## RANCANG BANGUN ALAT FERMENTOR KOPI TERKENDALI MENGGUNAKAN ELEMEN PEMANAS BERBASIS ARDUINO UNO
Fadhilah Fasya 1) , Trapsilo Prihandono 1) , Alex Harijanto 1)
1) Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Jember, Jember, Jawa Timur, Indonesia
Corresponding author : Trapsilo Prihandono E-mail : fadhilahfasya11@gmail.com
Diterima 26 September 2022, Direvisi 26 Oktober 2022, Disetujui 27 Oktober 2022

## ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk merancang alat fermentor kopi terkendali menggunakan elemen pemanas berbasis Arduino uno. Metode dalam penelitian ini menggunakan metode penelitian kuantitatif deskriptif. Variabel  penelitian  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  rancang  bangun  alat  fementor  kopi terkendali  menggunakan  elemen  pemanas  berbasis  Arduino  uno.  Dalam  rancang  bangun  alat  ini menggunakan  2  jenis  sensor  yaitu  sensor  DS18B20  dan  sensor  DHT  11.  Untuk  mengetahui  tingkat kevalidan  sensor  tersebut  maka  untuk  sensor  DS18B20  diuji  dengan  thermometer  dan  untuk  sensor DHT11 diuji dengan hygrometer. Hasil analisis tingkat kevalidan alat untuk sensor DS18B20 didapatkan tingkat  kevalidannya  sebesar  84,5%  dan  untuk  sensor  DHT11  tingkat  kevalidannya  91,5%.  Dengan demikian  rancang  bangun  alat  fermentor  kopi  terkendali  menggunakan  elemen  pemanas  berbasis Arduino uno adalah sangat valid.
Kata kunci: kopi arabika; fermentasi kopi; arduino uno.

## ABSTRACT
This study aims to design a controlled coffee fermenter using an Arduino uno-based heating element. The method in this study uses descriptive quantitative research methods. The research variable used in this study is the design of a controlled coffee fementer using an Arduino Uno-based heating element. In the design of this tool, 2 types of sensors are used, namely the DS18B20 sensor and the DHT 11 sensor. To determine the level of validity of the sensor, the DS18B20 sensor is tested with a thermometer and the DHT11 sensor is tested with a hygrometer. The results of the analysis of the validity level of the tool for the DS18B20 sensor obtained a validity level of 84.5% and for the DHT11 sensor the validity level is 91.5%. Thus the design of a controlled coffee fermenter using an Arduino uno-based heating element is very valid.
Keywords: arabica coffee; coffee fermentation; arduino uno.

## PENDAHULUAN
Kopi  yang  terkenal  di  Indonesia  ada dua jenis yaitu kopi robusta ( Coffea conephora ) dan  kopi  arabika  ( Coffea  Arabica ).  Cita  rasa yang sedikit asam, memiliki tekstur lebih kasar dan  mengandung  kadar  kafein  yang  lebih banyak  merupakan  ciri  khas  kopi  arabika (Winarno dan Darsono, 2019). Komposisi kimia dalam  buah  kopi  berbeda-beda  tergantung tingkat  kematangan,  tanah  tanaman  kopi, penyimpanan,  dan  teknik  pengolahan  (Fikri dkk.,  2021).  Empat  sifat  penting  yang  dimiliki kopi  arabika  antara  lain  1)  tumbuh  pada ketinggian  800-1500  mdpl  dengan  suhu  area tersebut  15 o C  -24 o C,  2)  daerah  tanaman  kopi memiliki  bulan  kering  3  bulan/  tahun  secara berturut-turut  dengan  sesekali  mendapatkan hujan  kiriman,  3)  sangat  rentan  terkena penyakit HV jika ditanam pada daerah dengan
ketinggian dibawah 500m, 4) kopi arabika dapat diproduksi 4,5-5 kw/ha/thn (Mulyara, 2021).
Fermentasi  merupakan  salah  satu proses  penting  dalam  pengolahan  biji  kopi karena sangat menentukan kualitas hasil akhir biji  kopi  tersebut.  Tujuan  proses  fermentasi untuk  menghilangkan  lapisan  lendir  pada  kulit biji  kopi  dan  menimbulkan  rasa  mild  pada  cita rasa  seduhannya  (Afriliana,  2018).  Proses fermentasi  kopi  yang  umum  dilakukan  oleh petani kopi di Indonesia yaitu proses fermentasi kering  dan  proses  fermentasi  basah.  Proses fermentasi  kering  dilakukan  dengan  cara menumpuk  buah  kopi  yang  baru  saja  dipanen kemudian  di  tutup  dengan  karung  goni  dan dibiarkan menyesuaikan suhu sekitar. Sedangkan  untuk  fermentasi  secara  basah biasanya  dilakukan  dengan  merendam  buah kopi  yang  baru  saja  dipanen  ke  dalam  kotak atau  kolam  dan  suhu  dibiarkan  menyesuaikan
suhu  sekitar  (Ramanda  dkk.,  2016).  Proses fermentasi  anaerob  dilakukan  dengan  tidak membutuhkan oksigen. Mikroorganisme anaerob  dapat  tumbuh  di  lingkungan  dengan tingkat  oksigen  sedikit.  Mikroorganisme  ini menggunakan beragam donor elektron organik dan anorganik serta akseptor dalam metabolismenya  (Wahyudi,  2016).  Proses fermentasi  sudah  dikenal  oleh  masyarakat untuk  meningkatkan  kualitas  biji  kopi.  Akan tetapi  pada  masa  panen, petani  tidak  memiliki waktu dan tenaga yang cukup untuk melakukan proses  fermentasi  hasil  panenannya.  Hal  ini karena  proses  fermentasi  pada  pengolahan buah  kopi  yang  umum  dilakukan  oleh masyarakat  Indonesia  yaitu  fermentasi  kering dan fermentasi basah (Sudarti dkk., 2022).
Faktor-faktor yang mempengaruhi pada proses fermentasi kopi yaitu suhu, waktu fermentasi, medium (substrat), air, oksigen, dan tingkat  keasaman  (pH).  Suhu  selama  proses fermentasi  yang  dilakukan  secara  basah disarankan  oleh  Pusat  Penelitian  Kopi  dan Kakao  Indonesia  yaitu  tidak  melebihi  40 o C. Suhu tersebut memungkinkan biji kopi arabika ketika dilakukan proses fermentasi meminimalisir  terjadinya  proses  kelembapan yang  berlebih  pada  biji  kopi  arabika  sehingga mengurangi risiko penjamuran. Lamanya pada masa  inkubasi  fermentasi  kopi  merupakan indikator utama yang menentukan kualitas kopi. Waktu fermentasi basah yang disarankan oleh Pusat  Penelitian  Kopi  dan  Kakao  Indonesia yaitu  36  jam.  Jika  melebihi  waktu  yang disarankan  maka  memungkinkan  terjadinya overferment atau  fermentasi  yang  berlebihan sehingga  memungkinkan  biji  kopi  arabika memiliki  tingkat  keasaman  (pH)  yang  sangat rendah.  Fermentasi  yang  berlebihan  akan menyebabkan  aroma  dan  rasa  kopi  arabika akan berbeda (Wahyudi dkk., 2016). Fermentor merupakan sebuah alat untuk proses fermentasi  yang  terbuat  dari  tong  atau  tangki, dimana  didalamnya  terdapat  mikroba  dalam medium  bahan  makanan.  Medium  biakan mengandung  sumber  karbon,  sumber  vitamin, sumber  protein,  dan  mineral.  Fermentor memiliki  alat  pemantau  yang  digunakan  untuk memantau suhu selama proses fermentasi dan valve digunakan untuk membuang gas fermentasi (Wahyudi, 2016).
Di  era  kemajuan  teknologi  informasi dan komunikasi yang semakin cepat menawarkan  berbagai  kemudahan  hampir ditiap  pekerjaan  manusia.  Berbagai  kemajuan teknologi  hampir  dirasakan  oleh  seluruh manusia  di  dunia  ini,  dengan  salah  satu contohnya  yaitu  mikrokontroler.  Mikrokontroler merupakan salah satu keluarga mikroprosessor yang  dapat  memproses  data  secara  digital
dengan  disesuaikan  perintah assembly yang diberikan. Pemanfaatan mikrokontroler tersebut dapat dijadikan sebagai alat kecerdasan seperti komputer  namun  dengan  biaya  yang  lebih murah  daripada  komputer  sendiri  (Laumal, 2017). Arduino dirancang untuk mempermudah dalam  penggunaan  perangkat  elektronik  pada berbagai  bidang.  Sifat  arduino  uno  yang open source dapat diakses oleh semua orang dalam melakukan  eksperimen  secara  gratis  dan bebas (Santoso, 2015).
Berdasarkan  latar  belakang  di  atas, penelitian  ini  bertujuan  untuk  merancang  alat fermentor  kopi  dengan  menggunakan  elemen pemanas  berbasis  Arduino  uno  sebagai alternatif teknologi yang dapat digunakan agar biji kopi yang dihasilkan bermutu baik.

## METODE PENELITIAN
Metode  dalam  penelitian  ini  adalah metode  penelitian  desktiptif  kuantitatif  yang bertujuan  untuk  menghasilkan  berupa  uraian secara  deskripsi  tentang  produk  rancang bangun alat fermentor fermentor kopi terkendali menggunakan  elemen  pemanas  berbasis Arduino  uno.  Data  tersebut  disajikan  dalam bentuk  tabel  sehingga  dapat  mengetahui kevalidan  rancang bangun alat fermentor kopi terkendali  menggunakan  elemen  pemanas berbasis Arduino uno.
Alat dan bahan yang digunakan dalam merancang bangun alat fermentor menggunakan  elemen  pemanas  berbasis Arduino  uno  adalah  sensor  DS18B20,  sensor DHT11,  Arduino  uno,  modul  RTC  ( Real  Time Clock ), LCD 16x2, elemen pemanas, relay, milk can (wadah  susu  steril),  laptop, airlock fermentasi,  dan  aplikasi  Arduino  IDE.  Desain rancang  bangun  alat fermentor  kopi  terkendali menggunakan  elemen  pemanas  berbasis Arduino uno ditunjukkan oleh gambar 1.
Gambar 1. Desain rancang bangun alat fermentor kopi menggunakan elemen pemanas berbasis Arduino uno (Sumber:
Dokumentasi Pribadi).
Untuk  mengetahui  tingkat  kevalidan sensor DS18B20 sebagai  sensor suhu air dan sensor DHT11 sebagai sensor tingkat
kelembaban, maka dilakukan kalibrasi menggunakan termometer standar untuk mengkalibrasi sensor DS18B20 dan higrometer untuk  mengkalibrasi  sensor  DHT11.  Dari  hasil uji  kalibrasi  sensor  dengan  alat  standar didapatkan  nilai  error.  Setelah  dilakukan kalibrasi maka dilakukan uji regresi linier untuk mendapatkan tingkat
kevalidan alat. Persamaan grafik regresi linier yang digunakan adalah sebagai berikut: Y = a ± bX
(1) dengan X merupakan variabel independen atau variabel  bebas,  dimana  penelitian  ini  yang menjadi  variabel  bebasnya  adalah  hasil  ukur sensor  DS18B20  dan  sensor  DHT11.  Y merupakan  variabel  dependen  atau  variabel terikat  yang  dihasilkan  dari  hasil  pengukuran termometer  dan  higrometer.  Sedangkan  a merupakan nilai harga Y ketika X = 0 dan nilai b  merupakan  koefisien  regresi  (Darma,  2021). Validitas  rancang  bangun  alat  fermentor  kopi terkendali  menggunakan  elemen  pemanas berbasis  Arduino  uno  yang  dirancang  dapat diketahui dari pengukuran dan dengan penjabaran sebagai berikut:
Tabel 1. Tingkat kevalidan alat (Darma, 2021)
Interval Koefisien Tingkat Kevalidan Alat 0.00 – 0.1999 Sangat tidak valid 0.20 – 0.399 Tidak valid 0.60 – 0.799 Valid 0.80 – 1.00 Sangat valid
Interval  koefisien  ( R 2 )  dapat  digunakan  dalam memprediksi keakuratan alat yang di rancang. Persamaan  koefisien R 2 dapat  di  rumuskan sebagai berikut:
Kd = R 2 x 100%
(2)
Keterangan
Kd :  nilai koefisien determinasi R 2 :  nilai  interval  koefisien  atau  koefisien korelasi (Darma, 2021).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Perakitan  perangkat  keras  ( hardware ) alat  fermentor  kopi  terkendali  menggunakan elemen  pemanas  berbasis  Arduino  uno dilakukan  di  Laboratorium  Elektronika  Dasar, Pendidikan Fisika Universitas Jember. Rangkaian rancang bangun alat fermentor kopi terkendali  menggunakan  elemen  pemanas berbasis Arduino uno ditunjukkan pada gambar 2 berikut.
Gambar 2. Rangkaian rancang bangun alat fermentor kopi terkendali menggunakan elemen pemanas berbasis Arduino uno (Sumber: Dokumentasi Pribadi).
Perancangan  alat  fermentor kopi terkendali  menggunakan  elemen  pemanas berbasis  Arduino  uno  dilakukan  dengan perancangan prototype menggunakan software Proteus dan diaplikasikan dengan
menggunakan wadah minuman steril. Pemilihan software proteus dikarenakan memiliki banyak sekali fitur komponen rangkaian  yang  lengkap  sehingga  dapat memudahkan  dalam  penggunaannya.  Setelah dilakukan prototyping menggunakan software proteus, maka diaplikasikan dengan menggunakan wadah minuman steril. Tahapan ini dilakukan dengan menggabungkan komponen  dari  sensor  dan  elemen  pemanas menjadi  rancang  bangun  alat  fermentor  kopi terkendali  menggunakan  elemen  pemanas berbasis  Arduino  uno.  Rancang  bangun  alat fermentor kopi terkendali menggunakan elemen  pemanas  berbasis  Arduino  uno  dapat dilihat pada gambar 3 berikut.
Gambar 3. Rancang bangun alat fermentor kopi terkendali menggunakan elemen pemanas berbasis Arduino uno (Sumber: Dokumentasi Pribadi).
Proses  pemrograman  menggunakan software Arduino  IDE  untuk  memprogram
perintah yang akan dijalankan dan ditampilkan di  LCD  16x2.  Proses  kerja  sistem  pada rangkaian alat fermentasi biji kopi menggunakan  elemen  pemanas  berbasis Arduino uno dapat dilihat pada diagram gambar 4 di bawah ini.
Keterangan:
: Sistem menuju vitur berikutnya
: Sistem menuju vitur sebelumnya
Gambar 4. Flowchart program menampilkan nilai suhu dan waktu (Sumber: Dokumentasi Pribadi)
Pengujian  sensor  DS18B20  dilakukan dengan  membandingkan  hasil  ukur  antara thermometer dengan sensor DS18B20. Berikut merupakan hasil pengukuran dari thermometer dan sensor DS18B20.
Tabel 1. Kalibrasi sensor suhu DS18B20
No. Termometer Sensor DS18B20 Nilai Error (%) 1 27,0 26,8 0,00 2 27,0 26,8 0,00 3 27,2 26,9 1,10 4 27,2 27,0 0,74 5 27,5 27,1 1,45 6 27,2 27,1 0,37 7 27,5 27,2 1,10 8 27,5 27,2 1,10 9 27,2 27,0 0,74 10 27,0 26,8 0,74 11 27,2 26,9 1,10 12 27,2 27,1 0,37 13 27,5 27,2 1,10 14 27,0 26,8 0,00 15 27,0 26,8 0,00 Data yang didapatkan dari pengukuran suhu air tersebut kemudian dilakukan uji regresi linier  untuk  mengetahui  tingkat  kevalidan sensor DS18B20.
Tabel 2. Hasil analisis uji regresi linier
Gambar 5. Grafik uji normalitas data pengukuran suhu (Sumber: SPSS V23).
Berdasarkan tabel hasil uji regresi linier dengan  menggunakan  aplikasi  SPSS  dapat diketahui  bahwa  besar  nilai  R  square  yaitu 0,845 atau 84,5%. Pada gambar 5 ditunjukkan bahwa  grafik  data  yang  diperoleh  terdistribusi normal,  dapat  dilihat  data  yang  tidak  jauh menyimpang  dari  garis  probabilitas  grafik. Dapat disimpulkan bahwa alat pendeteksi suhu yang dirancang oleh peneliti mendapatkan data valid.
Pengujian  sensor  DHT11  dilakukan dengan  membandingkan  hasil  ukur  antara higrometer  dengan  sensor  DHT11.  Berikut merupakan  hasil  pengukuran  dari  higrometer dan sensor DHT11.
Tabel 3. Kalibrasi sensor tingkat kelembaban
No. Higrometer Sensor DHT 11 Nilai Error (%) 1 70 69 0,01 2 69 68 0,01 3 70 70 0,00 4 70 69 0,01 5 69 68 0,01 6 69 68 0,01 7 70 70 0,00 8 71 71 0,00 9 70 69 0,01 10 71 71 0,00 11 70 70 0,00 12 72 72 0,00 13 71 71 0,00 14 71 71 0,00 15 70 70 0,00 Data yang didapatkan dari pengukuran tingkat kelembaban tersebut kemudian
dilakukan  uji  regresi  linier  untuk  mengetahui tingkat kevalidan sensor DHT11.
Tabel 4. Hasil analisis uji regresi linier
Gambar 6. Grafik uji normalitas data pengukuran tingkat kelembaban (Sumber:
SPSS V23)
Berdasarkan tabel hasil uji regresi linier dengan  menggunakan  aplikasi  SPSS  dapat diketahui  bahwa  besar  nilai  R  square  yaitu 0,915 atau 91,5%. Pada gambar 6 ditunjukkan bahwa  grafik  data  yang  diperoleh  terdistribusi normal,  dapat  dilihat  data  yang  tidak  jauh menyimpang dari garis probabilitas grafik. Dari hasil  uji  tingkat  kevalidan  alat  bahwa  rancang bangun alat fermentor kopi terkendali menggunakan  elemen  pemanas  berbasis Arduino uno tersebut dinyatakan valid.

## SIMPULAN DAN SARAN
Telah berhasil dibuat prototipe fermentor kopi terkendali menggunakan elemen pemanas berbasis  arduino  uno.  Perancangan  alat fermentor kopi terkendali menggunakan elemen pemanas berbasis Arduino uno dengan menggunakan  sensor  DS18B20,  DHT11, modul  RTC,  relay,  LCD  16x2,  dan  elemen pemanas sebagai komponen utama. Komponen tambahan dalam rangkaian berupa breadboard, kabel jumper  pelangi, kabel  USB, resistor,  dan project  box .  Pemrograman  alat menggunakan software Arduino  IDE,  dengan memanfaatkan Firebase sebagai data base dan LCD  16x2  sebagai  penampilan  informasi
mengenai  suhu  dan  kelembaban  selama proses fermentasi berlangsung. Hasil ukur suhu pada alat fermentor kopi terkendali menggunakan  elemen  pemanas  berbasis Arduino uno  dihasilkan  nilai R square sebesar 0,845  dan  hasil  ukur  kelembaban  pada  alat fermentor kopi terkendali menggunakan elemen  pemanas  berbasis  Arduino  uno dihasilkan  nilai  R square 0,915.  Dengan demikian  hasil  pengukuran  suhu  dengan  alat fermentor kopi terkendali menggunakan elemen pemanas berbasis Arduino uno adalah sangat valid.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Terimakasih
peneliti sampaikan kepada  pihak-pihak  yang  telah  mendukung pelaksanaan  penelitian  ini  yaitu  mahasiswa jurusan Pendidikan Fisika Universitas Jember, dosen-dosen jurusan Pendidikan Fisika Universitas Jember, Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia, dan keluarga peneliti.

## DAFTAR RUJUKAN
Afriliana,  A.  2018. Teknologi  Pengolahan  Kopi Terkini . Yogyakarta: CV Budi Utama. Darma, B. 2021. Statistika Penelitian
Menggunakan SPSS . Guepedia. Fikri, M. K., T. Prihandono, dan L. Nuraini. 2021. Pengaruh  suhu  dan  lama  waktu penyangraian terhadap massa jenis biji kopi  robusta  menggunakan  mesin roasting tipe hot air. Jurnal Pembelajaran Fisika . 10(1):29 –35. Laumal,  F.  2017. Implementasi  Mikrokontroler Atmega328  di  Bidang  Pertanian  dan Industri . Yogyakarta: Samudra Biru. Mulyara, B. 2021. Fermentasi dan Flavour Kopi Arabika . Medan: UMSU Press.
Ramanda, E., A. I. Hasyim, dan D. A. H. Lestari.
2016.  Analisis  daya  saing  dan  mutu kopi di kecamatan sumberjaya kabupaten  lampung  barat. Jurnal  Ilmu Ilmu Agribisnis . 4(3):253 –261. Santoso,  H.  2015. Panduan  Praktis  Arduino Untuk Pemula . Cirebon.
Sudarti, S. Bektiarso, A. Harijanto, Yushardi, T. Prihandono, dan Sumardi. 2022.
Fermentation  method  with  help  of extremely low frequency (elf) magnetic radiation  to  support  luwak  coffee superior  products  in  sidomulyo  village, silo district, jember regency, east java. Unram  Journal  of  Community  Service . 3(2):73 –76.
Wahyudi, Teguh, Pujiyanto, dan Misnawi. 2016.
KOPI, Sejarah, Botani, Proses
Produksi,  Pascapanen,  Produk  Hilir, dan  Sistem  Kemitraan .  Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.
Winarno,  S.  T.  dan  Darsono.  2019. Ekonomi Kopi  Rakyat  Robusta  di  Jawa  Timur . Ponorogo: Penerbit Uwais.