Kinerja pembubuk mekanis tipe piringan (disk milk) untuk proses pengecilan ukuran biji kopi Robusta pascasangrai
Sulistyowati (2002).  Beberapa bentuk penyajian seduhan kopi. Warta Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia, 18, 25–32.
Syarief, A.M. & E.A. Nugroho (1992). Teknik Reduksi Ukuran Bahan. PAU Pangan dan Gizi IPB, Bogor.
Syarief, R. & A. Irawati (1988). Pengetahuan Bahan  Untuk  Industri  Pertanian. Mediyatama Sarana Perkasa, Jakarta.
Widyotomo, S. & Sri-Mulato (2000). Kinerja pengering tipe VIS dengan aliran udara paksaan untuk pengeringan biji kopi Robusta. Pelita Perkebunan, 16, 52–64.
Widyotomo, S.; Sri-Mulato & Edi Suharyanto (2005). Kinerja mesin pemecah biji dan pemisah kulit kakao pascasangrai tipe pisau putar. Pelita Perkebunan, 21, 184–199.
Yusianto (2003). Karakteristik fisik dan cita rasa kopi hasil  penyangraian sistem pemanasan  langsung.  Pelita  Per- kebunan, 19, 152–170.
Yusianto; Sri-Mulato & Martadinata (2003). Cita  rasa  kopi  biji  dan  bubuk  di pasaran pada beberapa kabupaten di wilayah  Jawa  Timur.  Pelita  Per- kebunan, 19, 39–54.
*********

## Sri-Mulato, Widyotomo, dan Purwadaria
sangrai  yang  dikenakan  adalah:  efisiensi proses pembubukan (rendemen produk) pada 91–98%, konsumsi bahan bakar pada 19– 31 ml/kg biji kopi pascasangrai, kehilangan putaran selama proses pembubukan berkisar pada 0,3–1%, sekitar 50–55% bubuk kopi memiliki ukuran lebih kecil dari 230 mesh dan 38–44% memiliki ukuran lebih besar dari 100 mesh, kecerahan produk meningkat 32-38%,  densitas  kamba  menurun  0,6– 12,6%, dan kelarutan bubuk kopi 28–30%. Hasil analisis ekonomi menunjukkan bahwa untuk memperkecil ukuran per kilogram biji kopi Robusta pascasangrai sebesar Rp362,9 pada  kapasitas  kerja  30  kg/jam  dengan tingkat sangrai rendah.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapakan  terima  kasih kepada  Sdr.  Yose  Rizal  Kurniawan, mahasiswa  Jurusan  Teknik  Pertanian, Fakultas  Teknologi  Pertanian,  Institut Pertanian Bogor atas segala bantuan yang telah diberikan sampai dengan selesainya kegiatan penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Davids,  K.  (1996).  Home  Coffee  Roasting. St.Martin’s Griffin, New York.

## Dewan Standardisasi Nasional (1999). Standar
Nasional Indonesi Nomor 01-2907-1999 : Kopi. Dewan Standardisasi Nasional. Departemen Pertanian, Jakarta.
Hayashi, H.; D. R. Heldman & T. I. Hedrick.
(1969). Influence of spray-drying con- ditions on size and size distribution of
nonfat dry milk particels. Journal of Dairy Science, 52, 31–37.
Henderson, A.M. & R.L. Perry (1976). Agri- cultural Process Engineering. Second Edition. The AVI Publishing, Wesport, Connecticut.
International Contact Business System (1998). Studi Tentang Profil Perkebunan Kopi dan Prospek Investasi Industri Kopi Bubuk di Indonesia. PT. International Contact Business System, Inc., Jakarta.
Martadinata, Sri-Mulato & E. Suharyanto (2001).
Kajian teknis dan ekonomis alat dan mesin produksi kopi bubuk skala kelom- pok tani. Pelita Perkebunan, 17, 125–136.
McCabe,  W.L,  J.C.  Smith  &  P.  Harriot.
(1999). Operasi Teknik Kimia. Eds 4.
Penerjemah E. Jasfi. Erlangga. Jakarta.
Pasaribu, A. (1975). Pengantar Statistik. Ghalia Indonesia, Jakarta.
Rothfos,  B.  (1986).  Coffee  Consumption.
Gordian-Max Rieck, Hamburg.
Sivetz, M. & N.W. Desrosier (1979). Coffee
Technology.  The  AVI  Publ.  Co. Westport, Connecticut. USA.
Sri-Mulato (2002). Perancangan dan pengujian mesin sangrai biji kopi tipe silinder.
Pelita Perkebunan, 18, 31–45.
Sri-Mulato; S. Widyotomo & E. Suharyanto
(2006). Pengolahan Produk Primer dan
Sekunder Kopi. Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia, Jember.
Sulistyowati  (2001).  Faktor  yang  berperan terhadap cita rasa seduhan kopi. Warta Pusat Penelitian Kopi dan Kakao In- donesia, 17, 138–148.
Kinerja pembubuk mekanis tipe piringan (disk milk) untuk proses pengecilan ukuran biji kopi Robusta pascasangrai
dari 4 mm dengan tingkat sangrai ringan. Sedangkan nilai kelarutan terendah 28,5% diperoleh pada bubuk kopi yang berasal dari biji kopi berukuran lebih besar atau sama dengan 5 mm dengan tingkat sangrai gelap. Fenomena tersebut terjadi karena bubuk kopi yang berasal dari biji kopi dengan tingkat sangrai gelap terdiri dari partikel dengan komposisi karbon terbesar, dan unsur karbon memiliki sifat sulit terlarut  di dalam me- dia  pelarut  berupa  air  murni.  Yusianto (2003) melaporkan bahwa penyangraian biji kopi dengan level gelap akan menyebabkan kopi gosong, dan lebih bercita rasa arang daripada cita rasa kopi.
Tabel 6 menampilkan persamaan regresi linier hubungan antara tingkat sangrai dan ukuran biji kopi terhadap nilai kelarutan. Persamaan tersebut dapat digunakan untuk memprediksi  kelarutan  bubuk  kopi  yang dihasilkan oleh mesin pembubuk jika akan dipergunakan  untuk  berbagai  ukuran  biji dengan kondisi sangrai yang berbeda-beda.

## Analisis Ekonomi
Analisis  ekonomi  awal  dilakukan berdasarkan data-data yang diperoleh dari hasil pengujian mesin pembubuk biji kopi pascasangrai tipe piringan (disk mill) terbatas
di laboratorium dan bengkel pengolahan kopi dan kakao, Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia  di  Jember.  Sebagai  acuan digunakan  bahan  baku  biji  kopi  Robusta pascasangrai. Kapasitas kerja mesin untuk pengecilan  ukuran  biji  kopi  Robusta pascasangrai sebesar 30 kg/jam. Lama jam kerja per hari adalah 8 jam, upah tenaga kerja  sebesar  Rp30.000,-/hari.  Jika diasumsikan mesin memiliki umur ekonomis selama  10  tahun  maka  diperoleh  nilai depresiasi harga mesin Rp8.634,-. Beban biaya  bahan  bakar  (solar)  dan  perawatan masing-masing sebesar Rp33.480,-/hari dan Rp15.000,-/hari.  Hasil  perhitungan menunjukkan bahwa biaya proses pengecilan ukuran per kilogram biji kopi sangrai sebesar Rp362,9/kg.

## KESIMPULAN
Hasil uji kinerja pembubuk mekanis tipe piringan untuk proses pengecilan ukuran biji kopi  Robusta  pascasangrai  menunjukkan bahwa  mesin  tersebut  memiliki  kapasitas kerja antara 31–54 kg/jam tergantung pada tingkat sangrai biji kopi pada putaran poros 5.310–5.610  rpm.  Adapun  nilai  dari beberapa parameter teknis lain yang sangat ditentukan oleh ukuran biji kopi dan tingkat
< 4 mm x 4 mm Y = - 0,25X + 30,67 0,8660  4 mm x 4 mm Y = - 0,25X + 30,17 0,8660  5 mm x 5 mm Y = - 0,75X + 30,33 0,9819
Tabel 6. Persamaan regresi linier kelarutan bubuk kopi dari beberapa perlakuan
Table 6. Linier regression equations of coffee powder solubility of several treatments
Ukuran biji, mm Beans size, mm Persamaan garis linier regresi
Linier regression equations Koefisien korelasi, R Coef corelation, R
Keterangan  (Notes):    X  adalah  ukuran  biji  kopi,  mm  dan  Y  adalah  kelarutan  bubuk  kopi,  %  (X  is  beans  size,  mm  and  Y  is coffee powder solubility, %).

## Sri-Mulato, Widyotomo, dan Purwadaria
kadar air rendah akan relatif memiliki berat per satuan volume yang lebih rendah jika dibandingkan dengan partikel dengan kadar air  yang  lebih  tinggi.  Selain itu,  partikel dengan  kadar  air  yang  lebih  tinggi  akan relatif memiliki pori-pori mikro dan makro yang lebih besar jika dibandingkan dengan partikel  dengan  kadar  air  lebih  rendah. Pengembangan partikel dengan  kadar  air lebih tinggi akan menempati volume ruang yang lebih besar.

## Kelarutan
Pirolisis merupakan salah satu tahapan proses yang terjadi selama penyangraian biji kopi.  Pirolisis  pada  dasarnya  merupakan reaksi  dekomposisi  senyawa  hidrokarbon antara lain karbohidrat, hemiselulosa dan selulosa yang ada di dalam biji kopi sebagai
akibat dari pemanasan. Rendemen sangrai makin rendah dengan tingkat penyangraian makin tinggi (Sri-Mulato, 2002).
Pengaruh proses pembubukan terhadap kelarutan  bubuk  kopi  yang  dihasilkan  di tampilkan pada Gambar 14. Ukuran partikel biji  kopi  berpengaruh  terhadap  proses ekstraksi dalam penyeduhan kopi. Ukuran partikel  yang  lebih  kecil  akan  semakin memperbesar  luas  kontak  permukaan partikel  kopi  sangrai,  sehingga  senyawa pembentuk cita rasa dan senyawa penyegar mudah  larut  di  dalam  penyeduh.  Hasil penelitian  menunjukkan  bahwa  nilai kelarutan akan meningkat dengan kenaikan tingkat sangrai, dan makin kecil ukuran biji kopi yang disangrai maka nilai kelarutannya akan semakin besar. Nilai kelarutan terbesar 30,5%  diperoleh  pada  bubuk  kopi  yang berasal dari biji kopi berukuran lebih kecil
A11 A12 A13 B11 B12 B13 C11 C12 C13
Gambar 14. Kelarutan kopi bubuk dari beberapa perlakuan.
Figure 14. Solubility of coffee powder from several treatments.
A11 A12 A13 B11 B12 B13 C11 C12 C13 Kode perlakuan (Treatment codes) 26.5 K ela ru ta n (s olu bi li ty ), % 27 27.5 28 28.5 29 29.5 30 30.5 31
253 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 A11 A12 A13 B11 B12 B13 C11 C12 C13 Kode perlakuan [treatment codes] D e n si ta s k a m b a [ b u lk d e n si ty ], k g /m 3 0 2 4 6 8 10 12 14 P e n u ru n a n [ d e cr e a se d ], %
Kopi sangrai [roasted beans]
Kopi bubuk [coffee powder]
Penurunan [decreased]
efek  pencerahan  (polyshing)  terhadap permukaan  partikel  bubuk  kopi.  Namun demikian, jika waktu tunggu partikel bubuk kopi selama  proses pengecilan  ukuran di dalam unit pembubuk semakin lama akan berdampak pada munculnya aroma burn, dan warna  partikel  bubuk  kopi  akan  menjadi lebih gelap.

## Densitas Kamba
Syarief & Irawati (1988) melaporkan bahwa nilai densitas kamba diperlukan untuk merencanakan suatu gudang penyimpanan, volume  alat  pengolahan  maupun  sarana transportasi. Nilai  densitas kamba  sangat dipengaruhi oleh kadar air, ukuran partikel, dan  kekasar an  permukaan  bahan.
Gambar 13 menampilkan bahwa semakin tinggi tingkat sangrai, maka nilai densitas bahan setelah mengalami pengecilan ukuran akan semakin rendah. Nilai densitas kamba bubuk kopi terendah 292 kg/m 3 diperoleh dari biji kopi dengan ukuran diameter lebih besar dari 4 mm dan lebih kecil dari 5 mm yang disangrai pada tingkat sangrai sedang. Nilai densitas kamba tertinggi 366 kg/m 3 diperoleh  dari  biji  kopi  dengan  ukuran diameter  lebih  kecil  dari  5  mm  yang disangrai pada tingkat sangrai ringan.
Bubuk kopi yang berasal dari biji kopi dengan tingkat sangrai rendah memiliki nilai densitas  kamba  terbesar  dibandingkan dengan bubuk kopi yang diperoleh dari hasil pengecilan ukuran biji kopi yang disangrai dengan tingkat sangrai gelap. Partikel dengan
Gambar 13. Densitas kamba  kopi  sangrai dan  kopi bubuk  dari beberapa perlakuan.
Figure  13. Bulk  density  of  coffee roasted  beans and  coffee  powder  from several  treatments.
A11 A12 A13 B11 B12 B13 C11 C12 C13 Kopi sangrai (roasted powder) Kode perlakuan (Treatment codes) Kopi bubuk (coffee powder) Penurunan (decreased) 0 50 100 200 250 300 350 400 D en sit as k am b a (b ulk d en si ty ), k g /m 3 450 150 14 12 10 8 6 4 2 0 P en u ru n an ( d ec re as ed ), %
0 5 10 15 20 25 30 35 A11 A12 A13 B11 B12 B13 C11 C12 C13 Kode perlakuan [treatment codes] N il a i k e ce ra h a n [ L ig h tn e ss v a lu e ] 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 P e n in g k a ta n k e ce ra h a n , % [A d d e d l ig h tn e ss , % ]
Kopi sangrai [roasted beans]
Kopi bubuk [coffee powder] Peningkatan [Added]
tertahan pada lubang ayakan 140 mesh dan lolos  ayakan  dengan  ukuran  lubang  230 mesh.  Lebih  lanjut  Henderson  &  Perry (1976) melaporkan bahwa dengan semakin cepat putaran unit penggiling, maka akan diperoleh  partikel  dengan  ukuran  yang semakin kecil dan seragam.

## Nilai Kecerahan Bubuk Kopi
Pengaruh proses pembubukan biji kopi sangrai terhadap perubahan nilai kecerahan ditampilkan  pada  Gambar   12.  Hasil penelitian  menunjukkan  bahwa  proses pengecilan ukuran akan menghasilkan bubuk kopi  dengan  nilai  kecerahan  lebih  tinggi dibandingkan dengan  nilai  kecerahan  biji kopi sangrai. Persentase peningkatan nilai
kecerahan  tertinggi  40%  diperoleh  pada perlakuan pembubukan biji kopi berukuran lebih besar atau sama dengan 4 mm dengan tingkat  sangrai  sedang.  Per sentase peningkatan nilai kecerahan terendah 31,25% diperoleh pada perlakuan pembubukan biji kopi berukuran lebih besar atau sama dengan 4 mm dengan tingkat sangrai ringan.
Pada  proses  penyangraian  biji  kopi, pengenaan  suhu  tinggi  berakibat  pada perubahan warna permukaan biji yang sangat cepat.  Hal  tersebut  yang  menyebabkan terjadinya perbedaan warna lapisan biji luar dengan lapisan biji bagian dalam. Semakin tinggi tingkat sangrai yang dikenakan pada biji kopi, maka persentase perbedaan warna yang muncul akan semakin besar. Selain itu, pada proses pengecilan ukuran akan muncul
Gambar 12. Nilai  kecerahan kopi sangrai dan kopi bubuk dari beberapa perlakuan.
Figure  12. Lightness  value  of  roasted  coffee  beans  and  coffee  powder  from  several  treatments.
A11 A12 A13 B11 B12 B13 C11 C12 C13 Kode perlakuan (Treatment codes) Kopi sangrai (roasted beans) Kopi bubuk (coffee powder) Peningkatan (Increasing) 0 5 10 15 20 25 30 35 N il ai ke ce ra ha n ( L ig h tn es s va lu e) 0 P en in gk at an k ec er ah an ( In cr ea si ng l ig ht ne ss ), % 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Kinerja pembubuk mekanis tipe piringan (disk milk) untuk proses pengecilan ukuran biji kopi Robusta pascasangrai
251 0 10 20 30 40 50 60 100 140 200 230 <230 Mesh Ringan [light] Sedang [medium]
Gelap [dark]
Metode saringan akan digunakan sebagai metode analisis distribusi ukuran partikel secara kasar karena prosedur analitik dan konsep  dasarnya  mudah  (Hayashi  et  al., 1969).  Tingkat  kehalusan  bubuk  kopi ditentukan oleh ukuran ayakan yang dipasang pada  bagian  dalam  mesin  pembubuk. Distribusi ukuran partikel bubuk kopi yang dihasilkan dari perlakuan proses pembubukan memiliki  distr ibusi  ukuran  partikel sebagaimana di tampilkan pada Gambar 11.
Sivetz & Desrosier (1979) dan Davids (1996)  melaporkan  bahwa  selama  proses penyangraian terjadi tiga tahapan reaksi fisik dan kimiawi yang berjalan secara berurutan, yaitu  penguapan  air  dari  dalam  biji, penguapan  senyawa  volatil,  dan  proses
pirolisis.  Kesempurnaan  reaksi  sangrai dipengaruhi oleh  dua faktor  utama, yaitu panas  dan  waktu  sangrai  (Sivetz  & Desrosier, 1979). Air yang terdapat di dalam pori makro maupun mikro akan bergerak keluar  lebih cepat  karena  pengembangan pori-pori lebih besar, dan ketersediaan energi untuk penguapan air lebih tinggi (Widyotomo et al., 2006).
Sebaran distribusi ukuran partikel kopi bubuk menunjukkan pola  yang sama dari perlakuan  ukuran  biji  kopi  dan  tingkat sangrai. Pada tingkat sangrai ringan hingga gelap, 50—55% bubuk kopi tertahan pada lubang ayakan lebih kecil dari 230 mesh, 38—44% bubuk kopi tertahan pada lubang ayakan berukuran 100 mesh, dan sisanya
Gambar 11. Distribusi  ukuran partikel bubuk kopi  dari beberapa perlakuan.
Figure  11. Size  particle  distributions  of  coffee  powder  from  several  treatments.
% Ringan (light) Sedang (medium) Gelap (dark) Mesh 100 140 200 230 <230 0 10 20 30 40 50 60

## Sri-Mulato, Widyotomo, dan Purwadaria
pembubuk  biji  kopi  sangrai  baik  dengan beban  maupun  tanpa  pengenaan  beban. Semakin tinggi putaran poros penggerak, maka slip yang terjadi semakin rendah. Uji kinerja mesin berada pada kisaran putaran poros penggerak antara 2100–2400 rpm, dan besarnya  slip  yang  terjadi  antara  0,3– 1,05%. Hasil analisis garis regresi linier pada kisaran putaran poros penggerak tersebut diperoleh persaman Y = - 0,0609X + 1,1053, dalam hal ini X putaran poros penggerak (rpm) dan Y slip yang  timbul (%) dengan nilai  koefisien  korelasi  (r)  0,9989. Persamaan  garis  regresi  linier  tersebut bermanfaat untuk memprediksi besarnya slip yang timbul jika mesin akan dioperasionalkan
pada kecepatan poros putar lebih rendah dari 2100 rpm ataupun lebih tinggi dari 2400 rpm.

## Distribusi Ukuran Partikel
Penilaian karakterisasi bubuk kopi yang paling dominan berdasarkan kondisi fisik selain  warna,  r upa  dan  bau  adalah keseragaman ukuran. Henderson & Perry (1976) melaporkan bahwa prestasi dari mesin pengecil  ukuran  suatu  bahan  sangat ditentukan  oleh  distribusi  ukuran  produk yang dihasilkan. Syarief & Nugroho (1992) melaporkan bahwa batas ukuran distribusi partikel bahan pangan berupa tepung adalah ukuran partikel yang terbesar atau terkecil.
Gambar 11. Distribusi  ukuran partikel bubuk kopi  dari beberapa perlakuan.
Figure  11. Size  particle  distribution  of  coffee  powder  from  several  treatments.
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 A11 A12 A13 B11 B12 B13 C11 C12 C13 Kode perlakuan [treatment codes] 0 2 4 6 8 10 12 14 Kopi sangrai [roasted beans] Kopi bubuk [coffee powder] Penurunan [decreased] D en sit as k am ba ( B u lk d en sit y) , k g/ m 3 Kopi sangrai (roasted beans) Kopi bubuk (coffee powder) Penurunan (decreased) A11 A12 A13 B11 B12 B13 C11 C12 C13 Kode perlakuan (Treatment code) P en ur un an ( D ec re as ed ), %
249 4800 5000 5200 5400 5600 5800 6000 2100 2125 2150 2175 2200 2225 2250 2275 2300 2325 2350 2375 2400 Putaran poros penggerak, rpm [Axle enginee speed, rpm] 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 S li p , %
Dengan beban [loaded]
Tanpa beban [unloaded]
Slip
tenaga penggerak tidak dapat diteruskan ke poros  unit pemproses  karena adanya  slip putaran.  Slip  dapat  terjadi  karena  tidak kuatnya sabuk karet mengikat di pulley atau permukaan  sabuk  karet  yang  telah  halus karena efek panas yang timbul dalam sistem transmisi  selama  proses  berlangsung. Pemberian beban saat pengoperasian mesin
ternyata akan berdampak pada menurunnya jumlah  putaran  poros  penggerak  yang disebabkan  gesekan (friksi)  antara  bahan dengan piringan di dalam unit pembubuk, dan  gesekan  antar  bahan  selama  proses pengecilan ukuran berlangsung.
Gambar 10 menampilkan besarnya slip yang  terjadi  selama  operasional  mesin
< 4 mm x 4 mm Y = - 15X + 32.33 0.9819  4 mm x 4 mm Y = - 0.5X + 25.67 0.8660  5 mm x 5 mm Y = - 0.5X + 19.33 0.8660
Tabel 5. Persamaan regresi linier konsumsi bahan bakar dari beberapa perlakuan
Table 5. Linier regression equations of machine fuel consumption from several treatments
Keterangan (Notes) : X adalah ukuran biji kopi, mm dan Y adalah konsumsi bahan bakar, mL/kg biji kopi sangrai (X is beans size, mm and Y is machine fuel consumption, mL/kg roasted beans). Ukuran biji, mm Bean size, mm Persamaan garis linier regresi Linier regression equations Koefisien korelasi, R Coef. corelation, R
Gambar 10. Efisiensi penerusan  daya  dari beberapa perlakuan. Figure  10. Efficiency  of  force  transmision  from  several  treatments.
K o ns um si b ah an b ak ar , m l/ kg k o pi sa ng ra i F ue l co ns u m pt io n , m l/ kg r oa st ed b ea ns 2100 2125 2150 2175 2200 2225 2250 2275 2300 2325 2350 2375 2400 Dengan beban (loaded) Tanpa beban (unloaded) Slip
Putaran poros penggerak (lAxle enginee speed), rpm
mm pada tingkat sangrai gelap (Gambar 9). Widyotomo et al. (2005) melaporkan bahwa konsumsi  bahan  bakar  akan  semakin meningkat dengan semakin tingginya jumlah putaran poros tenaga penggerak per satuan waktu.
Tabel 5 menampilkan persamaan regresi linier hubungan antara tingkat sangrai dan ukuran biji kopi terhadap konsumsi bahan bakar. Persamaan tersebut dapat digunakan untuk memprediksi jumlah bahan bakar yang diperlukan oleh mesin pembubuk jika akan dipergunakan  untuk  berbagai  ukuran  biji dengan kondisi sangrai yang berbeda-beda.

## Efisiensi Penerusan Daya
Efisiensi  penerusan  daya  merupakan salah  satu  parameter  unjuk  kerja  yang
berpengaruh terhadap kinerja mesin. Daya yang dihasilkan sumber tenaga penggerak diteruskan ke unit pemroses melalui suatu sistem penerusan daya tertentu. Pemilihan sistem transmisi yang tepat dapat menekan kehilangan daya selama mesin beroperasi. Sistem penerusan daya yang digunakan pada mesin pembubuk biji kopi sangrai adalah pulley dan sabuk karet profil V. Keuntungan penggunaan sistem transmisi tersebut antara lain mudah dan murah dalam hal perawatan maupun penggantian komponen transmisi, dan yang lebih penting adalah jika terjadi kemacetan proses yang tiba-tiba, maka tidak akan langsung berdampak negatif baik pada sumber  tenaga  penggerak  maupun  unit pemprosesnya. Namun demikian, kelemahan penggunaan sistem transmisi model pulley dan sabuk karet profil V adalah seluruh daya
Gambar 9. Konsumsi bahan bakar dari beberapa perlakuan. Figure  9. Machine  fuel  consumption  from  several  treatments.
0 Kode perlakuan(Treatment codes) K o ns um si b ah an b ak ar , m l/ kg k o pi sa ng ra i F ue l co ns u m pt io n , m l/ kg r oa st ed b ea ns 5 10 15 20 25 30 35 A11 A12 A13 B11 B12 B13 C11 C12 C13
0 2 4 6 8 10 12 Waktu [time], menit [minute] A B C
terbaik  untuk  mencegah  terjadinya  efek negatif  tersebut  adalah  mengoperasikan mesin pembubuk secara terputus, yaitu jika suhu unit pembubuk telah meningkat panas, maka operasional mesin dihentikan, dibuka tutupnya untuk mendinginkan bagian dalam komponen  penggilingnya,  dan  kemudian mesin dapat dioperasionalkan kembali.

## Konsumsi Bahan Bakar
Konsumsi bahan bakar berkaitan dengan sejumlah daya yang telah dikeluarkan oleh alat dan mesin untuk melakukan suatu kerja dalam kurun waktu tertentu. Semakin besar daya yang dikeluarkan, maka sumber energi yang  dibutuhkan  akan  semakin  besar.
Henderson  &  Perry  (1976)  melaporkan bahwa  ukuran  partikel  berdampak  pada jumlah energi yang diperlukan dalam proses pengecilan ukuran. Energi yang diperlukan untuk mengecilkan suatu bahan sebanding dengan  dimensi  partikel  hasil  pengecilan ukuran dan dimensi yang sama dari partikel semula pangkat jumlah tahapan pengecilan. Hasil  pengamatan  proses  pembubukan menunjukkan bahwa konsumsi bahan bakar tertinggi sebesar 31 mL diperlukan untuk memperkecil  satu  kilogram  biji  kopi pascasangrai berukuran lebih kecil dari 4 mm pada tingkat sangrai ringan. Konsumsi bahan bakar terendah sebesar 18 mL diperoleh pada proses pembubukan satu kilogram biji kopi berukuran lebih besar atau sama dengan 5
Gambar 8. Profil  suhu  biji  kopi  sangrai  (A),  bubuk  kopi  di  dalam  unit  pembubuk  (B)  dan  bubuk  kopi di corong  keluaran (C) selama  proses  pembubukan.
Figure  8. Temperature profile  of;  (A) beans,  (B) coffee powder and  (C)  coffee powder  on outlet.
Lama waktu, menit (Time period, minute) S u hu ( T em p er a tu re ), O C 20 25 30 35 40 45 50 0 2 4 6 8 10 12
yang berlebihan selama proses pengecilan ukuran  akan  mengakibatkan  bubuk  kopi yang  dihasilkan  berbau  asap,  dan  proses pembubukan  tidak  berlangsung  optimal karena pengembangan partikel bubuk kopi akan  mudah  menutup  lubang-lubang  plat penyaring. Walaupun demikian, suhu yang timbul  selama  proses  pembubukan  yaitu antara 45-47 o C ternyata tidak memberikan dampak negatif terhadap produk yang di- hasilkan. Hal tersebut terlihat dari pening-
Gambar 7. Efisiensi  proses  pembubukan dari  beberapa  perlakuan.
Figure  7. Efficiency  of  grinding process  of  several  treatments.
< 4 mm x 4 mm Y = - 0.4X + 99.23 0.9897  4 mm x 4 mm Y = - 0.45X + 96.53 0.9122  5 mm x 5 mm Y = - 0.5X + 92.93 0.9744
Tabel 4. Persamaan regresi linier efisiensi proses pembubukan dari beberapa perlakuan
Table 4. Linier regression equations of efficiency of grinding process from several treatments.
Ukuran biji, mm Bean size, mm Persamaan garis linier regresi
Linier regression equations Koefisien korelasi, R Coef corelation, R
Keterangan (Notes):  X adalah ukuran biji kopi, mm dan Y adalah efisiensi proses pembubukan, % (X is beans size,  mm  and Y is  efficiency of  grinding process, %).
katan  kapasitas  kerja  mesin  yang  tidak mengalami  penurunan  walaupun  dengan perlakuan penurunan ukuran bahan uji dan kecepatan putar tenaga penggerak.
Sri Mulato et  al. (2006) melaporkan bahwa proses gesekan yang sangat intensif yang terjadi di dalam unit pembubuk akan menyebabkan  timbulnya  panas  dan  akan berpengaruh terhadap mutu kopi bubuk yang dihasilkan  (kehilangan  aroma).  Metode
Kode perlakuan (Treatment codes) A11 A12 A13 B11 B12 B13 C11 C12 C13 E fis ie ns i pr os es bu bu k (E fic ie nc y of g rin di ng ), r pm 86 88 90 92 94 96 98 100
Kinerja pembubuk mekanis tipe piringan (disk milk) untuk proses pengecilan ukuran biji kopi Robusta pascasangrai
Biji kopi dengan tingkat sangrai gelap akan memiliki bobot yang relatif lebih ringan jika  dibandingkan  dengan  biji  kopi  yang disangrai  dengan  tingkat  sedang  ataupun ringan. Semakin tinggi tingkat sangrai yang dikenakan, maka perubahan sifat-sifat fisik maupun kimia dari biji kopi akan semakin signifikan. Kehilangan massa bubuk kopi selama proses pembubukan lebih disebabkan oleh  massa  bahan  yang  terlalu  ringan sehingga partikel-partikel mudah terlepas dan terbawa udara. Kadar air yang rendah, dan unsur karbon yang semakin tinggi akan memperbesar  jumlah partikel atau massa bubuk  kopi  yang  hilang.  Selain  itu,  biji dengan ukuran lebih besar akan memiliki porositas bahan yang lebih besar.  Proses pembubukan akan berlangsung lebih cepat, dan  por ositas  yang  tinggi  akan mengakibatkan  aliran  udara  di  dalam kumpulan  biji  lebih  banyak  sehingga mempermudah perpindahan partikel lepas dari kumpulan bahan.
Tabel 4 menampilkan persamaan regresi linier hubungan antara tingkat sangrai dan ukuran biji kopi terhadap efisiensi proses pembubukan.  Persamaan  tersebut  dapat digunakan untuk memprediksi persentase produk yang dihasilkan dari mesin pembubuk
jika akan dipergunakan untuk berbagai ukuran biji dengan kondisi sangrai yang berbeda- beda.

## Suhu
Profil peningkatan suhu dari tiga posisi pengukuran,  yaitu  suhu  biji  kopi pascasangrai,  bubuk  kopi  di  dalam  unit pembubuk,  dan  bubuk  kopi  di  corong keluaran  selama  proses  pembubukan ditampilkan  pada  Gambar  8.  Pada  menit per tama  setelah  proses  pembubukan berlangsung, bubuk kopi memiliki suhu yang sama, yaitu 31 O C atau lebih tinggi 2 O C jika dibandingkan suhu biji kopi pascasangrai. Suhu bubuk kopi meningkat cukup signifikan setelah proses pengecilan ukuran berlangsung selama  2  menit.  Suhu  bubuk  kopi  mulai stabil pada kisaran 45–47 O C pada menit ke 6 sampai proses pengecilan ukuran berakhir. Selisih  suhu  bubuk  kopi  di  dalam  unit pembubuk dengan posisi di corong keluaran berkisar antara 2–3 O C.
Peningkatan suhu bubuk kopi selama proses pengecilan ukuran terjadi oleh karena adanya  gesekan  antara  biji  kopi  sangrai dengan  unit  pembubuk  maupun  gesekan antara bahan yang diproses. Timbulnya panas
< 4 mm x 4 mm Y = 100X + 5220 0.9449 ł 4 mm x 4 mm Y = 120X + 5203.3 0.9988 d ł 5 mm x 5 mm Y = 55X + 5443.3 0.9986
Tabel 3. Persamaan regresi linier putaran poros pembubuk dari beberapa perlakuan
Table 3. Linier regression equations of axle rotation of grinding machine from several treatments
Ukuran biji, mm Bean size, mm Persamaan garis linier regresi
Linier regression equations Koefisien korelasi, R Coef. corelation, R
Keterangan (Notes):  X adalah ukuran biji kopi, mm dan Y adalah putaran poros pembubuk, rpm (X is beans size, mm and Y is axle rotation of grinding machine, rpm)

## Sri-Mulato, Widyotomo, dan Purwadaria
Kondisi operasional yang tepat adalah meng- gunakan  mesin  sesuai  kemampuannya. Kegagalan  atau  terhambatnya  proses pengecilan  ukuran  disebabkan  oleh  pem- berian  beban  yang  berlebihan  jika  di- bandingkan dengan kemampuan mesin.
Tabel 3 menampilkan persamaan regresi linier hubungan antara tingkat sangrai dan ukuran  biji  kopi  terhadap  putaran  poros mesin pembubuk. Persamaan tersebut dapat digunakan untuk memprediksi putaran poros mesin  pembubuk  jika  akan  dipergunakan untuk berbagai ukuran biji dengan kondisi sangrai yang berbeda-beda.

## Efisiensi Proses Pembubukan
Hasil pengamatan menunjukkan bahwa semakin tinggi tingkat sangrai dan semakin besar ukuran biji kopi, maka efisiensi proses pembubukan akan semakin rendah. Efisiensi proses pembubukan tertinggi diperoleh pada perlakuan tingkat sangrai ringan terhadap biji kopi berukuran lebih kecil dari 4 mm, yaitu 98,5%. Efisiensi proses pembubukan terendah diperoleh pada proses pengecilan ukuran biji kopi berukuran lebih besar atau sama dengan 5 mm dengan tingkat sangrai gelap, yaitu 91,5% (Gambar 7).
Gambar 6. Putaran poros mesin pembubuk dari beberapa perlakuan. Figure  6. Axle  rotation  of  grinding machine  of  several  treatments.
Kode perlakuan (Treatment codes) 0 A11 A12 A13 B11 B12 B13 C11 C12 C13 P uta ra n pr os es p em bu bu k (A xle ro ta ti on o f gr in d in g) , rp m 5000 5100 5200 5300 5400 5500 5600 5700 5800 5900
Kinerja pembubuk mekanis tipe piringan (disk milk) untuk proses pengecilan ukuran biji kopi Robusta pascasangrai
kapasitas penggilingan biji kopi berukuran lebih kecil per satuan waktu akan lebih tinggi jika dibandingkan dengan penggilingan biji kopi berukuran besar. Gambar 5 menun- jukkan bahwa pada tingkat sangrai tinggi, kapasitas  terbesar  diperoleh  pada  proses penggilingan biji kopi berukuran lebih kecil dari 4 mm.
Tabel 2 menampilkan persamaan regresi linier hubungan antara tingkat sangrai dan ukuran  biji  kopi  terhadap  kapasitas kerja mesin pembubuk. Persamaan tersebut dapat digunakan untuk memprediksi kapasitas kerja mesin jika akan dipergunakan untuk berbagai ukuran  biji  dengan  kondisi  sangrai  yang berbeda-beda.

## Putaran Poros Mesin Pembubuk
Putaran poros mesin pembubuk akan berpengaruh pada kemampuan mesin dalam memperkecil  ukuran  biji.  Mekanisme pengurangan  putaran  dengan  sistem transmisi  pulley  dan  sabuk  kar et menghasilkan putaran poros mesin pembubuk tanpa pengenaan beban sebesar 5820 rpm.
Proses pengecilan ukuran biji kopi dengan diameter lebih besar atau sama dengan 5 mm pada tingkat sangrai gelap memberikan jumlah putaran tertinggi, yaitu 5610 rpm. Putaran poros mesin pembubuk terendah diperoleh pada  proses  pengecilan  ukuran  biji  kopi sangrai dengan ukuran diameter lebih kecil dari 4 mm pada tingkat sangrai ringan, yaitu 5310 rpm (Gambar 6).
Biji kopi berukuran lebih besar dengan tingkat sangrai lebih tinggi akan lebih mudah dihancurkan jika dibandingkan dengan biji kopi berukuran lebih kecil dengan tingkat sangrai  lebih  ringan.  Pada  saat  mesin beroperasi dengan beban lebih ringan, maka diindikasikan oleh putaran poros yang lebih tinggi dengan jam kerja mesin yang lebih lama.  Beban  berat  akan  mengakibatkan mesin berputar lebih lambat. Daya peng- gerak ditentukan oleh besarnya nilai putaran mesin dan torsi yang dihasilkan (Widyotomo et al., 2005). Pada daya dan jam operasional mesin yang sama, maka tenaga penggerak akan lebih memiliki daya tahan yang relatif lebih singkat jika dibandingkan untuk proses pembubukan  dengan  beban  lebih  ringan.
< 4 mm x 4 mm Y = - 3X + 40.3 0.9819  4 mm x 4 mm Y = - 5X + 56.00 0.9449  5 mm x 5 mm Y =  - 3.5X + 57.67 0.9966
Tabel 2. Persamaan regresi linier kapasitas kerja dari beberapa perlakuan
Table 2. Linier regression equations of machine capacity from several treatments
Keterangan (Notes):  X adalah ukuran biji kopi, mm dan Y adalah kapasitas kerja mesin, kg/jam (X is coffee beans size, mm and Y is machine capacity, kg/h).
Ukuran biji, mm Beans size, mm Koefisien korelasi, R Coef. corelation, R Persamaan garis linier regresi Linier regression equations

## Sri-Mulato, Widyotomo, dan Purwadaria

## Kapasitas Kerja Mesin
Kapasitas kerja mesin pembubuk tipe disk  mill  tertinggi  diperoleh  pada  proses pembubukan biji kopi berukuran diameter lebih  kecil  dari  4  mm  dengan  tingkat sangrai gelap, yaitu 54 kg/jam. Kapasitas terendah diperoleh pada biji kopi berukuran diameter lebih besar dari atau sama dengan 5 mm dengan tingkat sangrai ringan, yaitu sebesar 31 kg/jam.
Kopi sangrai level gelap memiliki kadar air yang relatif lebih rendah dibandingkan dengan  kopi  sangrai  level  sedang,  dan ringan.  Bahan  pangan  dengan  kadar  air rendah akan memiliki sifat yang lebih rapuh (fragile). Pengenaan suhu tinggi dan waktu sangrai  yang  lebih  lama  mengakibatkan per ubahan  fisik  biji  kopi  seper ti pengembangan  volume  (swelling)  dan pembentukan pori-pori di dalam jaringan sel
lebih maksimum. Pengembangan volume biji berukuran lebih kecil yang disangrai pada waktu dan suhu yang sama akan relatif lebih tinggi. Fenomena tersebut lebih diperjelas dari tampilan  grafik  Gambar  5.    Biji  dengan tingkat sangrai lebih tinggi akan lebih mudah dihancurkan daripada biji yang dikenakan tingkat sangrai lebih ringan. Kapasitas kerja mesin penggiling tertinggi diperoleh pada biji kopi dengan tingkat sangrai tinggi atau gelap (dark roast).
Bahan pertanian yang seragam dengan ukuran  lebih  kecil  akan  memiliki  nilai porositas  yang  semakin  rendah  sehingga dalam volume yang sama akan memberikan nilai  massa  yang lebih  tinggi.  Fenomena tersebut membuktikan bahwa pada tingkat sangrai yang sama, massa biji berukuran lebih kecil akan relatif lebih banyak yang dapat tergiling dibandingkan  dengan  massa  biji berukuran lebih besar.  Dengan demikian
Gambar 5. Kapasitas kerja mesin pembubuk  dari beberapa perlakuan. Figure  5. Work  capacity  of  grinding  machine  from  several  treatments. Kode perlakuan (Treatment codes) A11 A12 A13 B11 B12 B13 C11 C12 C13 0 K ap as it as k er ja , kg /j am (W or k ca pa ci ty , kg /h ) 10 20 30 40 50 60
Kinerja pembubuk mekanis tipe piringan (disk milk) untuk proses pengecilan ukuran biji kopi Robusta pascasangrai
sebesar 419 kg/m 3 , 378 kg/m 3 , dan 343 kg/m 3 . Yusianto  (2003)  melaporkan  bahwa  nilai densitas  biji  kopi  Robusta  asal  K P. Kaliwining  Jember  sebesar  640  kg/m 3 . Penyangraian yang baik dan optimum akan menghasilkan densitas kamba biji sekitar 350 kg/m 3 . Tingkat sangrai ringan-sedang akan menghasilkan biji kopi sangrai dengan nilai densitas kamba di atas 350 kg/m 3 .

## Nilai Kecerahan Bahan Uji
Nilai  kecerahan  merupakan  ukuran jumlah sinar yang dipantul ulang oleh suatu benda saat diberi penyinaran dengan panjang gelombang  tertentu.  Biji  kopi  setelah mengalami proses penyangraian ringan akan memiliki nilai kecerahan antara 34—35 (Sri- Mulato, 2002).
Nilai  kecerahan  bahan  akan  makin menurun  dengan  semakin  tinggi  tingkat sangrai  yang  dikenakan  terhadap  bahan tersebut. Hasil analisis menunjukkan bahwa nilai kecerahan biji kopi pada tingkat sangrai ringan, sedang, dan gelap masing-masing sebesar 20,  15,  dan  11.  Yusianto  (2003) melaporkan bahwa biji kopi dengan tingkat sangrai  ringan  akan  menampilkan  warna cinnamon-shocolate  muda/cokelat  susu, penyangraian sedang menghasilkan warna cokelat penuh, dan penyangraian gelap akan menghasilkan biji sangrai dengan permukaan sangat  mengkilap  dan  berminyak  dengan warna hampir hitam, sering disebut fully city roast.  Lebih  lanjut  Sri-Mulato  (2002) melaporkan bahwa biji kopi beras sebelum disangrai  memiliki  warna  permukaan kehijauan yang bersifat memantulkan sinar lebih banyak dibandingkan warna cokelat.
Gambar 4. Nilai kecerahan bahan uji pada beberapa tingkat sangrai.
Figure  4. Lightness  value  of  raw  materials  from  several  roasting  level.
Tingkat sangrai (Roasting level) N il ai k ec er da sa n ( L ig h te ns s va lu e) 0 5 10 15 20 25 Ringan (light) Sedang (medium) Gelap (dark)

## Sri-Mulato, Widyotomo, dan Purwadaria
yang  terbentuk  semakin  baik  (Pasaribu, 1975).

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Densitas Kamba Bahan Uji
Densitas  kamba  biji  kopi  Robusta sebelum  dan  pascasangrai  dengan  level sangrai  ringan,  sedang,  dan  gelap ditampilkan  pada  Gambar  3.  Syarief  & Irawati  (1988)  melaporkan  bahwa  besar kecilnya  densitas  kamba  suatu  bahan pertanian dipengaruhi oleh kadar air, ukuran partikel dan kekasaran permukaannya. Biji kopi  yang  siap  diperdagangkan  menurut standar nasional yang berlaku harus memiliki kadar air tidak lebih dari 12% (DSN, 1999), sedangkan biji kopi pascasangrai dengan level sangrai ringan sampai dengan gelap memiliki
kadar air antara 2-3% (Sri-Mulato, 2002). Pada ukuran biji yang sama, dengan semakin tinggi tingkat sangrai, maka biji akan lebih ringan. Efek panas yang diserap biji kopi pada saat proses penyangraian mengakibatkan pori-pori  bahan  mengembang  sehingga ukuran  biji  menjadi  relatif  lebih  besar dibandingkan ukuran semula. Sejumlah masa air bergerak keluar dari pori-pori biji, dan selanjutnya lepas ke udara sebagai uap air. Massa biji secara keseluruhan akan turun, sedangkan volume biji meningkat. Fenomena tersebut  yang  mengakibatkan biji  dengan tingkat sangrai lebih tinggi akan memiliki nilai densitas kamba yang semakin rendah sebagaimana ditampilkan pada Gambar 3.
Hasil analisis menunjukkan bahwa nilai densitas  biji  kopi  (green  coffee)  yang digunakan sebagai bahan uji sebesar 684 kg/ m 3 , sedang setelah disangrai dengan level ringan, sedang, dan tinggi masing-masing
Gambar 3. Densitas kamba bahan uji pada beberapa tingkat  sangrai. Fi gu re   3 . Bulk  density  of  raw  materials  from  several  roasting  level.
Tingkat sangrai (Roasting level) D en sit as k am b a (B ulk d en sit y) , kg /m 3 100 0 300 200 500 400 700 600 Kontrol (control) Ringan (light) Sedang (medium) Gelap (dark)
Kinerja pembubuk mekanis tipe piringan (disk milk) untuk proses pengecilan ukuran biji kopi Robusta pascasangrai
Sebagai  pembanding  (kontrol) digunakan densitas kamba biji kopi beras yang akan digunakan sebagai bahan uji.

## 8. Distribusi ukuran partikel
Perubahan distribusi ukuran partikel biji kopi Robusta pasca sangrai hasil proses  penggilingan  diukur  dengan menggunakan  seperangkat  saringan Tyler dengan ukuran lubang saringan 100 mesh, 140 mesh, 200 mesh, 230 mesh, dan lebih kecil dari 230 mesh. Dalam melakukan analisis, seperangkat saringan standar disusun secara deret dalam suatu tumpukan. Saringan dengan anyaman paling rapat ditempatkan paling bawah, sedangkan anyaman paling besar ditempatkan paling atas. Contoh bubuk kopi Robusta pascasangrai hasil proses penggilingan  sebanyak  200  g  di- masukkan ke dalam saringan paling atas dan  saringan  diguncangkan  secara mekanis selama 15 menit. Partikel yang tertahan  pada  setiap  saringan  di- kumpulkan dan ditimbang, dan bubuk kopi pascasangrai pada setiap saringan yang tertinggal tersebut dikonversikan menjadi fraksi massa atau persen massa dari contoh bahan secara keseluruhan (Henderson & Perry, 1976; McCabe et  al.,  1999).  Setiap  per lakuan dilakukan ulangan penyaringan contoh bubuk  kopi  pasca  sangrai  sebanyak 3 kali. Ulangan penyaringan dilakukan untuk mengetahui konsistensi sebaran fraksi massa yang tertinggal di setiap saringan,  dan  data  yang  digunakan merupakan rerata dari jumlah ulangan tersebut.

## 9. Kelarutan
Bubuk  kopi  sebanyak  100  g dilarutkan dalam 150 ml air mendidih, dan  dibiarkan  selama  2-3  menit. Larutan tersebut kemudian diaduk dan disaring dengan menggunakan kertas saring yang telah diketahui beratnya. Ampas yang tersisa dalam gelas beker dilarutkan kembali dalam air mendidih, diaduk,  dan  disar ing.  Pekerjaan pelarutan dan  penyaringan dilakukan sebanyak 3 kali. Ampas yang terdapat pada kertas saring dikeringkan dalam oven pada suhu 105°C selama 4-5 jam.
....... 4 Berat sample terlarut, = berat kering sample - berat kering ampas
Kelarutan, % =
bobot  sample terlarut, g bobot  kering sampel, g ........ 5

## 10. Analisis regresi
Analisis hubungan antara beberapa pa- ram eter   penelitian  bertujuan  untuk memperkirakan atau menaksir nilai suatu variabel  sesudah  mengetahui  nilai-nilai variabel yang lain. Metode penaksiran yang digunakan adalah kuadrat terkecil atau least squares karena relatif sederhana dan telah banyak digunakan pada bidang ilmu alam dan  eksakta.  K oefisien  korelasi  (r) merupakan ukuran nilai baik tidaknya suatu garis regresi yang terbentuk atas hubungan antara dua parameter penelitian. Koefisien korelasi (r) merupakan akar pangkat dua dari koefisien determinasi. Semakin dekat nilai r  pada  nilai  -1  atau  1,  data  contoh  yang diterangkan dengan persamaan garis regresi
 < 4 mm x 4 mm A 1 1
B 1 1 C 1 1  4 mm x 4 mm A 1 2 B 1 2 C 1 2   5 mm x 5 mm A 1 3 B 1 3 C 1 3
Tabel 1. Matrik penandaan perlakuan penggilingan biji kopi pasca sangrai
Table 1. Sign matrix for several milling process treatments
Diameter
Ringan (light) Gelap (dark) Sedang (medium) Tingkat sangrai (Roasted level)
Keterangan (Notes): d = diameter biji kopi (roasted coffee beans diameter), mm.

## 2. Konsumsi bahan bakar
Konsumsi  bahan  bakar  diukur secara volumetrik dengan menghitung volume  bahan  bakar  (bensin)  yang digunakan  mesin untuk memperkecil ukuran  per  satu  kilogram  biji  kopi pascasangrai (ml/kg).

## 3. Slip
Slip  dihitung  berdasarkan  per- bedaan putaran pada sistem transmisi, yaitu  perbedaan  yang  terjadi  antara putaran  poros  tenaga  penggerak  dan putaran poros unit pengecil ukuran.

## 4. Efisiensi proses pembubukan
Efisiensi proses pembubukan (Rnd) dihitung  dengan  menggunakan  per- samaan sebagai berikut :

## 5. Suhu
Perubahan  suhu  di  dalam  unit pengecil  ukuran  diukur  dan  dicatat dengan  menggunakan  komputer  dan data  acquisition  FLUKE  setiap interval 1 menit. Titik-titik pengukuran suhu  adalah  suhu  biji  kopi,  suhu  di dalam  ruang  pembubuk,  dan  suhu bubuk kopi keluar dari corong keluran.

## 6. Warna
Pengaruh  pr oses  pengecilan ukuran  terhadap  perubahan  warna produk  (bubuk  kopi)  diukur  dengan menggunakan  Chromameter  Minolta CR-300.

## 7. Densitas kamba
Densitas  kamba  (D k )  biji  kopi pascasangrai dan bubuk kopi dihitung dengan  menggunakan  per samaan sebagai berikut :
D k , kg/m 3 = bobot  kopi  sangrai  atau  bubuk,
kg
volume, m 3 ........ 3 Km , kg/jam = biji  kopi  pascasangrai,  kg
waktu, jam ........ 1 Rnd , % = berat produk bubuk kopi, kg berat biji kopi sangrai, kg
... 2 X 100 %
Kinerja pembubuk mekanis tipe piringan (disk milk) untuk proses pengecilan ukuran biji kopi Robusta pascasangrai
Biji kopi Coffee beans
Kadar air, kerapatan,
nilai kecerahan
Sortasi Grading
d >= 4 mm x 4 mm d >= 5 mm x 5 mm d < 4 mm x 4 mm Sangrai Roasting Sangrai Roasting
Sangrai Roasting Ringan Light Sedang Medium Gelap Dark Ringan Light Sedang Medium Gelap Dark Ringan Light Sedang Medium Gelap Dark Pembubukan Grinding Analisis teknik Engineering analysis
Analisis produk
Product analysis Kapasitas kerja [work capacity], efisiensi proses [process efficiency], suhu [temperature],
konsumsi bahan bakar [fuel
consumption], dll [etc]
Distribusi ukuran partikel [particle size distribution], kecerahan [lightness], kerapatan [density], kelarutan
[solubilities], dll [etc]

## Analisis ekonomi
Economic analysis
Gambar 2. Diagram alir penelitian.
Figure  2. Research  flowchart.
Kadar air, kerapatan, nilai kecerahan Moisture content, density, brightness value
16 gigi tetap tersusun melingkar pada lapisan luar. Ukuran lubang ayakan yang diletakkan melingkar sepanjang unit pengecil ukuran sebesar 100 mesh.
Tenaga  penggerak  yang  digunakan adalah sebuah motor bakar berdaya 5,5 HP. Sistem  penerusan  daya  yang  digunakan adalah  pulley  dan  sabuk  karet  V.  Untuk menekan  persentase  slip  putaran  selama proses penerusan daya dari tenaga penggerak ke unit pengecil ukuran, maka digunakan tuas penegang sabuk karet V sistem geser.
Rangka  pembubuk mekanis  tipe  disk mill  dibuat  dari  besi  baja  profil  persegi (panjang; lebar) 60 mm; 40 mm. Rangka memiliki dimensi panjang, lebar dan tinggi masing-masing  800  mm;  800  mm,  dan 800 mm. Corong keluaran produk terletak di bagian bawah unit pengecil ukuran, dan memiliki  dimensi  panjang-lebar  masing- masing 250 mm, dan 30 mm. Wadah untuk menampung bubuk kopi hasil penggilingan diletakkan  tepat  di  bagian  bawah  corong keluaran produk. Wadah penampung produk dimasukkan di dalam ruang berbentuk kubus, dengan dinding dibuat dari bahan tripleks 10 mm, dan memiliki dimensi panjang, lebar dan tinggi masing-masing 800 mm, 500 mm dan 800 mm. Sketsa pembubuk kopi mekanis tipe disk mill ditampilkan pada Gambar 1.

## Pelaksanaan Penelitian

## Perlakuan
Pada penelitian ini dilakukan dua macam variasi perlakuan, yaitu perlakuan tingkat
sangrai, dan perlakuan ukuran biji kopi yang akan disangrai. Perlakuan tingkat sangrai yang digunakan terdiri dari tiga tingkatan, yaitu ringan (light), sedang (medium), dan gelap (dark). Perlakuan ukuran biji kopi yang disangrai terdiri dari tiga tingkatan, yaitu biji kopi lolos lubang ayakan berukuran 4 mm x 4 mm, biji kopi tertahan di lubang ayakan 4 mm x 4 mm dan biji kopi tertahan di lubang ayakan  5  mm  x  5  mm.  Ulangan  untuk masing-masing  perlakuan  dilakukan sebanyak 3 kali.

## Pengukuran
Parameter yang diukur meliputi waktu operasional, berat bahan yang diumpankan, berat  bahan  yang  dihasilkan  dari  setiap perlakuan, konsumsi bahan bakar, putaran poros  pembubuk  dan  poros  tenaga  peng- gerak, dan warna bubuk kopi. Henderson & Perry (1970) melaporkan selain ditentukan oleh kapasitas kerjanya, prestasi dari mesin pengecil ukuran suatu bahan ditentukan juga oleh  kebutuhan  daya  per  unit  bahan  dan distribusi ukuran hasil produksinya.

## Tolok Ukur
Tolok  ukur  kinerja  dan  mutu  hasil pembubukan biji kopi pascasangrai sebagai berikut :

## 1. Kapasitas kerja mesin
Kapasitas kerja pembubuk mekanis tipe  disk  mill  (Km)  dihitung  dengan persamaan sebagai berikut :
Kinerja pembubuk mekanis tipe piringan (disk milk) untuk proses pengecilan ukuran biji kopi Robusta pascasangrai
dalam dan sirip luar pada komponen piringan berputar  (disk  rotor)  masing-masing sebanyak empat buah dan penempatan wadah penampung bubuk kopi yang diletakkan di bagian bawah unit pembubuk.
Mesin pembubuk mekanis tipe disk mill memiliki empat bagian penting, yaitu unit pengecil ukuran, tenaga penggerak, rangka, dan corong keluaran produk. Unit pengecil ukuran memiliki sebuah piringan (disk) yang berfungsi  sebagai  rotor  dengan  diameter
270  mm,  dan  unit  stator  yang  sekaligus berfungsi sebagai tutup. Pada piringan (disk) tersebut terdapat empat  buah sirip bagian dalam, empat  buah sirip bagian luar, dan delapan  buah  gigi  tetap;  empat    buah  di antara sirip bagian luar,  dan empat  buah menempel pada sirip bagian dalam. Pada unit stator terdapat 24 gigi tetap dibuat dari besi cor yang tersusun menyerupai lingkaran dua lapis dengan susunan delapan gigi tetap tersusun melingkar pada lapisan dalam dan
4 5 1 3 2 6
Gambar 1. Sketsa pembubuk kopi mekanis  tipe disk mill.
Figure  1. Design  of  disk  mill  type  for  coffee  roasted  grinding  process.
Keterangan (Notes)  :
1. Unit penggiling  (milling  unit) 4. Kopi bubuk  (coffee  powder) 2. Sabuk karet V  (V  belt rubber) 5. Wadah  (coffee  powder  collector) 3.  Tenaga  penggerak  (combustion  engine) 6.  Rangka  (beam)
dengan  mesin  pembubuk  tipe  artisi berkapasitas  60  kg/jam  produk  yang dihasilkan 79%  memiliki  ukuran partikel antara 0,074—0,09 mm. Gaya pukul (impact) dan geser (shear) dari rotor mesin pembubuk telah mengubah bentuk fisik biji kopi yang semula  oval  menjadi butiran yang  sangat halus.
Pusat  Penelitian  Kopi  dan  Kakao Indonesia telah melakukan rekayasa dan uji kinerja mesin sangrai biji kopi yang cocok dan terjangkau oleh pengusaha kecil, baik secara teknologis maupun harga (Sri Mulato, 2002). Untuk membentuk rangkaian proses produksi  bubuk  kopi  yang  efisien,  dan memberikan mutu akhir yang baik, maka sangat diperlukan penentuan unit pembubuk mekanis yang tepat. Mesin pembubuk tipe disk  mill  telah  banyak  digunakan  untuk memperkecil produk pertanian berupa biji- bijian  seperti  jagung,  kedelai,  dan sebagainya.  Tujuan  penelitian  ini  adalah untuk mengetahui kinerja mesin pembubuk tipe disk mill untuk memperkecil ukuran biji kopi pada berbagai ukuran biji dan tingkat sangrai. Hasil penelitian diharapkan dapat digunakan sebagai informasi dan pedoman operasional  mesin  agar  diperoleh  mutu produk  akhir  yang  optimum  serta  dapat diselaraskan  dengan  aspek  teknis  dan ekonomis dari mesin sangrai yang telah ada.

## BAHAN DAN METODE

## Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Teknologi Pengolahan Hasil dan Rekayasa Alat dan Mesin Pengolahan Kopi dan Kakao,
Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia, Jember,  Jawa  Timur,  pada  bulan  Maret sampai dengan Juni 2007.

## Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini  adalah  biji  kopi  Robusta  hasil  proses pengolahan kering yang diperoleh dari KP. Kaliwining,  Jember.  Biji  kopi  tersebut memiliki kisaran kadar air antara 13—14% (basis  basah),  densitas  kamba  antara 680—685  kg/m 3 ,  dan  telah  terpisah  dari kotoran dan benda asing lainnya.
Peralatan dan mesin  yang  digunakan adalah  mesin  pengecil  ukuran  bahan pertanian tipe disk mill, alat ukur kadar air Digimost  (digital  moisture  tester),  alat pencatu data berupa komputer dan data ac- quisition FLUKE, alat ukur kecepatan putar (tachometer) TECPEL 1501, chromameter Minolta CR-300, seri ayakan jenis RETSCH/ ASTM, timbangan analitik, dan beberapa alat bantu lainnya.

## Diskripsi Pembubuk Mekanis Tipe Disk

## Mill
Mesin yang diuji ini merupakan mesin pengecil ukuran bahan pertanian tipe disk mill  yang  telah  banyak  digunakan  untuk memperkecil produk pertanian berupa biji- bijian seperti jagung, kedelai, dan lain-lain menjadi  produk  akhir  berupa  tepung. Modifikasi  dilakukan  pada  beber apa komponen mesin agar dapat dipergunakan untuk  memper kecil  ukur an  biji  kopi pascasangrai.  Beberapa  modifikasi  yang dilakukan, di antaranya penempatan sirip
Kinerja pembubuk mekanis tipe piringan (disk milk) untuk proses pengecilan ukuran biji kopi Robusta pascasangrai
adalah  pengecilan  ukuran  biji  kopi  atau pembubukan  (Sivetz  &  Desrosier,  1979; Rothfos, 1986).Pengecilan ukuran dilaku- kan dengan cara mekanis tanpa mengubah sifat-sifat bahan kimia yang terkandung di dalam bahan tersebut (Henderson & Perry, 1976). Penilaian karakterisasi bubuk kopi yang paling dominan berdasarkan kondisi fisik  selain  warna,  rupa  dan  bau  adalah keseragaman ukuran. Ukuran partikel biji kopi berpengaruh terhadap proses ekstraksi dalam  penyeduhan kopi.  Ukuran partikel yang lebih kecil akan semakin memperbesar luas kontak permukaan partikel kopi sangrai, sehingga senyawa pembentuk cita rasa dan senyawa  penyegar  mudah  larut  di  dalam penyeduh. Sulistyowati (2002) melaporkan bahwa cara penyajian kopi bersama sedimen di dunia didominasi oleh peminum kopi dari Timur  Tengah dan  Indonesia. Salah  satu contoh  adalah  kopi  Turki  yang  dibuat dengan cara merebus bubuk kopi dan gula pada  suhu yang  tinggi.  Bubuk  kopi  yang digunakan  harus  berukuran  sangat  halus mengingat  seduhan  tersebut  disajikan bersama sedimennya.
Secara umum, industri kopi bubuk skala besar didukung oleh manajemen, modal, dan sumberdaya  manusia  yang  baik,  dan menggunakan peralatan pengolahan dengan teknologi  tinggi.  Di  lain  pihak  industri menengah,  meskipun tidak menggunakan peralatan impor langsung, mampu membeli sarana pengolahan yang cukup canggih di dalam  negeri  dengan  lisensi  dari  pabrik pembuat  alat  di  luar  negeri.  Sebaliknya, sebagian  besar  industri kopi  bubuk  skala menengah ke bawah masih menggunakan peralatan yang relatif sederhana sehingga
produk  olahannya  tidak  kompetitif,  dan produknya hanya terjual untuk pasar lapisan bawah (Sri Mulato, 2002; ICBS, 1998).
Sivetz & Desrosier (1979) melaporkan bahwa beberapa alat yang dapat digunakan untuk  memperkecil  ukuran  biji-bijian  di antaranya penumbuk dan lumpang, disk mill, LePage Cut, dan Gump grinder. Penumbuk dan lumpang masih banyak digunakan sebagai peralatan dasar untuk menghaluskan biji kopi sangrai. Kelemahannya di antaranya kapasitas produksi rendah, dan sering menimbulkan kerak (caking) pada dasar lumpang, sehingga perlu  pembersihan  yang  mengakibatkan penurunan efisiensi produksi.
Mekanisme  pengecilan  ukuran  yang terjadi di dalam disk mill adalah adanya gaya gesek  antara  perm ukaan  biji  dengan permukaan piringan dan sesama biji-bijian. Untuk biji-bijian dengan kadar minyak tinggi tidak diperoleh produk berupa bubuk, namun panas  yang  timbul  akan  mengeluarkan minyak dari pori-pori partikel dan diperoleh produk  berupa  pasta.  Penggiling  LePage Cut terdiri dari dua silinder pemotong. Salah satu silinder memiliki pisau pemotong yang berjajar melintang, dan pada silinder lainnya memiliki pisau pemotong yang membujur. Hasil penggilingan lebih seragam, suhu lebih rendah,  dan  kapasitas  produksi  tinggi. Sedangkan  Gump  grinder  menyerupai penggiling silinder bertingkat agar diperoleh bubuk dengan tingkat keseragaman ukuran yang lebih halus dan baik (McCabe et al., 1999).
Mar tadinata  et  al.  (2001)  dan Widyotomo & Sri Mulato (2000) melaporkan bahwa pengecilan ukuran biji kopi sangrai

## Sri-Mulato, Widyotomo, dan Purwadaria

## Summary
One  of  improtant  steps  in  secondary  coffee  processing  that  influence  on final  product  quality  such  as  consistency  and  uniformity  is  milling  process. Usually, Indonesian smallholder used "lumpang" for milling coffee roasted beans to coffee powder product which caused the final product not uniformed and con- sistent,  and  low  productivity.  Milling  process  of  coffee  roasted  beans  can  be done by disk mill type mechanical grinder which is used by smallholder for milling several cereals. Indonesian Coffee and Cocoa Research Institute have developed disk  mill  type  grinding  machine  for  milling  coffee  roasted  beans.  Objective  of this research  is  to  find  performance  of disk  mill type  grinding machine  for size reducing  process  of  Robusta  roasted  beans  from  several  size  dried  beans  and roasting  level  treatments.  Robusta  dried  beans  which  are  taken  from  dry  pro- cessing method have 13—14% moisture content (wet basis), 680—685 kg/m 3 den- sity,  and  classified in 3 sizes level.  The result  showed that the disk  mill type  of grinding  machine  could  be  used  for  milling  Robusta  roasted  beans.  Machine hascapacity 31—54 kg/h on 5,310—5,610 rpm axle rotation and depend on roasting level.  Other  technical  parameters  were  91—98%  process  efficientcy,  19—31  ml/ kg  fuel  consumption,  0.3—1%  slips,  50—55%  particles  had  diameter  less  than 230  mesh  and  38—44%  particles  had  diameter  bigger  than  100  mesh,  32—38% lightness  was  increased,  0.6—12.6%  density  was  decreased,  and  solubility  of coffee  powder  between  28—30%.  Cost  milling  process  per  kilogram  of  Robusta roasted  beans  which  light  roast  on  capacity  30  kg/hour  was  Rp362.9.
Key words : Coffee roasted, Robusta, disk mill, mechanical grinder, size reduction.

## PENDAHULUAN
Kopi merupakan salah satu bahan baku minuman yang populer karena memiliki cita rasa dan aroma yang khas. Salah satu upaya untuk  mengurangi  ketergantungan  pasar komoditas  primer  di  luar  negeri  adalah perluasan pasar melalui diversifikasi produk sekunder. Pengembangan produk sekunder kopi memberikan beberapa keuntungan bagi Indonesia  antara  lain  peningkatan  nilai tambah  yang  lebih  besar  dibandingkan menjual biji kopi beras, memperluas lapangan kerja, pengembangan industri terkait, dan peningkatan  konsumsi  per  kapita  kopi  di dalam  negeri  yang  saat  ini  masih  relatif
rendah,  dan  yang  lebih  penting  adalah mengurangi ketergantungan terhadap pasar biji kopi beras di luar negeri (Sri Mulato, 2002). Dibandingkan dengan potensi pasar yang  ada,  jumlah  industri  kopi  bubuk  di Indonesia relatif masih sangat sedikit, yaitu sebanyak  426  buah,  dengan  kapasitas produksi sekitar 98.000 ton/tahun (Yusianto et al., 2003; Sri Mulato, 2002). Lebih lanjut ICBS (1998) melaporkan bahwa 80% dari industri  kopi  bubuk  tersebut  merupakan industri  kecil  dan  industri  rumah  tangga dengan kapasitas kurang dari 100 ton/tahun.
Salah satu tahapan proses produksi kopi bubuk yang sangat menentukan mutu akhir
1) Peneliti (Researcher); Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia, Jl. PB. Sudirman No. 90, Jember. 2) Guru  Besar  (Professor); Institut Pertanian Bogor, Jl.  Meranti  Kampus IPB, Bogor.
Pelita Perkebunan 2007, 23(3), 231 — 257

## Kinerja Pembubuk Mekanis Tipe Piringan (Disk Mill) untuk Proses Pengecilan Ukuran Biji Kopi Robusta Pascasangrai
Performance of Disk Mill Type Mechanical Grinder for Size Reducing Process of Robusta Roasted Beans
Sri Mulato 1) , Sukrisno Widyotomo 1) , dan Hadi K. Purwadaria 2)

## Ringkasan
Salah  satu tahapan  proses produksi  kopi bubuk  yang sangat  menentukan mutu  akhir  adalah  pengecilan  ukuran  atau  pembubukan  biji  kopi  pascasangrai. Umumnya, petani kopi di Indonesia menggunakan lumpang untuk proses pengecilan ukuran biji kopi sangrai menjadi kopi bubuk. Hasil yang diperoleh tidak seragam, terjadi pengerakan di dasar lumpang, dan produktivitas kerja relatif rendah. Mesin pembubuk  tipe  piringan  (disk  mill)  telah  banyak  digunakan  untuk  memperkecil ukuran  produk  pertanian  berupa  biji-bijian.  Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk mengetahui kinerja mesin pembubuk tipe piringan yang telah dimodifikasi untuk memperkecil ukuran biji kopi pada berbagai ukuran biji dan tingkat sangrai. Biji kopi  Robusta  hasil  pengolahan  kering  dengan  kadar  air  antara  13—14%  (basis basah),  dan  densitas  kamba  antara  680—685  kg/m 3 diklasifikasikan  dalam  tiga tingkat  ukuran.  Masing-masing kelompok  biji kopi  tersebut  kemudian disangrai pada  tingkat  sangrai  ringan,  sedang,  dan  gelap.  Hasil  penelitian  menunjukkan bahwa  mesin tersebut  memiliki  kapasitas kerja  antara 31—54 kg/jam  tergantung pada tingkat sangrai biji kopi pada putaran poros 5.310—5.610 rpm. Adapun nilai dari beberapa parameter teknis lain yang sangat ditentukan oleh ukuran biji kopi dan tingkat sangrai yang dikenakan adalah : efisiensi proses pembubukan (rendemen produk) antara 91—98%, konsumsi bahan bakar 19—31 ml/kg biji kopi pascasangrai, kehilangan putaran  selama  proses pembubukan berkisar pada  0,3—1%,  50—55% bubuk  kopi  memiliki  ukuran  lebih  kecil  dari  230  mesh  dan  38—44%  memiliki ukuran lebih besar dari 100 mesh, kecerahan produk meningkat 32—38%, densitas kamba menurun antara 0,6—12,6%, dan kelarutan bubuk kopi 28—30%. Hasil analisis ekonomi  menunjukkan  bahwa  untuk  memperkecil  ukuran  biji  kopi  Robusta pascasangrai sebesar Rp362,9 per kg pada kapasitas kerja 30 kg/jam dengan tingkat sangrai rendah.