E-ISSN: 2746-3591
Email: admin@ceredindonesia.or.id

## Desain Mesin Sangrai Kopi Dengan Menggunakan Sensor Thermocouple Kapasitas 2kg Untuk Peningkatan Pendapatan Usaha Umkm Di Kec. Naman Teran
Arya Rudi Nasution* 1 , Khairul Umurani 2 , Affandi 3 , Muhammad Refan 4 1,2,3,4 Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara Emai*: aryarudi@umsu.ac.id
Abstact: Occupational  safety  and  health  are  the  most  important  factors  in  work  because  they  can encourage productivity, which leads to the welfare of all parties, both employers and workers. One way to avoid work accidents and health problems for workers is to use personal protective equipment and production equipment that supports the processing of food and beverage ingredients (coffee beans). Coffee is an agricultural commodity that is used as a raw material for the food and beverage industry. In  Kuta  Rayat  Village,  Namanteran  District,  Karo  Regency,  there  are  household  businesses  and MSMEs  roasting  coffee  beans,  consisting  of  2  to  3  Small  and  Medium  Enterprises  (MSMEs).  The process of roasting coffee beans is done manually, so businesses still produce it on a small scale. The roasting process is carried out by roasting tubes that are rotated manually by Mr. Muhammad Iksan Ginting, which can cause harm to the health of business actors as well as roasting results that are not optimal. The roasting process is the process of forming the taste and aroma of coffee beans. If the coffee beans have a uniform size, specific gravity, texture, moisture content, and chemical structure, then  the  roasting  process  will  be  relatively easier  to  control.  The  reality  is  that  coffee beans  are  so different that the roasting process is an art and requires as much skill and experience as consumer demands.  Therefore,  based  on  the  problems  encountered,  it  is  necessary  to  design  tools  that  can support the product production process. Coffee Roasting Machine With Smart Phone Control System 2kg Capacity.
Keyword: Occupational Health Safety, Design, Coffee Roasting.
Abstrak: Keselamatan dan kesehatan kerja merupakan salah satu factor terpenting dalam pekerjaan karena  dapat  mendorong  efisiensi  produktifitas  yang  berujung  kepada  kesejahteraan  semua  pihak, baik  pengusaha  maupun  pekerja.  Salah  satu  cara  menghindari  kecelakaan  kerja  dan  kesehatan pekerja  salah  satunya  menggunakan  alat  pelindung  diri  serta  alat  produksi  yang  mendukung  pada pengolahan bahan makanan dan minuman (biji kopi). Kopi merupakan salah satu komoditas dari hasil pertanian yang dipergunakan sebagai bahan baku pada industri makanan dan minuman. Di Desa Kuta Rayat Kecamatan Namanteran, Kabupaten Karo terdapat usaha rumah tangga dan UMKM sangrai biji kopi  yang  terdiri  dari  2  sampai  3  Pelaku  Usaha  Masyarakat  Kecil  Menegah  (UMKM).  Proses penyangraian biji kopi di lakukan masih secara manual sehingga para pelaku usaha sampai sekarang ini  masih  memproduksi  dalam  sekala  kecil.  Proses  penyangraian  dilakukan  dengan  meanggang tabung yang diputar secara manual diputar yang dilakukan oleh bapak Muhammad Iksan Ginting yang dapat  mengakibatkan  bahaya  pada  kesehatan  pelaku  usaha  dan  hasilnya  belum  maksimal  dalam penyangraiannya. Proses penyangraian adalah proses pembentukan rasa dan aroma pada biji kopi. Apabila biji kopi memiliki keseragaman dalam ukuran, specific grafity, tekstur, kadar air dan struktur kimia, maka proses penyangraian akan relatif lebih mudah untuk dikendalikan. Kenyataannya, biji kopi memiliki  perbedaan  yang  sangat  besar,  sehingga  proses  penyangraian  merupakan  seni  dan memerlukan keterampilan dan pengalaman sebagaimana permintaan konsumen. Maka daripada itu berdasarkan permasalahan yang dihadapi, perancangan sebuah alat yang dapat mendukung sebuah
proses  produksi  dari  produk  sangatlah  dibutuhkan.  Mesin  Penyangrai  Kopi  Dengan  Sistem Pengontrolan Smart Phone Kapasitas 2kg.
Kata kunci : Keselamatan Kesehatan Kerja, Desain, Sangrai Kopi.

## PENDAHULUAN
Keselamatan  dan  kesehatan  kerja  merupakan  salah  satu  factor  terpenting dalam pekerjaan. Kesehatan dan keselamatan kerja yang aman, nyaman dan sehat serta  ramah  lingkungan  dapat  mendorong  efisiensi  produktifitas  yang  berujung kepada kesejahteraan semua pihak, baik pengusaha maupun pekerja (Edvan et al., 2016) (Affandi  &  Siregar,  2020) .  Salah  satu  cara  menghindari  kecelakaan  kerja  dan kesehatan pekerja salah satunya menggunakan alat pelindung diri serta alat produksi yang mendukung pada pengolahan bahan makanan dan minuman (biji kopi).
Kopi merupakan salah satu komoditas dari hasil pertanian yang dipergunakan sebagai bahan baku pada industri makanan dan minuman. Hasil olahan kopi yang saat  ini  sedang  banyak  dipergunakan  adalah  pada  penyajian  sebagai  minuman  di café  atau  coffeeshop.  Keberadaan  biji  kopi  yang  bermutu  saat  ini  sangat  dihargai tinggi  oleh  pasar,  yang  bukan  hanya  pada  pasar  dalam  negeri  namun  juga Internasional (M; Titan, 2020).
Tanaman  Kopi  (Coffees  Sp)  merupakan  salah  satu  tanaman  utama  di Sumatera  Utara  yang  banyak  diusahakan  oleh  rakyat  termasuk  Kabupaten  Karo. Tanaman  ini  merupakan  komoditi  perkebunan  yang  penting  dalam  perekonomian daerah  Kabupaten  Karo  karena  dapat  menyumbangkan  devisa  untuk  daerah  ini. Secara umum tanaman kopi tumbuh pada ketinggian 500 - 2000 m dari permukaan laut dengan suhu rata-rata 21-24°C dan menghendaki curah hujan 2000 - 3000 mm, dan  menginginkan  struktur  tanah  yang  baik  dengan  kandungan  bahan  organik  3% serta Ph 5,5 - 6,5. Tanaman kopi di Tanah Karo tersebar di seluruh Kecamatan dan yang paling luas secara berturut terletak di Kecamatan Merek, Tiga Panah, Simpang Empat,  Payung,  Munthe  dan  Namanteran.  Kopi  yang  dikembangkan  adalah  jenis Arabica. Kini tercatat seluas 5045 Ha dengan produksi 10.837,85 Ton tanaman Kopi yang ada di Kabupaten Karo (KroKab.go.id, 2021).
Di Desa Kuta Rayat Kecamatan Namanteran, Kabupaten Karo terdapat usaha rumah tangga dan UMKM sangrai biji kopi yang terdiri dari 2 sampai 3 Pelaku Usaha Masyarakat  Kecil  Menegah  (UMKM).  Pelaku  usaha  sangrai  kopi  yang  produknya sudah dipasarkan didaerah – daerah terkhusus didaerah Tanah Karo dan sekitarnya sampai sekarang sudah mulai keluar kota, sehingga pelaku usaha sangat kuwalahan dalam memproduksi olahan biji kopi dari gabah kopi (grean bean) menjadi bean kopi (yang sudah dilakukan peyangraian). Proses penyangraian biji kopi di lakukan masih secara manual sehingga para pelaku usaha sampai sekarang ini masih memproduksi
dalam sekala kecil. Proses penyangraian dilakukan dengan meanggang tabung yang diputar  secara  manual  diputar  yang  dapat  mengakibatkan  bahaya  pada  kesehatan pelaku usaha dan hasilnya belum maksimal dalam penyangraiannya seperti terlihat pada gambar 1.

## Gambar 1 . Proses penyangraian biji kopi
Desa Kuta Rayat adalah salah satu dari beberapa desa yang terdampak dari letusan  gunung  Merapi  Sianbung,  sehingga  penghasilan  dan  pendapatan  dari masyarakat menurun karena lahan pertanian tercemar oleh abu vulkanik dan lahar dingin. Selama ini masyarakat masih focus dengan lahan yang masih bisa digunakan untuk kelangsungan hidup keluarga didaerah tersebut. Erdilo Kopoi adalah salah satu pelaku  UMKM  di  Desa  Kuta  Rayat  yang  di  pimpin  oleh  Bapak  Muhammad  Iksan Ginting.  Sampai  sekarang  ini  beliau  masih  mengolah  gabah  biji  kopi  dari  lahan pertanian menjadi Biji Kopi yang siap dipasarkan, perhari dapat menghasilkan olahan biji kopi yang disangrai 2 kg/perhari. Oleh karean itu dari hasil pengolahan dengan kebutuhan  masih  sangat  jauh  karena  pasar  kopi  untuk  daerah  tanah  karo  bisa mencapai 5 kg/perhari.
Kendala yang dihadapi oleh bapak Muhammad Iksan Ginting adalah dalam proses  pengerjaan  terutama  adalah  hasil  penyangraian  yang  masing  kurang  baik dalam  Ukuran  standart  penyangraian.  Proses  penyangraian  adalah  proses pembentukan rasa dan aroma pada biji kopi. Apabila biji kopi memiliki keseragaman dalam  ukuran,  specific  grafity,  tekstur,  kadar  air  dan  struktur  kimia,  maka  proses penyangraian  akan  relatif  lebih  mudah  untuk  dikendalikan  (Hariadi  et  al.,  2022). Kenyataannya,  biji  kopi  memiliki  perbedaan  yang  sangat  besar,  sehingga  proses penyangraian  merupakan  seni  dan  memerlukan  keterampilan  dan  pengalaman sebagaimana permintaan konsumen (Edvan et al., 2016).
Kualitas biji kopi dapat ditingkatkan bila proses penyangraian dilakukan pada suhu  dan  lama  penyangraian  yang  tepat  untuk  mendapatkan  kadar  air  dan  tingkat
keasaman  yang  sesuai  dengan  standar  SNI01-2983-1992  (Standar  Nasional Indonesia, 1992) dan SNI 013542-2004 (Standar Nasional Indonesia, 2004)  (BSNI, 2014). Proses penyangraian adalah proses pembentukan rasa dan aroma pada biji kopi.  Apabila  biji  kopi  memiliki  keseragaman  dalam  ukuran,  specific  grafity,  tektur, kadar  air  dan  struktur  kimia,  maka  proses  penyangraian  akan  relatif  lebih  mudah untuk  dikendalikan.  Dengan  demikian,  diperlukan  penyangraian  kopi  yang  sesuai atau  tepat  terhadap  suhu  dan  lamaya  penyangraian.  Lamanya  penyangraian  juga sudah  ditentukan  sesuai  dengan  kapasitas  banyaknya  penyangraian.  Mekanisme transfer  panas  dari  sumber  panas  ke  biji  kopi  berlangsung  secara  konduksi  lewat dinding luar silinder, konveksi aliran udara panas lewat ruang silinder dan radiasi dari permukaan  dinding  dalam  silinder.  Sebelum  dioperasikan,  silinder  diputar  dan dipanaskan terlebih dahulu sampai mencapai suhu antara 160 – 220 °C. Kualitas biji kopi sangrai sangat dipengaruhi oleh kondisi operasional sangrai [suhu dan waktu] dan oleh sifat-sifat biji kopi yang sedang disangrai (jenis kopi, kadar air, ukuran dan cara pengolahannya) (Mulato, 2018).
Berdasarkan  permasalahan  yang  dihadapi  perancangan  sebuah  alat  yang dapat mendukung sebuah proses produksi dari produk sangatlah dibutuhkan (Affandi & Siregar, 2020).

## METODE
Dalam program kemitraan masyarakat ini, kendala yang dihadapi oleh  mitra usaha  dalam  proses  produksi  penyangraian  adalah  dalam  pengerjaannya  masih memakan  waktu  yang  lama  dan  hasil  produknya  masih  belum  sempurna  karena masih  menggunakan  peralatan  sederhana.  Untuk  mengatasi  masalah  ini,  maka program PKM ini akan melakukan langkah-langkah sebagai berikut:
1.  Membangun/membuat  mesin  penyangrai  biji  kopi  di  Laboratorium  Proses Produksi,  Program  Studi  Teknik  Mesin,  Fakultas  Teknik,  Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara.
2.  Melakukan  uji  mesin  sangrai  hingga  mencapai  suhu  yang  baik  dalam penyangraian.
3.  Melakukan  pelatihan  pengoperasian  mesin  penyangrai  biji  kopi  dan melkaukan pelatihan dalam merawat alat tersebut.
Gambar 2. Diagram alir PKM
Dari  gambar  diagram  alir  penelitian  diatas,  perancangan/desain  mesin tersebut menggunakan aplikasi SolidWorks 2022 yang terlicence di Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara. Adapun desain dapat ditunjukkan pada gambar 3.
Gambar 3. Design 3D mesin
A. Evaluasi Pelaksanaan Program dan Keberlanjutan.
Berdasarkan  jangka  waktu  program  yakni  selama  6  bulan,  maka  sistem evaluasi akan dilakukan dalam 2 kali setelah dilakukannya uji mesin penyangrai biji
Perancangan/Desain Tungku Tahapan Pembuatan Mesin Sangrai Kopi Persiapan Bahan & Alat Mulai Studi Literatur Pengujian • Temperatur dan Waktu
• Melihat Control Otomatis
Hasil Uji Coba Mesin
Pelatihan Pengorasian
Mesin
Selesai
kopi  dan  pelatihan  pengoperasian.  Untuk  survey  data,  tim  program  kemitraan masyarakat  melakukan  dua  hal  yakni  dengan  wawancara  langsung  ke  mitra  serta melakukan  komunikasi.    Pada  tahap  selanjutnya,  setelah  informasi  dan  data diperoleh,  maka  dibuat  kajian,  konsep  dan  perancanagan  sehingga  terlihat  pada bagian mana yang akan menjadi evaluasi dan perlu perbaikan.
Keberlanjutan program kemitraan masyarakat tim akan melakukan pengkajian dan  menganalisis  yang  mendalam  apakah  memungkinkan  produk  yang  dihasilkan dapat  meningkat  sehingga  kebutuhan  pasar  akan  terlayani  khusus  terkhusus  di Kabupaten Karo.

## HASIL
Gambar 4. Mesin sangrai kopi
Keterangan:
1.  Drum (Ruang Sangrai) Kopi
2.  Konstruksi Rangka
3.  Motor DC Penggerak
4.  Sensor Thermocouple Type K
5.  Digital temperatur Sensor
6. Burner

## Hasil Desain dan Manufaktur
Desain dan manufaktur alat sangrai kopi seperti Gambar 4 memliki beberapa jenis  material  yang  sesuai  dengan  satndar  material  yang  di  izinkan  untuk memperoduksi bahan makanan seperti stainless steel 304, dimana kandungan pada material  ini  memiliki  kandungan  18%  kromium  dan  8%  nikel  sehingga  mampu
1 2 3 4 5 6
menahan  korosi  akibat  dari  jumlah  asam  yang  terkandung  pada  makanan  tersebut (Deng et al., 2022; Muthuswamy, 2022).

## Pembahasan
Coffee shop penyebutan dari sebuah kedai kopi yang merupakan istilah bagi seseorang bergerak dibidang usaha yang tidak hanya menjual kopi, tapi juga berbagai macam minuman panas atau dingin. Mitra memulai di bidang usaha kopi sejak tahun 2019 pasca dari bencana alam yang terjadi di Tanah Karo erupsi Gunung Sinabung. Mitra memiliki kebut kopi yang hasil panennya dijual sebagai olahan minuman yang dimana kopi sebelum disajikan harus melalui beberapa tahap yang tahap akhirnya biji kopi  harus  di  sangrai  untuk  mengurangi  kadar  air  yang  terkandung  dalam  biji  kopi tersebut.

## Gambar 6 . Prose sangrai biji kopi
Dengan hasil pengujian tersebut mitra terbantu dengan adanya mesin sangrai ini,  kegiatan  penyangraian  mitra  dalam  1  kali  proses  sebanyak  1000  gram  (1Kg). Setiap  penyangraian  dimulai  dari  temperatur  160°  sampai  dengan  220°  dapat memakan  waktu  38  menit  lamanya.  Mitra  sebelumnya  menyangrai  secara  manual dengan alat yang sederhana dibuat oleh mitra untuk penyangraian dapat memeakan waktu  sampai  60  menit,  jadi  kali  ini  mitra  dapat  menghemat  waktu  22  menit  untuk
dapat  melakukan  kegiatan  aktivitas  lainnya.  Kegiatan  Penyangraian  dapat  dilihat pada gambar 6 dibawah ini.

## KESIMPULAN
Mitra  sangat  berterimakasih  kepada  Universitas  Muhammadiyah  Sumatera Utara  karena  dengan  adanya  Program  Kemitraan  Masyarakat  (PKM).  Mitra  sudah tidak lagi menggunakan alat lamanya dalam proses sangrai biji kopi mereka. Mitra juga nantinya akan menjadi salah satu pengedukasi dengan adanya mesin sangrai dengan pngotrolan IoT ini, sehingga mitra dan petani bekerja sama dalam kegiatan UMKM khusunya di Kecamatan Naman Teran Desa Kuta Rayat.

## DAFTAR PUSTAKA
Affandi,  K.  umurani,  &  Siregar,  C.  A.  P.  (2020). Kata  Kunci :Industri  Rumah Tangga, Kripik Ubi, Mesin Pengaduk, Sidodadi Ramunia . 2 (2), 123 –128. https://doi.org/10.30596/ihsan.v2i2.5324
BSNI  (Badan  Standar  Nasional  Indonesia).  (2014).  SNI  2983 :  2014  Kopi.  In
Badan Standardisasi Nasional .
Deng, T., Li, J., Zheng, Z., Tian, W., & Li, G. (2022). Influence of plasma beam polishing process parameters on surface roughness of AISI 304 stainless steel. Applied Surface Science , 585 , 152741.
https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.152741
Edvan,  B.  T.,  Edison,  R.,  &  Same,  M.  (2016).  Pengaruh  Suhu  dan  Lama Penyangraian  pada  Mutu  Kopi  Robusta  (Coffea  robusta). Jurnal  Agro Industri Perkebunan , 4 (1), 31 –40.
Hariadi, H., Quddus, A. A., Fizriani, A., Mardiana, Surahman, D. N., Cahya, E. A., Hendarwin, M. A., Dadan, R., Sandi,  D., Widiawati, & Nanda, E. E. (2022). Effect in Ultrasound Usage Time on Chemical and Organoleptic Properties  of  Robusta  Coffee  Powder  (Coffea  canephora.  L). IOP Conference  Series:  Earth  and  Environmental  Science , 1024 (1).
https://doi.org/10.1088/1755-1315/1024/1/012006 KroKab.go.id. (2021). Potensi perkebunan . KominfoKabKaro. https://dpmptsp.kalselprov.go.id/potensi-perkebunan/
M;  Titan.  (2020).  Pembuatan  mesin  sangrai  biji  kopi  otomatis  kapasitas  5kg dengan tipe silinder horizontal. In Repostory (Vol. 2, Issue 1). Mulato, S. (2018). Penyangraian Biji Kopi. Cctcid.Com , 4537 , 1 –11.
Muthuswamy, P. (2022). Investigation on sustainable machining characteristics of tools with serrated cutting edges in face milling of AISI 304 Stainless Steel. Procedia CIRP , 105 , 865 –871. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.procir.2022.02.143