PenulisanKarya tulis ilmiah ini ditulis dengan metode deduktif.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA2.1 Kopi Kopi merupakan salah satu jenis tanaman perkebunan yang sudah lama dibudidayakan dan memiliki nilai ekonomis yang lumayan tinggi. Konsumsi kopi dunia mencapai 70% berasal dari spesies kopi arabika dan 26% berasal dari spesies kopi robusta. Kopi berasal dari Afrika. (Rahardjo, 2012). Di Indonesia kopi mulai di kenal pada tahun 1696, yang di bawa oleh VOC. Tanaman kopi di Indonesia mulai di produksi di pulau Jawa, dan hanya bersifat coba-coba, tetapi karena hasilnya memuaskan dan dipandang oleh VOC cukup menguntungkan sebagai komoditi perdagangan maka VOC menyebarkannya ke berbagai daerah agar para penduduk menanamnya (Najiyanti dan Danarti, 2004).

2.2 Jenis-Jenis Kopi Di dunia perdagangan dikenal beberapa golongan kopi, tetapi yang paling sering dibudidayakan hanya kopi arabika, robusta, dan liberika. Pada umumnya, penggolongan kopi berdasarkan spesies, kecuali kopi robusta.Menurut Aak (1980), terdapat empat jenis kopi yang telah dibudidayakan, yakni: 1. Kopi Arabika Kopi arabika merupakan kopi yang ditanam pada dataran tinggi yang memiliki iklim kering sekitar 1350-1850 m dari permukaan laut. Sedangkan di Indonesia sendiri kopi ini dapat tumbuh dan berproduksi pada ketinggian 1000 1750 m dari permukaan laut. Jenis kopi cenderung tidak tahan Hemilia Vastatrix. Namun kopi ini memiliki tingkat aroma dan rasa yang kuat. 2. Kopi Canephora (Robusta) Kopi Canephora juga disebut kopi Robusta. Nama Robusta dipergunakan untuk tujuan perdagangan, sedangkan Canephora adalah nama botanis. Jenis kopi ini berasal dari Afrika, dari pantai barat sampai Uganda. Kopi robusta memiliki kelebihan dari segi produksi yang lebih tinggi di bandingkan jenis kopi Arabika dan Liberika. 2.3 Syarat Umum Kopi Syarat mutu dibagi menjadi dua yaitu syarat umum dan syarat khusus. Syarat umum adalah persyaratan bagi setiap biji kopi yang dinilai dari tingkat mutunya. Biji kopi yang tidak memenuhi syarat umum tidak dapat dinilai tingkat mutu kopinya. Sementara syarat khusus digunakan untuk menilai biji kopi berdasarkan tingkat mutunya.

2.4 Pengeringan Biji Kopi Kombinasi suhu dan lama pemanasan selama proses pengeringan pada komoditi biji-bijian dilakukan untuk menghindari terjadinya kerusakan biji. Suhu udara, kelembaban relatif udara, aliran udara, kadar air awal bahan dan kadar akhir bahan merupakan faktor yang mempengaruhi waktu atau lama pegeringan (Brooker et al., 1974). Biji kopi yang telah dicuci mengandung air 55%, dengan jalan pengeringan kandungan air dapat diuapkan, sehingga kadar air pada kopi mencapai 8-10%. Setelah dilakukan pengeringan maka dilanjutkan dengan perlakuan pemecahan tanduk. Pengeringan dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu: 1. Pengeringan dengan sinar matahari, dengan cara semua biji kopi diletakkan dilantai penjemuran secara merata. 2. Pengeringan dengan menggunakan mesin pengering, dimana pada mesin pengering tersebut terdiri atas tromol besi dengan dindingnya berlubang lubang kecil (Aak, 1980).

BAB IIIPEMBAHASAN3.1. Pengenalan AlatPendekatan desainA) Kriteria desain alat penyangrai ini dirancang dengan criteria desain sebagai berikut : sumber tenaga adalah motor listrik dengan daya 0,5 HP dan kecepatan putaran 1400 rpm mempunyai kapasitas kerja 40 kg/jam mudah dioperasikan dan perawatannya menghasilkan segi ergonomis sumber panas electric

B) Rancangan Fungsional1) Kerangka alatmemiliki fungsi sebagai dudukan semua komponen alat yaitu, tabung silinder penyangrai, motor listrik, converter penghasil suhu, gear box, serta sebagai kaki sebagai berdirinya alat2) Silinder / tabung penyangraiberfungsi sebagai tempat penyangraian kopi serta berfungsi sebagai input masukan dan keluaran biji kopi3) Pengaduksebagai pengaduk biji kopi ketika penyangraian berlangsung4) Sistem tranmisisistem tranmisi ini menggunakan pulley dan sabuk V yang dihubungkan dengan tenaga penggerak berupa motor listrik. Tenaga penggerak ini berfungsi untuk menggerakkan silinder penyangrai yang dhubungkan melalui pulley dan sabukm V tersebut5) Gear boxsebagai penurun kecepatan yang dihasilkan dari motor listrik guna mendapatkan kecepatan putar yang diinginkan6) Konvertersebagai penghasil energy panas dengan mendapatkan suhu yang diinginkan dengan cara mengubah energy listrik menjadi energy panasC) Rancangan Stukturala. Kerangka ke alatbagian kerangka alat ini terbuat dari besi siku berukuran (5x5x0,5) cm kerangka alat penyangrai ini memiliki tingggi yaitu 80 cm, panjang 120 cm, dan lebar 60 cmb. Silnder/ tabung penyangraiterbuat dari palt alumunium ukuran (10050) cm, tabung silinder ini mempunyai diameter panjang 50 cm dengan diameter 29 cmc. Pengadukpengaduk ini terbuat dari tembaga yang dibuat spiral yang terhubung dengan besi asd. Tenaga penggeraktenaga penggerak alat penyangrai ini adalah menggunakan motor listrik berdaya 1 HP dengan kecepatan putar motor 1400 rpm yang terhubungkan dengan gear box (1:50)e. System tranmisisebagai penghubung antara silinder penyangrai dan motor dgunakan pulley yang terhubung dengan sabuk V melalui besi as. Pulley yang askan digunakan pada alt ini berukuran 4 inchi sehingga nantinya mempunyai kecepatan putar 20 rpmf. KonverterMerupakan suatu system rangkaian yang terdiri dari arus listrik, tranduser bimetal, serta kumparan penghasil panas.

Gambar 1 Coffee Roasting Machine (coffeenews.com)

Proses pengolahan bubuk kopi terdiri dari beberapa tahapan proses yaitu sebagai berikut: 3.2. Pengertian PenyangraianPenyangraian menurut bahasa berasal dari kata sangrai yang artinya menggoreng tanpa minyak. Sehingga penyangraian dapat di artikan sebagai proses menggoreng bahan tanpa menggunakan minyak. Bahan yang diolah menggunakan penyangraian adalah biji kopi, kakao, dan biji kacang-kacangan. Menurut Mawaddah (2012) penyangraian adalah Definisi : proses pindah panas baik tanpa media maupun mengunakan pasir dengan tujuan mendapatkan cita rasa tertentu. Contoh : penyangraian kerupuk, kopi, biji kakao, dan kacang.Penyangraian kopi adalah proses yang tergantung waktu dan temperature, dimana senyawa-senyawa kimia di dalam kopi akan berubah dengan hilangnya massa kering kopi yang sebagian besar adalah karbondioksida dan gas-gas volatile lainnya sebagai produk dari pirolisis. Sekitar setengah dari karbondioksida yang dihasilkan akan tertahan dalam kopi yang telah disangrai bersama-sama dengan senyawa flavor penting yang bersifat volatile (Anonim, 2011).

3.3. Proses Penyangraian dan Alat yang Digunakan.Pengolahan bahan pangan dengan cara penyangraian dapat dilakukan baik secara manual maupun menggunakan mesin. Penyangraian secara manual menggunakan wajan baik yang terbuat dari besi maupun wajan yang terbentuk dari tanah. Proses penyangraian dengan menggunakan wajan yaitu terjadi perpindahan panas dari permukaan pemanas ke dalam bahan. Panas yang masuk ke bahan menyebabkan perubahan suhu dalam bahan. Panas yang menyebabkan perubahan trmperatur tersebut disebut dengan panas sensible. Kondisi ini akan berakhir ketika keadaan mulai jenuh yaitu bila suhu bahan semakin meningkat sampai mendekati suhu penyangraian. Keadaan seperti ini diakibatkan oleh adanya panas latent penguapan yang menyebabkan terjadinya proses perubahan massa air yang terkandung dalam bahan.Penyangraian juga dapat dilakukan menggunakan mesin penyangrai. Salah satu alat penyangrai yang berbasiskan teknologi adalah alat sangrai yang telah dikembangkan oleh Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia yang dinamakan Roaster. Prinsip kerja Roaster ini adalah suatu silinder (tempat penyangrai) yang dipanaskan dengan kompor bertekanan minyak tanah (burner), dan diputar dengan motor listrik, setelah suhu ruang sangrai siap untuk proses penyangraian, motor penghisap biji, akan bekerja untuk memasukkan biji kopi ke dalam ruang penyangrai, dan proses penyangraian berlangsung, kemudian setelah kopi matang, kopi akan jatuh ke alat pendingin (tempering). Pada alat pendingin ini terdapat motor untuk mengaduk kopi dan blower untuk menghisap suhu panas kopi. Semua proses diatas berlangsung secara manual dengan cara menekan tombol ON/OFF pada panel kontrol untuk mengendalikan motor-motor pada alat tersebutPada tahun 2008, dilakukan sebuah penelitian merancang dan membuat kontrol untuk motor-motor pada mesin sangrai, sehingga motor-motor tersebut dapat bekerja secara otomatis, berdasarkan timer dan sensor-sensor yang dipasang pada roaster. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Mekatronika, Divisi Industri Hilir dan Rekayasa Alat-Mesin, Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia.Sistem kerja dari timer, sensor dan motor pada Roaster ini dikendalikan dengan Smart Relay Zelio Logic SR3 B261BD. Prinsip kerja disain kontrol ini adalah sebagai berikut: saat tombol start ditekan motor penggerak silinder akan berputar, pintu sangrai dan tempering akan menutup secara otomatis, pada proses ini sensor suhu akan mendeteksi suhu ruang sangrai untuk proses penyangraian (150C), jika kondisi tersebut terpenuhi, mesin penghisap biji kopi akan bekerja untuk memasukkan biji kopi ke dalam ruang penyangrai, setelah proses ini selesai, timer untuk durasi penyangraian akan bekerja, setelah timer mencapai set waktu yang ditentukan (proses penyangraian selesai) motor penggerak akan membuka tutup sangrai, dan biji kopi akan jatuh ke tempat pendingin (tempering), pada waktu yang bersamaan dengan bekerjanya motor penggerak pintu sangrai, motor pemutar alat pengaduk biji kopi dan blower akan berkerja, proses ini akan terus berlangsung sampai pada suhu biji kopi yang sudah ditentukan( 30C). Selanjutnya sensor suhu pada tempering akan memerintahkan smart relay untuk mengerakkan motor pembuka tutup tempering, sehingga biji kopi jatuh ke tempat yang sudah disediakan. Setelah proses ini selesai sistem akan berhenti. Selama proses berlangsung, sistem kerja sensor-sensor dan motor-motor pada Roaster dapat dimonitoring melalui computer (Pristianto,2008)3.4. Penyangraian Kopi. Proses penyangraian adalah proses pembentukan rasa dan aroma pada biji kopi. Apabila kopi memiliki keseragaman dalam ukuran, specific grafity, tekstur, kadar air, dan struktur kimia, maka proses penyangraian relative lebih mudah untuk dikendalikan. Kenyataannya, biji kopi memiliki perbedaan yang sangat besar, sehingga proses penyangraian merupakan seni dan memerlukan keterampilan dalam mengolahnya. Proses penyangraian dilakukan dengan mengunakan suhu tinggi. Biji kopi disangrai pada suhu 180- 240 derajat Celcuis, biasanya memrlukan waktu 15-20 menit. Selama penyangraian biji kopi diaduk agar uap air cepat terbawa kelua dan panas terdistribusi secara seragam serta keseluruhan. Ketika penyangraioan selesai maka biji kopi harus segera dikeluarkan dari mesin dan didinginkan secara cepat.Dua tahap yang terpenting didalam proses penyangraian adalah tahap penguapan air pada suhu 100 derajat Celsius dan tahap pyrolitas pada sushu 180 derajat Celsius. Pada pyrolisis ini terjadi berbagai perubahan komposisi kimia dan terjadi pengurangan bobot sebanyak 10 %. Tingkat perubahan makin meningkat sejalan dengan peningkatan suhu penyangraian. Perubahan-perubahan yang terjadi selama proses penyangraian secara rinci adalah sebagai berikut:a. Perubahan Sifat Fisik Biji KopiPerubahan sifat fisik terdiri dari perubahan kadar air, tekstur (kekerasan), dan warna.- Perubahan kadar air.Panas yang mengakibatkan terjadinya perubahan massa air dari bahan dikarenakan adanya panas laten penguapan. Perubahan massa air ini terjadi ketika kandungan air pada bahan telah sampai pada kondisi jenuh, sehingga menyebabkan air yang terkandung dalam bahan berubah dari fase cair menjadi uap. Perubahan kadar air yang terjadi selama penyangraian mengakibatkan terjadinya prubahan berat kopi hasil penyangraian. Perubahan berat tersebut sebanding dengan perubahan kadar airnya.Kadar air biji kopi turun cepat pada awal penyangraian dan kemudian akan berlangsung relative lambat pada akhir penyangraian. Fenomena ini berkaitan dengan kecepatan rambat air (difusi) didalam jaringan sel biji kopi. Makin rendah kandungan air dalam biji kopi, kecepatan penguapan menurun karena posisi molekul air terleetak makin jauh dari permukaan biji.- Perubahan TeksturPerubahan tekstur bekaitan dengan adanya perubahan kadar air dalam biji kopi dan variasi suhu serta waktu/lama penyangraian. Semakin tinggi suhu maka kekerasan biji kopi akan semakin kecil. Dimana suhu mempengaruhi laju penguapan kadar air dalam biji yag selanjutnya kan berpengaruh pula terhadap laju perubahan kekerasan biji. Ketika suhu lebih tinggi, kadar air bahan akan lebih cepat turun sehingga menyebabkan kopi menjadi empuk (Nugroho dkk,2009).- Perubahan WarnaWarna suatu komoditi hasil pertanian ditentukan oleh pigmen alami tanaman yang mudah mengalami perubahan kimia. Pigemn sangat peka terhadap pengaruh kimia dan fisik selama pengolahan terutaman panas. Perubahan warna menjadi coklat tua disebabkan karena karamelisasi gula menjadi warna cokelat tua. Selain itu perubahan warna dapat ditimbulkan dari reaksi kimia antara gula dan asam amino dari protein yang dikenal sebagai reaksi pencoklatan non-enzimatik atau reaksi Maillard (Sari, 2001).Menurut Joko Nugroho (2009), pada penyangraian dengan suhu tinggi sekitar 200 dan 220 derajat Celsius menyebabkan terjadinya perubahan warna biji kopi menjadi kecoklatan dan makin gelap. Hal ini terjadi karena adanya reaksi Maillard yang mengakibatkan munculnya senyawa bergugus karbonis (gugus reduksi) dan bergugus amini. Reaksi Maillard adalah reaksi browning non-enzimatik yang menghasilkan senyawa kompleks dengan berat molekul tinggi. Ketidakseragaman warna biji kopi sebelum penyangraian warna yang diperoleh tidak seragam. Hal ini mengakibatkan tingkat pencerahan (lightness) yang diperoleh tidak stabil. Namun secara umum data yang diperoleh dapat menggambarkan adanya perubahan warna kecerahan padda biji kopi selama penyangraian.b. Perubahan Sifat Kimia Biji KopiPerubahan sifat kimia biji kopi berkaitan dengan rasa kopi. Rasa pada kopi dipengaruhi oleh hasil degradasi senyawa seperti: karbohidrat, alkaloid, asam klorogenat, senyawa volatile dan trigonellin. Pada penyngraian terjadi banyak kehilangan (losses) akibat terdegredasi. Karbohidrat terdegredasi membentuk sukrosa dan gula-gula sederhanayang menghasilkan rasa manis. Alkaloid yaitu kafein yang mengalami sublimasi kafeol. Kafein meiliki rasa pahit yang kuat selain assam klorogenat dan trigonellin. Kafein memberikan kontribusi sebanyak 10 % dalam pembentukan rasa pahit. Asam klorogenat terdekomposisi sebanyak 50 % selama penyangraian dan akan hilang pada derajat penyangraian heavy roast. Sedangkan trigonellin hanya 15 % terdekomposisi untuk setiap penyangraian. Pembentukan senyawa folatil terjadi pada menit-menit terakhir penyangraian. Pembentukan senyawa volatile terjadi pada tahap pyrolisis. Phyrolisis terjadi pada suhu 200 derajat Celsius (Sari, 2001).Menurut Ciptati dan Nasution (1981) dalam Sari (2001) menyatakan pembentukan senyawa volatil terjadi pada menit-menit terakhir proses penyangraian, yaitu tenrjadinya phyrolisis gula, karbohidrat dan protein di dalam struktur sel biji. Selama proses phyrolisis terbentuk karamelisasi gula dan karbohidrat, asetat, dan berbagai jenis asam lainnya, aldehida, dan keton, furfural, ester, asam lemak, CO2, sulfida, dan lain-lain.

BAB IVPENUTUP4.1 KesimpulanBerdasarkan pembahadan sebelumnya maka dapat disimpulkan sebagai berikut:1. Penyangraian adalah pengolahan pangan dengan suhu tinggi tanpa menggunakan minyak.2. Proses penyangraian dapat dilakukan secara manual maupun menggunakan mesin, penyangraian secara manual menggunakan wajan dan dapat juga menggunakan mesin berbasis teknologi yang disebut roaster. 3. Penyangraian kopi menyebabkan tejadinya sifat fisik dan kimia pada biji kopi. Perubahan sifat fisik diantaranya adalah perubahan kadar air, tekstur, dan warna, sedangkan sifat kimia yang berubah selama penynagraian adalah kandungan bahan yang ada dalam biji kopi.

DAFTAR PUSTAKA

Aak.1980. Budidaya Tanaman Kopi. Yayasan Kanisius, Yogyakarta. Brooker, D. B., F. W. Bakker-arkema and C. W. Hall, 1974. Drying Cereal Grains. The AVI publishing Company, Inc. Wesport. Sri Najiyati dan Danarti. 2004 . Budidaya Tanaman Kopi dan Penanganan Pasca Panen. Penebar Swadaya. Jakarta.