## Analisa Penggunaan Exhaust Fan Pada Cerobong Asap Dalam Meningkatkan Efisiensi Mesin Penyangrai Biji Kopi
Aldrin 1 , Kallista Juniansyah 2 , Mietra Anggara 3
1 Teknik Mesin, Universitas Teknologi Sumbawa, Sumbawa Besar, Indonesia
2 Teknik Mesin, Universitas Teknologi Sumbawa, Sumbawa Besar, Indonesia
3 Teknik Mesin, Universitas Teknologi Sumbawa, Sumbawa Besar, Indonesia
Email: aldrin@uts.ac.id

## A BSTRA K
Proses  pengolahan  biji  kopi  pasca  panen  yang  dilakukan  di  Kecamatan  Batulanteh  melalui  proses  penyangraian  masih dilakukan  secara  tradisional.  Hal  ini  menghambat  produktivitas  petani  kopi  karena  penyangraian  tradisional  masih bergantung  pada  tenaga  manusia.  Oleh  karena  itu,  dilakukan  perancangan  alat  yang  mampu  memberikan  kemudahan kepada petani dalam proses penyangraian.Penelitian ini berfokus pada modifikasi pada alat penyangrai biji kopi berbahan bakar  LPG.  Modifikasi  bertujuan  untuk  memaksimalkan  kadar  air  hasil  penyangraian  biji  kopi.  Modifikasi  dilakukan dengan  penambahan  exhaust  fan  pada  cerobong  asap  mesin  penyangrai.  Alat  dan  bahan  dalam  penelitian  ini  merujuk pada  peralatan  produksi  yang  digunakan  untuk  membuat  mesin  penyangrai  serta  alat  ukur  untuk  mengukur  hasil penyangraian  yang  berupa  temperatur,  durasi  penyangraian,  massa  biji  kopi  serta  massa  bahan  bakar  sebelum  dan sesudah proses penyangraian. Bahan yang digunakan adalah biji kopi robusta (Kadar Air 50%) pasca panen yang belum dikeringkan. Parameter analisis data pada penelitian ini adalah, berat awal dan akhir biji kopi, laju penyangraian, kalor penyangraian, dan efisiensi penyangraian. Hasil pengujian  didapat dengan  waktu pengeringan 20  menit dan temperatur sebagai variabel terkontrol sebesar 190 °C dan 200 °C, disertai perbandingan hasil penyangraian dengan  menggunakan mesin penyangrai sebelum dan sesudah modifikasi exhaust fan . Penurunan kadar air biji kopi paling banyak terjadi pada kondisi  penyangraian  pada  mesin  dengan  penambahan exhaust fan  dengan  temperatur  200°C  dengan  durasi  selama  20 menit.  Hasil  penyangraian  paling  optimal  ditunjukkan  dengan  kondisi  penyangraian  dengan  menggunakan  mesin penyangrai  dengan  penambahan exhaust  fan pada  perlakuan  temperatur  pengeringan  sebesar  190  ºC  dengan  nilai efisiensi sebesar 18,078% dan mampu menyisakan kadar air biji kopi hingga tersisa 11,03% sehingga memenuhi standar kering biji kopi yang ditandai dengan nilai kadar air maksimal 12,5%.
Kata kunci: modifikasi, exhaust fan , efisiensi penyangraian, kadar air Paper type Research paper

## PENDAHULUAN
Indonesia Indonesia merupakan negara produsen kopi keempat terbesar didunia setelah Brazil, Vietnam, dan Kolombia. Sekitar 67% total produksi kopi Indonesia diekspor dan sisanya 33% untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri [8] . Salah satu  daerah  penghasil  kopi  di  Indonesia  ada  di  Kabupaten  Sumbawa,  tepatnya  di  Kecamatan  Batulanteh  dengan  luas lahan  sekitar  3.513,77  ha  dan  tingkat  produksi  setara  2.264,19  ton/tahun.  Kecamatan  Batulanteh  ini  sangat  berpotensi sebagai daerah pengembangan usaha pengolahan kopi robusta [3]. Dalam rangka menunjang perkembangan sumber daya hasil pertanian di bidang agribisnis dan menunjang agro-industri, kopi merupakan salah satu komoditi  yang berpotensi. Hal  ini  dapat  dilihat  dari  meningkatnya  permintaan  terhadap  produk  olahan  kopi  berupa  produk  minuman  yang  sangat diminati  oleh  masyarakat.  Industri  minuman  sebagai  konsumen  produk  kopi  yang  menerapkan  persayaratan  mutu  biji kopi  yang  ketat  supaya  produk  olahannya  aman  untuk  konsumsi.  Biji  kopi    yang  baik  hanya  dapat  dihasilkan  melalui penanganan  hasil  panen  yang  benar  [12].  Hasil  pengeringan  biji  kopi  sesuai  dengan  ketetapan  dari  Badan  Standarisasi Nasional adalah kadar air terukur sebesar maksimal 12,5% berdasarkan metode ISO 6673 [4].
Proses  pengolahan  biji  kopi  pasca  panen  yang  dilakukan  di  Kecamatan  Batulanteh  melalui  proses  penyangraian masih dilakukan secara tradisional. Hal ini menghambat produktivitas petani kopi karena penyangraian tradisional masih bergantung  pada  tenaga  manusia.  Oleh  karena  itu,  dilakukan  perancangan  alat  yang  mampu  memberikan  kemudahan kepada  petani  dalam  proses  penyangraian.  Alat  penyangrai  ini  melakukan  proses  penyangraian  dengan  metode  rotari dengan  panas  yang  bersumber  dari  gas  LPG  [13].  Kelemahan  dari  mesin  tersebut  adalah  sistem  pada  cerobong pengeluaran asap ( exhaust ) tidak mampu menghisap  kulit ari biji kopi yang terbakar pada ruang selinder penyangraian, hal  ini  berefek  pada  efisiensi  dan  kualitas  penyangraian  yang  tidak  merata.  Untuk  mengatasinya,  dilakukan  modifikasi berupa penambahan exhaust fan pada cerobong asap  mesin penyangrai bijih kopi dengan tujuan  meningkatkan kualitas hasil penyangraian dan efisiensinya .

## METODE PENELITIAN

## Alat dan Bahan
Alat dan bahan dalam penelitian ini merujuk pada peralatan produksi yang digunakan untuk membuat mesin penyangrai serta  alat  ukur  untuk  mengukur  hasil  penyangraian  yang  berupa  temperatur,  durasi  penyangraian,  massa  biji  kopi  serta massa bahan bakar sebelum dan sesudah proses penyangraian. Bahan yang digunakan adalah biji kopi robusta (Kadar Air 50%) pasca panen yang belum dikeringkan.

## Variabel Penelitian
Variabel  bebas  dalam  penelitian  ini  adalah  modifikasi  berupa  penambahan exhaust  fan serta  temperatur  penyangraian (190 ºC dan 200 ºC), variabel terikat dalam penelitian ini adalah keluaran  yang diinginkan  yaitu berat kering biji kopi, konsumsi bahan bakar, kalor penyangraian, kalor pembakaran gas, dan efisiensi penyangraian. Sedangkan untuk variabel kontrol yaitu durasi penyangraian yang ditetapkan sama untuk semua kondisi penyangraian yaitu selama 20 menit.

## Prosedur Penelitian
Tahapan  pertama  dalam  penelitian  adalah  perancangan  dan  produksi  mesin  penyangrai  yang  akan  diuji.  Mesin penyangrai biji kopi menggunakan rangka hollow steel dengan spesifikasi ukuran panjang 72 cm, lebar 60 cm, dan tinggi 60  cm.  Silinder  yang  digunakan  sebagai  ruang  pengering  memiliki  dimensi  panjang  68  cm,  diameter  50  cm  dan menggunakan  bahan  besi  plat  strip  dengan  ketebalan  1,5  cm.  Mesin  ini  digerakkan  dengan  motor  listrik  0,25  HP  pada putaran  maksimum  1400  rpm.  Sistem  transmisi  menggunakan pulley dan v-belt pada  sistem  transmisi  tunggal  satu kecepatan.
Untuk  prosedur  pengujian,  proses  penyangraian  dilakukan  dengan  dua  kondisi  yaitu  sebelum  dan  sesudah penambahan exhaust fan . Setiap kondisi divariasikan dengan temperatur 190 °C dan 200 °C. Massa biji kopi awal yang akan disangrai ditetapkan sama untuk semua proses yaitu sebesar 500 gram, durasi penyangraian berlaku sebagai variabel terkontrol dengan lama penyangraian sebesar 20 menit.

## PEMBAHASAN

## Persiapan Penyangraian
Proses  penyangraian  dilakukan  pada  dua  mesin  penyangrai  yaitu  sebelum,  dan  sesudah  dilakukan  modifikasi penambahan exhaust fan . Mesin penyangrai dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
(a) (b)
Gambar 1. (a) mesin penyangrai tanpa exhaust fan. (b) dengan exhaust fan
Tahap persiapan alat dan bahan untuk proses penyangraian dilakukan dengan menempatkan komponen-komponen alat ukur yang dibutuhkan untuk mengumpulkan data-data yang dibutuhkan, seperti temperatur, massa bahan, dan waktu pengujian.  Biji  kopi  yang  disangrai  ditetapkan  bermassa  500  gram,  dengan  kadar  air  basah  sebanyak  50%  massa  total, sedangkan  temperatur  penyangraian  divariasikan  dengan  nilai  190°C,  dan  200°C,  adapun  untuk  durasi  penyangraian menjadi variaabel kontrol dengan durasi tetap selama 20 menit. Sedangkan  untuk data  yang dikumpulkan adalah, berat kering  biji  kopi  pasca  proses  penyangraian  pada  setiap  variasi  temperatur,  serta  total  massa  bahan  bakar  gas  yang digunakan pada setiap percobaan proses penyangraian.

## Data Hasil Penyangraian
Data yang terkumpul melalui proses pengukuran selama penyangraian adalah data berat kering biji kopi dan data berat  awal  dan  berat  akhir  tabung  gas  setelah  proses  penyangraian,  adapun  data-data  yang  terkumpul  disajikan  dalam tabel berikut.
Tabel 1. Data Massa Biji Kopi dan Konsumsi Gas Kondisi Mesin Penyangrai Temperatur (ºC) Massa Biji Kopi (gram) Massa air awal (gram) Massa Tabung Gas (Kilogram) Awal Akhir Awal Akhir Dengan Exhaust Fan 190 500 281 250 8 6.72 200 500 277 250 6.72 5.22 Tanpa Exhaust Fan 190 500 288 250 8 6.81 200 500 284 250 6.81 5.25
Dari  tabel  diatas,  dilakukan  percobaan  sebanyak  dua  kali  untuk  masing-masing  mesin  penyangrai  dengan  dan setelah  penambahan  exhaust  fan,  percobaan  pertama  dengan  temperatur  190  ºC  sedangkan  percoaan  kedua  dengan temperatur sebesar 200 ºC. Durasi penyangraian ditetapkan sama untuk setiap percobaan yaitu sebesar 20 menit. Massa air  awal  ditentukan  dengan  catatan  kadar  air  biji  kopi  basah  yang  dikeringkan  sebanyak  50%.  Hasil  yang  diperoleh adalah pengurangan massa biji kopi dan massa tabung gas yang dapat dilihat pada tabel berikut ini.
Tabel 2. Hasil Perhitungan Massa Air yang Diuapkan dan Konsumsi BB
Kondisi Mesin Penyangrai Tempe ratur (ºC) Total Massa Air yang diuapkan (g) Konsumsi Bahan Bakar (Kg) Dengan exhaust fan 190 219 1.28 200 223 1.5 Tanpa exhaust fan 190 212 1.19 200 216 1.56
Dari tabel diatas, kondisi penyangraian yang menguapkan kadar air terbanyak dari biji kopi adalah penyangraian dengan  penambahan  exhaust  fan  dengan  temperatur  sebesar  200  ºC,  total  massa  air  yang  diuapkan  adalah  sebesar  223 gram dengan total konsumsi bahan bakar sebanyak 1.5 kg.

## Laju Penyangraian
Laju penyangraian adalah total massa air yang diuapkan selama proses penyangraian per satuan waktu. Besarnya laju penyangraian dihitung dengan menggunakan rumus:
…………………………………………………………………………………... (1)
Pada  rumus  tersebut,  laju  penyangraian  didapat  dengan  mengurangi  massa  awal  ( m0 )  biji  kopi  dengan  massa akhirnya  ( m1 )  untuk  kemudian  dibagikan  dengan  durasi  penyangraian  biji  kopi  ( T P )  yaitu  sebesar  20  menit.  Laju penyangraian untuk setiap percobaan penyangraian biji kopi dapat dilihat pada grafik di bawah ini.

## Gambar 2. Laju Penyangraian
Dari  grafik  di  atas,  didapat  nilai  laju  penyangraian  tertinggi  adalah  penyangraian  yang  dilakukan  dengan menggunakan mesin penyangrai dengan exhaust fan pada perlakuan temperatur 200 ºC.

## Efisiensi Penyangraian
Efisiensi  penyangraian  dihitung  dengan  terlebih  dahulu  mencari  nilai  kalor  penyangraian  (Qp)  dan  kalor pembakaran gas ( Qpg ). Nilai kalor penyangraian  merujuk pada sejumlah kalor yang dilepas oleh biji kopi selama proses penyangraian, kalor penyangraian dicari dengan menggunakan persamaan berikut.
…………………………………. (2)
Perhitungan  kalor  penyangraian  dilakukan  dengan  mempertimbangkan  variabel  massa  biji  kopi  yang  disangrai ( m ),  kalor  spesifik  air  ( C p ),  selisih  temperatur  maksimum  dan  temperatur  ruangan  ( ),  selisih  massa  awal  dan
massa akhir biji kopi setelah proses penyangraian (
) dan kalor laten biji kopi ( h f g ). Untuk kalor spesifik air, didapatkan  dengan  menggunakan  kalkulator  properti  spesifik  air  pada  temperatur  190  °C  dan  200  °C  dalam  kondisi isobarik, didapatkan nilai kalor spesifik air sebesar 4,45 J/g K dan 4,5 J/g K. Sedangkan kalor laten biji kopi ditetapkan sebesar 1,4 J/g K. Sedangkan untuk menghitung kalor pembakaran gas, dapat menggunakan persamaan berikut.
……………………………………………………………………… (3)
Kalor pembakaran gas dihitung dengan memperhatikan variabel massa air yang diuapkan ( m ), kalor jenis air ( c, 1 kJ/kg  °C ),  dan  selisih  temperatur  maksimum  terhadap  temperatur  penguapan  air  (100  °C).  Hasil  perhitungan  kalor penyangraian dan kalor pembakaran gas dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Tabel 3. Hasil Perhitungan Kalor Penyangraian dan Kalor Pembakaran Gas
Kondisi Mesin Penyangrai Tempe ratur Kalor Penyangraian Kalor Pembakaran Gas Dengan exhaust fan 190 356,3066 19.71 200 382,8122 22.3 Tanpa exhaust fan 190 356,2968 19.08 200 382,8024 21.6
Dari data pada tabel di atas, dilakukan perhitungan efisiensi penyangraian yang dilakukan dengan menggunakan persamaan berikut.

## ……………………………………………………………………. (4)
Hasil dari perhitungan efisiensi penyangraian dapat dilihat pada grafik di bawah ini.

## Gambar 3. Grafik Hasil Perhitungan Efisiensi Penyangraian
Dari  grafik  di  atas,  didapat  hasil  efisiensi  penyangraian  tertinggi  adalah  penyangraian  dengan  kondisi  mesin penyangrai  tanpa  exhaust  fan  dan  kondisi  temperatur  190  ºC.  Pada  kondisi  ini,  didapatkan  hasil  efisiensi  penyangraian sebesar  18,674%.  Hasil  penyangraian  dengan  kondisi  ini  mampu  mengurangi  kadar  air  biji  kopi  dari  50%  dan menyisakan  13,9%.  Nilai  kadar  air  sisa  ini  masih  belum  memenuhi  kondisi  standar  kering  biji  kopi  dengan  kadar  air maksimum 12,5%.
Tabel 4. Kadar Air Sisa Penyangraian Kondisi Mesin Penyangrai Temperatur (ºC) Kadar Air Sisa (%) Dengan Exhaust Fan 190 11.03 200 9.75 Tanpa Exhaust Fan 190 13.19 200 11.97
Dari  tabel  di  atas,  dapat  dilihat  bahwa  kondisi  penyangraian  dengan  menggunakan  mesin  penyangrai  dengan penambahan exhaust  fan pada  perlakuan  temperatur  pengeringan  sebesar  190  ºC  memiliki  efisiensi  pengeringan  yang tidak jauh berbeda yaitu sebesar 18,078%, tetapi kondisi ini mampu menyisakan kadar air biji kopi hingga tersisa 11,03% dan memenuhi standar kering biji kopi .

## KESIMPULAN
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Penurunan  kadar  air  biji  kopi  paling  banyak  terjadi  pada  kondisi  penyangraian  pada  mesin  dengan  penambahan exhaust fan dengan temperatur 200°C dengan durasi selama 20 menit.
2. Kondisi  penyangraian  dengan  menggunakan  mesin  penyangrai  dengan  penambahan exhaust  fan pada  perlakuan temperatur pengeringan sebesar 190 ºC memiliki efisiensi pengeringan yang paling optimal yaitu sebesar 18,078%,
karena kondisi ini mampu menyisakan kadar air biji kopi hingga tersisa 11,03% dan memenuhi standar kering biji kopi.

## R EFEREN SI
[1] Andi, K. . (2013). Analisa Kompresibilitas Gas HHO sebagai Bahan Alternatif Sebagai Bahan Bakar Gas . Universitas Mercu Buana .
[2] Ariyanto,  N.  A.,  Usman,  M.  K.,  &  Eng,  M.  (2019).  Analisis  Konsumsi  Bahan  Bakar  Mesin  Pengering  Padi  Mandiri. Journal  Mechanical Engineering .
[3] BPS.2013. Sumbawa dalam angka . (2013). Badan Pusat Statistik Kabupaten Sumbawa NTB.
[4] BSN. Badan Standarisasi Nasional. (2017).SNI-012907-2008. Syarat umum biji kopi . Badan Standarisasi Nasional.Jakarta.
[5] Ni  Putu  Ayu  Purnamayanti,  Ida  Bagus  Putu  Gunadnya,  Gede  Arda  (2017)  Pengaruh  Suhu dan  Lama  Penyangraian  Terhadap  Karakteristik Fisik dan Mutu Sensori Kopi Arabika. Jurnal Beta (Biosistem dan Teknik Pertanian) . .
[6] Nurba,  D.  (2010).  “ Analisis  Distribusi  Suhu,  Aliran  Udara,  RH,  dan  Kadar  Air  dalam  In-Store  Dryer  (ISD)  untuk  Biji  Jagung ”.  Institut
Pertanian Bogor . .
[7] Perkebunan, D. J.( 2014). Statistik Perkebunan Indonesia : kopi 2013- 2015. Kementerian Pertanian. Jakarta..
[8] Pramono, C., K. Suharno, dan R. A. Putranto. (2018), “Pengaruh Waktu Grading terhadap Kualitas Biji Kopi Arabika,” .
[9] Rince Alfia Fadri, Kesuma Sayuti, Novizar Nazir, Irfan Suliansyah. (2019) Review Proses Penyangraian Kopi Dan Terbentuknya Akrilamida Yang Berhubungan Dengan Kesehatan. Jurnal of applied agricultural science and technology .
[10] Rahayoe, S., J. Lumbanbatu, dan W. K. J. Nugroho.(2009). Pengaruh Suhu dan Lama Penyangraian terhadap Sifat Fisik-Mekanis Biji Kopi Robusta. Jurnal Penelitian . Yogyakarta: UGM..
[11] Rusnadi, I. (2018). Prototif Alat Penyangrai Kopi Tipe Rotari dilengkapi Pre-Heater. KINETIKA , 9(1), 20-25..
[12] Santoso,  D.,  S.  Egra,  “Pengaruh  Metode  Pengeringan  Terhadap  Karakteristik  dan  Sifat  Organoleptik  Biji  Kopi  Arabika  (Coffeae  Arabica) Dan Biji Kopi Robusta (Coffeae Cannephora),” Rona Teknik Pertanian , vol. 11, no. 2, hal. 50–56, Okt 2018, doi: 10.17969/rtp.v11i2.11726.
[13] Sofi’i, Imam (2014) Rancang Bangun Mesin Penyangrai Kopi Dengan Pengaduk Berputar. Jurnal TeknikPertanian .
[14] Sutarsi,  Elisa  Rosidah,  Iwan  Taruna.  (2016).  berdasarkan  sipat  fisik  kimia  menggunakan  mesin  penyangrai  tipe  rotari. Prosiding  seminar nasional APTA .
[15] Septiani (2016). Kadar Trigonelin dalam kipo arabika asal wamena, kabupaten jayawi jaya, papua, jurnal elektronik. .
[16] Solikatun,  kartonotri  derajat,  dan  dematoto  argyo  (2015).  Prilaku  Konsumsi  Kopi  Sebagai  Budaya  Masyarakat  Konsumsi. Jurnal  Analisa Sosiologi ..