Penentuan Suhu Biji Kopi Pada Model Penyangraian Menggunakan Metode Elemen Hingga

Abstract

Proses penyangraian biji kopi adalah tahap krusial dalam produksi kopi yang mempengaruhi rasa, aroma, dan kualitas akhir biji kopi. Suhu dan waktu penyangraian berperan penting dalam menentukan hasil akhir. Untuk mengoptimalkan proses ini, diperlukan pemahaman mendalam mengenai distribusi suhu di dalam biji kopi selama penyangraian. Metode Elemen Hingga atau Finite Element Method (FEM) adalah untuk memodelkan dan menganalisis distribusi suhu. Dengan memanfaatkan FEM, distribusi suhu dapat dimodelkan secara lebih akurat, memungkinkan kontrol yang lebih baik terhadap proses penyangraian. Penelitian ini menggunakan FEM untuk menentukan distribusi suhu pada biji kopi selama penyangraian. Parameter lingkungan yang digunakan meliputi suhu awal biji kopi 27°C, suhu permukaan atas 110°C, suhu permukaan bawah 216°C, suhu permukaan belakang 110°C, suhu permukaan samping 80°C, dan durasi penyangraian selama 1500 detik. Proses ini dimulai dengan mendiskretisasi biji kopi menjadi elemen-elemen kecil. Setiap elemen dianalisis menggunakan persamaan konduksi panas, baik dalam Transient-State maupun Steady-State. Suhu pada setiap titik nodal dihitung dengan fungsi interpolasi untuk memperkirakan suhu pada titik tersebut. Kondisi batas dan awal juga ditetapkan untuk memastikan model yang akurat. Metode FEM terbukti dapat menyelesaikan proses penentuan suhu dalam penyangraian biji kopi, dengan hasil suhu terbaik untuk mencapai kematangan merata adalah 216°C. Hasil perpindahan panas dalam interval waktu per menit menunjukkan biji kopi mengalami kenaikan suhu yang signifikan pada waktu 0-480 detik dengan kondisi panas yang masih belum merata, sedangkan pada 540-1500 detik, suhu kopi meningkat stabil dan mulai merata secara sempurna pada waktu 1260-1500 detik. Biji kopi mencapai keadaan Steady state pada suhu 216°C pada waktu 1380 detik (23 menit).