PROSES PRODUKSI PADA PEMBUATAN MESIN PENYANGRAI KOPI DENGAN KAPASITAS 5 KG

i

TUGAS AKHIR

Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Mencapai Derajat Strata-1 Fakultas Teknik Program Studi Teknik Mesin

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun oleh:

MUHAMMAD ERWIN SHAH (20120130104)

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

iii Nama : Muhammad Erwin Shah NIM : 20120130104

Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir yang berjudul “Proses Produksi Pada Pembuatan Mesin Penyangrai Kopi Dengan Kapasitas 5 Kg” adalah benar-benar hasil karya sendiri, kecuali jika disebutkan sumbernya dan belum pernah diajukan pada instansi manapun, serta bukan karya jiplakan. Saya bertanggung jawab atas keabsahan dan kebenaran isinya sesuai dengan sikap ilmiah yang harus dijunjung inggi.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya, tanpa adanya tekanan dan paksaan dari pihak manapun serta bersedia mendapat sanksi akademik bila ternyata dikemudian hari pernyataan ini tidak benar.

Yogyakarta, 25 November 2016 Yang menyatakan,

(Muhammad Erwin Shah) NIM : 20120130104

iv

memiliki beberapa keunggulan diantaranya adalah efisiensi waktu dan tenaga. Alasan itulah yang membuat cara menyangrai kopi secara tradisional sudah mulai banyak ditinggalkan. Kendala harga yang mahal untuk mendapatkan sebuah mesin penyangrai kopi adalah pemicu datangnya ide untuk membuat sendiri mesin pemyangrai kopi dengan kapasitas 5 kg.

Mesin penyangrai kopi memiliki beberapa komponen penting yang harus dibuat diantaranya adalah rangka mesin yang dibuat dari pipa hollow, tabung mesin yang dibuat dari plat stainless steel, kerangka tabung yang dibuat dari plat stainless steel, tutup tabung utama yang dibuat dari plat stainless steel, poros tabung yang dibuat dari besi pejal, cooling yang dibuat dari plat stainless steel dan poros cooling yang dibuat dari besi pejal. Alat yang digunakan dalam pembuatan mesin penyangrai kopi ini antara lain mistar gulung, penggaris siku, jangka sorong, mesin las, mesin bubut, gerinda, mesin bor dan alat pengerolan.

Kemudian sistem transmisi yang digunakan dalam mesin penyangrai kopi ini supaya dapat bekerja antara lain motor 1/2 PK dengan putaran 1400 rpm, reducer WPA 1:30 untuk poros tabung, reducer WPO untuk poros cooling, double pully yang dipasang pada motor berukuran 4 inchi, single pully yang dipasang pada reducer WPA berukuran 3 inchi, single pully yang dipasang pada reducer WPO 5 inchi, sabuk V berukuran A72 dan A86 dan house bearing ukuran 25,50 mm untuk memasang poros tabung. Dengan sistem transmisi demikian, maka akan didapatkan putaran tabung 62 rpm dan putaran cooling 28 rpm.

v

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, taufik dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “PROSES PEMBUATAN MESIN PENYANGRAI KOPI”. Tugas akhir ini disusun guna memenuhi syarat menyelesaikan pendidikan S-1 untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

Tidak lupa penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada pihak-pihak yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada:

1. Bapak Novi Caroko, S.T., M.Eng., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

2. Bapak Muh. Budi Nur Rahman, S.T., M.Eng., selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan arahan dan bimbingan selama Tugas Akhir.

3. Bapak Sunardi, S.T., M.Eng., selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan arahan dan bimbingan selama Tugas Akhir.

4. Bapak Ir. Aris Widyo Nugroho, M.T., Ph.D., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir yang telah memberikan masukan, koreksi, kritik dan saran yang dirasa sangat bermanfaat bagi penulis.

5. Staff Pengajar, Laboran dan Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

vi

7. Keluarga SELENK sebagai keluarga kedua di kota perantauan yang telah banyak memberikan dorongan, semangat dan masukan yang sangat berguna bagi penulis.

8. Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2012 yang selalu memberikan dorongan dan semangat selama pengerjaan Tugas Akhir.

9. Dan semua pihak yang telah banyak membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini sangatlah jauh dari kata sempurna karena penulis juga makhluk-Nya yang memiliki banyak kekurangan. Kritik dan saran yang membangun dari teman-teman semua sangat diharapkan. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Aamin.

Yogyakarta, 25 November 2016 Yang menyatakan,

(Muhammad Erwin Shah) NIM : 20120130104

vii

HALAMAN PENGESAHAN ... ii

HALAMAN PERNYATAAN ... iii

INTISARI ... iv

KATA PENGANTAR ... v

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR TABEL ... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ... xiv

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 2

1.4 Tujuan ... 3

1.5 Manfaat ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka ... 4

2.2 Penyangraian Kopi ... 6

2.2.1 Perubahan Sifat Fisik Biji Kopi ... 7

2.2.2 Perubahan Sifat Kimia Biji Kopi ... 9

2.3 Pengelasan ... 9

viii

2.4.1 Komponen Utama Mesin

Bubut 17 ...

2.5 Pengeboran ... 20

2.6 Pengerolan ... 20

2.7 Gerinda ... 21

2.8 Baut dan Mur ... 22

2.8.1 Macam Baut dan Mur ... 22

BAB III METODE PEMBUATAN ALAT 3.1 Diagram Alir ... 24

3.2 Identifikasi Alat ... 26

3.2.1 Alat Ukur ... 26

3.2.2 Alat Pemotong dan Penghalus ... 27

3.2.3 Alat Pelubang ... 29

3.2.4 Alat Penyambung ... 30

3.2.5 Alat Pengerolan ... 31

3.3 Identifikasi Bahan ... 32

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 K3 (Kesehatan dan Keselamatan Kerja) ... 34

4.2 Pembuatan Rangka Mesin ... 35

ix

4.6 Analisis Biaya ... 60

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 63

5.2 Saran ... 64

DAFTAR PUSTAKA ... 65

x

Gambar 2.2. Sumber tegangan ... 11

Gambar 2.3. Kabel masa dan kabel elektroda ... 11

Gambar 2.4. Pemegang elektroda ... 12

Gambar 2.5. Klem Masa ... 12

Gambar 2.6. Elektroda untuk Mild Steel ... 13

Gambar 2.7. Elektroda untuk Stainless Steel ... 14

Gambar 2.8. Kepala tetap ... 18

Gambar 2.9. Kepala lepas ... 18

Gambar 2.10. Eretan ... 19

... Gambar 2.11. Meja mesin ... 20

Gambar 2.12. Macam Baut ... 22

Gambar 2.13. Macam Mur ... 23

Gambar 3.1. Diagram alir proses pembuatan mesin penyangrai kopi ... 24

Gambar 3.2. Mistar Gulung ... 26

Gambar 3.3. Penggaris Siku ... 27

Gambar 3.4. Jangka Sorong ... 27

Gambar 3.5. Gerinda Tangan ... 28

Gambar 3.6. Gerinda Duduk ... 28

Gambar 3.7. Mesin Bubut ... 29

Gambar 3.8. Mesin Bor ... 29

xi

Gambar 4.2. Desain 3D rangka mesin penyangrai kopi... 38

Gambar 4.3. Proses pembuatan rangka mesin penyangrai kopi ... 39

Gambar 4.4. Rangka mesin penyangrai kopi ... 39

Gambar 4.5. Desain 2D tabung dalam mesin penyangrai kopi ... 41

Gambar 4.6. Proses pengeboran plat ... 42

Gambar 4.7. Desain 3D tabung dalam ... 42

Gambar 4.8. Proses pembuatan tabung mesin ... 44

Gambar 4.9. Tabung dalam mesin penyangrai kopi ... 44

Gambar 4.10. Desain 2D tabung luar ... 45

Gambar 4.11. Desain 3D tabung luar ... 45

Gambar 4.12. Tabung luar mesin penyangrai kopi ... 46

Gambar 4.13. Tabung mesin penyangrai kopi ... 47

Gambar 4.14. Desain 2D kerangka tabung ... 47

Gambar 4.15. Desain 3D kerangka tabung ... 49

Gambar 4.16. Proses pembuatan kerangka tabung ... 49

Gambar 4.17. Kerangka tabung mesin penyangrai kopi ... 50

Gambar 4.18. Desain 2D tutup tabung utama ... 50

xii

Gambar 4.23. Proses pembuatan poros tabung ... 54

Gambar 4.24. Poros tabung mesin penyangrai kopi ... 54

Gambar 4.25. Desain 2D cooling ... 55

Gambar 4.26. Desain 3D cooling ... 56

Gambar 4.27. Cooling ... 57

Gambar 4.28. Desain 2D poros cooling ... 58

Gambar 4.29. Proses pembuatan poros cooling ... 58

Gambar 4.30. Poros cooling mesin penyangrai kopi ... 59

xiii

Tabel 2.1. Klasifikasi elektroda seri E60 ... 15

Tabel 3.1. Identifikasi bahan-bahan yang dibutuhkan ... 33

Tabel 4.1. Kebutuhan bahan untuk rangka mesin penyangrai kopi ... 37

Tabel 4.2. Analisis biaya mesin penyangrai kopi ... 61

xiv

Lampiran 2. Tabung Dalam ... 68

Lampiran 3. Tabung Luar ... 69

Lampiran 4. Kerangka Tabung ... 70

Lampiran 5. Tutup Tabung Utama ... 71

Lampiran 6. Poros Tabung ... 72

Lampiran 7. Cooling ... 73

DISUSUN OLEH : Muhammad Erwin Shah

20120130104

Telah Dipertahankan di Depan Tim Penguji Pada Tangga128 November 2016

Susunan Tim Penguji

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

ｾｾ＠

2:s

ｾ＠

Muh. Budi Nur Rahman, S.T., M.Eng. Sunardi, S.T., M.Eng.

NIK: 197905232005011001 NIK : 19770210201410 123 068

Dosen Penguji

4J

<'

Ir. Aris Widyo Nugroho, M.T., Ph.D. NIK: 19700301199509 123022

Tugas Akhir ini telah dinyatakan sah sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Strata- l Sarjana Teknik

IfJ/ _lb Tanggal, ... Iv&-Mengesahkan,

ｋ･ｴｵ｡ ｾＡｭｕＱＱ＠ Studi Teknik Mesin

iv

kopi memiliki beberapa keunggulan diantaranya adalah efisiensi waktu dan tenaga. Alasan itulah yang membuat cara menyangrai kopi secara tradisional sudah mulai banyak ditinggalkan. Kendala harga yang mahal untuk mendapatkan sebuah mesin penyangrai kopi adalah pemicu datangnya ide untuk membuat sendiri mesin pemyangrai kopi dengan kapasitas 5 kg.

Mesin penyangrai kopi memiliki beberapa komponen penting yang harus dibuat diantaranya adalah rangka mesin yang dibuat dari pipa hollow, tabung mesin yang dibuat dari plat stainless steel, kerangka tabung yang dibuat dari plat stainless steel, tutup tabung utama yang dibuat dari plat stainless steel, poros tabung yang dibuat dari besi pejal, cooling yang dibuat dari plat stainless steel dan poros cooling yang dibuat dari besi pejal. Alat yang digunakan dalam pembuatan mesin penyangrai kopi ini antara lain mistar gulung, penggaris siku, jangka sorong, mesin las, mesin bubut, gerinda, mesin bor dan alat pengerolan.

Kemudian sistem transmisi yang digunakan dalam mesin penyangrai kopi ini supaya dapat bekerja antara lain motor 1/2 PK dengan putaran 1400 rpm, reducer WPA 1:30 untuk poros tabung, reducer WPO untuk poros cooling, double pully yang dipasang pada motor berukuran 4 inchi, single pully yang dipasang pada reducer WPA berukuran 3 inchi, single pully yang dipasang pada reducer WPO 5 inchi, sabuk V berukuran A72 dan A86 dan house bearing ukuran 25,50 mm untuk memasang poros tabung. Dengan sistem transmisi demikian, maka akan didapatkan putaran tabung 62 rpm dan putaran cooling 28 rpm.

1

Saat ini, peningkatan produksi kopi di Indonesia masih terhambat oleh rendahnya mutu biji kopi. Hal ini disebabkan, karena penanganan pasca panen yang tidak tepat. Oleh karena itu, untuk memperoleh biji kopi yang bermutu baik diperlukan penanganan pasca panen yang tepat dengan melakukan setiap tahapan secara benar. Proses penyangraian sendiri merupakan salah satu tahapan penanganan pasca panen yang sangat penting, namun saat ini masih sedikit pengetahuan tentang bagaimana proses penyangraian biji kopi yang tepat untuk menghasilkan biji kopi yang berkualitas.

Untuk menyangrai biji kopi ada dua cara yang dapat dilakukan. Pertama dengan cara tradisional dan yang kedua menggunakan sebuah mesin penyangrai biji kopi. Mesin penyangrai kopi atau biasa disebut dengan mesin roasting kopi merupakan suatu alat yang diciptakan untuk mengolah biji kopi dari biji kopi masih berbentuk green bean atau biji kopi yang masih mentah menjadi biji kopi dalam bentuk roast bean atau biji kopi yang sudah matang dan siap diolah untuk diseduh. Proses penyangraian biji kopi menggunakan mesin dilakukan secara tertutup dengan menggunakan tabung yang diputar menggunakan motor dan biasanya dipanaskan menggunakan kompor atau elemen kawat pemanas. Saat ini sudah banyak mesin penyangrai kopi yang telah beredar dipasaran dengan kapasitas yang bervariatif.

Menyangrai biji kopi dengan cara tradisional umumnya dilakukan oleh para petani kopi secara terbuka menggunakan wajan yang terbuat dari tanah liat atau biasa juga menggunakan wajan yang terbuat dari besi baja. Penyangraian biji kopi secara tradisional biasanya membutuhkan waktu sekitar 45-60 menit dan harus diaduk secara manual terus menerus tanpa

jeda agar biji kopi yang disangrai dapat matang dengan merata. Sedangkan menyangrai biji kopi menggunakan mesin secara modern hanya membutuhkan waktu sekitar 15-20 menit saja. Proses pengadukannya pun sudah otomatis tanpa harus mengaduk secara manual. Alasan efisiensi waktu dan tenaga yang digunakan untuk menyangrai biji kopi dengan cara tradisional itulah yang menjadi alasan mengapa kini cara tradisional sudah mulai banyak ditinggalkan. Namun untuk mendapatkan sebuah mesin penyangrai kopi tidaklah murah. Harga satu buah mesin penyangrai kopi yang ada dipasaran bisa dikatakan sangatlah mahal. Kendala harga itulah yang memicu datangnya ide untuk menciptakan sendiri mesin penyangrai kopi dengan harapan suatu saat nanti dapat diproduksi masal dan dipasarkan, tentunya dengan harga yang lebih murah namun dengan kualitas yang tidak kalah dengan mesin penyangrai kopi yang sudah ada. 1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan dari latar belakang tersebut maka dapat dirumuskan bagaimana cara membuat mesin penyangrai kopi kapasitas lima kilogram dengan harga yang lebih murah dari mesin penyangrai kopi yang sudah ada dipasaran namun dengan kualitas yang baik.

1.3 Batasan Masalah

Dalam pengerjaan mesin ini juga perlu diberikan beberapa batasan permasalahan agar pembahasan tidak meluas dan menyimpang dari tujuan awal pembuatan mesin ini. Adapun batasan permasalahan dari sistem yang dirancang ini adalah pada proses pembuatan rangka mesin, proses pembuatan tabung. Proses pembuatan poros tabung, proses pembuatan kerangka tabung, proses pembuatan tutup tabung, proses pembuatan cooling, proses pembuatan poros cooling dan proses pembuatan system transmisi.

1.4 Tujuan

Tujuan dari tugas akhir ini adalah membuat mesin penyangrai biji kopi atau mesin roasting kopi dengan kapasitas lima kilogram

1.5 Manfaat

Proses pembuatan mesin penyangrai kopi ini memiliki beberapa manfaat, diantaranya adalah agar ilmu yang didapat dibangku perkuliahan dapat diterapkan dalam pengerjaan mesin ini dan agar dapat membuat mesin penyangrai kopi dengan harga yang lebih terjangkau oleh masyarakat khususnya para petani kopi.

4

Dewasa ini sudah banyak beredar mesin penyangrai biji kopi dengan berbagai macam merk dan spesifikasi yang berbeda-beda. Seiiring dengan berjalannya perkembangan teknologi, mesin penyangrai kopi terus dikembangkan dengan tujuan mendapatkan produk biji kopi yang semakin berkualitas. Salah satu mesin penyangrai kopi yang sudah ada dan masih dalam proses pengembangan adalah mesin penyangrai kopi milik Paul Chrismawan, seorang roaster dari kota Sidoarjo. Mesin yang dimilikinya belum memiliki nama maupun merk karena masih dalam proses pengembangan.

Mesin penyangrai biji kopi milik Paul Chrismawan memiliki kapasitas penyangraian tiga kilogram dengan menggunakan sistem double jacket. Sistem ini menggunakan dua lapis tabung sehingga api tidak langsung bersentuhan dengan tabung utama karena dilindungi oleh lapisan kedua diluarnya sehingga hanya udara panas yang digunakan untuk memanaskan tabung utama. Tabung utama tempat biji kopi disangrai adalah plat berlubang dengan ketebalan 2,5 mm. Sedangkan plat kedua bukanlah plat yang berlubang dan memiliki ketebalan yang sama. Kedua tabung itu memiliki celah sekitar 5 mm dan diputar menggunakan motor listrik dengan kecepatan putar 55 rpm. Tujuan digunakannya sistem double jacket pada mesin penyangrai kopi miliknya adalah agar biji kopi yang disangrai tidak mudah gosong dan kopi dapat matang lebih merata. Selain itu untuk mengurangi bau asap pada biji kopi ketika sudah matang yang membuat citarasa kopi berkurang. Kemudian untuk sistem burning pada mesin penyangrai kopi miliknya menggunakan kompor gas LPG. Untuk mengatur besar kecilnya api masih dilakukan secara manual menggunakan regulator. Jarak dari bibir kompor ke tabung yang dipanaskan sekitar 8 cm Sedangkan untuk sistem kontrol hanya menggunakan lima tombol dengan fungsi untuk menyalakan api pada kompor, menghidupkan blower menghidupkan lampu penerangan, menghidupkan sistem pendinginan dan untuk menghidupkan motor. Dan untuk membaca suhu digunakan dua thermometer yang dipasang pada tutup depan tabung. Thermometer pertama digunakan untuk membaca suhu pada tabung utama dan thermometer yang kedua digunakan untuk membaca suhu biji kopi.

Sistem kerja mesin ini sama seperti mesin-mesin penyangrai kopi pada umumnya. Sebelum penyangraian biji kopi dilakukan, tabung dipanaskan dulu sampai suhu 200°C sambil tabung terus diputar. Suhu yang terbaca pada kedua thermometer akan menunjukkan angka yang sama. Setelah suhu mencapai angka yang diinginkan masukkan biji kopi

mentah atau green bean melalui corong atau lubang intake yang ada pada tutup depan tabung. Ketika biji kopi sudah masuk kedalam tabung, suhu pada thermometer kedua akan turun karena biji kopi yang dimasukkan masih dalam keadaan dingin dan angka pada suhu thermometer pertama tidak berubah. Saat proses roasting atau penyangraian dilakukan blower dinyalakan untuk mengatur suhu pada tabung utama agar tetap stabil di angka 200°C. Selain itu blower juga akan menyedot kotoran-kotoran hasil penyangraian biji kopi. Untuk menyangrai biji kopi sendiri tidak ada patokan waktu yang pasti seberapa lama biji kopi harus disangrai. Para roaster harus mengenal karakteristik biji kopi yang disangrai, pada level manakah biji kopi itu matang dengan sempurna. Bahkan untuk mesin penyangrai kopi yang sudah menggunakan sensor waktu otomatis sekalipun belum tentu dapat menyangrai biji kopi hingga kematangannya sempurna. Kemudian setelah biji kopi selesai disangrai dan matang, biji kopi harus segera didinginkan agar kestabilan rasa terjaga. Biji kopi yang telah disangrai akan berkurang beratnya sekitar 15-20% dari berat awal biji kopi tersebut. Pada proses penyangraian ini biji kopi yang digunakan adalah biji kopi Robusta Dampit yang berasal dari Malang Jawa Timur. 2.2 Penyangraian Kopi

Penyangraian dapat diartikan sebagai proses menggoreng sesuatu tanpa menggunakan minyak. Sehingga penyangraian adalah proses mengolah bahan mentah menjadi bahan yang matang atau siap dikonsumsi tanpa menggunakan perantara seperti minyak. Biji kopi merupakan salah satu bahan yang dapat diolah menggunakan metode penyangraian. Penyangraian adalah definisi dari suatu proses yang bertujuan untuk mendapatkan cita rasa tertentu menggunakan metode perpindahan panas baik tanpa media maupun menggunakan pasir (Mawaddah, 2012).

Proses penyangraian kopi adalah proses mengolah biji kopi dengan cara disangrai yang bertujuan untuk membentuk rasa dan aroma pada biji

kopi. Biji kopi memiliki perbedaan yang sangat besar pada ukuran, specific grafity, tekstur, kadar air dan struktur sehingga proses penyangraian adalah sebuah seni yang memerlukan keterampilan dalam mengolahnya.

Proses penyangraian kopi biasanya memerlukan waktu 15-20 menit dan dilakukan pada suhu yang tinggi yaitu pada suhu 180-240°C. Selama proses penyangraian, biji kopi harus terus menerus diaduk agar uap air cepat terbawa keluar dan panas dapat didistribusikan secara merata. Dan harus segera didinginkan dengan cepat ketika proses penyangraian selesai.

Biji kopi akan berkurang bobotnya hingga 16% ketika sudah matang. Ketika proses penyangraian berlangsung akan terjadi tahap penguapan air pada suhu 100°C dan tahap pirolitas pada suhu 180°C. Pada tahap ini akan terjadi pengurangan bobot sebanyak 10% dan perubahan komposisi kimia. Sejalan dengan peningkatan suhu pada proses penyangraian, tingkat perubahan akan makin meningkat juga. Berikut adalah perubahan-perubahan yang terjadi ketika proses penyangraian berlangsung (Ciptadi dan Nasution, 1985).

2.2.1 Perubahan Sifat Fisik Biji Kopi Perubahan Kadar Air

Akan terjadi perpindahan panas dari media penyangraian ke bahan dan perpindahan massa air selama proses penyangraian berlangsung. Panas penguapan mengakibatkan terjadinya perubahan massa air. Air yang terkandung dalam bahan berubah dari cair menjadi uap karena kandungan air pada bahan telah sampai pada kondisi jenuh. Terjadinya perubahan berat pada biji kopi terjadi karena perubahan kadar air ini. Perubahan kadar air sebanding dengan perubahan berat pada biji kopi (Nugroho dkk, 2009)

Energi panas pada tahap awal proses penyangraian digunakan untuk menguapakan air pada biji kopi. Pada awal proses penyangraian pengurangan kadar air pada biji kopi turun dengan cepat dan kemudian berangsur-angsur melambat dikarenakan kecepatan rambat air (difusi) didalam jaringan sel biji kopi makin rendah. Posisi molekul air akan makin jauh dari permukaan biji kopi dan hal ini mengakibatkan kecepatan penguapan semakin menurun (Sivetz dan Foote, 1963)

Perubahan Tekstur

Perubahan kadar air pada biji kopi, variasi suhu dan lamanya waktu penyangraian adalah pemicu terjadinya perubahan tekstur pada biji kopi. Kekerasan biji kopi akan semakin kecil seiring makin tingginya suhu pada proses penyangraian karena suhu pada proses penyangraian mempengaruhi laju penguapan kadar air dalam biji kopi. Hal itu akan berpengaruh juga terhadap laju perubahan kekerasan pada biji kopi. Kadar air pada biji kopi akan lebih cepat menurun pada suhu tinggi dan hal ini menyebabkan kopi menjadi empuk (Nugroho dkk, 2009).

Perubahan warna

Pigmen alami pada suatu tanaman adalah hal yang menentukan warna pada tanaman. Pengaruh kimia dan fisik selama proses pengolahan terutama panas adalah beberapa hal yang membuat pigmen sangat peka untuk berubah. Karamelisasi gula menjadi warna cokelat tua adalah penyebab perubahan warna yang dialami biji kopi ketika sudah matang. Reaksi kimia antara gula dan asam amino dari protein yang dikenal sebagai pencoklatan non-enzimatik atau reaksi reaksi Maillard juga dapat menimbulkan perubahan warna pada biji kopi.

Perubahan warna pada biji kopi menjadi kecoklatan dan makin gelap terjadi pada suhu 200°C sampai 220°C karena munculnya senyawa bergugus karbonis (gugus reduksi) dan bergugus amini yang diakibatkan oleh reaksi Maillard. Reaksi Maillard menghasilkan senyawa kompleks

dengan berat molekul tinggi karena adanya reaksi browning non-enzimatik. Tingkat pencerahan (lightness) yang diperoleh setelah proses penyangraian tidak stabil karena ketidakseragaman warna pada biji kopi sebelum proses penyangraian (Nugroho, 2009)

2.2.2 Perubahan Sifat Kimia Biji Kopi

Rasa yang dihasilkan kopi berkaitan dengan perbahan sifat kimia yang terjadi ketika proses penyangraian. Degredasi senyawa seperti karbohidrat, alkaloid, asam klorogenat, senyawa volatile dan trigonellin adalah hal yang mempengaruhi rasa pada kopi. Ketika proses penyangraian terjadi, banyak senyawa yang hilang (losses) akibat terdegredasi. Rasa manis terbentuk karena karbohidrat terdegredasi membentuk sukrosa dan gula-gula sederhana. Alkaloid atau yang biasa disebut kafein akan mengalami sublimasi kafeol. Rasa pahit pada biji kopi dikontribusi sebanyak 10% oleh kafein. Sebanyak 50% asam klorogenat terdekomposisi selama proses penyangraian berlangsung dan akan hilang pada proses penyangraian. Sedangkan hanya 15% trigonellin yang terdekomposisi untuk setiap proses penyangraian. Dan pada menit-menit terakhir proses penyangraian terjadi proses pembentukan senyawa volatile yang terjadi pada suhu 200°C.

Pembentukan senyawa volatile ditandai dengan terjadinya proses phyrolisis gula, karbohidrat dan protein di dalam struktur sel biji kopi. Karamelisasi gula dan karbohidrat, asetat dan berbagai jenis asam lainnya, aldehida dan keton, furfural, ester asam lemak, CO2, sulfida dan lain-lain akan terbentuk selama proses phyrolisis berlangsung (Ciptadi dan Nasution, 1985)

2.3 Pengelasan (Welding)

Pengelasan adalah suatu proses menyambungkan dua buah logam menggunakan panas dengan cara meleburkan bahan sehingga terjadi penyatuan pada bagian yang disambung. Proses pengelasan sendiri

merupakan salah satu proses yang sangat penting dan harus dilakukan dalam pembuatan mesin penyangrai kopi ini. Beberapa bagian dalam mesin ini seperti rangka, tabung utama, kerangka tabung, cooling dan bagian-bagian lainnya membutuhkan proses pengelasan ini. Pada proses pembuatan mesin penyangrai kopi ini digunakan dua jenis las yang berbeda, yaitu las SMAW dan las TIG.

2.3.1 Las SMAW (Shielded Metal Arc Welding)

Las yang digunakan dalam penggarapan mesin penyangrai kopi ini adalah las SMAW (Shielded Metal Arc Welding) atau yang biasa disebut las listrik. Las ini menggunakan panas untuk mencairkan material yang akan disambung menggunakan elektroda. Lompatan ion listrik yang terjadi antara katoda dan anoda (ujung elektroda dan permukan benda kerja) menimbulkan panas yang akan mencairkan benda kerja. Pada las SMAW ada dua macam sumber tegangan yang dapat digunakan yaitu listrik AC (arus bolak balik) dan listrik DC (arus searah). Kontak antara ujung elektroda dan benda kerja akan menimbulkan hubungan pendek. Saat terjadi hubungan pendek tersebut, Welder kemudian akan menarik elektroda ketika terjadi hubungan pendek tersebut sehingga terbentuk busur listrik yang menimbulkan panas. Elektroda dan benda kerja akan mencair sehingga benda kerja dapat menyatu dan membentuk logam lasan. 2.3.2 Peralatan Las SMAW

Sumber Tegangan (Power Source)

Sumber tegangan memiliki dua macam yaitu mesin las AC dan mesin las DC. Mesin las DC dilengkapi dengan rectifier atau diode (perubah arus bolak balik menjadi arus searah). Biasanya mesin las DC dilengkapi motor penggerak seperti mesin diesel, motor bensin ataupun motor listrik. Sedangkan mesin las AC hanya berupa trafo las saja. Mesin las DC mempunyai beberapa kelebihan yaitu busur lebih stabil daripada

mesin las AC dan polaritas pada mesin las DC dapat diatur. Oleh karena itu mesin las DC lebih banyak digunakan daripada mesin las AC.

Gambar 2.2. Sumber tegangan (power source) Kabel Masa dan Kabel Elektroda

Kabel masa dan kabel elektroda memiliki fungsi untuk menyalurkan aliran listrik dari mesin las menuju material atau bahan yang akan dilas dan kembali lagi menuju mesin las. Agar tidak menimbulkan panas dan merusak isolasi yang dapat membahayakan pengelasan, kabel masa dan kabel elektroda ini harus memiliki ukuran yang cukup besar.

Pemegang Elektroda dan Klem Masa

Pemegang elektroda adalah penjepit elektroda yang berfungsi sebagai pegangan elektroda agar dalam proses pengelasan welder tidak merasakan panas. Selain itu pemegang elektroda juga berfungsi untuk mengalirkan arus listrik dari kabel elektroda menuju elektroda. Klem masa berguna untuk menghubungkan kabel masa dengan benda kerja dengan cara menjepitnya. Untuk menjepit benda kerja biasanya klem masa dilengkapi oleh per penjepit yang kuat. Klem penjepit harus kuat menjepit benda kerja karena apabila longgar arus yang dihasilkan tidak akan stabil.

Gambar 2.4. Pemegang elektroda

Elektroda

Elektroda pada las SMAW dilapisi oleh lapisan flux yang berfungsi sebagai pembentuk gas dan terak las. Gas dan terak las yang dibentuk oleh flux berfungsi melindungi cairan logam pada proses pengelasan dari kontaminasi udara sekelilingnya. Flux dibuat dengan komposisi campuran kimia yang sesuai untuk proses pengelasan. Menurut AWS (American Welding Society) elektroda memiliki kode dengan huruf E diawalnya dan diikuti empat atau lima digit angka dibelakangnya. Ada 2 jenis elektroda yang biasa dipakai dalam proses produksi dan memiliki jenis kode yang berbeda, yaitu:

a. Elektroda untuk Mild Steel

Elektroda jenis ini memiliki kode E yang diikuti empat angka dibelakangnya (Exxxx). Kode E adalah kode untuk elektroda las SMAW. Dua angka pertama menunjukkan kekuatan tarik yang dihasilkan oleh elektroda tersebut dalam satuan Ksi. Angka ketiga menunjukkan posisi pengelasan yang dianjurkan untuk elektroda tersebut. Dan angka keempat menunjukkan jenis salutan, penetrasi busur, arus las dan berapa persen serbuk besi yang terkandung dalam elektroda tersebut.

b. Elektroda untuk Stainless Steel

Berbeda dengan jenis elektroda untuk Mild Steel, elektroda ini memiliki kode E yang diikuti dua angka dibelakangnya kemudian dialanjutkan garis dan dua angka lagi dibelakangnya (Exxx-xx). Kode E adalah kode untuk elektroda las SMAW. Tiga digit pertama setelah angka E menunjukkan nomor tipe AISI dari stainless steel yang cocok untuk elektroda tersebut. Kemudian kedua angka dibelakang garis menunjukkan lapisan yang digunakan pada elektroda tersebut. Dua angka dibelakang garis strip memiliki arti:

 Angka 15 : lapisan mengandung CaO, TiO2 dan arusnya DCRP

 Angka 16 : lapisan mengandung TiO, K2O dan arusnya DCRP atau AC

 Angka 17 : lapisan mengandung CaO, TiO2, K2O, SiO, O, SiO2 dan arusnya DCRP atau AC

Tabel 2.1 Klasifikasi Elektroda Seri E60 (American Welding Society) Klasifikasi Elektroda Seri E60 Klasifikasi

AWS Jenis Kimia Pelindung

Posisi Pengelasan yang paling sesuai

Jenis Arus Listrik E6010 High cellulose sodium DB, TL, AK, DT ASPT E6011 High cellulose potassium DB, TL, AK, DT AB atau ASPT E6012 High titania sodium DB, TL, AK, DT AB atau ASPL E6013 High titania potassium DB, TL, AK, DT AB atau ASPM

E6020 High iron oxide DT, F AB atau ASPL

E6022 High iron oxide DB AB atau ASPM

E6027 High iron oxide, iron

powder DT, F, DB AB atau ASPL

Keterangan :

DB : Datar Bawah (Flat) TL : Tegak Lurus (Vertical) AK : Atas Kepala (Overhead) DT : Datar Tegak (Horizontal) AS : Arus Searah (Direct Current)

AB : Arus Bolak-Balik (Alternating Current) PL : Polaritas Terbalik (Reserve Polarity) PM : Polaritas Mana Saja (Either Polarity) F : Fillet

2.3.3 Las TIG (Tungsten Inert Gas)

Las TIG adalah las yang nyala busur listriknya ditimbulkan oleh elektroda tungsten (elektroda tak terumpan) dengan benda kerja yang dilas. Agar tidak terkontaminasi dengan udara luar saat proses pengelasan dilakukan, daerah pengelasan dilindungi oleh gas mulia yaitu gas argon (Ar) yang berfungsi sebagai gas pelindung. Oleh karena itu las TIG juga sering disebut dengan las argon. Dalam pengelasan TIG dapat digunakan mesin las pembangkit arus AC maupun DC tergantung pada jenis logam yang akan dilas. Beberapa komponen dalam las TIG antara lain:

 Mesin las AC/DC

 Tabung gas pelindung

 Regulator gas lindung

 Selang gas dan perlengkapan pengikatnya

 Kabel elektroda dan selang

 Stang las (welding torch)

 Elektroda tungsten

 Kawat las

Elektroda tungsten adalah elektroda tak terumpan (nonconsumable electode) yang memiliki fungsi sebagai pencipta nyala busur las. Nyala busur yang tercipta digunakan untuk mencairkan kawat las dan benda kerja yang akan dilas. Elektroda ini berbeda dengan elektroda yang digunakan pada las SMAW. Elektroda ini tidak berfungsi untuk menjadi bahan tambahan pada sambungan pengelasan. Yang menjadi bahan tambahan pada sambungan pengelasan adalah kawat las yang akan ikut mencair dengan benda kerja.

Las TIG dilengkapi oleh tabung gas pelindung yang berfungsi untuk menyimpan gas lindung seperti argon dan helium. Kemudian untuk mengatur tekanan gas yang digunakan pada proses pengelasan digunakan regulator gas lindung. Untuk menghubungkan gas dari tabung menuju

pembakar las digunakan selang gas yang dilengkapi beberapa perlengkapannya. Kabel elektroda dan selang gas memiliki fungsi sebagai penghantar arus listrik dan aliran gas dari mesin las menuju stang las. Dan stang las memiliki fungsi untuk meyatukan sistem pada pengelasan yang berupa perlindungan gas dan penyalaan busur saat proses pengelasan dilakukan.

2.4 Pembubutan

Pembubutan adalah salah satu proses pemesinan untuk membuang material yang tidak dibutuhkan dari permukaan benda kerja menggunakan pahat dengan satu mata potong. Benda kerja diputar dan dimakan menggunakan pahat yang bergerak pada arah linier sejajar dengan sumbu putar benda kerja. Proses pembubutan khusus digunakan untuk membuat benda kerja yang memiliki bentuk silinder. Proses pembubutan dibutuhkan dalam proses pembuatan mesin penyangrai kopi ini untuk membuat poros tabung dan poros cooling.

2.4.1 Komponen Utama Mesin Bubut Kepala Tetap (Headstock)

Kepala tetap letaknya disebelah kiri mesin bubut yang berfungsi untuk memutarkan benda kerja dan didalamnya terdapat transmisi roda gigi. Pada kepala tetap ini ditempatkan berbagai bagian dari mesin bubut dan sistem kendali mesin untuk memudahkan melakukan pekerjaan. Pada kepala tetap ini pula dipasang alat pemegang benda kerja atau biasa disebut cekam. Cekam memiliki dua macam yaitu cekam rahang tiga dan cekam rahang empat. Cekam rahang tiga memiliki pergerakan rahang penjepit yang serentak. Ketiga rahang akan bergerak serentak ketika salah satu kunci penggeraknya digerakkan. Sedangkan pada cekam rahang empat, keempat kunci penggeraknya harus digerakan satu persatu untuk menggerakkan keempat rahang cekamnya.

Gambar 2.8. Kepala tetap (Headstock) Kepala Lepas (Tailstock)

Kepala lepas berfungsi untuk menopang benda kerja yang panjang yang letaknya disebelah kanan pada mesin bubut. Kemungkinan bengkok yang terjadi dalam proses pengerjaan benda yang panjang sangat besar sehingga harus ditopang pada kedua ujung benda kerjanya. Benda kerja akan ditopang pada kepala tetap dan kepala lepas ini. Pada bagian ini juga dapat dipasang mata bor untuk melakukan proses pengeboran. Beberapa bagian seperti center putar, handwill, pengunci poros dan pengunci alas terdapat pada kepala lepas ini.

Eretan (Carriage)

Eretan adalah bagian pada mesin bubut yang digunakan untuk melakukan proses pemakanan pada benda kerja. Eretan dapat digerakkan ke kiri dan ke kanan sepanjang meja mesin bubut. Eretan utama akan bergerak membawa dudukan pahat, eretan lintang dan eretan atas sepanjang meja. Eretan ini memiliki beberapa tuas untuk menggerakannya dan dilengkapi oleh ukuran untuk mengukur jarak yg diinginkan pada proses pemakanan.

Gambar 2.10. Eretan (Carriage) Meja Mesin (Lathe Bed)

Meja mesin merupakan kerangka mesin bubut yang berfungsi juga untuk tempat kedudukan kepala lepas, tempat kedudukan eretan dan tempat kedudukan penyangga diam.

Gambar 2.11. Meja mesin (Lathe Bed) 2.5 Pengeboran

Pengeboran adalah proses pemesinan untuk menghasilkan lubang dalam benda kerja dengan menggunakan mesin bor. Sedangkan mesin bor adalah suatu jenis alat yang menggerakan mata bor supaya berputar untuk melubangi benda kerja. Dalam pengerjaan skala kecil biasanya hanya digunakan dua jenis mesin bor yaitu mesin bor tangan dan mesin bor duduk.

Mesin bor selalu dilengkapi oleh mata bor dengan berbagai macam ukuran dan bahan yang beragam. Mata bor adalah suatu alat pembuat lubang yang digerakkan menggunakan mesin bor. Mata bor spiral adalah mata bor yang sering digunakan karena memiliki daya hantar yang baik, alur berbentuk sekrup yang baik untuk membuang geram dan sudut-sudut sayat yang menguntungkan.

2.6 Pengerolan

Pengerolan merupakan proses untuk mengubah potongan plat menjadi bentuk silinder atau tabung. Cara kerjanya adalah dengan menjepit plat diantara dua rol. Rol tekan dan rol utama akan berputar berlawanan arah sehingga plat dapat bergerak linear melewati rol pembentuk. Plat tertekan dan mengalami pembengkokan karena posisi rol pembentuk berada dibawah garis gerakkan plat. Akibat penekanan dari rol pembentuk dengan putaran rol penjepit maka terjadilah proses pengerolan.

Radius pengerolan plat merata karena pada saat plat bergerak melewati rol pembentuk selalu memiliki kondisi pembengkokkan yang sama terus menerus.

Proses pengerolan dapat terjadi apabila besarnya sudut kontak antara rol penjepit dengan plat yang akan dirol melebihi gaya penekan yang yang ditimbulkan dari penurunan rol pembentuk. Besarnya penjepitan ini dapat mendorong plat sekaligus plat dapat melewati rol pembentuk.

2.7 Gerinda

Mesin gerinda adalah salah satu peralatan pemesinan dengan mata potong jamak dan berbentuk lingkaran. Mata potongnya berjumlah sangat banyak dan memiliki ukuran yang beragam sesuai kebutuhan. Berfungsi untuk mengasah atau memotong benda kerja dengan tujuan tertentu. Prinsip kerjanya adalah batu gerinda diputar dengan kecepatan tinggi dan bersentuhan dengan benda kerja sehingga terjadi pengikisan, penajaman, pengasahan, atau pemotongan pada benda kerja. Mesin gerinda yang banyak digunakan adalah mesin gerinda duduk dan mesin gerinda tangan.

Mesin gerinda duduk adalah mesin gerinda yang diikat dengan baut pada meja keria dan posisinya tidak bisa dirubah. Biasa digunakan untuk mengasah benda kerja berukuran kecil. Batu gerinda dipasang pada kedua ujung poros dengan tingkat kekasaran yang berbeda dengan maksud supaya memiliki dua kegunaan sekaligus.

Mesin gerinda tangan merupakan mesin gerinda yang dapat dibawa kemana saja. Biasanya dipergunakan pada bengkel kecil atau untuk keperluan rumah tangga. Dapat memotong atau menghaluskan benda kerja dengan posisi beragam.

2.8 Baut dan Mur

Sistem sambungan dengan menggunakan mur dan baut ini, termasuk sambungan yang dapat di buka tanpa merusak bagian yang disambung serta alat penyambung ini sendiri. Penyambungan dengan mur dan baut ini paling banyak digunakan sampai saat ini. Bagian terpenting dari mur dan baut adalah ulir. Ulir adalah suatu yang diputar disekeliling silinder dengan sudut kemiringan tertentu. Bentuk ulir dapat terjadi bila sebuah lembaran berbentuk segitiga di gulung pada sebuah silinder. Dalam pemakaiannya ulir selalu bekerja dalam pasangan antara ulir luar dan ulir dalam. Ulir pengikat umumnya mempunyai profil penampang berbentuk segitiga sama kaki.

2.8.1 Macam-macam Baut dan Mur

Bila ditinjau dari segi penggunaannya baut dapat dibedakan menjadi:

a. Baut Tembus b. Baut Tanam c. Baut Tap

Gambar 2.12. Macam Baut (Sumber: Sularso, 2008)

Pada umumnya mur memiliki bentuk segienam, namun pada penggunaan khusus digunakan mur dengan bentuk yang bervariasi sesuai dengan kebutuhan seperti mur lingkarang, mur flens, mur tutup, mur mahkota, mur kuping dan sebagainya.

(a) Mur Lingkaran (b) Mur Flens (c) Mur Tutup

(d) Mur Mahkota (e) Mur Kuping Gambar 2.13. Macam Mur

24

Dalam proses pembuatan suatu alat atau produk memerlukan peralatan dan pemesinan yang dapat dipergunakan dengan tepat dan ekonomis serta pengetahuan tentang penggunaan alat dan pemesinan itu sendiri. Pemilihan alat dan pemesinan yang tepat serta pengetahuan tentang proses sangat menentukan hasil dari produk yang dibuat. Dan untuk pembuatan alat atau produk sebisa mungkin dibuat sesuai dengan perencanaan dan desain. Untuk itu dibutuhkan diagram alir yang bertujuan untuk memperjelas tahapan-tahapan dalam proses pembuatan alat. Berikut diagram alir pembuatan mesin penyangrai kopi:

Mulai

Studi Literatur

Desain mesin penyangrai kopi

Menyiapkan alat dan bahan serta perencanaan proses pemesinan

Pemotongan bahan:

 Pipa hollow 40x40 mm

 Plat stainless steel 304L tebal 4 mm

 Plat stainless steel 430 tebal 1 mm

A B

Gambar 3.1. Diagram alir proses pembuatan mesin penyangrai kopi Pengelasan:

 Pembuatan rangka mesin

 Pembuatan tabung mesin

 Pembuatan kerangka tabung

 Pembuatan cooling Pengerolan:

 Plat stainless steel 304L tebal 4 mm untuk tabung mesin

 Plat stainless steel 403 tebal 1 mm untuk cooling

Pembubutan:

 Pembuatan poros tabung

 Pembuatan poros cooling

Perakitan komponen dan sistem transmisi

Selesai A

Mesin Berfungsi

Ya Kesimpulan B

3.2 Identifikasi Alat

Dalam proses pembuatan mesin penyangrai kopi ini perlu dipersiapkan peralatan apa saja yang akan dibutuhkan. Namun tidak semua alat yang diperlukan tersedia pada laboraturium teknik mesin UMY. Beberapa langkah pekerjaan harus dilakukan dibengkel mesin yang mempunyai alat yang mumpuni. Peralatan dan mesin yang digunakan dalam proses pembuatan mesin penyangrai kopi ini dapat dibagi menjadi empat kelompok, yaitu:

3.2.1 Alat Ukur Mistar Gulung

Mistar gulung memiliki bahan yang lebih tipis daripada mistar baja dan memiliki sifat yang lemas/lentur. Oleh karena itu sangat berguna untuk mengukur bagian-bagian yang cembung dan memiliki sudut yang tidak bisa diukur oleh mistar biasa. Sepanjang mistar gulung terdapat ukuran/skala, baik dalam skala inchi maupun skala cm. Kegunaan mistar gulung adalah untuk mengukur panjang benda kerja yang tidak dapat diukur menggunakan mistar baja. Mistar gulung ini tidak dapat digunakan untuk mengukur benda kerja secara presisi. Panjang total mistar gulung ini bermacam-macam, contohnya 3m dan 5m.

Gambar 3.2. Mistar Gulung Penggaris Siku

Penggaris siku dapat digunakan sebagai alat ukur maupun alat gambar. Alat ini dilengkapi oleh daun blok yang terbuat dari bahan baja. Bloknya tersebut berukuran lebih tebal dari daunnya yang berfungsi untuk melakukan pengukuran siku. Pada dasarnya penggaris siku merupakan

peralatan yang berfungsi untuk memeriksa kelurusan, kesejajaran dan kesikuan benda saat perakitan, menarik garis atau beberapa garis yang sejajar serta memeriksa rata dan tidaknya suatu permukaan pada benda kerja.

Gambar 3.3. Penggaris Siku Jangka Sorong

Jangka sorong adalah alat ukur yang ketelitiannya dapat mencapai seperseratus milimeter. Terdiri dari dua bagian, bagian diam dan bagian bergerak. Pembacaan hasil pengukuran saat bergantung pada keahlian dan ketelitian pengguna maupun alat. Dalam proses pembuatan mesin penyangrai kopi ini, jangka sorong hanya digunakan dalam pembuatan poros tabung dan poros cooling karena kedua komponen itu memerlukan ukuran yang presisi.

Gambar 3.4. Jangka Sorong 3.2.2 Alat Pemotong dan Penghalus

Mesin Gerinda Tangan

Mesin gerinda ini mudah dibawa kemana-mana karena bentuknya yang kecil. Mesin gerinda ini dapat melakukan penggerindaan dengan berbagai macam posisi sesuai dengan tuntutan kerumitan dari bentuk bahan yang digerinda. Gerinda tangan biasa digunakan untuk menggerinda

benda kerja dengan tujuan meratakan dan menghaluskan permukaan yang tidak dapat dilakukan mesin gerinda lainnya karena bahan yang digerinda tidak dapat dipindahkan. Mesin gerinda tangan juga dapat digunakan untuk memotong bahan.

Gambar 3.5. Gerinda Tangan Mesin Gerinda Duduk

Mesin gerinda duduk dalam pembuatan mesin ini berfungsi untuk membuang bahan yang tidak berguna/berlebih pada benda kerja dan untuk mengasah atau membentuk sudut pada peralatan/perkakas seperti mata bor dan pahat.

Gambar 3.6. Gerinda Duduk Mesin Bubut

Mesin bubut ini digunakan untuk membuang material dari permukaan benda kerja dan membentuk benda kerja dengan bentuk silinder dengan ketelitian tinggi. Pada pembuatan mesin penyangrai ini, mesin bubut digunakan untuk membuat poros tabung dan poros cooling.

Mesin bubut dapat membuat benda dalam bentuk silindris dengan ketelitian tinggi.

Gambar 3.7. Mesin Bubut 3.2.3 Alat Pelubang

Mesin Bor Duduk

Mesin bor ini digunakan untuk membuat lubang pada beberapa komponen mesin penyangrai kopi ini. Mesin bor ini dilengkapi dengan meja tempat dudukan ragum mesin atau tempat menjepit benda kerja yang akan dibor sehingga lebih mudah untuk melakukan proses pengeboran. Mesin bor ini juga dapat diatur kecepatan putarnya.

Mesin Bor Tangan

Mesin bor tangan ini dapat digunakan untuk membuat lubang pada komponen-komponen mesin penyangrai kopi yang tidak bisa dibor dengan mesin bor meja.

Gambar 3.9. Mesin Bor Tangan 3.2.4 Alat Penyambung

Alat penyambung yang digunakan dalam pembuatan mesin pengangrai kopi ini adalah mesin las. Las yang digunakan adalah las SMAW atau las listrik dan las TIG khusus untuk proses pembuatan cooling. Untuk las TIG proses pengelasannya dilakukan di Bengkel las Prisma.

Elektroda

Elektroda yang digunakan pada pembuatan mesin penyangrai kopi ini ada dua jenis yaitu elektroda untuk bahan Mild Steel dengan kode E6013 dan elektroda untuk bahan Stainless Steel dengan kode E308-16.

Elektroda dengan kode E6013 memiliki arti:

 E : elektroda yang digunakan khusus untuk las SMAW.

 60 : memiliki kekuatan tarik 60 ksi atau 60000 psi.

 1 : dapat digunakan untuk semua posisi pengelasan.

 3 : jenis selaput elektroda nya mengandung Rutil-Kalium dan dapat digunakan untuk arus DC maupun AC.

Sedangkan elektroda dengan kode E308-16 memiliki arti:

 E : elektroda yang digunakan khusus untuk las SMAW.

 308 : kode tipe AISI yang memiliki komposisi Iron (Fe) 64,1-71%, Chromium (Cr) 19-21%, Nickel (Ni) 112%, Manganese (Mn) 0-2%, Silicon (Si) 0-0,75%, Carbon (C) 0-0,08%, Phosporus (P) 0-0,045% dan Sulfur (S) 0-0,03%.

 16 : memiliki lapisan yang mengandung TiO & K2O dan dapat digunakan pada arus DCRP maupun AC.

3.2.5 Alat Pengerolan

Untuk membuat beberapa komponen pada mesin penyangrai kopi ini dibutuhkan alat pengerolan yang bertujuan untuk mengubah bentuk plat menjadi bentuk silider atau tabung. Beberapa bagian seperti tabung mesin dan cooling membutuhkan proses pengerolan ini. Alat pengerolan yang digunakan terdapat di Bengkel Wangdi dan Bengkel las Prisma.

3.3 Identifikasi Bahan

Dalam pembuatan mesin penyangrai kopi ini dibutuhkan beberapa bahan dasar untuk membuat komponen-komponen mesin. Bahan utama yang digunakan untuk membuat komponen pada mesin penyangrai kopi ini antara lain:

 Plat Stainless Steel 304L

 Plat Stainless Steel 430

 Pipa Hollow 40x40 mm

 Besi Pejal

Plat Stainless Steel 304 adalah stainless steel jenis food grade yang paling sering digunakan dalam industri makanan. Stainless steel ini memiliki kandungan 18% chromium dan 8% nickel. Stainless steel 304 memiliki tingkat ketahanan terhadap korosi yang sangat tinggi. Selain itu stainless steel jenis ini mudah untuk dibentuk dan dilas. Sedangkan stainless steel 304L adalah jenis dari stainless steel 304 yang memiliki nilai karbon yang lebih rendah (extra-low carbon). Rendahnya kandungan karbon pada stainless steel jenis 304L dapat meminimalkan pengendapan karbit yang dapat merusak akibat dari proses pengelasan. Namun jenis 304L ini memiliki sifat mekanik yang lebih rendah dari standar jenis 304.

Plat Stainless Steel 430 adalah salah satu jenis stainless steel yang memiliki tingkat karbon sangat rendah dan materialnya berbentuk polos. Stainless steel 430 memiliki ketahanan terhadap korosi atau karat yang sangat tinggi. Kelebihan lainnya adalah sifatnya yang sangat ulet, tidak mudah mengeras ketika menerima suhu rendah dan dapat dibentuk menggunakan beberapa perlengkapan khusus. Kelemahan dari stainless steel 430 ini adalah sifatnya yang susah dilas sehingga sulit jika ingin disambung dengan material lain. Namun stainless steel 403 ini benar-benar murni dan tidak mengandung material dari nikel atau molybdenum.

Pipa Hollow adalah besi berbentuk kotak yang mengandung material berupa galvanis, stainless steel ataupun baja. Keunggulan dari pipa hollow adalah sifatnya yang tahan api, anti karat, anti rayap, proses pemasangannya cepat dan harganya yang sangat terjangkau.

Besi pejal merupakan besi yang memiliki tingkat kekerasan yang sangat tinggi dan materialnya sangat padat sehingga cocok digunakan untuk membuat poros. Poros yang digunakan harus memiliki nilai kekerasan yang tinggi agar tidak mudah bengkok.

Tabel 3.1. Identifikasi bahan-bahan yang dibutuhkan

No. Nama Komponen Detail Jumlah

1 Rangka Mesin Pipa Hollow 40x40 mm 1

2 Tabung Dalam Plat Stainless Steel 304L

tebal 4 mm 1

3 Tabung Luar Plat Stainless Steel 304L

tebal 4 mm 1

4 Kerangka Tabung Plat Stainless Steel 304L

tebal 4 mm 1

5 Tutup Tabung Utama Plat Stainless Steel 304L

tebal 4 mm 1

6 Cooling Plat Stainless Steel 430

tebal 1 mm 1

7 Poros Tabung Besi Pejal 1

8 Poros Cooling Besi Pejal 1

9 Motor 1/2 HP, 1400 rpm 1

10 Sabuk V WPA A72 1

11 Sabuk V WPO A86 1

12 Pully Motor Double pully ∅ 4 inchi 1 13 Pully Reducer WPA Single pully ∅ 3 inchi 1 14 Pully Reducer WPO Single pully ∅ 5 inchi 1

15 Reducer WPA 1:30/50 1

16 Reducer WPO 1:40/50 1

17 Bearing House bearing 25,50 mm 2

34

Dalam proses pembuatan mesin pengupas kulit kentang perlu memperhatikan masalah kesehatan dan keselamatan kerja (K3). Adapun maksud dan tujuan dari K3 antara lain:

a. Dapat memberikan pertolongan pertama pada kecelakaan (P3K). b. Dapat memberikan alat perlindungan diri (APD).

c. Untuk mengurangi dan mencegah terjadinya kecelakaan kerja. d. Untuk mencegah, mengurangi dan memadamkan bahaya

kebakaran.

e. Dapat mencegah dan mengendalikan timbul dan tersebarnya suhu, kelembaban, asap, debu, radiasi dan penyakit akibat kerja (PAK).

Tindakan-tindakan yang dilakukan untuk meningkatkan keselamatan kerja antara lain:

a. Menggunakan pelindung kepala untuk melindungi dari benturan benda-benda keras.

b. Menggunakan sarung tangan.

c. Menggunakan pakaian serta sepatu alas kaki yang sesuai dengan ketentuan laboratorium.

d. Menggunakan kaca mata untuk melindungi mata dari benda asing yang berbahaya.

4.2 Pembuatan Rangka Mesin

Gambar 4.1. Desain 2D rangka mesin penyangrai kopi

Langkah pertama dalam pembuatan rangka mesin penyangrai kopi ini adalah membuat perencanaan ukuran dan pemilihan bahan terlebih dahulu. Bahan yang digunakan untuk pembuatan rangka mesin penyangrai kopi ini adalah pipa hollow 40x40 mm dan membutuhkan dua batang dengan panjang masing-masing 12 meter. Adapun kebutuhan bahan yang digunakan dalam pembuatan rangka mesin penyangrai kopi ini antara lain:

a. Kebutuhan bahan untuk rangka utama bagian bawah

Profil pipa hollow dengan ukuran 1170 mm sebanyak dua batang dan 320 mm sebanyak dua batang.

Angka 1170 mm didapat dari panjang keseluruhan rangka yaitu 1250 mm dikurangi 2 kaki rangka berukuran tebal 40 mm. Dan angka 320 didapat dari lebar keseluruhan rangka yaitu 400 mm dikurangi 2 kaki rangka berukuran tebal 40 mm.

b. Kebutuhan bahan untuk rangka utama bagian atas

Profil pipa hollow dengan ukuran 890 mm sebanyak dua batang dan 320 mm sebanyak dua batang.

Angka 890 mm didapat dari panjang keseluruhan rangka yaitu 1250 mm dikurangi 360 mm. Dan angka 320 mm didapat dari lebar keseluruhan rangka yaitu 400 mm dikurangi tebal pipa hollow 40 mm kali dua.

c. Kebutuhan bahan untuk kaki rangka utama

Profil pipa hollow dengan ukuran 614 mm sebanyak dua batang, 520 mm sebanyak dua batang dan 400 mm banyak dua batang. Angka 614 mm didapat dari tinggi keseluruhan rangka yaitu 934 mm dikurangi tinggi dudukan reducer tabung 280 mm dan dikurangi lagi oleh tebal pipa hollow untuk rangka utama bagian atas 40 mm. Angka 520 mm adalah kaki rangka bagian tengah dan 400 mm sudah adalah kaki rangka bagian depan.

d. Kebutuhan bahan untuk dudukan motor

Profil pipa hollow dengan ukuran 400 mm sebanyak dua batang. Angka 400 mm didapat dari mengikuti lebar keseluruhan rangka.

e. Kebutuhan bahan untuk dudukan cooling

Profil pipa hollow dengan ukuran 320 mm sebanyak dua batang. Angka 320 mm didapat dari 360 mm dikurangi tebal pipa hollow untuk kaki rangka yaitu 40 mm.

f. Kebutuhan bahan untuk dudukan reducer cooling

Profil pipa hollow dengan ukuran 320 mm sebanyak satu batang dan 400 mm sebanyak dua batang.

Angka 320 mm didapat dari 400 mm dikurangi tebal pipa hollow untuk rangka utama bagian bawah 40 mm kali dua. Dan angka 400 mm didapat dari 360 mm ditambah tebal pipa hollow 40 mm.

g. Kebutuhan bahan untuk dudukan reducer tabung

Profil pipa hollow dengan ukuran 217 mm sebanyak dua batang, 240 mm sebanyak 4 batang dan 320 mm sebanyak satu batang. Angka 217 mm sudah terdapat pada desain. Angka 240 mm adalah kaki untuk dudukan reducer tabung yang didapat dari 280 mm dikurangi tebal pipa hollow 40 mm. Dan 320 mm adalah penyangga bagian depan kaki rangka yang ukurannya didapat dari lebar keseluruhan rangka yaitu 400 mm dikurangi tebal pipa hollow 40 mm untuk rangka utama bagian atas dikali dua.

Tabel 4.1. Kebutuhan bahan untuk rangka mesin penyangrai kopi

No Bagian Desain

(mm)

Koreksi (mm)

Potongan

(mm) Jumlah a Rangka bagian

bawah

1250 1250-(2x40) 1170 2

400 400-(2x40) 320 2

b Rangka bagian atas

- 1250-360 890 2

400 400-(2x40) 320 2

c Kaki rangka

- 934-280-40 614 2

520 - 520 2

400 - 400 2

d Dudukan motor 400 - 400 2

e Dudukan cooling 360 360-40 320 2

f Dudukan reducer cooling

400 400-(2x40) 320 1

360 360+40 400 2

g Dudukan reducer tabung

217 - 217 2

280 280-40 240 4

Gambar 4.2. Desain 3D rangka mesin penyangrai kopi

Setelah proses pemotongan bahan selesai dilakukan langkah selanjutnya adalah merakit dan menyambungkan tiap potongan bahan menggunakan las SMAW (Shielded Metal Arc Welding). Arus listrik yang digunakan pada pengelasan rangka mesin penyangrai kopi ini adalah 60-70 ampere menggunakan elektroda untuk Mild Steel E6013.

Setelah proses perakitan dan penyambungan rangka selesai dilakukan langkah selanjutnya adalah mengukur kembali hasil perakitan rangka untuk mengecek kesesuaian ukuran dengan gambar kerja. Hal ini penting mengingat nantinya rangka akan digunakan untuk menempatkan komponen-komponen mesin. Kemudian bersihkan semua terak las menggunakan palu terak dan sikat baja. Tahap akhir lakukan penggerindaan untuk merapihkan hasil lasan terutama bagian luar menggunakan gerinda tangan.

b

e

f

g

c

d

Gambar 4.3. Proses pembuatan rangka mesin penyangrai kopi

Gambar 4.4. Rangka mesin penyangrai kopi 4.3 Pembuatan Tabung Mesin

Langkah pertama yang dilakukan dalam proses pembuatan tabung mesin penyangrai kopi ini adalah perencanaan ukuran dan pemilihan bahan. Bahan yang dibutuhkan untuk membuat tabung mesin penyangrai kopi ini adalah plat Stainless steel 304L dengan ketebalan 4 mm. Bahan ini dipilih karena sifatnya yang tahan terhadap panas yang tinggi dan aman digunakan untuk makanan. Tidak hanya tabung mesin yang menggunakan bahan plat siainless steel, berbagai macam komponen mesin juga dibuat dari bahan plat stainless steel.

Setelah semua ukuran didapatkan pada proses perencanaan langkah selanjutnya adalah pemotongan bahan menjadi beberapa bagian menggunakan gerinda potong. Tabung yang dibuat memiliki dua bagian utama, yaitu tabung dalam dan tabung luar. Tabung dalam adalah tabung berlubang yang akan bersentuhan langsung dengan kopi, sedangkan tabung luar berfungsi sebagai pelapis tabung pertama dan akan bersentuhan langsung dengan sumber panas. Digunakannya dua lapis tabung utama atau biasa disebut dengan sistem Double Jacket ini agar kopi yg nantinya disangrai dapat matang lebih merata dibandingkan dengan mesin penyangrai kopi yang menggunakan sistem Single Jacket.

Adapun kebutuhan bahan yang digunakan dalam pembuatan tabung mesin penyangrai kopi ini antara lain:

a. Kebutuhan bahan untuk tabung dalam

Plat stainless steel 304L tebal 4 mm berukuran 942 mm x 500 mm sebanyak satu buah

b. Kebutuhan bahan untuk tabung luar

Plat stainless steel 304L tebal 4 mm berukuran 1068 mm x 490 mm sebanyak satu buah

c. Kebutuhan bahan untuk bibir tabung

Plat stainless steel 304L tebal 4 mm berukuran 942 mm x 14 mm sebanyak satu buah

d. Kebutuhan bahan untuk sirip pengaduk

Plat stainless steel 304L tebal 4 mm berukuran 395 mm x 25 mm sebanyak 4 buah

e. Kebutuhan bahan untuk dudukan poros

Plat stainless steel 304L tebal 4 mm berukuran 300 mm x 50 mm sebanyak 2 buah

f. Kebutuhan bahan untuk tutup belakang tabung dalam

Plat stainless steel 304L tebal 4 mm berbentuk lingkaran dengan diameter 300 mm sebanyak satu buah

g. Kebutuhan bahan untuk sekat pemisah

Plat stainless steel 304L tebal 4 mm berukuran 100 mm x 16 mm sebanyak delapan buah

Tabung Dalam

Gambar 4.5. Desain 2D tabung dalam mesin penyangrai kopi Setelah proses pemotongan plat selesai dilakukan, kemudian dilakukan proses pengeboran pada salah satu potongan plat yang akan digunakan sebagai tabung dalam. Proses pengeboran dilakukan menggunakan bor duduk, dengan kecepatan putar pengeboran 160 Rpm dan menggunakan mata bor merk Nachi ukuran 5 mm. Potongan plat yang dibor memiliki ukuran panjang 942 mm dan lebar 500 mm. Jarak antar koordinat pusat lubang bor berjarak 20 mm. Dengan ukuran plat tersebut, maka dibutuhkan lubang pengeboran berjumlah 1104 lubang. Pengeboran plat tersebut dilakukan karena pertimbangan biaya yang cukup mahal apabila kita membeli plat stainless steel yang sudah berlubang. Lubang-lubang pada tabung dalam selain berfungsi agar udara panas atau kalor dapat masuk ke ruang penyangraian juga berfungsi sebagai lubang keluar kotoran biji kopi hasil penyangraian. Kotoran biji kopi nantinya akan dikeluarkan melalui celah antara tabung dalam dan luar dan dikeluarkan melalui bibir depan tabung.

Gambar 4.6. Proses pengeboran plat

Setelah proses pengeboran selesai langkah selanjutnya adalah proses pengerolan. Proses pengerolan dilakukan untuk mengubah potongan plat menjadi bentuk silinder. Proses pengerolan dilakukan di Bengkel Rekayasa Wangdi dikarenakan alat pada bengkel Teknik Mesin UMY tidak mampu melakukan proses pengerolan untuk ketebalan plat sekian. Setelah proses pengerolan selesai dilakukan langkah selanjutnya adalah mengelas sambungan tabung. Proses pengelasan dilakukan menggunakan las SMAW dengan arus 70-90 ampere dan menggunakan elektroda khusus untuk bahan stainless steel jenis E308-16.

Setelah tabung dalam selesai dilakukan proses pengerolan langkah selanjutnya adalah membuat bibir tabung, sirip pengaduk, dudukan poros dan tutup tabung dalam bagian belakang. Bibir tabung berfungsi untuk mencegah kotoran biji kopi keluar melalui pintu keluar dan mengarahkan kotoran biji kopi jatuh kebawah tabung. Bibir tabung adalah plat stainless steel sepanjang 300 mm dengan lebar 14 mm yang dipasang dan di las pada bagian ujung depan tabung dalam.

Untuk mengaduk kopi ketika sedang disangrai agar kopi dapat matang dengan merata maka dibuatlah sirip pengaduk. Sirip pengaduk ini juga berfungsi untuk mendorong kopi kebagian depan tabung supaya dapat dikeluarkan ketika sudah matang. Sirip pengaduk dibuat empat buah dengan dua bentuk yang berbeda. Ukuran dari sirip pengaduk ini tidak direncanakan sehingga untuk memperoleh ukuran dari sirip pengaduk ini harus menyesuaikan dengan bentuk dalam tabung. Sirip pengaduk ini dibuat dengan bahan yang sama yaitu plat stainless steel 304L tebal 4 mm. Sirip pengaduk dilas sejajar pada dinding dalam tabung dengan kemiringan kurang lebih 60 derajat menggunakan las SMAW dengan arus 70-90 ampere dan menggunakan elektroda khusus untuk bahan stainless steel jenis E308-16.

Setelah sirip pengaduk selesai dibuat langkah sclanjutnya adalah membuat dudukan untuk poros tabung, Dudukan ini dibuat dengan bahan sama yaitu plat stainless steel 304L tebal 4 mm dengan ukuran 300 mm x 50 mm sebanyak dua buah. Kemudian pada bagian tengah dudukan dilubangi menggunakan mesin bor dengan ukuran lubang pengeboran berdiameter 30 mm. Setelah dudukan selesai dibuat kemudian dipasang dan dilas 100 mm dan 150 mm dari bibir depan tabung menggunakan las SMAW dengan arus 70-90 ampere dan menggunakan elektroda khusus untuk bahan stainless steel jenis E308-16.

Kemudian untuk menutup bagian belakang tabung digunakan bahan yang sama yaitu plat stainless steel 304L tebal 4 mm berbentuk lingkaran berdiameter 300 mm. Kemudian pada bagian tengah dilubangi menggunakan mesin bor dengan ukuran diameter 30 mm guna untuk tempat poros tabung. Kemudian tutup dilas pada bagian belakang tabung dalam menggunakan las SMAW dengan arus 70-90 ampere dan menggunakan elektroda khusus untuk bahan stainless steel jenis E308-16.

Gambar 4.8. Proses pembuatan tabung mesin

Tabung Luar

Gambar 4.10. Desain 2D tabung luar

Setelah proses pemotongan plat selesai dilakukan, didapat plat dengan ukuran 1068 mm x 490 mm, kemudian langkah selanjutnya adalah proses pengerolan. Proses pengerollan untuk tabung luar sama seperti tabung dalam yang harus dilakukan di Bengkel Rekayasa Wangdi. Setelah proses pengerolan selesai dilakukan kemudian langkah selanjutnya mengelas sambungan tabung. Proses pengelasan dilakukan menggunakan las SMAW dengan arus 70-90 ampere dan menggunakan elektroda khusus untuk bahan stainless steel jenis E308-16.

Sebagai pembatas antara tabung dalam maka dibuatlah sekat pemisah untuk kedua tabung. Sekat pemisah ini selain berfungsi sebagai pemisah juga berfungsi untuk menyambungkan kedua tabung dan dengan adanya sekat ini kedua tabung memiliki celah atau ruang sebagai tempat pembuangan kulit biji kopi hasil penyangraian. Sekat ini dibuat dari plat stainless steel 304L tebal 4 mm yang dipotong menggunakan gerinda potong dengan ukuran 100 mm x 15 mm dan dibuat 8 buah. Setelah sekat selesai dipotong langkah selanjutnya adalah mengelas sekat pada permukaan dalam tabung luar. Sekat dilas sejajar dengan tabung, 4 sekat dilas 10 mm dari bibir depan dan 4 sekat dilas 10 mm dari belakang tabung.

Gambar 4.12. Tabung luar mesin penyangrai kopi

Kemudian setelah sekat sudah terpasang langkah terakhir dari pembuatan tabung adalah menggabungkan kedua tabung. Tabung dalam dimasukan kedalam tabung luar dan kemudian dilas pada sekat pemisahnya. Proses pengelasan dilakukan menggunakan las SMAW dengan arus 70-90 ampere dan menggunakan elektroda khusus untuk bahan stainless steel jenis E308-16. Proses pengelasan sedikit susah dilakukan dikarenakan posisi elektroda yang harus masuk melalui celah kedua tabung.

Gambar 4.13. Tabung mesin penyangrai kopi Pembuatan Kerangka Tabung

Langkah pertama yang dilakukan dalam proses pembuatan kerangka tabung adalah perencanaan ukuran dan pemilihan bahan. Ukuran dari kerangka tabung menyesuaikan dengan ukuran tabung mesin dan rangka mesin. Kerangka tabung ini adalah rumah bagi tabung dan tempat tabung bekerja atau berputar nantinya. Kerangka tabung dibuat dengan ukuran seperti pada gambar 4.9 dengan bahan yang sama dengan tabung yaitu plat stainless steel 304L tebal 4 mm.

Kebutuhan bahan yang digunakan untuk pembuatan kerangka tabung mesin penyangrai kopi ini antara lain:

a. Kebutuhan bahan untuk bagian depan kerangka tabung

Plat stainless steel 304L tebal 4 mm berukuran lebar 400 mm dan tinggi 600 mm dengan bentuk bagian atas setengah lingkaran, berjumlah satu buah. Kemudian dilubangi dengan ukuran diameter 345 mm yang berfungsi sebagai lubang untuk memasukkan dan mengeluarkan tabung mesin. Kemudian dilubangi lagi dengan ukuran 10 mm berjumlah delapan lubang yang berfungsi sebagai lubang baut dan mur untuk mengencangkan tutup tabung mesin. b. Kebutuhan bahan untuk bagian belakang kerangka tabung

Plat stainless steel 304L tebal 4 mm berukuran lebar 400 mm dan tinggi 600 mm berbentuk bagian atas berbentuk setengah lingkaran berjumlah satu buah. Kemudian dilubangi dengan diameter 32 mm yang berfungsi untuk tempat poros tabung. Kemudian dilubangi lagi dengan diamter 12 mm berjumlah empat buah yang berfungsi sebagai lubang baut dan mur untuk memasang bearing poros tabung mesin.

c. Kebutuhan bahan untuk menyambung bagian depan dan belakang kerangka tabung

Plat stainless steel 304L tebal 4 mm dengan ukuran 550 mm x 40 mm berjumlah lima buah. Pada dua plat dilubangi dengan ukuran 12 mm sebanyak dua lubang pada masing-masing plat sebagai lubang mur dan baut untuk memasang kerangka tabung pada rangka mesin.

d. Kebutuhan bahan untuk dudukan cover kerangka tabung

Plat stainless steel 4 mm dengan ukuran 1428 mm x 40 mm berjumlah dua buah dan dilubangi dengan ukuran 5 mm sebanyak sembilan lubang pada masing-masing plat sebagai lubang mur dan baut untuk memasang cover kerangka tabung.

Gambar 4.15. Desain 3D kerangka tabung

Setelah proses pemotongan bahan selesai dilakukan langkah selanjutnya adalah merakit dan menyambungkan tiap potongan bahan menggunakan las SMAW. Arus listrik yang digunakan pada pengelasan kerangka tabung ini adalah 70-90 ampere menggunakan elektroda khusus untuk bahan stainless steel jenis E308-16.

Gambar 4.16. Proses pembuatan kerangka tabung

Setelah proses perakitan dan penyambungan kerangka tabung selesai langkah selanjutnya adalah mengukur kembali hasil perakitan kerangka tabung untuk mengecek kesesuaian ukuran dengan gambar kerja. Hal ini penting mengingat nantinya kerangka tabung akan digunakan untuk menenempatkan tabung mesin. Kemudian bersihkan semua terak las menggunakan palu terak dan sikat baja. Dan yang terakhir merapihkan hasil lasan terutama bagian luar menggunakan gerinda tangan.

b c

Gambar 4.17. Kerangka tabung mesin penyangrai kopi Pembuatan Tutup Tabung Utama

Gambar 4.18. Desain 2D tutup tabung utama

Tutup tabung utama adalah bagian yang memiliki berbagai fungsi, diantaranya adalah sebagai tutup tabung mesin, sebagai tempat bearing untuk memasang poros tabung mesin, sebagai pintu masuk biji kopi mentah atau green bean, sebagai pintu keluar biji kopi yang sudah matang atau roast bean, sebagai tempat checker biji kopi dan sebagai tempat dipasangnya thermometer.

Langkah pertama yang dilakukan dalam proses pembuatan tutup tabung utama adalah perencanaan ukuran dan pemilihan bahan. Bahan yang dibutuhkan untuk membuat tutup tabung utama adalah plat stainless steel 304L tebal 4 mm. Setelah ukuran didapatkan pada proses perancangan langkah selanjutnya adalah proses pemotongan plat sebagai bahan tutup tabung utama menggunakan gerinda potong. Ukuran bahan yang dibutuhkan untuk membuat tutup tabung utama adalah lingkaran dengan diameter 400 mm. Setelah plat selesai dipotong kemudian dibutuhkan beberapa lubang untuk menempatkan beberapa komponen mesin. Proses pengeboran dilakukan menggunakan mesin bor. Lubang yang dibutuhkan antara lain:

a. Lubang ukuran diameter 32 mm berjumalah satu lubang yang digunakan sebagai lubang untuk poros tabung.

b. Lubang ukuran diameter 12 mm berjumlah empat lubang yang digunakan untuk memasang bearing.

c. Lubang ukuran diameter 6 mm berjumlah empat lubang yang digunakan untuk memasang intake green bean.

d. Lubang berbentuk setengah lingkaran ukuran diameter 253 mm berjumlah satu buah yang digunakan untuk mengeluarkan biji kopi yang sudah matang. Proses membuat lubang ini menggunakan gerinda potong.

e. Lubang ukuran diameter 10 mm berjumlah delapan lubang yang digunakan untuk memasang tutup tabung utama ini pada kerangka tabung.

f. Lubang ukuran diameter 8 mm berjumlah dua lubang yang digunakan untuk memasang tutup jalur keluar kopi yang sudah matang atau roast bean.

g. Lubang persegi berukuran 60 mm x 40 mm berjumlah satu lubang yang digunakan untuk lubang masuk green bean.

Gambar 4.19. Desain 3D tutup tabung utama

Setelah seluruh proses pengeboran selesai dilakukan langkah selanjutnya adalah melakukan uji pemasangan pada kerangka tabung untuk mengecek kesesuaian ukuran agar sesuai dengan yang diharapkan.

Gambar 4.20. Proses pembuatan tutup tabung utama

Gambar 4.21. Tutup tabung utama mesin penyangrai kopi a

d f

b e c

Pembuatan Poros Tabung

Langkah pertama yang dilakukan dalam pembuatan poros tabung adalah membuat perencanaan ukuran dan pemilihan bahan terlebih dahulu. Bahan yang digunakan untuk pembuatan poros tabung adalah besi pejal. Setelah bahan didapatkan kemudian menentukan ukuran yang digunakan untuk poros tabung. Panjang poros yang dibutuhkan adalah 694 mm dengan diameter 30 mm dan pada kedua ujungnya di bubut dengan diameter 25,20 mm dengan panjang 48 mm pada bagian depan dan 104 mm pada bagian belakang. Proses pembubutan menggunakan pahat bahan karbida dengan kecepatan putar 320 rpm.

Gambar 4.22. Desain 2D poros tabung Langkah-langkah dalam pembuatan poros tabung adalah:

a. Menyiapkan bahan yang digunakan untuk membuat poros tabung yaitu besi bejal.

b. Memotong bahan menggunakan gerinda potong dengan panjang 694 mm.

c. Memasang bahan pada chuck di mesin bubut dan memposisikan bahan agar putarannya center dan tidak goyang.

d. Menyiapkan dan memasang pahat dengan bahan karbida untuk melakukan proses pemakanan bahan pada mesin bubut.

e. Proses pembubutan dimulai dengan pembubutan sisi a2 atau seluruh sisi poros untuk mendapatkan ukuran diameter 30 mm.

f. Kemudian melakukan pembubutan pada sisi al untuk mendapatkan diameter 25,20 mm sepanjang 48 mm.

g. Pembubutan sisi a3 untuk mendapatkan diameter 25,20 mm sepanjang 104 mm.

h. Menghaluskan poros menggunakan amplas halus.

Gambar 4.23. Proses pembuatan poros tabung

Gambar 4.24. Poros tabung mesin penyangrai kopi 4.4 Pembuatan Cooling

Cooling dalam mesin penyangrai kopi ini berfungsi sebagai pendingin biji kopi yang sudah matang agar dapat segera didinginkan. Biji kopi yang sudah matang dan masih dalam keadaan panas harus segera didinginkan agar kandungan pada biji kopi tidak menguap hilang dari biji kopi. Cooling pada mesin penyangrai kopi ini menggunakan sistem

tabung luar. Setelah proses pengerolan kedua dinding tabung selesai dilakukan langkah selanjutnya adalah proses pengelasan seluruh bagian menggunakan las SMAW.

Gambar 4.2. Desain tabung dalam

Gambar 4.3. Desain tabung luar Pembuatan Kerangka Tabung

Kebutuhan bahan yang digunakan untuk pembuatan kerangka tabung mesin penyangrai kopi ini antara lain:

a. Kebutuhan bahan untuk bagian depan kerangka tabung. Plat stainless steel 304L tebal 4 mm dengan ukuran lebar 400 mm dan tinggi 600 mm dengan bentuk bagian atas berbentuk setengah lingkaran, berjumlah satu buah. Kemudian dilubangi dengan ukuran diameter 345 mm yang berfungsi sebagai lubang untuk memasukkan dan mengeluarkan tabung mesin. Kemudian dilubangi lagi dengan ukuran 10 mm berjumlah delapan lubang yang berfungsi sebagai lubang baut dan mur untuk

mengencangkan tutup tabung mesin.

b. Kebutuhan bahan untuk bagian belakang kerangka tabung. Plat stainless steel 304L tebal 4 mm dengan ukuran lebar 400 mm dan tinggi 600 mm dengan bentuk bagian atas berbentuk setengah lingkaran, berjumlah satu buah. Kemudian dengan ukuran diameter 32 mm yang berfungsi untuk tempat poros tabung. Kemudian dilubangi lagi dengan ukuran 12 mm berjumalah empat buah yang berfungsi sebagai lubang baut dan mur untuk memasang bearing poros tabung mesin.

c. Kebutuhan bahan untuk menyambung bagian depan dan belakang kerangka tabung. Plat stainless steel 304L tebal 4 mm dengan ukuran 550 mm x 40 mm berjumlah lima buah. Pada dua plat dilubangi dengan ukuran 12 mm sebanyak dua lubang pada masing-masing plat sebagai lubang mur dan baut untuk memasang kerangka tabung pada rangka mesin.

d. Kebutuhan bahan untuk dudukan cover kerangka tabung. Plat Stainless Steel 4 mm dengan ukuran 1428 mm x 40 mm berjumlah dua buah dan dilubangi dengan ukuran 5 mm sebanyak sembilan lubang pada masing-masing plat sebagai lubang mur dan baut untuk memasang cover kerangka tabung.

Setelah proses pemotongan bahan selesai dilakukan langkah selanjutnya adalah merakit dan menyambungkan tiap potongan bahan menggunakan las SMAW.

Gambar 4.4. Desain kerangka tabung Pembuatan Tutup Tabung

Bahan yang dibutuhkan untuk membuat tutup tabung utama adalah plat stainless steel 304L tebal 4 mm. Ukuran bahan yang dibutuhkan untuk membuat tutup tabung utama adalah lingkaran dengan diameter 400 mm. Setelah plat selesai dipotong kemudian dibutuhkan beberapa lubang untuk menempatkan beberapa komponen mesin. Lubang yang dibutuhkan antara lain:

a. Lubang ukuran diameter 32 mm berjumalah satu lubang yang digunakan sebagai lubang untuk poros tabung.

b. Lubang ukuran diameter 12 mm berjumlah empat lubang yang digunakan untuk memasang bearing.

c. Lubang ukuran diameter 6 mm berjumlah empat lubang yang digunakan untuk memasang intake green bean.

d. Lubang berbentuk setengah lingkaran ukuran diameter 253 mm berjumlah satu buah yang digunakan untuk mengeluarkan biji kopi yang sudah matang. Proses membuat lubang ini menggunakan gerinda potong. e. Lubang ukuran diameter 10 mm

berjumlah delapan lubang yang

digunakan untuk memasang tutup tabung utama ini pada kerangka tabung.

f. Lubang ukuran diameter 8 mm berjumlah dua lubang yang digunakan untuk memasang tutup jalur keluar kopi yang sudah matang atau roast bean.

g. Lubang persegi berukuran 60 mm x 40 mm berjumlah satu lubang yang digunakan untuk lubang masuk green bean.

Gambar 4.5. Desain tutup tabung Pembuatan Poros Tabung

Bahan yang digunakan untuk pembuatan poros tabung adalah besi pejal. Langkah-langkah dalam pembuatan poros tabung adalah: a. Menyiapkan bahan yang

digunakan untuk membuat poros tabung yaitu besi bejal.

b. Memotong bahan menggunakan gerinda potong dengan panjang 694 mm.

c. Memasang bahan pada chuck di mesin bubut dan memposisikan bahan agar putarannya center dan tidak goyang.

d. Menyiapkan dan memasang pahat dengan bahan karbida untuk

melakukan proses pemakanan bahan pada mesin bubut.

e. Proses pembubutan dimulai dengan pembubutan sisi a2 atau seluruh sisi poros untuk mendapatkan ukuran diameter 30 mm.

f. Kemudian melakukan pembubutan pada sisi al untuk mendapatkan diameter 25,20 mm sepanjang 48 mm.

g. Pembubutan sisi a3 untuk mendapatkan diameter 25,20 mm sepanjang 104 mm.

h. Menghaluskan poros menggunakan amplas halus.

Gambar 4.6. Desain poros tabung 4.3 Proses Pembuatan Cooling

Kebutuhan bahan yang digunakan dalam proses pembuatan cooling antara lain:

a. Kebutuhan bahan untuk dinding cooling. Plat stainless steel 403 tebal 1 mm ukuran 1092 mm x 250 mm berjumlah satu buah b. Kebutuhan bahan untuk alas

cooling. Plat stainless steel 403 tebal 1 mm ukuran 350 mm x 400 mm berjumlah satu buah.

c. Kebutuhan bahan untuk dinding penyedot. Plat stainless steel 403 tebal 1 mm ukuran 1092 mm x 152 mm berjumlah satu buah. d. Kebutuhan bahan untuk tutup

bawah cooling. Plat stainless steel 403 tebal 1 mm berbentuk lingkaran dengan diameter 350 mm.

e. Kebutuhan bahan untuk pipa penyedot. Pipa stainless steel diameter 2 inchi tebal 1 mm. Langkah selanjutnya adalah melubangi alas cooling yang bertujuan untuk jalur uap panas yang akan disedot blower kebawah nantinya. Alas cooling dibor menggunakan mesin bor dengan ukuran diameter 5 mm. Lubang di buat penuh satu lingkaran berdiameter 348 mm. Untuk bagian tengah lubang dibuat dengan diameter 25 mm yang berfungsi untuk lubang poros cooling nantinya. Kemudian pada bagian tengah tutup bawah cooling juga di lubangi dengan ukuran yang sama yaitu 25 mm menggunakan mesin bor dengan tujuan yang sama yaitu untuk lubang poros cooling. Dan pada dinding penyedot dilubangi juga dengan ukuran 2 inchi yang berfungsi untuk memasang pipa penyedot. Kemudian langkah selanjutnya adalah pengerolan bahan untuk dinding cooling dan dinding penyedot menjadi bentuk tabung. Setelah semua bagian telah siap langkah selanjutnya adalah pengelasan seluruh bagian cooling menggunakan las TIG.

Pembuatan Poros Cooling

Bahan yang digunakan untuk pembuatan poros tabung adalah besi pejal. Langkah-langkah dalam pembuatan poros tabung adalah: a. Menyiapkankan bahan yang

digunakan untuk membuat poros tabung yaitu besi bejal

b. Memotong bahan menggunakan gerenda potong dengan panjang 418 mm

c. Memasang bahan pada chuck di mesin bubut dan memposisikan bahan agar putarannya center dan tidak goyang,

d. Menyiapkan dan memasang pahat dengan bahan karbida untuk melakukan proses pemakanan bahan pada mesin bubut

e. Proses pembubutan dimulai dengan pembubutan sisi al atau seluruh sisi poros untuk mendapatkan ukuran diameter 24 mm

f. Pembubutan selanjutnya pada sisi a2 untuk mendapatkan diameter 20 mm sepanjang 30 mm.

g. Kemudian pembubutan pada sisi a3. Proses ini adalah melubangi poros dengan ukuran diameter 14 mm dan kedalaman 40 mm. h. Menghaluskan poros

menggunakan amplas halus.

Gambar 4.8. Desain poros cooling 4.4 Proses Perakitan

Langkah-langkah proses perakitan komponen mesin penyangrai kopi ini yaitu:

a. Mempersiapkan komponen-komponen yang akan dirakit. b. Memasang poros tabung pada

tabung mesin.

c. Memasang bearing ukuran 25,50 mm pada bagian belakang kerangka tabung dan tutup tabung utama. Pada masing-masing bearing dikencangkan dengan 4 buah baut 14.

d. Memasang tabung mesin pada kerangka tabung.

e. Memasang tutup tabung utama pada kerangka tabung dan dikencangkan menggunakan 8 buah baut L12.

f. Memasang tabung, kerangka tabung dan tutup tabung utama yang sudah disatukan pada rangka mesin dan di kencangkan menggunakan 4 buah baut 14. g. Memasang reducer poros tabung

WPA 1:30/50 pada rangka mesin. h. Memasang kopling tetap pada poros tabung dan reducer poros tabung.

i. Memasang single pully diameter 3 inchi pada reducer poros tabung. j. Memasang reducer cooling WPO

1:40/50 pada rangka mesin. k. Memasang single pully diameter 5

inchi pada reducer cooling. l. Memasang poros cooling pada

reducer cooling.

m.Memasang cooling pada rangka mesin.

n. Memasang motor penggerak. o. Memasang double pully diameter

4 inchi pada motor penggerak. p. Memasang sabuk-v ukuran A72

pada pully motor penggerak dan pully poros tabung.

q. Memasang sabuk-v ukuran A86 pada pully motor penggerak dan pully poros cooling.

Gambar 4.9. Mesin penyangrai kopi 4.5 Analisis Biaya

Total pengeluaran biaya yang sudah dikeluarkan untuk membuat mesin penyangrai kopi adalah 8.009.500 dan total kekurangan biaya yang dibutuhkan untuk melanjutkan proses pembuatan mesin penyangrai kopi ini adalah 2.184.000.

V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan

Proses pembuatan mesin penyangrai kopi ini tidak dapat diselesaikan sesuai dengan perancangan dikarenakan kendala biaya. Namun beberapa komponen mesin telah selesai dibuat sesuai dengan perencanaan, beberapa komponen itu antara lain:

1. Rangka mesin penyangrai kopi dibuat menggunakan pipa hollow 40x40 mm dan dikerjakan menggunakan las SMAW.

2. Tabung mesin, kerangka tabung dan tutup tabung utama dibuat menggunakan plat stainless steel 304L dengan ketebalan 4 mm yang dikerjakan menggunakan mesin bor, mesin las SMAW dan alat pengerolan

3. Cooling dibuat menggunakan plat stainless steel 403 dengan ketebalan 1 mm yang dikerjakan menggunakan alat pengerolan, mesin bor dan las TIG.

4. Poros tabung dan poros cooling dibuat menggunakan bahan besi pejal yang dikerjakan menggunakan mesin bubut.

5. Dengan sistem transmisi yang telah disebutkan pada bagian pembahasan, maka akan didapat putaran tabung dengan kecepatan 62 rpm dan putaran cooling 28 rpm.

5.2 Saran

1. Pada saat proses pengerjaan mesin perlu memperhatikan prosedur penggunaan alat dan K3.

2. Melengkapi peralatan atau mesin-mesin pada laboraturium teknik mesin UMY karena kurang lengkap yang mengharuskan beberapa komponen mesin dikerjakan diluar laboraturium teknik mesin UMY.

3. Pada saat proses pengerjaan komponen mesin lebih memperhatikan ketelitian agar komponen yang dibuat lebih presisi.

Daftar Pustaka

AWS A5.1, 1991, Specification for Carbon Steel Electrodes for Shielded Metal Arc Welding, Miami: American Welding Society Inc.

AWS A5.4, 1992, Specification for Stainless Steel Electrodes for Shielded Metal Arc Welding, Miami: American Welding Society Inc.

Ciptadi, W. & Nasution, M.Z. 1985. Pengolahan Kopi. Fakultas Teknologi Institut Pertanian Bogor.

Mawaddah, A. 2012. Teknologi Pengolahan Pangan. Yogyakarta.

Nugroho, J. dkk, 2009. Pengaruh

Suhu Dan Lama

Penyangraian Terhadap Sifat Fisik-Mekanis Biji Kopi Robusta. Mataram

Sivetz, M. & H.E. Foote. 1963. Coffee Processing Technology. The Avi Publishing Company Inc. Conneticut

Sularso, Kiyokatsu Suga. 2008. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta.