STEAM Engineering (Journal of Science, Technology, Education And Mechanical Engineering) p-ISSN 2686-4673, e-ISSN  2686-4517, Artikel 1, pp. 81 - 87, 2024

## PERANCANGAN PROTOTIPE SIZING MACHINE GUNA MEMPERMUDAH PEMILAHAN BIJI KOPI
Ahmad Saepuddin 1 , Priyo Heru Adiwibowo 2, Novi Sukma Drastiawati 3 1,2,3 Fakultas Teknik / Prodi Teknik Mesin, Universitas Negeri Surabaya E-mail: ahmadsaepuddin06@gmail.com
Abstrak: Tujuan penelitian merancang sebuah alat yang akan membantu petani kopi dalam menentukan kualitas biji  kopi  yang  di  hasilkan  sesuai  dengan  nilai  grade  biji  kopi  yang  diinginkan.  Alat  didisain  untuk  dapat memenuhi nilai fungsional yang dihasilkan alat tersebut. Sehingga petani dapat bekerja cepat, menghemat waktu proses grading dan sortasi biji kopi, mampu meminimalisir biaya operasional, serta menghemat tenaga. Dengan daya  motor  listrik  sebesar  1  Hp  maka  mesin  sizing  mampu  menyortir  dengan  kapasitas  kopi  sebanyak  ±250 kg/jam, Dengan demikian, proses penyortiran biji kopi sehari 500 kg dapat tercapai dalam waktu kurang dari 2 jam. Hal tersebut sangat membantu petani kopi dalam menentukan kualitas biji kopi tanpa membutuhkan waktu yang lama.
Kata Kunci: Mesin sizing, Penyortir Biji Kopi, Kopi, Perencanaan
Abstract: The aim of the research is to design a tool that can assist coffee farmers in determining the quality of the coffee beans produced according to the desired grade value of the coffee beans. The  tool is designed to be able to fulfill the functional value produced by the tool. So that farmers can work fast, save time in the process of grading and sorting coffee beans, able to minimize operational costs, and save energy. With an electric motor power of 1 hp, the sizing machine is capable of sorting coffee with a capacity of ±250 kg/hour, therefore a day's the process of sorting 500 kg of coffee can be achieved in less than 2 hours. This really helps coffee farmers in determining the quality of coffee beans without taking a long time.
Keywords: Sizing Machine, Coffee Bean Sorter, Coffe, Design.

## PENDAHULUAN
Pedesaan  merupakan  wilayah  dengan  kegiatan  utama  pertanian,  seperti  pengelolaan  sumber daya  alam,  serta  kegiatan  ekonomi  dan  pemerintahan.  Selain  itu,  wilayah  tersebut  memiliki  fungsi sebagai  tempat  permukiman,  fasilitas  pemerintahan,  layanan  sosial,  dan  kegiatan  ekonomi.  (UU Penataan  Ruang  No.  26  Tahun  2007).  Area  perdesaan  Indonesia  tersebar  dari  Sabang  hingga Merauke.  Kehidupan  penduduk  Indonesia,  khususnya  mereka  yang  tinggal  di  daerah  pedesaan, dibantu  oleh  pertanian.  Karena  aktivitasnya  berpusat  di  pedesaan  dan  dapat  dilakukan  oleh  setiap lapisan  masyarakat,  sering  disimpulkan  bahwa  sektor  pertanian  memberikan  kontribusi  yang  paling besar dalam mengurangi jumlah penduduk miskin. Subsektor perkebunan adalah subsektor pertanian yang bergantung pada sumber daya alam.
Salah  satu  hasil  perkebunan  yang  paling  menguntungkan  adalah  kopi.  Hasil  perkebunan  kopi Indonesia sangat bersaing di pasar global. Menurut Rahardjo (2012), lebih dari lima puluh juta petani kopi  di  Indonesia  menghasilkan  uang  dari  kopi,  Selain  berperan  penting  sebagai  sumber  devisa negara.  Produk  kopi  memiliki  peluang  pasar  yang  baik  di  dalam  dan  luar  negeri.  Salah  satu  negara penghasil kopi terbesar di dunia adalah Indonesia. Dengan total produksi 51,5 juta karung kopi (berat 60 kg per karung) pada tahun 2017, Brazil adalah produsen kopi terbesar di dunia (data statistik dari International Coffe Organization (ICO, 2018), diikuti oleh Indonesia (10,8 juta karung) dan Kolombia (10,8 juta karung). Berbagai jenis kopi di Indonesia memiliki cita rasa, ukuran, dan karakteristik unik. Liberika,  Arabika,  dan  Robusta  adalah  jenis  kopi  umum  (Amran  et  al.,  2017;  Nasution  dan  Efendi, 2018).
Saat ini biji kopi merupakan salah satu bahan baku yang dikembangkan di Indonesia (Sabani, 2024;  Amran  et  al.,  2017).  Namun,  para  petani  dan  pengusaha  kopi  di  daerah  pedesaan  masih menghadapi  banyak  masalah  saat  mereka  ingin  mengembangkan  bisnis  mereka.  Salah  satu  masalah yang paling sering dihadapi adalah kesulitan untuk menentukan grading kualitas biji kopi. Petani kopi
di kawaasan pedesaan masih menggunakan peralatan manual dalam proses menentukan kualitas biji kopi  yang  akan  dihasilkan.  Kurangnya  peralatan  yang  digunakan  dalam  proses  produksi  untuk meningkatkan  efisiensi  produksi  adalah  penyebab  utama  dari  masalah  ini  (Sularso  dan  Suga,  2012; Ahmad, 2016). Produksi biji kopi membutuhkan waktu yang lebih lama karena proses pemanenan biji kopi,  pembuangan  sekam,  pemisahan  biji  kopi  dari  kulitnya,  dan  menentukan  grading  biji  kopi dilakukan secara manual (Sabani, 2018; Amran et al., 2017).
Hasil  penelitian  dilakukan  oleh  (Zen  &  Budiasih,  2018)  menunjukkan  bahwa  lebih  dari  50% usaha  perkebunan  kopi  di  kawasan  pedesaan  memiliki  tingkat  produktivitas  rendah  serta  efisiensi teknis  dan  peralatan  rendah.  Kondisi  tersebut  sangat  berpengaruh  pada  tingkat  produkstiitas  petani kopi.  Banyak  petani  kopi  di  daerah  pedesaan  masih  menggunakan  metode  konvensional  untuk mengukur  kualitas  biji  kopi  yang  mereka  hasilkan  (Darmawan  dan  Harsokusoemo,  2004).  Untuk mempercepat  proses  produksi  kopi,  kemajuan  teknologi  dan  inovasi  mesin  sangat  penting(Chanda. 2023; Yusuf, Sugandi, and Zaida 2020). Pengembangan mesin akan membantu petani kopi membuat pekerjaan  mereka  lebih  efisien  dan  mengurangi  banyaknya  waktu  yang  dihabiskan  untuk  proses produksi. Seiring kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi proses grading dan sortasi biji kopi dapat dilakukan dengan menggunakan alat dan mesin tertentu guna membantu proses produksi. Kondisi ini memungkinkan proses grading dan sortasi dilakukan  secara optimal untuk mencapai standar kriteria biji kopi. Ketika diterapkan pada partikel, teknik ini dapat membedakan variasi ukuran partikel karena pengotor yang berbeda ukuran(Sutejo et al. 2018; Wahab et al. 2022).
Oleh  karena  permasalahan  diatas  maka  peneliti  tertarik  untuk  meneliti  dan  mengembangkan alat  yang  dapat  membantu  petani  kopi  dalam  menentukan  kualitas  biji  kopi  yang  dihasilkan berdasarkan skor kualitas biji kopi yang diinginkan.

## METODE
Proses  perancangan  mesin  ini  dilakukan  dengan  memodifikasi  perancangan  Sizing  Machine yang  telah  ada,  dapat  membantu  petani  kopi  dalam  menentukan  kualitas  biji  kopi  yang  dihasilkan berdasarkan skor kualitas biji kopi yang diinginkan.
Gambar 1. Flowchart Penelitian
Pembuatan mesin memerlukan bahan besi hollow 3x3 cm, poros, pelat, besi lubang, kayu palet, bantalan  poros,  motor  listrik,  baut  dan  mur,  elektroda,  puli,  belt,  dan  bahan  lainnya.  Peralatan  yang digunakan  untuk  membuat  alat  ini  terdiri  dari  mesin  amplas,  pengelasan,  pengboran,  mistar, penggores,  pencekam,  gerinda  listrik,  tang  rivet.  Sebelum  proses  perancangan  dilakukan  peneliti menyiapkan  gambar  desain  perancangan  prototipe  mesin sizing kopi  yang  berguna  untuk mempermudah proses perancangan yang dilaksanakan .

## HASIL DAN DISKUSI

## Hasil Perhitungan Komponen

## Perhitungan Poros
Material yang dipilih untuk poros  adalah baja karbon S 30  dengan kuat tarik σb=48 kg/mm2 atau 470,719 N/mm2, Sf 1 (Faktor Keamanan Material) dari 5,6 hingga 6,0 dan Sf 2 (Faktor Dampak Material) adalah 1,3–3,0. Berdasarkan kajian literatur (Sularso dan Suga, 2012; Ahmad, 2016; Sodik, 2016), perhitungan poros direncanakan sebagai berikut:
a.  Perhitungan Daya (Pd)
Daya yang ditransmisikan P sebesar 1 HP atau 0,745 kW pada putaran mesin n1 = 1320 rpm. Perencanaan  daya  (Pd)  dihitung  menggunakan  rumus  berikut  dengan  faktor  koreksi  (Fc) sebesar 2,0 sehingga menghasilkan Pd = 1,49 Kw.
Pd = Fc × P Pd = 2,0 x 0,745 Pd = 1,49 kW (1490 watt) b.  Perhitungan Torsi (T) Torsi ( T ) dihitung dengan rumus sebagai berikut: T = 109,943 kg.mm dengan n1 = 1320 dan Pd = 1,49 Kw.
T = 9,74 × 10 5 x
T = 9,74 × 10 5 x
T = 109.943 kg.mm c.  Tegangan Geser ( τ a )
Tegangan geser izin (τ a ) dihitung dengan rumus berikut, dimana b = 48 kg/mm², Sf 1 = 6,0, dan Sf 2 = 3,0, sehingga diperoleh τ a = 2,6 kg/mm².
= 2,6 kg/mm²
d.  Diameter Poros ( d s )
Diameter  poros  (ds)  dihitung  dari  Persamaan  4,  dimana Kt =  faktor  koreksi  akibat  momen puntir  ( Kt =  3,0), Cb =  faktor  koreksi  akibat  momen  lentur  ( Cb =  2,3.  Jika  tidak  terjadi pembebanan lentur maka nilai Cb = 1,0), sehingga diperoleh d s 53 mm.
1/3 1/3

## 53 mm

## Perhitungan Transmisi
a. Pulley
Putaran  poros Pulley dihitung  dari  perbandingan  putaran  poros  motor  dengan  poros  pulley besar (Darmawan, 2004; Sularso dan Suga, 2012):
= 264 rpm
Diameter puli motor db = 50 mm, dan diameter puli besar Db = 250 mm, kecepatan putaran n2 poros puli dihitung 264 rpm. Parameter Dp (jarak antar puli besar dan puli kecil), dk (diameter luar puli kecil), dan Dk (diameter luar puli besar) dapat dihitung. Jarak antara puli besar (Dp) dihitung dengan cara berikut:
Dengan n 1 = 1320 rpm, n 2 = 264 rpm, dan dp = 250 cm, akan diperoleh D p = 1250mm.
b.  Kecepatan V-Belt
Kecepatan V-Belt (v) dihitung dengan menggunakan rumus berikut, dimana v = 17,27 m/s.
c.  Panjang sabuk (L)
Panjang sabuk (L) dihitung dengan rumus berikut, L = 1649,2 mm.
L
L
L 1649,2 mm. Dimana  C  =  350  mm  adalah  jarak  pusat.  Dalam  hal  ini,  Anda  dapat  memilih  V-belt  No.B52 dengan panjang L 1649.2mm.
d.  Jarak aksial Poros (C)
Jarak aksial poros (C) dihitung dengan menggunakan rumus berikut (Sularso dan Suga, 2012).
dimana b adalah konstanta untuk puli motor dan puli besar,  dihitung sebagai:
b = 2 x L – = 1411,6 mm.
Memasukkan nilai yang ada menghasilkan jarak  poros C = 482.8 mm.
e.  Sudut kontak
Sudut kontak (ϴ) dihitung dengan rumus berikut, dan diperoleh ϴ = 176 .

## Prinsip Kerja Mesin
Prinsip  kerja  mesin  sortir  biji  kopi  didasarkan  pada  putaran  motor  penggerak  yang  memutar poros yang berada di atas saringan biji kopi. Biji kopi di hopper diangkut ke saringan. Biji kopi yang masuk  ke  dalam  hopper  terbawa  masuk  kedalam  pengayak.  Penganyak  tersebut  terdiri  dari  tiga ayakan yang masing-masing memiliki ukuran lubang yang berbeda. Ayakan tersusun dari ukuran plat lubang  yang  berbeda,  plat pertama  dengan  ukuran  lubang  0,8mm,  plat  kedua  berukuran  0,7mm  dan palt ke tiga berukuran 0,6mm, serta plat paling bawah tidak berlubang yang berfungsi sebagai tempat penampung  hasil  proses  ayakan.  Kopi  yang  masuk  dalam  pengayak  akan  terjadi  guncangan  akibat putaran puli yang terdapat pada pengayak. Sehingga membuat biji kopi yang besar akan tetap terbawa keluar, sedangkan biji kopi yang kecil akan terjatuh kebawah. Karena terjadi perbedaan ukuran lubang pemilah pada pengayak maka secara otomatis biji kopi yang ukurannya berbeda akan langsung dapat terpilah tanpa melakukan pemilahan secara manual.
Gambar 5. Desain Mesin Sizing
Komponen Pada Mesin Sizing Kopi
Komponen serta fungsi dari mesin pemilah biji kopi yang dibuat adalah sebagai berikut: 1.  Rangka
Rangka fungsi utamanya adalah untuk menopang seluruh komponen  mesin sortir biji kopi mesin untuk dirancang. Rangka terbuat dari besi hollow berukuran 3x3cm dan tebal 1,5mm..
2.  Tempat pemasukan (Hopper)
Hopper  dibuat  dengan  menggunakan  besi  plat  dengan  ketebalan  1mm.  Fungsi  utamanya  adalah sebagai wadah penyimpanan dan pengolahan biji kopi akan diproses.
3.  Poros:
Poros dibuat menggunakan baja S 40 C dengan dengan kekuatan tarik 48 kg/mm². Fungsi utama meneruskan putaran dari motor penggerak yang dihubungkan melalui puli dan sabuk penghubung.
4.  Pengayak
Pengayak terbuat dari besi plat lubang dengan tebal 1,2mm, terdiri dari tiga jenis pengayak dengan ukuran  lubang  yag  berbeda,  meliputi  ayakan  1  dengan  lubang  0,8mm,  ayakan  ke  dua  dengan lubang 0,7mm, ayakan ke tiga dengan lubang 0,6mm. Fungsi utama untuk memilah biji kopi sesuai ukuran yang dibuat.
5.  Motor listrik
Fungsi utama adalah sebagai tenaga penggerak untuk memutar poros pada pengayak. Motor listrik dirancang menggunakan kapasitas 1Hp yang mampu menghasilkan ±1320rpm.
6.  Luaran biji kopi
Berfungsi sebagai tempat keluarnya biji kopi hasil olahan. Dibuat dengan besi plat dengan tebal 1 mm.
7.  Bantalan (bearing)
Berfungsi  sebagai  sebagai  titik  tumpu  poros,  memperlancar  putaran  poros  dan  mencapai  putaran yang halus.
8.  Puli (Pulley)
Berfungsi sebagai penyambung ke Pengayak dan sebagai bagian yang digerakkan oleh sabuk yang menghubungkan kedua puli dengan cara diputar. Pulley terdiri dari dua jenis puli dengan ukuran diameter berbeda.
9.  Sabuk (Belt)
Berperan  mentransmisikan  putaran  dan  dihubungkan  secara  berputar  dari  motor  penggerak  ke katrol poros keluaran melalui Pulley. Panjang strap yang digunakan adalah1649,2 mm.

## Kapasitas Alat
Mesin  pemilah  biji  kopi  berfungsi  untuk  menyortir  kualitas  biji  kopi  berdasarkan  perbedaan ukurannya.  Dengan  menggunakan  motor  listrik  dengan  keluaran  daya  sebesar  1  HP  dan  kecepatan motor ±1320 rpm, maka mesin yang dirancang dapat menghasilkan kapasitas ayak sekitar  10 kg per sekali  proses  ayak.  Kapasitas  adalah  kemampuan  suatu  mesin  dalam  mengolah  bahan  per  satuan waktu (Sonawan, 2014). Spesifikasi dari mesin yang dirancang adalah sebagai berikut:
Tabel 1. Spesifikasi Mesin Sizing Yang Dihasilkan Nama Sizing Kopi Tyipe Penggerak Motor Listrik Kapasitas ±250 Kg/Jam Dimensi 120 X 60 X 110 cm Motor Listrik 745 Watt (1 Hp), 220 Volt

## Hasil Rancang Bangun Mesin Sizing
Berdasarkan  hasil  perancangan  dan  perhitungan  masing-masing  bagian,  maka  selanjutnya dilakukan  proses  pembuatan  serta  perakitan  mesin  sizing  sesuai  dengan  alur  proses  yang  di  telah ditentukan sebelumnya. Mesin yang yang telah dirancang tersebut seperti terlihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Mesin sizing yang dihasilkan
Tabel 2. Hasil uji coba Pengayakan Biji Kopi
Uji Coba Kapasitas Pemilah Biji Kopi Waktu Pemilah Biji Kopi 1 2 Kg 35,6 detik 2 3 Kg 45,3 detik 3 5 Kg 60,7 detik 4 10 Kg 83,5 detik
Mesin  pemilah  biji  kopi  ini  diuji  sebanyak  empat  kali  dengan  kapasitas    buah  kopi  2kg,  3kg, 5kg  dan  10kg,    dan  waktu  yang  dibutuhkan  untuk  penyortiran  biji  kopi  adalah    ±0,26  menit,  0,42 menit, 0,76 menit, dan 1,4 menit untuk memilah. Jadi alat ini dalam waktu 1 jam dapat memilah kopi sebanyak  sebanyak  ±250  kg.  Jika  produksi  kopi  sehari  500  kg,  maka  dapat  ditempuh  dalam  waktu kurang dari 2 jam.
.

## SIMPULAN
Berdasarkan pembahasan dan perhitungan yang telah diuraikan dapat disimpulkan bahwa mesin sizing kopi yang telah dibuat lebih efisien digunakan petani kopi dalam proses penyortiran ukuran biji kopi  sesuai  grade  yang  di  butuhkan  yaitu  pada  ukuran  0,8mm,  0,7mm,  serta  0,6mm  dibandingkan menggunakan penyortiran secara manual. Dengan daya motor listrik sebesar 1 Hp maka mesin sizing mampu  menyortir  dengan  kapasitas  kopi  sebanyak  ±250  kg/jam,  Dengan  demikian,  proses penyortiran biji kopi sehari 500 kg dapat tercapai dalam waktu kurang dari 2 jam. Hal tersebut sangat membantu petani kopi dalam menentukan kualitas biji kopi tanpa membutuhkan waktu yang lama.

## DAFTAR RUJUKAN
Achmad, Z. (2016). Elemen Mesin I . Bandung: PT Refika Aditama.
Amran, A.F., Munir, A.P., dan Harahap, L.A. (2017). Rancang Bangun Alat Pengupas Kulit Tanduk Kopi Mekanis. Jurnal Rekayasa Pangan dan Pertanian , 5(1): 149-15.
Chanda., Ahmad Saepuddin. Luchyto Chandra Permadi. Agus Dwi Putra. Bella Cornelia Tjiptady. M Rizki.  (2023).  “Analisis  Perancangan  Sistem  Transmisi  Rantai.” Journal  of  Mechanical  and Electrical Technology, 2(2): 80–85.
Darmawan, H. (2004). Pengantar Perancangan Teknik . Bandung: Institut Teknologi Bandung.
Harsokusoemo, D. (2004). Pengantar Perancangan Teknik . Bandung: Institut Teknologi Bandung.
International Coffee Organization. (2023). Historical Data on the Global Coffee Trade . Retrieved 23 May 2023, from https://www.ico.org/new_historical.asp .
Nasution, A.Y., dan Efendi, R. (2018). Perancangan Alat Pengupas Kopi Basah dengan Kapasitas 120 Kg/Jam. Turbo , 7(2): 140-145.
Rahardjo, P. (2012). Kopi . Penebar Swadaya Grup.
Sabani. (2024). Profil Kopi Kerinci . (Diakses dari www.sabani.com, 25 pebruari 2024).
Sodik,  A.,  Suharno,  K.,  dan  Widodo,  S.  (2016).  Perancangan  Mesin  Pengupas  Kopi  dengan Menggunakan Dua Rol Pengupas . Jurnal Wahana Ilmuwan , 1(1): 55-64.
Sonawan, H. (2014). Perancangan Elemen Mesin . Alfabeta, Bandung.
Sularso,  dan  Suga,  K.  (2012). Dasar  Perencanaan  dan  Pemilihan  Elemen  Mesin .  PT.  Pradnya Paramita, Jakarta.
Sutejo,  Agus,  Sutrisno  Suro  Mardjan,  Wawan  Hermawan,  and  Desrial  Desrial.  (2018).  “Kinerja Mesin Pemisah Potongan Tangkai Dan Daun Teh.” Jurnal Teknik Pertanian Lampung (Journal of Agricultural Engineering), 7(3): 160.
Wahab, Abd, Mojibur Rohman, Ahmad Saepuddin, and Mochammad Sulaiman. (2022). “Desain Dan Simulasi Uji Kekuatan Chassis Mobil Sem Jenis Prototype Menggunakan Material Aluminium Alloy 7075.” Jurnal Teknik Mesin Indonesia, 17(1): 78–85.
Yusuf, Asep, Wahyu K Sugandi, and Zaida Zaida. (2020). “Rancang Bangun Mesin Pengupas Talas Semir.” Jurnal Teknik Pertanian Lampung (Journal of Agricultural Engineering), 9(1): 19.
Zen,  F.,  &  Budiasih,  B.  (2018).  Produktivitas  dan  Efisiensi  Teknis  Usaha  Perkebunan  Kopi  di Sumatera Selatan dan Lampung . Jurnal Ekonomi Dan Pembangunan Indonesia, 72–86.