ROASTING COFFEE BEAN FLUID BED WITH CONTROLLED ARDUINO

Sangrai kopi adalah proses mengeluarkan kandungan air pada biji kopi dan mengembangkan bijinya, serta mengurangi berat dari biji kopi. Sebagian besar proses penyagraian biji kopi dalam bisnis UMKM (Usaha Mikro, Kecil dan Menengah) kedai kopi di wilayah Kabupaten Kuningan masih banyak yang belum bisa melakukanya secara mandiri, ini dikarenakan sangat mahalnya harga dari mesin sangrai kopi yang ada dipasaran. Tidak sedikit para pelaku bisnis UMKM kedai kopi yang menggunakan jasa roasting (penyangraian) di tempat lain dengan tarif berkisar Rp. 25.000 – Rp. 30.000/Kg. Hal ini tentu saja menjadi permasalahan yang sampai saat ini berkelanjutan. Proses penyagraian kopi yang dilakukan secara manual pun di rasa kurang efesien karena membutuhkan tenaga dan waktu yang cukup banyak. Selain itu proses penyangraian biji kopi secara manual kurang efektif, dimana suhu pemasakan tidak dapat dikontrol dan pengaduknya masih menggunakan tangan yang tentunya belum tentu stabil dalam kecepatannya. Berdasarkan latarbelakang permasalahan tersebut diperlukan sebuah mesin sangrai kopi yang dapat bekerja secara otomatis dengan kecepatan pengadukkan yang lebih stabil dan dapat langsung di monitoring menggunakan laptop. Oleh karena itu dilakukan rancang bangun mesin sangrai kopi otomatis dengan harga yang ekonomis menggunakan arduino uno, elemen heater, blower fan,  K-type thermocouple W.Max 6675, solid state relay 40 Amp. Heater digunakan sebagai pemanas untuk wadah penyangrainya, termokopel sebagai pengukur suhu untuk wadah penyangrai dan biji kopi, blower fan sebagai penghasil udara tekanan tinggi untuk mengaduk biji kopi, dan solid state relay sebagai pengatur nilai tekanan angin dan suhu pada heater. Dari hasil penelitian diketahui bahwa mesin sangrai kopi yang dibuat dapat berfungsi dengan baik. Hal ini diketahui dari hasil pengujian mesin sangrai kopi yang menunjukkan bahwa suhu pemanasan tabung sangrai kopi dapat mencapai suhu maksimal 230°C dalam waktu rata-rata 5.21 menit dan waktu yang dibutuhkan sistem untuk menghasilkan pematangan 150gr biji kopi adalah 6 menit, 250gr biji kopi adalah 8 menit dan 350gr biji kopi adalah 10 menit. Sistem monitoring yang digunakan dapat merekam hasil output waktu dan suhu yang telah digunakan, untuk menjadi acuan proses penyangraian selanjutnya. Sehingga dapat menjaga konsistensi kematang biji kopi.

Indonesia terkenal sebagai salah satu negara  penghasil kopi terbesar di dunia dengan cita rasa yang beragam. Di zaman sekarang ini, mulai banyak bermunculan cafe-cafe  atau usaha bisnis UMKM yang menyediakan aneka jenis minuman khususnya kopi. Untuk mendapatkan rasa yang nikmat pada kopi, banyak faktor yang mempengaruhi, diantaranya yakni proses sangrai.

      Sangrai kopi merupakan proses yang sangat penting dalam dunia kopi proses ini sangat berpengaruh pada variasi, kualitas rasa serta aroma dari kopi, karena dalam proses inilah akan terjadi perubahan kimiawi dari biji kopi mentah menjadi biji kopi sangrai. Tidak sedikit para pelaku bisnis UMKM kedai kopi yang menggunakan jasa roasting (penyangraian) di tempat lain dengan tarif berkisar Rp. 25.000 – Rp. 30.000/Kg. Hal ini tentu saja menjadi permasalahan yang sampai saat ini berkelanjutan.

Di pasaran saat ini sudah banyak dijual mesin penyangrai kopi, akan tetapi mesin ini masih menggunakan kompor gas atau kayu bakar sebagai sumber pemanasanya. Kekurangan dari alat tersebut yaitu pengguna harus selalu memantau tingkat kematangan dari kopi yang di sangrai. Adapun mesin roasting yang menggunakan tenaga listrik di pasaran dibandrol dengan harga yang relatif mahal karena harga mesin ini di ukur dari kapasitas kopi yang akan di sangrai, dikarenakan harganya yang relatif mahal tersebuit membuat  alat penyanggrai kopi dengan tenaga listrik, tidak bisa dijangkau oleh para kalangan bisnis UMKM kopi yang memiliki tingkat ekonomi menegah kebawah.

Berdasarkan latar belakang diatas, penulis merancang sebuah alat roasting otomatis dengan harga yang lebih terjangkau (low budget) yang terintegerasi dengan software di Laptop. Dimana software tersebut dapat merekam hasil output waktu dan suhu yang telah digunakan, untuk menjadi acuan proses penyangraian selanjutnya. Sehingga dapat menjaga konsistensi kematang biji kopi.

Wilayah Kabupaten Kuningan sejak dulu dikenal sebagai daerah penghasil kopi di Jawa Barat. Tercatat pada 2022 kemarin, petani kopi di Kuningan mampu memproduksi kopi robusta sampai 1.200 ton.

Kopi robusta yang berhasil diproduksi petani ini berasal dari perkebunan yang tersebar di beberapa kecamatan seperti Kecamatan Linggarjati, Kecamatan Selajambe dan Kecamatan Cilebak. Di mana total luas lahannya sekitar 1.800 hektare. (Detikjabar 03 Januari 2023)

Desa Cibunar adalah sebuh desa penghasil kopi dan memiliki UMKM kedai kopi, yang proses pengolahannya masih secara tradisional. Kopi yang dihasilkan dengan proses pengolahan tradisional ini memiliki beberapa kekurangan, yaitu: (1) proses pengolahan membuang banyak tenaga karena kopi harus terus diaduk dalam proses pemasakan, (2) waktu pengolahan yang lama, (3) kurang higienis. Maka dalam hal ini untuk mengatasi permasalah tersebut peneliti mengembangkan alat penyangrai biji kopi otomatis berbasis arduino uno yang dapat menghasilkan kopi kualitas baik dengan sistem penyangraian yang modern, praktis, ekonomis dan higienis.

Tujuan

Untuk mengembangkan rancang bangun alat penyangrai biji kopi otomatis berbasis arduino dengan harga yang ekonomis sebagai solusi meningkatkan efektifitas dan produktifitas para pelaku bisnis

UMKM kedai kopi yang ada di Kabupaten Kuningan.

Tujuan kualitatif:

• Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah untuk mengetahui apakah sistem penyangrai kopi otomatis yang dibuat dapat bekerja dengan baik atau tidak
• Mengetahui penyebab dan dapat menjelaskan ketika sistem tidak dapat bekerja dengan baik atau kurang maksimal.

Tujuan kuantitatif :

• Mengetahui perbandingan dari hasil sistem penyangrai kopi otomatis yang sudah dibuat dengan sistem tradisional sangrai kopi yang biasanya atau dengan alat penyangrai kopi yang sudah dijual dipasaran dan telah bersetifikasi.
• Mengetahui seberapa efektif dan efesien sistem yang sudah dibuat dengan sistem sebelumnya yang masih tradisional maupun dengan alat penyangrai kopi yang sudah dijual dipasaran.

1. METODE PENELITIAN

2.1 Jenis Penelitian

Model pengembangan penelitian ini menggunakan model prosedural. Model prosedural adalah model deskriptif yang menggambarkan alur atau langkah-langkah prosedural yang harus diikuti untuk menghasilkan produk tertentu. Model yang bersifat deskriptif, menunjukkan langkah-langkah yang harus diikuti untuk menghasilkan produk [3]. Tujuan dari penelitian ini adalah menghasilkan sebuah produk, dimana produk yang

dihasilkan telah ada, dan produk tersebut dibuat untuk di sempurnakan. Pada penelitian ini produk yang akan dikembangkan adalah alat penyangrai biji kopi otomatis berbasis arduino dengan harga yang ekonomis sebagai solusi meningkatkan efektifitas dan produktifitas para pelaku bisnis UMKM kedai kopi yang ada di Kabupaten Kuningan.

2.2 Tahapan Penelitian

Alur pengembangan yang digunakan pada penelitian ini terdiri 5 tahapan, yaitu : (1) Studi literatur, merupakan kegiatan yang berhubungan dengan metode pengumpulan data pustaka, membaca, mencatat, serta mengolah bahan penelitian. Studi literatur ini adalah untuk membantu dan mendukung dalam proses pembuatan alat penyangrai biji kopi otomatis berbasis arduino. (2) Studi lapangan, Alat penyangrai biji otomatis berbasis arduino dirancang dengan melakukan pengamatan dan identifikasi pada proses penyangraian biji kopi yang dilakukan oleh para pelaku bisnis UMKM kedai kopi warga di Desa Cibunar yang masih manual atau tradisional. (3). Ide dan gagasan, dilakukan dengan mengkonsultasikan kepada guru pembimbing satu dan guru pembimbing dua untuk mendapatkan petunjuk dan saran mengenai pembuatan alat penyangrai biji kopi berbasis tradisional. (4). Manufaktur dan perakitan adalah proses yang dilakukan untuk membuat atau menciptakan sebuah alat, sehingga dari alat yang sudah ciptakan peneliti dapat mengetahui sistem kerja alat tersebut dan kualitas biji kopi yang diolah menggunakan alat penyangrai biji kopi otomatis

berbasis arduino. (5). Uji coba produk, Pada proses uji coba produk ini alat yang telah selesai dirakit lalu di uji coba untuk menyangrai biji kopi supaya peneliti dapat mengtahui apakah alat yang dibuat dapat berfungsi baik dan sesuai dengan yang peneliti harapkan. langkah–langkah prosedural yang ditempuh pengembangan dalam membuat produk disajikan pada Gambar 3.

1. HASIL DAN PEMBAHASAN
   • Pengembangan Alat Penyangrai Biji Kopi Otomatis Berbasis Arduino Uno

Pengembangan alat penyangrai biji kopi otomatis berbasis arduino yaitu terdiri dari arduino uno, elemen heater, blower fan,  K-type thermocouple W.Max 6675, solid state relay 40 Amp. Heater digunakan sebagai pemanas untuk wadah penyangrainya, termokopel sebagai pengukur suhu untuk wadah

penyangrai dan biji kopi, blower fan sebagai penghasil udara tekanan tinggi untuk mengaduk biji kopi, dan solid state relay sebagai pengatur nilai tekanan angin dan suhu pada heater.

Komponen alat hardware maupun software penyangrai biji kopi otomatis berbasis arduino uno yaitu meliputi:

Pengembangan desain perancangan alat penyangrai biji kopi berbasis arduino uno ditunjukkan pada Gambar  dibawah ini.

• Hasil perancangan produk

Prototype alat penyangrai kopi otomatis ini memiliki cara kerja yang sangat sederhana. Proses penyangraian biji kopi ini dengan memanfaatkan udara panas yang dihasilkan oleh heater dan blower fan yang dapat di monitoring menggunakan software yang ada di laptop.

Cara penggunaan alat :

• Nyalakan alat dan aplikasi pada laptop
• Siapkan biji kopi yang akan di sangrai dan masukan ke dalam wadah penyangraian
• Tekan tombol ON pada aplikasi
• Tekan tombol START pada aplikasi

Atur suhu dan kecepatan angin dengan menggeser tombol pada menu pilihan yang terdapat pada Aplikasi, kemudian atur sesuai

• suhu dan kecepatan angin yang diinginkan.
• Setelah proses sangrai selesai, kita dapat menyimpan profile grafik hasil sangraian yang sudah kita lakukan agar dapat digunakan untuk sangraian selanjutnya dengan cara,
• membuka kembali grafik profile yang sudah disimpan sebelumnya.

• Pengujian Alat Penyangrai Biji Kopi Otomatis Berbasis Arduino Uno

1. Uji Waktu Sangrai

Pengujian ini dilakukan bertujuan untuk mengetahui waktu sangrai yang dibutuhkan alat sangrai kopi otomatis yang sudah dibuat dengan alat sangrai kopi otomatis yang sudah ada dipasaran yaitu mesin sangrai kopi listrik MKS-CRE 200.

Berdasarkan hasil pengujian alat sangrai kopi otomatis arduino yang dirancang memiliki tingkat akurasi sebesar 99,8% dan tingkat eror sebesar 0,2%, berarti produk yang dibuat dikategorikan layak dipakai dan dapat bersaing.

1. Uji Sensor Suhu

Pengujian ini dilakukan bertujuan untuk mengetahui penggunaan sensor suhu (thermocouple) yang terdapat

pada alat sangrai kopi otomatis yang sudah dibuat dengan sensor suhu thermometer digital.

Berdasarkan hasil pengujian alat sangrai kopi otomatis arduino yang dirancang memiliki tingkat akurasi sebesar 99,5% dan tingkat eror sebesar 0,5%, berarti produk yang dibuat dikategorikan layak dipakai dan dapat bersaing.

1. Uji Manfaat Produk

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah alat penyangrai biji kopi otomatis berbasis arduino uno dapat berjalan sesuai dengan kaidah yang telah ditentukan.

Pengujian manfaat dari prototype alat dilakukan kepada pelaku bisnis UMKM kedai kopi di diskusi coffee, kopi cibunar dan otaku coffee. Pengujian dilakukan selama 3 bulan terhadapa 3 pelaku usaha UMKM coffee shop yang ada di Kabupaten Kuningan.

Pengujian dilakukan dengan cara penggunaan alat selama 3 bulan dan pemberian kuesioner pertanyaan yang berhubungan dengan hasil penggunaanalat  dengan rata – rata hasil kesimpulan adalah: 

Hasil sangraian yang dihasilkan  bagus, konsisten dan merata, bersifat praktis, portabel,  alat berifat modern atau up to date (kekinian) karena mengikuti perkembangan jaman kemajuan teknologi, lebih efesien dalam tenaga dan waktu, bernilai ekonomis karena harga jual alat jauh lebih murah dan bersaing dengan harga alat yang sudah ada dipasaran. 

Selain melakukan pengujian terhadap beberapa pelaku UMKM coffee shop yang ada di Kabupaten Kuningan, prototype alat juga sudah mendapatkan validasi LAYAK dari Dinas Koperasi Usaha Kecil Menengah Perdagangan dan Perindustrian Kabupaten Kuningan. (Bukti terlampir)

1. Analisa Potensi Manfaat

• Meningkatkan kualitas produk: Ketika para pelaku UMKM kedai kopi menyangrai biji kopi sendiri, mereka memiliki kontrol penuh atas proses sangrai. Hal ini dapat membantu mereka untuk menghasilkan kopi yang berkualitas tinggi dan sesuai dengan selera pelanggan.

Meningkatkan efisiensi: dapat membantu pelaku UMKM kedai kopi untuk 

• menyangrai biji kopi dalam jumlah yang lebih besar dalam waktu yang lebih singkat. Hal ini dapat membantu mereka untuk meningkatkan efisiensi bisnis mereka dan menghemat biaya.
• Meningkatkan keuntungan: Ketika pelaku UMKM kedai kopi dapat menghasilkan kopi yang berkualitas tinggi dan efisien, mereka dapat meningkatkan keuntungan bisnis mereka.
• 1. KESIMPULAN
     1. Roasting coffee bean fluid bed with controlled arduino atau alat sangrai kopi otomatis berbasis Arduino merupakan alat penyangrai kopi listrik yang berfungsi dapat menyangrai kopi menggunakan pemanfaatan hot air (udara panas) yang dihasilkan oleh heater dan blower fan. Selain itu prototype alat ini memiliki sistem kontrol dan monitoring yang dapat diakses pada aplikasi di laptop.
     2. Sistem monitoring yang digunakan dapat merekam hasil output waktu dan suhu yang telah digunakan, untuk menjadi acuan proses penyangraian selanjutnya. Sehingga dapat menjaga konsistensi kematang biji kopi.
  Secara keseluruhan, Arduino Roaster adalah alat yang 
  1. memiliki potensi untuk menjadi sangat sukses. Alat ini dapat membantu untuk meningkatkan kualitas kopi, menghemat biaya, dan mengurangi limbah. Arduino Roaster juga dapat menjadi alat yang dapat digunakan untuk belajar tentang proses sangrai kopi.
  1. SARAN
  2. Karena alat yang dibuat masih dalam bentuk prototype diharapkan kedepanya alat dapat dikembangkan, dengan menambahkan berbagai macam pilihan fitur pendukung lainnya. Kedepanya mungkin untuk memasuki proses produksi masal dibutuhkan desain packaging yang lebih menarik dan user friendly dan beberapa penyempurnaan fitur lainnya.
  3. Selain itu, prototype alat ini juga dapat dikombinasikan dengan alat lain, seperti alat penggiling kopi atau alat pembuat kopi, untuk membuat sistem yang lebih lengkap.