Rancang Bangun Alat Penggiling Biji Kopi Tipe Flat Burr Mill
TINJAUAN PUSTAKA
Kopi
Kopi adalah sejenis minuman yang berasal dari proses pengolahan dan
ekstrasi biji tanaman kopi. Kata kopi sendiri berasal dari bahasa Arab qahwah
yang berarti kekuatan, karena pada awalnya kopi digunakan sebagai makanan
berenergi tinggi. Kopi merupakan tanaman yang berasal dari Afrika dan Asia
Selatan. Bunga kopi yang berwarna putih berbunga bersamaan, buah kopi sendiri
berbentuk oval panjangnya sekitar 1,5 cm, berwarna hijau kekuningan lalu hitam
bila sudah digongseng. Biasanya buah kopi berisikan 2 buah biji kopi, tetapi
sekitar 5-10% mempunyai hanya 1 biji (Budiman, 2011).
Tanaman ini tumbuhnya tegak, bercabang dan bila dibiarkan tumbuh dapat
mencapai tinggi 12 m. Daunnya berbentuk bulat telur dengan ujung agak
meruncing. Daun tumbuh berhadapan pada batang, cabang dan rantingrantingnya. Secara botani kopi memiliki sistimatika penamaan bionominal yakni :
Kingdom
: Plantae (tumbuh-tumbuhan)
Divisio
: Spermatophyta (tumbuhan berbiji)
Sub Divisio : Angiospermae (berbiji tertutup)
Classis
: Dicotyledone (berkeping dua)
Ordo
: Rubiales (pohon)
Familia
: Rubiaceae
Genus
: Coffea
Species
: Coffea sp.
(Najiyati dan Danarti, 1999).
4
Universitas Sumatera Utara
5
Tanaman kopi berasal dari famili Rubiaceae yang terdiri atas sekitar 500
genus dan lebih dari 6.000 spesies. Sebagian besar tumbuhan famili ini berwujud
semak dan tumbuh baik pada iklim tropis. Kopi merupakan anggota famili yang
memiliki nilai ekonomis paling tinggi. Spesies kopi yang penting secara ekonomi
adalah Coffea arabica (kopi arabika) yang merupakan lebih dari 70% produk
dunia dan Coffea canephora (kopi robusta), ada dua spesies lain yang tumbuh
dalam skala lebih kecil, yaitu Coffea liberica (kopi liberika)
(Tim Karya Tani Mandiri, 2010).
Jenis Kopi
Adapun beberapa jenis kopi secara umum, yaitu :
1. Kopi Arabika (coffea arabica)
2. Kopi Robusta (coffea canephora)
3. Kopi Liberika (coffea liberica)
Kopi arabika berasal dari Ethiopia, jenis kopi ini sangat tidak tahan dengan
penyakit Hemileia vastatrix, kecuali pada tanaman yang terdapat di dataran tinggi
yang lebih dari 1.000 m dari permukaan laut. Jenis arabika ini mempunyai ciri-ciri
dan sifat sebagai berikut :
− Daun kecil, halus dan mengkilat, panjang daun sekitar 12 sampai 15 cm dan
lebar 6 cm.
− Biji buah lebih besar, berbau harum dan rasanya lebih enak.
− Ditanam pada dataran tinggi yang beriklim kering sekitar 1.350 – 1.850 m dari
permukaan laut dan produksinya bagus.
− Suhu yang dikehendaki tidak terlalu tinggi atau terlalu rendah (AAK, 1988).
Universitas Sumatera Utara
6
Kopi robusta berasal dari Kongo dan masuk Indonesia pada tahun 1900.
Karena mempunyai sifat lebih unggul, kopi ini sangat cepat berkembang. Bahkan
kopi ini merupakan jenis yang mendominasi perkebunan kopi di Indonesia.
Beberapa sifat penting kopi robusta antara lain :
− Resisten terhadap penyakit HV.
− Tumbuh sangat baik pada ketinggian 400 – 700 mdpl dengan suhu 21 – 24 0C.
− Kualitas buah lebih rendah daripada kopi arabika.
− Menghendaki daerah yang mempunyai bulan kering 3 – 4 bulan secara
berturut-turut (Najiyati dan Danarti, 1999).
Kopi liberika berasal dari Angola dan dapat tumbuh di daerah dataran
rendah. Jenis kopi ini agak sensitif terhadap penyakit HV. Meskipun dapat
berbuah sepanjang tahun, kualitas buah pada kopi ini relatif rendah dan tidak
seragam. Hal ini lah yang membuat kopi liberika tidak banyak dibudidayakan
(Anggara dan Marini, 2011).
Tabel 1. Perbedaan Kopi Arabika dan Kopi Robusta
Keterangan
Arabika
Robusta
tahun ditemukan
1753
1895
waktu berbuah
9 bulan
10-11 bulan
produksi (kg/ha)
1500-3000
2300-4000
suhu optimal
15-24 0C
24-30 0C
buah matang
jatuh
Dipohon
curah hujan
1500-2000 mm
2000-3000 mm
Sumber : Budiman, 2011
Universitas Sumatera Utara
7
Bubuk Kopi
Menurut Mulato (2002) Kunci dari proses produksi kopi bubuk adalah
penyangraian. Proses ini merupakan tahapan pembentukan aroma dan citarasa
khas kopi dari dalam biji kopi dengan perlakuan panas. Biji kopi secara alami
mengandung cukup banyak senyawa organik calon pembentuk citarasa dan aroma
khas kopi. Waktu sangrai ditentukan atas dasar warna biji kopi sangrai atau sering
disebut derajat sangrai. Makin lama waktu sangrai, warna biji kopi sangrai
mendekati cokelat tua kehitaman.
Menurut Najiyati dan Danarti (1999), Pembuatan kopi bubuk oleh pabrik
biasanya dilakukan secara modern dengan skala yang cukup besar. Pembuatan
kopi bubuk dibagi kedalam dua tahap, yaitu tahap penyangrai dan tahap
penggilingan. Pada tahap penyangraian proses pemanasan kopi pada suhu 200 0C
– 225 0C yang bertujuan untuk mendapatkan kopi yang berwarna coklat kayu
manis kehitaman. Menurut Budiman (2011), kisaran suhu sangrai yang umum
adalah sebagai berikut :
− Suhu 190 – 195 0C untuk tingkat sangrai ringan (warna coklat muda).
− Suhu 200- 205 0C untuk tingkat sangrai medium (warna coklat agak gelap).
− Suhu diatas 205 0C untuk tingkat sangrai gelap (warna coklat tua cenderung
agak hitam).
Menurut Anggara dan Marini (2011), proses penggilingan biji kopi
merupakan salah satu penentu kualitas produknya. Penggilingan biji kopi
bertujuan untuk memperluas permukaan biji kopi. Dengan demikian, proses
ekstraksinya menjadi lebih efisien dan cepat. Penggilingan yang baik akan
menghasilkan cita rasa, aroma dan penampilan yang baik.
Universitas Sumatera Utara
8
Menurut Najiyati dan Danarti (1999), penggilingan adalah proses
pemecahan (penggilingan) butir-butir biji kopi yang telah disangrai untuk
mendapatkan kopi bubuk yang berukuran maksimum 75 mesh. Seperti yang
dinyatakan Budiman (2011), biji kopi yang telah disangrai akan dihaluskan
dengan alat penghalus sampai memperoleh butiran bubuk kopi agar mudah
diseduh dan memberikan sensasi aroma dan rasa yang lebih optimal.
Menurut Tim Karya Tani Mandiri (2010), kopi bubuk ukuran halus
diperoleh dari ayakan dengan ukuran lubang 200 mesh, sedangkan untuk ukuran
bubuk medium digunakan ayakan 120 mesh. Jika dipasang ayakan 200 mesh,
sebagian besar (79%) kopi bubuk akan mempunyai ukuran 0,90 – 1,0 mm.
Rendemen hasil pengolahan (penyangraian dan penghalusan) adalah perbandingan
antara berat kopi bubuk yang diperoleh dengan berat biji kopi beras yang di
proses.
Tabel 2. Standar Nasional Indonesia biji kopi (SNI No. 01-2907-1999)
Mutu
Syarat Mutu
Mutu 1
Mutu 2
Mutu 3
Mutu 4-A
Mutu 4-B
Mutu 5
Mutu 6
Jumlah nilai cacat maksimum 11
Jumlah nilai cacat 12 s/d 25
Jumlah nilai cacat 26 s/d 44
Jumlah nilai cacat 45 s/d 60
Jumlah nilai cacat 61 s/d 80
Jumlah nilai cacat 81 s/d 150
Jumlah nilai cacat 151 s/d 225
Sumber : Balai Penelitian dan Pengembangan Pertanian, 2008
Aluminium
Atom aluminium pada dasarnya terlalu kuat bergabung dengan atom
oksigen dan disebut aluminium oksid. Bijih tambang untuk aluminium adalah
bauksit. Bauksit terdiri dari 60% alumina , 30% iron oksida dan sejumlah SiO.
Dalam hal ini agak sulit untuk memisahkan alumina dari bauksit, tidak dapat
Universitas Sumatera Utara
9
dengan pemanasan kokas atau embusan oksigen, karena logamnya kan terbakar
dahulu dan yang tertinggal adalah kotorannya. Aluminium merupakan logam
ringan yang mempunyai ketahanan korosi yang baik dan hantaran listrik yang baik
dan sifat-sifat yang baik lainnya sebagai sifat logam. Sifat-sifat yang dimiliki
aluminium antara lain :
1. Ringan, tahan korosi, dan tidak beracun, maka banyak digunakan untuk alat
rumah tangga seperti panci, wajan dan lain-lain.
2. Reflektif, dalam bentuk aluminium foil digunakan sebagai pembungkus
makanan, obat, dan rokok.
3. Daya hantar listrik dua kali lebih besar dari Cu maka Al digunakan sebagai
kabel tiang listrik.
4. Paduan Al dengan logam lainnya menghasilkan logam yang kuat seperti
Duralium (campuran Al, Cu, Mg) untuk pembuatan badan pesawat.
(Amanto dan Daryanto, 1999).
Aluminium dengan kadar aluminium 98% adalah logam ringan
(lightweight metal) yang banyak digunakan pada bagian-bagian mesin. Titik
lumer aluminium rendah, mudah beroksidasi, maka agak sukar disambung dengan
las karena bahan ini lunak maka agak sulit juga dikerjakan mesin. Sebaliknya,
oleh lunaknya, ringan untuk digilas, di pres dan diekstrusi. Selanjutnya untuk
meningkatkan sifat fisiknya guna memenuhi syarat-syarat teknis yang baik diberi
logam tambahan sebagai campuran (Putra, dkk., 2008).
Besi
Bijih besi merupakan bahan baku dalam pembuatan besi yang dapat
berupa senyawa oksida, karbonat dan sulfida serta tercampur dengan unsur lain
Universitas Sumatera Utara
10
misalnya silikon. Bahan dasar besi mentah ialah bijih besi yang jumlah persentase
besinya haruslah sebesar mungkin. Besinya merupakan besi oksida atau besi
karbonat yang dinamakan batu besi spat. Biji besi terdiri atas oksigen dan atom
besi yang berikatan bersama dalam molekul.
Besi sendiri biasanya didapatkan dalam bentuk magnetit (Fe3O4), hematit
(Fe2O3), goethit, limonit atau siderit. Bijih besi biasanya kaya akan besi oksida
dan beragam dalam hal warna, dari kelabu tua, kuning muda, ungu tua, hingga
merah karat. Saat ini, cadangan biji besi nampak banyak, namun seiring dengan
bertambahnya penggunaan besi secara eksponensial berkelanjutan, cadangan ini
mulai berkurang, karena jumlahnya tetap (Amanto dan Daryanto, 1999).
Baja
Baja tahan karat (stainless steel) mempunyai seratus lebih jenis yang
berbeda-beda. Akan tetapi, seluruh baja itu mempunyai satu sifat karena
kandungan kromium yang membuatnya tahan terhadap karat. Baja tahan karat
dapat dibagi ke dalam tiga kelompok dasar, yakni :
a. Baja Tahan Karat Ferit
Baja ini mengandung unsur karbon yang rendah (sekitar 0,04 % C) dan
sebagian besar dilarutkan dalam besi. Sementara itu, unsur lainnya yaitu
kromium sekitar 13 % - 20 % dan tambahan kromium tergantung pada
tingkat ketahanan karat yang diperlukan.
Universitas Sumatera Utara
11
b. Baja Tahan Karat Austenit
Baja tahan karat austenit mengandung nikel dan kromium yang amat
tinggi, nikel akan membuat temperatur transformasinya rendah, sedangkan
kromium akan membuat kecepatan pendinginan kritisnya rendah.
c. Baja Tahan Karat Martensit
Baja tahan karat martensit mengandung sejumlah besar unsur karbon. Baja
yang mengandung 0,1 % C, 13 % Cr, dan 0,5 % Mn ini dapat didinginkan
untuk memperbaiki kekuatannya, tetapi tidak menambah kekerasan.
(Amanto dan Daryanto, 1999).
Motor Lisrik
Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi
mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi
energi listrik disebut generator atau dinamo. Motor listrik sering digunakan
sebagai tenaga penggerak dibandingkan dengan jenis tenaga-tenaga yang lain
karena :
1. Dapat disesuaikan, motor listrik dapat digunakan dihampir setiap lokasi
termasuk di dalam air.
2. Otomatis, motor listrik dengan mudah dikontrol dengan alat otomatis.
3. Rapi, sebuah unit kecil memperkembangkan sejumlah kekuatan besar secara
bersama-sama.
4. Ekonomis dan efisien, motor listrik memiliki efisiensi hingga 95 %.
5. Perawatan mudah, jika melindungi dari debu dan kotoran, motor listrik hanya
membutuhkan sedikit perawatan.
Universitas Sumatera Utara
12
6. Tenang, motor listrik secara umum lebih tenang dari pada mesin yang
dijalankan.
7. Aman, apabila dipasang dengan tepat, dipelihara, dan digunakan, motor listrik
sangat aman untuk dioperasikan.
8. Mudah
dioperasikan,
tidak
membutuhkan
banyak
pelatihan
untuk
mengoperasikan motor listrik.
(Cooper, 1992).
Di lain pihak motor listrik mempunyai kekurangan sebagai berikut :
1. Motor listrik membutuhkan sumber daya, kabelnya harus dapat dihubungkan
dengan stop kontak, dengan demikian tempat penggunaannya sangat terbatas
panjang kabel.
2. Kalau dipergunakan baterai sebagai sumber daya, maka beratnya akan
menjadi besar.
3. Secara umum biaya listrik lebih tinggi daripada harga bahan bakar minyak
(Soenarto dan Furuhama, 2002).
Jenis Penggiling Biji Kopi
Blade Grinder
Ini jenis grinder yang menggunakan bilah besi dan berputar dengan
kecepatan tinggi. Sebenarnya blade tidak menggiling, tetapi memecah biji kopi
menjadi serpihan kecil. Bila diperhatikan secara seksama, sistem blade
mempunyai kecenderungan menghasilkan gilingan yang tidak seragam. Selain itu
kelemahan lainnya berupa putaran yang tinggi mengakibatkan suhu pada bubuk
kopi naik dan akan mempengaruhi aroma dan cita rasa kopi (Wahid, 2011).
Universitas Sumatera Utara
13
Flat Burr Grinder
Menggunakan dua besi berbentuk bulat (flat burr) yang terdapat gerigi
disekelilingnya. Biji kopi masuk diantara dua burr tersebut dan kemudian berputar
menghaluskan kopi dengan ukuran bubuk berdasarkan jarak kedua burr. Semakin
dekat jaraknya, semakin halus bubuk kopi yang dihasilkan. Burr biasanya terbuat
dari besi baja, keramik atau material titanium (Wahid, 2011).
Conical Burr Grinder
Ini merupakan jenis burr terbaik, bentuknya kerucut dan banyak
digunakan pada grinder yang mahal. Jenis burr ini terbuat dari material keramik
atau baja. Bagi yang digerakkan dengan menggunakan motor listrik, conical burr
biasanya berputar dalam kecepatan rendah untuk menjaga suhu bubuk kopi tetap
dingin agar menjaga aroma dan rasa kopi tetap prima (Wahid, 2011).
Penggiling Burr Mill
Mesin penghalus yang digunakan saat ini adalah dengan menggunakan
tipe burr mill. Menurut Tim Karya Tani Mandiri (2010), mesin ini mempunyai
dua buah piringan (terbuat dari baja), yang satu berputar (rotor) dan yang lainnya
diam (stator). Mekanisme penghalusan terjadi dengan adanya gaya geseran antara
permukaan biji kopi sangrai dengan permukaan piringan dan sesama biji sangrai.
Bila alat ini dipasang ayakan 200 mesh, sebagian besar (79%) kopi bubuk akan
mempunyai ukuran antara 0,90-1,0 mm, dan kapasitas mesin penghalus antara 1060 kg per jam.
Universitas Sumatera Utara
14
Prinsip Kerja Alat Penggiling Biji Kopi Tipe Flat Burr Mill
Prinsip kerja alat penggiling biji kopi tipe flat burr mill ini, menggunakan
dua besi berbentuk bulat (flat burr) yang terdapat gerigi disekelilingnya berukuran
lebih kecil dan lebih tipis yang disebut flat burr mill yang artinya alat ini bekerja
seperti piringan yang berputar dimana biji masuk ke dalam hopper kemudian
turun menuju saluran dan masuk ke dalam
miller (penggiling)
yang akan
dihancurkan oleh piringan berputar (rotator) dengan piringan yang diam (stator)
yang berukuran lebih kecil dan tipis yang digerakkan oleh elektromotor. Setelah
itu menuju ke penampungan bahan akhir.
Analisis Ekonomi
Menurut Soeharno (2007), analisis ekonomi digunakan untuk menentukan
besarnya biaya yang harus dikeluarkan saat produksi. Dengan analisis ekonomi
dapat diketahui seberapa besar biaya produksi sehingga keuntungan alat dapat
diperhitungkan.
Biaya tetap adalah biaya yang tidak terpengaruh oleh aktifitas perusahaan.
Biaya ini secara total tidak mengalami perubahan meskipun ada perubahan
volume produksi. Sedangkan biaya variable adalah biaya yang besarnya berubahubah sesuai dengan aktifitas perusahaan. Biaya ini secara total akan berubah
sesuai dengan volume produksi (Halim, 2009).
Biaya variabel adalah biaya yang besarnya tergantung pada output yang
dihasilkan. Dimana semakin banyak produk yang dihasilkan maka semakin
banyak bahan yang digunakan. Tak heran jika biayanya semakin besar.
Universitas Sumatera Utara
15
Sedangkan, Biaya tetap adalah biaya yang tidak tergantung pada banyak
sedikitnya produk yang akan dihasilkan (Soeharno, 2007).
Break even point
Break even point (analisis titik impas) umumnya berhubungan dengan
proses penentuan tingkat produksi untuk menjamin agar kegiatan usaha yang
dilakukan dapat membiayai sendiri (self financing). Menurut Waldiyono (2008),
manfaat perhitungan titik impas (break even point) adalah untuk mengetahui batas
produksi minimal yang harus dicapai dan dipasarkan agar usaha yang dikelola
masih layak untuk dijalankan. Pada kondisi ini income yang diperoleh hanya
cukup untuk menutupi biaya operasional tanpa adanya keuntungan. Analisis titik
impas juga digunakan untuk :
1. Hitungan biaya dan pendapatan untuk setiap alternatif kegiatan usaha.
2. Rencana pengembangan pemasaran untuk menetapkan tambahan investasi
untuk peralatan produksi.
3. Tingkat
produksi
dan
penjualan
yang
menghasilkan
ekuivalensi
(kesamaan) dari dua alternatif usulan investasi.
Untuk menentukan produksi titik impas (BEP) maka dapat digunakan
rumus sebagai berikut:
N=
...........................................................................................................(1)
F
(R − V )
dimana:
N
: jumlah produksi minimal untuk mencapai titik impas (Kg)
F
:
biaya tetap per tahun (rupiah)
R
:
penerimaan dari tiap unit produksi (harga jual) (rupiah)
Universitas Sumatera Utara
16
V
:
biaya tidak tetap per unit produksi. VN = total biaya tidak
tetap per tahun (rupiah/unit)
Net present value
Net present value dapat diartikan bahwa seluruh angka net cash flow yang
digandakan dengan discount faktor pada tahun dan tingkat bunga yang telah
ditentukan dan merupakan selisih antara present value dari benefit dan present
value dari biaya. Jika NPV bernilai positif maka investment feasible, bila NPV
bernilai 0 berarti investment dapat mengembalikan sebesar cost of capital
(discount rate) dan bila NPV bernilai negatif maka investment ditolak
(Prawirokusumo, 1990).
Menurut Purba (1997), Net present value (NPV) merupakan selisih antara
benefit dengan cost + investment yang dihitung sebagai berikut :
NPV = B – (C = I/n) .............................................................................................(2)
n = umur teknis ekonomi proyek
jika ditinjau dari segi present value of benefit, maka :
NPV = Total B – (Total C + I)
-
Jika NPV lebih besar dari 0 (NPV positif), hal ini berarti bahwa : total B
lebih besar dari total C + I, berarti benefit lebih besar dari cost +
investment, sehingga pembangunan (rehabilitasi, perluasan) proyek
tersebut favourable.
-
Jika NPV sama dengan 0 (NPV netral), berarti : total B + total C + I,
berarti bahwa benefit hanya cukup untuk menutupi cost + investment
selama umur teknis – ekonomis proyek yang bersangkutan.
Universitas Sumatera Utara
17
- Jika NPV lebih kecil dari 0 (negatif), berarti : total B lebih kecil dari total
C + I, berarti pula bahwa benefit tidak cukup untuk menutupi cost +
investment selama umur teknis – ekonomis proyek yang bersangkutan
unvourable.
Internal rate of return
Internal rate of return atau tingkat pengembalian internal merupakan
parameter yang dipakai apakah suatu usaha tani mempunyai kelayakan usaha atau
tidak. Kriteria layak atau tidak layak bagi usaha tani bila IRR lebih besar dari
tingkat bunga yang berlaku saat usaha tani itu diusahakan dengan meminjam uang
(biaya) dari bank pada saat nilai netto sekarang (NPV = 0). Oleh karena itu untuk
menghitung IRR diperlukan nilai NPV terlebih dulu (Soekartawi, 1995).
Menurut Kastaman (2006), Internal rate of return (IRR) adalah suatu
tingkatan discount rate, pada discount rate diperoleh dimana B/C ratio = 1 atau
NPV = 0. Sedangkan menurut Giatman (2006), dengan menggunakan metode IRR
kita akan mendapatkan informasi yang berkairan dengan tingkat kemampuan cash
flow dalam mengembalikan investasi yang dijelaskan dalam bentuk % periode
waktu logika sederhananya menjelaskan seberapa kemampuan cash flow dalam
mengembalikkan modalnya dan seberapa besar pula kewajiban yang harus
dipenuhi. Harga IRR dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut :
NPV = ∑t =0
n
(Bt − Ct )
......................................................................... (3)
(1 + i )t
dimana :
B = Manfaat penerimaan tiap tahun
C = Manfaat biaya yang dikeluarkan tiap tahun
Universitas Sumatera Utara
18
t = Tahun kegiatan usaha (t=1,2,...,n)
i = Tingkat diskon yang berlaku
Menurut (Purba, 1997) Internal rate of return (IRR) adalah suatu tingkatan
discount rate, dimana diperoleh B/C ratio = 1 atau NPV = 0. Berdasarkan harga
dari NPV = X (positif) atau NPV= Y (positif) dan NPV = X (positif) atau NPV =
Y (negatif), dihitunglah harga IRR dengan menggunakan rumus berikut:
IRR = p% + X/(X + Y) X (q% - p%)(positif dan negatif)...........................(4)
dimana :
p = suku bunga bank paling atraktif
q = suku bunga coba-coba ( > dari p)
X = NPV awal pada p
Y = NPV awal pada q
Universitas Sumatera Utara
Kopi
Kopi adalah sejenis minuman yang berasal dari proses pengolahan dan
ekstrasi biji tanaman kopi. Kata kopi sendiri berasal dari bahasa Arab qahwah
yang berarti kekuatan, karena pada awalnya kopi digunakan sebagai makanan
berenergi tinggi. Kopi merupakan tanaman yang berasal dari Afrika dan Asia
Selatan. Bunga kopi yang berwarna putih berbunga bersamaan, buah kopi sendiri
berbentuk oval panjangnya sekitar 1,5 cm, berwarna hijau kekuningan lalu hitam
bila sudah digongseng. Biasanya buah kopi berisikan 2 buah biji kopi, tetapi
sekitar 5-10% mempunyai hanya 1 biji (Budiman, 2011).
Tanaman ini tumbuhnya tegak, bercabang dan bila dibiarkan tumbuh dapat
mencapai tinggi 12 m. Daunnya berbentuk bulat telur dengan ujung agak
meruncing. Daun tumbuh berhadapan pada batang, cabang dan rantingrantingnya. Secara botani kopi memiliki sistimatika penamaan bionominal yakni :
Kingdom
: Plantae (tumbuh-tumbuhan)
Divisio
: Spermatophyta (tumbuhan berbiji)
Sub Divisio : Angiospermae (berbiji tertutup)
Classis
: Dicotyledone (berkeping dua)
Ordo
: Rubiales (pohon)
Familia
: Rubiaceae
Genus
: Coffea
Species
: Coffea sp.
(Najiyati dan Danarti, 1999).
4
Universitas Sumatera Utara
5
Tanaman kopi berasal dari famili Rubiaceae yang terdiri atas sekitar 500
genus dan lebih dari 6.000 spesies. Sebagian besar tumbuhan famili ini berwujud
semak dan tumbuh baik pada iklim tropis. Kopi merupakan anggota famili yang
memiliki nilai ekonomis paling tinggi. Spesies kopi yang penting secara ekonomi
adalah Coffea arabica (kopi arabika) yang merupakan lebih dari 70% produk
dunia dan Coffea canephora (kopi robusta), ada dua spesies lain yang tumbuh
dalam skala lebih kecil, yaitu Coffea liberica (kopi liberika)
(Tim Karya Tani Mandiri, 2010).
Jenis Kopi
Adapun beberapa jenis kopi secara umum, yaitu :
1. Kopi Arabika (coffea arabica)
2. Kopi Robusta (coffea canephora)
3. Kopi Liberika (coffea liberica)
Kopi arabika berasal dari Ethiopia, jenis kopi ini sangat tidak tahan dengan
penyakit Hemileia vastatrix, kecuali pada tanaman yang terdapat di dataran tinggi
yang lebih dari 1.000 m dari permukaan laut. Jenis arabika ini mempunyai ciri-ciri
dan sifat sebagai berikut :
− Daun kecil, halus dan mengkilat, panjang daun sekitar 12 sampai 15 cm dan
lebar 6 cm.
− Biji buah lebih besar, berbau harum dan rasanya lebih enak.
− Ditanam pada dataran tinggi yang beriklim kering sekitar 1.350 – 1.850 m dari
permukaan laut dan produksinya bagus.
− Suhu yang dikehendaki tidak terlalu tinggi atau terlalu rendah (AAK, 1988).
Universitas Sumatera Utara
6
Kopi robusta berasal dari Kongo dan masuk Indonesia pada tahun 1900.
Karena mempunyai sifat lebih unggul, kopi ini sangat cepat berkembang. Bahkan
kopi ini merupakan jenis yang mendominasi perkebunan kopi di Indonesia.
Beberapa sifat penting kopi robusta antara lain :
− Resisten terhadap penyakit HV.
− Tumbuh sangat baik pada ketinggian 400 – 700 mdpl dengan suhu 21 – 24 0C.
− Kualitas buah lebih rendah daripada kopi arabika.
− Menghendaki daerah yang mempunyai bulan kering 3 – 4 bulan secara
berturut-turut (Najiyati dan Danarti, 1999).
Kopi liberika berasal dari Angola dan dapat tumbuh di daerah dataran
rendah. Jenis kopi ini agak sensitif terhadap penyakit HV. Meskipun dapat
berbuah sepanjang tahun, kualitas buah pada kopi ini relatif rendah dan tidak
seragam. Hal ini lah yang membuat kopi liberika tidak banyak dibudidayakan
(Anggara dan Marini, 2011).
Tabel 1. Perbedaan Kopi Arabika dan Kopi Robusta
Keterangan
Arabika
Robusta
tahun ditemukan
1753
1895
waktu berbuah
9 bulan
10-11 bulan
produksi (kg/ha)
1500-3000
2300-4000
suhu optimal
15-24 0C
24-30 0C
buah matang
jatuh
Dipohon
curah hujan
1500-2000 mm
2000-3000 mm
Sumber : Budiman, 2011
Universitas Sumatera Utara
7
Bubuk Kopi
Menurut Mulato (2002) Kunci dari proses produksi kopi bubuk adalah
penyangraian. Proses ini merupakan tahapan pembentukan aroma dan citarasa
khas kopi dari dalam biji kopi dengan perlakuan panas. Biji kopi secara alami
mengandung cukup banyak senyawa organik calon pembentuk citarasa dan aroma
khas kopi. Waktu sangrai ditentukan atas dasar warna biji kopi sangrai atau sering
disebut derajat sangrai. Makin lama waktu sangrai, warna biji kopi sangrai
mendekati cokelat tua kehitaman.
Menurut Najiyati dan Danarti (1999), Pembuatan kopi bubuk oleh pabrik
biasanya dilakukan secara modern dengan skala yang cukup besar. Pembuatan
kopi bubuk dibagi kedalam dua tahap, yaitu tahap penyangrai dan tahap
penggilingan. Pada tahap penyangraian proses pemanasan kopi pada suhu 200 0C
– 225 0C yang bertujuan untuk mendapatkan kopi yang berwarna coklat kayu
manis kehitaman. Menurut Budiman (2011), kisaran suhu sangrai yang umum
adalah sebagai berikut :
− Suhu 190 – 195 0C untuk tingkat sangrai ringan (warna coklat muda).
− Suhu 200- 205 0C untuk tingkat sangrai medium (warna coklat agak gelap).
− Suhu diatas 205 0C untuk tingkat sangrai gelap (warna coklat tua cenderung
agak hitam).
Menurut Anggara dan Marini (2011), proses penggilingan biji kopi
merupakan salah satu penentu kualitas produknya. Penggilingan biji kopi
bertujuan untuk memperluas permukaan biji kopi. Dengan demikian, proses
ekstraksinya menjadi lebih efisien dan cepat. Penggilingan yang baik akan
menghasilkan cita rasa, aroma dan penampilan yang baik.
Universitas Sumatera Utara
8
Menurut Najiyati dan Danarti (1999), penggilingan adalah proses
pemecahan (penggilingan) butir-butir biji kopi yang telah disangrai untuk
mendapatkan kopi bubuk yang berukuran maksimum 75 mesh. Seperti yang
dinyatakan Budiman (2011), biji kopi yang telah disangrai akan dihaluskan
dengan alat penghalus sampai memperoleh butiran bubuk kopi agar mudah
diseduh dan memberikan sensasi aroma dan rasa yang lebih optimal.
Menurut Tim Karya Tani Mandiri (2010), kopi bubuk ukuran halus
diperoleh dari ayakan dengan ukuran lubang 200 mesh, sedangkan untuk ukuran
bubuk medium digunakan ayakan 120 mesh. Jika dipasang ayakan 200 mesh,
sebagian besar (79%) kopi bubuk akan mempunyai ukuran 0,90 – 1,0 mm.
Rendemen hasil pengolahan (penyangraian dan penghalusan) adalah perbandingan
antara berat kopi bubuk yang diperoleh dengan berat biji kopi beras yang di
proses.
Tabel 2. Standar Nasional Indonesia biji kopi (SNI No. 01-2907-1999)
Mutu
Syarat Mutu
Mutu 1
Mutu 2
Mutu 3
Mutu 4-A
Mutu 4-B
Mutu 5
Mutu 6
Jumlah nilai cacat maksimum 11
Jumlah nilai cacat 12 s/d 25
Jumlah nilai cacat 26 s/d 44
Jumlah nilai cacat 45 s/d 60
Jumlah nilai cacat 61 s/d 80
Jumlah nilai cacat 81 s/d 150
Jumlah nilai cacat 151 s/d 225
Sumber : Balai Penelitian dan Pengembangan Pertanian, 2008
Aluminium
Atom aluminium pada dasarnya terlalu kuat bergabung dengan atom
oksigen dan disebut aluminium oksid. Bijih tambang untuk aluminium adalah
bauksit. Bauksit terdiri dari 60% alumina , 30% iron oksida dan sejumlah SiO.
Dalam hal ini agak sulit untuk memisahkan alumina dari bauksit, tidak dapat
Universitas Sumatera Utara
9
dengan pemanasan kokas atau embusan oksigen, karena logamnya kan terbakar
dahulu dan yang tertinggal adalah kotorannya. Aluminium merupakan logam
ringan yang mempunyai ketahanan korosi yang baik dan hantaran listrik yang baik
dan sifat-sifat yang baik lainnya sebagai sifat logam. Sifat-sifat yang dimiliki
aluminium antara lain :
1. Ringan, tahan korosi, dan tidak beracun, maka banyak digunakan untuk alat
rumah tangga seperti panci, wajan dan lain-lain.
2. Reflektif, dalam bentuk aluminium foil digunakan sebagai pembungkus
makanan, obat, dan rokok.
3. Daya hantar listrik dua kali lebih besar dari Cu maka Al digunakan sebagai
kabel tiang listrik.
4. Paduan Al dengan logam lainnya menghasilkan logam yang kuat seperti
Duralium (campuran Al, Cu, Mg) untuk pembuatan badan pesawat.
(Amanto dan Daryanto, 1999).
Aluminium dengan kadar aluminium 98% adalah logam ringan
(lightweight metal) yang banyak digunakan pada bagian-bagian mesin. Titik
lumer aluminium rendah, mudah beroksidasi, maka agak sukar disambung dengan
las karena bahan ini lunak maka agak sulit juga dikerjakan mesin. Sebaliknya,
oleh lunaknya, ringan untuk digilas, di pres dan diekstrusi. Selanjutnya untuk
meningkatkan sifat fisiknya guna memenuhi syarat-syarat teknis yang baik diberi
logam tambahan sebagai campuran (Putra, dkk., 2008).
Besi
Bijih besi merupakan bahan baku dalam pembuatan besi yang dapat
berupa senyawa oksida, karbonat dan sulfida serta tercampur dengan unsur lain
Universitas Sumatera Utara
10
misalnya silikon. Bahan dasar besi mentah ialah bijih besi yang jumlah persentase
besinya haruslah sebesar mungkin. Besinya merupakan besi oksida atau besi
karbonat yang dinamakan batu besi spat. Biji besi terdiri atas oksigen dan atom
besi yang berikatan bersama dalam molekul.
Besi sendiri biasanya didapatkan dalam bentuk magnetit (Fe3O4), hematit
(Fe2O3), goethit, limonit atau siderit. Bijih besi biasanya kaya akan besi oksida
dan beragam dalam hal warna, dari kelabu tua, kuning muda, ungu tua, hingga
merah karat. Saat ini, cadangan biji besi nampak banyak, namun seiring dengan
bertambahnya penggunaan besi secara eksponensial berkelanjutan, cadangan ini
mulai berkurang, karena jumlahnya tetap (Amanto dan Daryanto, 1999).
Baja
Baja tahan karat (stainless steel) mempunyai seratus lebih jenis yang
berbeda-beda. Akan tetapi, seluruh baja itu mempunyai satu sifat karena
kandungan kromium yang membuatnya tahan terhadap karat. Baja tahan karat
dapat dibagi ke dalam tiga kelompok dasar, yakni :
a. Baja Tahan Karat Ferit
Baja ini mengandung unsur karbon yang rendah (sekitar 0,04 % C) dan
sebagian besar dilarutkan dalam besi. Sementara itu, unsur lainnya yaitu
kromium sekitar 13 % - 20 % dan tambahan kromium tergantung pada
tingkat ketahanan karat yang diperlukan.
Universitas Sumatera Utara
11
b. Baja Tahan Karat Austenit
Baja tahan karat austenit mengandung nikel dan kromium yang amat
tinggi, nikel akan membuat temperatur transformasinya rendah, sedangkan
kromium akan membuat kecepatan pendinginan kritisnya rendah.
c. Baja Tahan Karat Martensit
Baja tahan karat martensit mengandung sejumlah besar unsur karbon. Baja
yang mengandung 0,1 % C, 13 % Cr, dan 0,5 % Mn ini dapat didinginkan
untuk memperbaiki kekuatannya, tetapi tidak menambah kekerasan.
(Amanto dan Daryanto, 1999).
Motor Lisrik
Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi
mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi
energi listrik disebut generator atau dinamo. Motor listrik sering digunakan
sebagai tenaga penggerak dibandingkan dengan jenis tenaga-tenaga yang lain
karena :
1. Dapat disesuaikan, motor listrik dapat digunakan dihampir setiap lokasi
termasuk di dalam air.
2. Otomatis, motor listrik dengan mudah dikontrol dengan alat otomatis.
3. Rapi, sebuah unit kecil memperkembangkan sejumlah kekuatan besar secara
bersama-sama.
4. Ekonomis dan efisien, motor listrik memiliki efisiensi hingga 95 %.
5. Perawatan mudah, jika melindungi dari debu dan kotoran, motor listrik hanya
membutuhkan sedikit perawatan.
Universitas Sumatera Utara
12
6. Tenang, motor listrik secara umum lebih tenang dari pada mesin yang
dijalankan.
7. Aman, apabila dipasang dengan tepat, dipelihara, dan digunakan, motor listrik
sangat aman untuk dioperasikan.
8. Mudah
dioperasikan,
tidak
membutuhkan
banyak
pelatihan
untuk
mengoperasikan motor listrik.
(Cooper, 1992).
Di lain pihak motor listrik mempunyai kekurangan sebagai berikut :
1. Motor listrik membutuhkan sumber daya, kabelnya harus dapat dihubungkan
dengan stop kontak, dengan demikian tempat penggunaannya sangat terbatas
panjang kabel.
2. Kalau dipergunakan baterai sebagai sumber daya, maka beratnya akan
menjadi besar.
3. Secara umum biaya listrik lebih tinggi daripada harga bahan bakar minyak
(Soenarto dan Furuhama, 2002).
Jenis Penggiling Biji Kopi
Blade Grinder
Ini jenis grinder yang menggunakan bilah besi dan berputar dengan
kecepatan tinggi. Sebenarnya blade tidak menggiling, tetapi memecah biji kopi
menjadi serpihan kecil. Bila diperhatikan secara seksama, sistem blade
mempunyai kecenderungan menghasilkan gilingan yang tidak seragam. Selain itu
kelemahan lainnya berupa putaran yang tinggi mengakibatkan suhu pada bubuk
kopi naik dan akan mempengaruhi aroma dan cita rasa kopi (Wahid, 2011).
Universitas Sumatera Utara
13
Flat Burr Grinder
Menggunakan dua besi berbentuk bulat (flat burr) yang terdapat gerigi
disekelilingnya. Biji kopi masuk diantara dua burr tersebut dan kemudian berputar
menghaluskan kopi dengan ukuran bubuk berdasarkan jarak kedua burr. Semakin
dekat jaraknya, semakin halus bubuk kopi yang dihasilkan. Burr biasanya terbuat
dari besi baja, keramik atau material titanium (Wahid, 2011).
Conical Burr Grinder
Ini merupakan jenis burr terbaik, bentuknya kerucut dan banyak
digunakan pada grinder yang mahal. Jenis burr ini terbuat dari material keramik
atau baja. Bagi yang digerakkan dengan menggunakan motor listrik, conical burr
biasanya berputar dalam kecepatan rendah untuk menjaga suhu bubuk kopi tetap
dingin agar menjaga aroma dan rasa kopi tetap prima (Wahid, 2011).
Penggiling Burr Mill
Mesin penghalus yang digunakan saat ini adalah dengan menggunakan
tipe burr mill. Menurut Tim Karya Tani Mandiri (2010), mesin ini mempunyai
dua buah piringan (terbuat dari baja), yang satu berputar (rotor) dan yang lainnya
diam (stator). Mekanisme penghalusan terjadi dengan adanya gaya geseran antara
permukaan biji kopi sangrai dengan permukaan piringan dan sesama biji sangrai.
Bila alat ini dipasang ayakan 200 mesh, sebagian besar (79%) kopi bubuk akan
mempunyai ukuran antara 0,90-1,0 mm, dan kapasitas mesin penghalus antara 1060 kg per jam.
Universitas Sumatera Utara
14
Prinsip Kerja Alat Penggiling Biji Kopi Tipe Flat Burr Mill
Prinsip kerja alat penggiling biji kopi tipe flat burr mill ini, menggunakan
dua besi berbentuk bulat (flat burr) yang terdapat gerigi disekelilingnya berukuran
lebih kecil dan lebih tipis yang disebut flat burr mill yang artinya alat ini bekerja
seperti piringan yang berputar dimana biji masuk ke dalam hopper kemudian
turun menuju saluran dan masuk ke dalam
miller (penggiling)
yang akan
dihancurkan oleh piringan berputar (rotator) dengan piringan yang diam (stator)
yang berukuran lebih kecil dan tipis yang digerakkan oleh elektromotor. Setelah
itu menuju ke penampungan bahan akhir.
Analisis Ekonomi
Menurut Soeharno (2007), analisis ekonomi digunakan untuk menentukan
besarnya biaya yang harus dikeluarkan saat produksi. Dengan analisis ekonomi
dapat diketahui seberapa besar biaya produksi sehingga keuntungan alat dapat
diperhitungkan.
Biaya tetap adalah biaya yang tidak terpengaruh oleh aktifitas perusahaan.
Biaya ini secara total tidak mengalami perubahan meskipun ada perubahan
volume produksi. Sedangkan biaya variable adalah biaya yang besarnya berubahubah sesuai dengan aktifitas perusahaan. Biaya ini secara total akan berubah
sesuai dengan volume produksi (Halim, 2009).
Biaya variabel adalah biaya yang besarnya tergantung pada output yang
dihasilkan. Dimana semakin banyak produk yang dihasilkan maka semakin
banyak bahan yang digunakan. Tak heran jika biayanya semakin besar.
Universitas Sumatera Utara
15
Sedangkan, Biaya tetap adalah biaya yang tidak tergantung pada banyak
sedikitnya produk yang akan dihasilkan (Soeharno, 2007).
Break even point
Break even point (analisis titik impas) umumnya berhubungan dengan
proses penentuan tingkat produksi untuk menjamin agar kegiatan usaha yang
dilakukan dapat membiayai sendiri (self financing). Menurut Waldiyono (2008),
manfaat perhitungan titik impas (break even point) adalah untuk mengetahui batas
produksi minimal yang harus dicapai dan dipasarkan agar usaha yang dikelola
masih layak untuk dijalankan. Pada kondisi ini income yang diperoleh hanya
cukup untuk menutupi biaya operasional tanpa adanya keuntungan. Analisis titik
impas juga digunakan untuk :
1. Hitungan biaya dan pendapatan untuk setiap alternatif kegiatan usaha.
2. Rencana pengembangan pemasaran untuk menetapkan tambahan investasi
untuk peralatan produksi.
3. Tingkat
produksi
dan
penjualan
yang
menghasilkan
ekuivalensi
(kesamaan) dari dua alternatif usulan investasi.
Untuk menentukan produksi titik impas (BEP) maka dapat digunakan
rumus sebagai berikut:
N=
...........................................................................................................(1)
F
(R − V )
dimana:
N
: jumlah produksi minimal untuk mencapai titik impas (Kg)
F
:
biaya tetap per tahun (rupiah)
R
:
penerimaan dari tiap unit produksi (harga jual) (rupiah)
Universitas Sumatera Utara
16
V
:
biaya tidak tetap per unit produksi. VN = total biaya tidak
tetap per tahun (rupiah/unit)
Net present value
Net present value dapat diartikan bahwa seluruh angka net cash flow yang
digandakan dengan discount faktor pada tahun dan tingkat bunga yang telah
ditentukan dan merupakan selisih antara present value dari benefit dan present
value dari biaya. Jika NPV bernilai positif maka investment feasible, bila NPV
bernilai 0 berarti investment dapat mengembalikan sebesar cost of capital
(discount rate) dan bila NPV bernilai negatif maka investment ditolak
(Prawirokusumo, 1990).
Menurut Purba (1997), Net present value (NPV) merupakan selisih antara
benefit dengan cost + investment yang dihitung sebagai berikut :
NPV = B – (C = I/n) .............................................................................................(2)
n = umur teknis ekonomi proyek
jika ditinjau dari segi present value of benefit, maka :
NPV = Total B – (Total C + I)
-
Jika NPV lebih besar dari 0 (NPV positif), hal ini berarti bahwa : total B
lebih besar dari total C + I, berarti benefit lebih besar dari cost +
investment, sehingga pembangunan (rehabilitasi, perluasan) proyek
tersebut favourable.
-
Jika NPV sama dengan 0 (NPV netral), berarti : total B + total C + I,
berarti bahwa benefit hanya cukup untuk menutupi cost + investment
selama umur teknis – ekonomis proyek yang bersangkutan.
Universitas Sumatera Utara
17
- Jika NPV lebih kecil dari 0 (negatif), berarti : total B lebih kecil dari total
C + I, berarti pula bahwa benefit tidak cukup untuk menutupi cost +
investment selama umur teknis – ekonomis proyek yang bersangkutan
unvourable.
Internal rate of return
Internal rate of return atau tingkat pengembalian internal merupakan
parameter yang dipakai apakah suatu usaha tani mempunyai kelayakan usaha atau
tidak. Kriteria layak atau tidak layak bagi usaha tani bila IRR lebih besar dari
tingkat bunga yang berlaku saat usaha tani itu diusahakan dengan meminjam uang
(biaya) dari bank pada saat nilai netto sekarang (NPV = 0). Oleh karena itu untuk
menghitung IRR diperlukan nilai NPV terlebih dulu (Soekartawi, 1995).
Menurut Kastaman (2006), Internal rate of return (IRR) adalah suatu
tingkatan discount rate, pada discount rate diperoleh dimana B/C ratio = 1 atau
NPV = 0. Sedangkan menurut Giatman (2006), dengan menggunakan metode IRR
kita akan mendapatkan informasi yang berkairan dengan tingkat kemampuan cash
flow dalam mengembalikan investasi yang dijelaskan dalam bentuk % periode
waktu logika sederhananya menjelaskan seberapa kemampuan cash flow dalam
mengembalikkan modalnya dan seberapa besar pula kewajiban yang harus
dipenuhi. Harga IRR dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut :
NPV = ∑t =0
n
(Bt − Ct )
......................................................................... (3)
(1 + i )t
dimana :
B = Manfaat penerimaan tiap tahun
C = Manfaat biaya yang dikeluarkan tiap tahun
Universitas Sumatera Utara
18
t = Tahun kegiatan usaha (t=1,2,...,n)
i = Tingkat diskon yang berlaku
Menurut (Purba, 1997) Internal rate of return (IRR) adalah suatu tingkatan
discount rate, dimana diperoleh B/C ratio = 1 atau NPV = 0. Berdasarkan harga
dari NPV = X (positif) atau NPV= Y (positif) dan NPV = X (positif) atau NPV =
Y (negatif), dihitunglah harga IRR dengan menggunakan rumus berikut:
IRR = p% + X/(X + Y) X (q% - p%)(positif dan negatif)...........................(4)
dimana :
p = suku bunga bank paling atraktif
q = suku bunga coba-coba ( > dari p)
X = NPV awal pada p
Y = NPV awal pada q
Universitas Sumatera Utara