Pemodelan Matematis Gaya Lepas Buah (Fruit Removal Force) untuk Optimalisasi Selektivitas Pemanenan Mekanis Buah Kopi
Kata Kunci:
gaya pelepasan buah, gaya pemisahan buah, Coffea canephora, pemanenan selektif, pemodelan matematika, pemanenan mekanisAbstrak
Pemanenan kopi Robusta membutuhkan strategi pelepasan selektif karena buah kopi pada cabang yang sama seringkali berada pada tahap kematangan yang berbeda. Studi ini mengembangkan model matematika gaya pelepasan buah (FRF), juga dikenal sebagai gaya pelepasan buah (FDF), menggunakan buah kopi Robusta yang diamati dari Desa Pakis, Sukorambi, Jember. Lima tanaman kopi dievaluasi, dan rata-rata FRF dan massa buah dihitung untuk buah kopi merah, oranye, dan hijau. Model indeks kematangan empiris menunjukkan bahwa FRF meningkat secara konsisten dari buah kopi merah (3,532 N) ke buah kopi oranye (5,966 N) dan buah kopi hijau (8,034 N). Model kematangan kuadratik, FRF = 0,732 + 2,983M - 0,183M2, mencapai kesesuaian yang tinggi (R2 = 0,9996; RMSE = 0,036 N), menunjukkan bahwa warna buah dapat berfungsi sebagai prediktor praktis resistensi pelepasan. Simulasi dinamis menggunakan F = m(2πf)2A menunjukkan bahwa, pada amplitudo getaran 2,0 mm, frekuensi kritis untuk ceri merah adalah sekitar 122,32 Hz, sedangkan ceri oranye dan hijau membutuhkan 159,13 Hz dan 185,28 Hz. Oleh karena itu, jendela pemanenan selektif optimal diperkirakan pada 3,6–5,8 N atau sekitar 122–150 Hz pada amplitudo 2,0 mm. Model ini memberikan dasar kuantitatif untuk pengaturan pemanen kopi selektif berbasis getaran.
Unduhan
Referensi
Badan Pusat Statistik. (2024). Statistik Kopi Indonesia 2023. BPS-Statistics Indonesia.
Badan Pusat Statistik. (2025). Statistik Tanaman Perkebunan Tahunan Indonesia 2024 (Kelapa Sawit, Kopi, Kakao, Karet, Teh, dan Komoditas Perkebunan Unggulan). BPS-Statistics Indonesia.
Bizimungu, G., Ahouansou, R. H., Semassou, C., & Dusabumuremyi, J. C. (2022). Physical and mechanical properties of coffee cherries and beans in Africa: Review and the State of arts. Food Science and Technology, 10(3), 55-74. https://doi.org/10.13189/fst.2022.100301
Buitrago-Osorio, J., Tinoco, H. A., & Peña, F. M. (2022). Physical-mechanical characterization of coffee fruits Coffea arabica L. var. Castillo classified by a colorimetry approach. Materials Today: Proceedings.
Costa, A. G., de Sousa, D. A., Paes, J. L., Cunha, J. P. B., & de Oliveira, M. V. M. (2020). Classification of robusta coffee fruits at different maturation stages using colorimetric characteristics. Engenharia Agrícola, 40(4), 518-525. https://doi.org/10.1590/1809-4430-Eng.Agric.v40n4p518-525/2020
Ferreira Júnior, L. G., Silva, F. M., Ferreira, D. D., Simão, S. D., Souza, G. C., & Ferreira, L. K. (2018). Characterization of the coffee fruit detachment force in crop subjected to mechanized harvesting. Coffee Science, 13(1), 71-79.
Ferreira Júnior, L. G., Silva, F. M., Santos, F. L., Souza, G. S., & Queiroz, D. M. (2020). Dynamic behavior of coffee tree branches during mechanical harvest. Computers and Electronics in Agriculture, 173, 105415.
Gomes, E. Q., Santos, F. L., Queiroz, D. M., Pinto, F. A. C., & Villibor, G. P. (2020). Transmissibility of coffee fruit-peduncle-branch systems submitted to harmonic vibrations. DYNA, 87(215), 61-68.
Jakob, M. C., et al. (2021). Fruit removal forces of early stage pickling cucumbers for harvest automation. International Agrophysics, 35, 111-120.
Meliala, S. B. P. S., Setiyono, Savitri, D. A., Arum, A. P., Hidayah, S. N., & Noviana, S. (2024). Physical and chemical characteristics of chosen genotype of Robusta coffee from Curahpoh Village Bondowoso East Java. Journal La Lifesci, (4). https://doi.org/10.37899/journallalifesci.v5i4.1338
Meneses, M. D., et al. (2024). Machine learning models for classifying coffee fruits detachment force across cultivars and irrigation systems. Agronomy Journal. https://doi.org/10.1002/agj2.21633
Pereira, M. R., et al. (2025). Evaluation of the transmissibility of vibration and dynamic behavior of coffee plants for selective harvesting. Biosystems Engineering.
Pu, Y., Toudeshki, A., Ehsani, R., & Yang, F. (2023). Recent progress and future prospects for mechanized harvesting of fruit crops. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 16(1), 1-12.
Santin, M. R., et al. (2023). Maturation and detachment force for mechanized harvesting of irrigated Conilon coffee in the Brazilian Cerrado. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 58, e02967. https://doi.org/10.1590/S1678-3921.pab2023.v58.02967
Villibor, G. P., Santos, F. L., Queiroz, D. M., Pinto, F. A. C., & Khoury Junior, J. K. (2023). Vibration transmissibility of the coffee fruit-peduncle system: A forced vibration study of high frequency aiming mechanical harvesting. Engenharia Agrícola, 43(1), e20220201.
Zhou, S., et al. (2025). Determining the vibration parameters for coffee harvesting based on fruit detachment dynamics. Agriculture, 15(10), 1036.
