Optimasi Proses Fermentasi Biji Kopi Arabika Dalam ... Perkebunan/vol_29_no_1_april_2013/Optimasi...

Optimasi proses fermentasi biji kopi Arabika dalam fermentor terkendali

53

PELITA PERKEBUNAN, Volume 29, Nomor 1, Edisi April 2013

Pelita Perkebunan 29(1) 2013, 53-68

Optimasi Proses Fermentasi Biji Kopi ArabikaDalam Fermentor Terkendali

Optimizing of Arabica Coffee Bean Fermentation ProcessUsing a Controlled Fermentor

Sukrisno Widyotomo1*) dan Yusianto1)

Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia, Jl. PB. Sudirman No. 90, Jember, Indonesia.*)Alamat penulis (corresponding author): [email protected]

Naskah diterima (received) 3 Januari 2013, disetujui (accepted) 8 Maret 2013.

Abstrak

Salah satu tahapan proses pengolahan primer yang sangat menentukanmutu seduhan akhir adalah fermentasi. Pengembangan metode fermentasi dalamfermentor terkendali merupakan salah satu alternatif teknologi yang dapatdigunakan karena parameter yang berkaitan dalam menentukan kesempurnaanproses dapat terkendali dengan baik. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahuikinerja fermentor terkendali untuk proses fermentasi biji kopi yang merupakansalah satu tahapan penting dalam tahapan pengolahan kopi cara basah atausemibasah. Bahan utama yang digunakan adalah buah kopi Arabika sehat danmatang dari kebun percobaan Andungsari yang berlokasi di KabupatenBondowoso. Perlakuan meliputi kombinasi suhu dengan empat tingkat perlakuan,yaitu suhu lingkungan, 30oC, 35oC dan 40oC, dan waktu fermentasi dengan tigatingkat perlakuan, yaitu 6 jam, 12 jam dan 18 jam. Fermentor biji kopi terkendalitipe silinder horizontal telah berhasil diujicoba dengan beban proses 20 kg/batchatau 50% dari kapasitas tampung maksimum. Hasil penelitian menunjukkan bahwapemanas listrik yang digunakan sebagai sumber panas mampu membangkitkansuhu selama proses fermentasi. Fermentasi biji kopi dalam fermentor pada kisaransuhu 30-40oC tidak berdampak terhadap perubahan beberapa sifat fisik biji kopiseperti densitas, jumlah biji per 100 gram, dan distribusi sebaran biji. Kondisioptimum operasional fermentor untuk proses fermentasi kopi Arabika adalah padasuhu 25oC selama 12 jam. Pada kondisi tersebut diperoleh citarasa seduhan kopiterbaik jika dibandingkan dengan perlakuan suhu dan waktu fermentasi yang lainserta biji kopi yang dihasilkan dari proses fermentasi dalam karung.

Kata kunci: Fermentor, fermentasi, kopi, mutu, citarasa, silinder horizontal.

Abstract

One of primary coffee processing steps which affect the end quality isfermentation. Fermentation using a controlled fermentor might be usefulbecause all of parameters which influence coffee quality can be controlled.The aim of this research is to evaluate performance of controlled fermentor forfermentation process of Arabica coffee beans. Main material of this researchwas ripe Arabica coffee cherries from Andungsari Research Station in Bondowosodistrict. Research parameters were temperature with four levels i.e.: ambienttemperature, 30oC, 35oC and 40oC, and fermentation time with three levels i.e.:6 hours, 12 hours, and 18 hours. A horizontal type of modified fermentor hasbeen tested with 20 kg/batch or 50% of maximum loading capacity. The result

54


Widyotomo & Yusianto

showed that an electric heater as energy source can raise temperature duringfermentation process. Fermentation process using fermentor at 30-40oChad not significant effect on physical properties change such as density, beancount per 100 g and distribution of beans. Optimum condition for Arabicafermentation process in a modified fermentor reactor was 25oC temperature,and 12 hours fermentation time. By this condition, green beans have goodorganoleptic score than other fermentation process treatments.

Key words: Fermentor, fermentation, coffee, quality, organoleptic, horizontal cylinder.

PENDAHULUAN

Kopi Arabika dikenal memiliki citarasalebih baik jika dibandingkan dengan kopiRobusta (Yusianto et al., 2005). Namundemikian, kopi Robusta memiliki body yanglebih kuat jika dibandingkan dengan kopiArabika. Industri kopi pada umumnyamenggunakan kedua jenis kopi tersebutdalam perbandingan tertentu. Kopi Arabikadigunakan sebagai sumber citarasa, sedangkankopi Robusta digunakan sebagai campuranuntuk memperkuat body (Sulistyowati &Wahyudi, 1998). Biji kopi yang dihasilkanoleh petani Indonesia dikenal dengan sebutan“kopi asalan” karena umumnya memilikimutu yang rendah dengan nilai cacat lebihdari 225 (Misnawi & Sulistyowati, 2006).Jenis biji cacat sangat tidak disukai karenaakan menghasilkan karakteristik stink,ferment, musty/mouldy/earthy (Ismayadi,1998). Cacat tersebut banyak dijumpai padabiji kopi rakyat akibat cara penangananpengolahan yang kurang baik.

Salah satu tahapan pengolahan carabasah kopi Arabika yang sangat menentukanmutu seduhan akhir adalah fermentasi.Fermentasi bertujuan untuk menghilangkanlapisan lendir yang tersisa di permukaan kulittanduk biji kopi setelah proses pengupasan.Selain itu, fermentasi kopi Arabika bertujuanuntuk mengurangi rasa pahit dan mendorongterbentuknya kesan mild pada citarasaseduhannya. Penerapan proses fermentasiyang tidak tepat akan menghasilkan biji kopi

dengan citarasa yang rendah. Cacat citarasafermented atau stinker merupakan jenis cacatyang berat. Secara fisik, biji kopi tampaknormal, kecuali yang ekstrim memiliki warnapermukaan agak coklat. Ciri khas dari cacattersebut adalah adanya bau busuk. Cacattersebut terjadi karena proses fermentasiberlangsung tak terkendali. Terjadinya prosesfermentasi liar ditandai dengan timbulnyapanas dan cairan hasil fermentasi yangberbau busuk. Cairan busuk tersebutsebagian akan terserap ke dalam biji danmenimbulkan cacat fermented atau stinker(Ismayadi, 1998). Cacat fermentasi dapatdihindari dengan cara melakukan prosesfermentasi secara tepat dan benar.

Suatu penelitian jangka panjang untukmemperbaiki citra kopi rakyat terus dilakukanoleh Pusat Penelitian Kopi dan KakaoIndonesia (Zaenudin & Abdoellah, 2003;Sri-Mulato et al., 2006; Sumarno et al.,2009; Widyotomo et al., 2011b; 2012a;2012b). Salah satu kegiatan tersebut adalahpengembangan metode fermentasi untukmenghasilkan produk akhir berupa biji kopidengan mutu yang prima. Fermentasi bijikopi dalam fermentor terkendali merupakansalah satu alternatif teknologi yang dapatdigunakan agar biji kopi yang dihasilkanbermutu baik dan konsisten karena para-meter yang berkaitan dalam menentukankesempurnaan proses dapat terkendali denganbaik. Aplikasi fermentor ke dalam alur prosespengolahan kopi Arabika cara basah belumpernah dilakukan dan penerapannya dalam


55


koridor model kemitraan bermediasi untukmeningkatkan mutu merupakan metode yangtepat (Sumarno et al., 2009)

Fermentor atau reaktor fermentasi dibuatdengan landasan disain dan konstruksi yangtepat guna sehingga dapat diterima oleh petanikopi, mudah dalam hal pengoperasian danperawatan, serta suku cadang mudahdiperoleh di pedesaan. Tujuan penelitian iniadalah mengetahui kinerja fermentorterkendali untuk proses fermentasi biji kopiyang merupakan salah satu tahapan pentingdalam tahapan pengolahan kopi cara basahatau semi basah. Analisis teknis peng-operasian mesin akan dikaji dalam penelitianini agar dapat dijadikan pedoman baku dalampenggunaan fermentor terkendali tersebutpada skala aplikasi di lapangan.

BAHAN DAN METODE

Penelitian dilaksanakan di LaboratoriumTeknologi Pengolahan Hasil dan RekayasaAlat dan Mesin Pengolahan Kopi dan Kakaodi Jember dan Kebun Percobaan Andungsari,Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia,di Kabupaten Bondowoso, Jawa Timur.

Bahan yang digunakan dalam penelitianini adalah buah kopi Arabika sehat danmatang. Kadar air buah kopi antara 60-65%b.b. (basis basah); densitas kamba antara690-695 kg/m3, dan telah terpisah dari benda-benda asing lainnya.

Peralatan dan mesin yang digunakanterdiri dari fermentor biji kopi HS tipe silinderhorizontal, mesin pengupas kulit buah kopitipe silinder tunggal horizontal (Widyotomo,2010), data acquisition FLUKE dengansensor Ni-Cr Ni tipe K yang berfungsi sebagaipencatu suhu dilengkapi seperangkatkomputer dengan penyimpan data, chroma-meter, dan alat ukur kecepatan putar (tacho-meter) TECPEL 1501.

Deskripsi Fermentor

Fermentor biji kopi terkendali memilikiempat bagian penting, yaitu reaktorfermentasi berbentuk silinder horizontal,sumber panas, tenaga penggerak dan sistemtransmisi, serta kotak kendali suhu danputaran pengaduk. Adapun disain prototipefermentor ditampilkan pada Gambar 1.

Reaktor fermentasi berfungsi sebagaitempat berlangsungnya proses fermentasi,dan dibuat dari bahan konstruksi baja tahankarat (stainless steel) tebal 3 mm. Reaktorfermentasi dibuat dari bahan baja tahan karatdengan tebal 3 mm. Ukuran diameter dalam400 mm, diameter luar 550 mm dan panjangreaktor fermentasi 900 mm. Komponen yangterdapat di dalam reaktor fermentasi adalahmantel pemanas (water jacket), sirippengaduk, sumber panas, dan pengukursuhu. Mantel pemanas berfungsi untukmemanaskan biji kopi selama prosesfermentasi, dan dibuat dari bahan baja tahankarat yang dipasang melingkar menyelimutisilinder fermentasi. Volume air yangdigunakan sebagai media pemanas sebanyak40 l. Air dimasukkan ke dalam mantel melaluisebuah pipa berdiameter 4 inchi yangdipasang dibagian atas reaktor. Alat ukursuhu dipasang untuk memantau perubahansuhu selama proses secara manual. Reaktorfermentasi terpasang dengan bagian rangkamenggunakan sistem bongkar pasang(knock down). Rangka dibuat dari baja profilU5 dan berfungsi untuk menopang reaktorfermentasi dan tenaga penggerak.

Sumber panas yang digunakan adalahpemanas listrik (electric heater) agarpengendalian panas selama proses fermentasidapat dilakukan dengan baik. Prediksi dayayang diperlukan untuk meningkatkan suhumedia pemanas adalah 2.000 W denganasumsi nilai massa air (mair) = 40 kg, Cp-air= 4,19 kJ/kg.K, dT = 25oC (rata-rata suhu

56



(a) Fermentor kopi tampak samping (Side view of coffee fermentor)

Gambar 1. Disain prototipe fermentor biji kopi terkendali.Figure 1. Prototype design of controlled coffee fermentor.

(b) Bagian depan (kiri) dan belakang (kanan) fermentor tampak depan [front (left)view andback (right) part of coffee fermentor]

Depan (Front) Belakang (Back)


57


lingkungan 25oC dan suhu air maksimum50oC), proses peningkatan suhu mediapemanas tidak lebih dari 55 menit dan efisiensipanas sebesar 65%.

Jika proses pengadukan biji kopi dalamfermentor berlangsung dengan kecepatan12 rpm dan diasumsikan efisiensi penerusandaya sebesar 20%, maka secara teoritis tenagapenggerak yang diperlukan adalah sebuahmotor listrik berdaya 2 HP, 220 V danputaran poros 1.400 rpm. Putaran rendahdiperoleh dengan penggunaan gigi reduksi(reduction gear box) dan rasio puli dalamsistem transmisi. Sistem transmisi yangdigunakan adalah kombinasi puli, sabukkaret, roda gigi dan rantai. Motor penggerakdan gigi reduksi diletakkan di bawah reaktorfermentasi dengan landasan yang dibuat daribaja profil U5.

Kotak kendali berfungsi satuan unitkendali proses pemanasan dan putaransudu pengaduk. Suhu diukur dan dikendali-kan dengan sistem thermocontrol danjam kendali, sedangkan putaran sududikendalikan dengan pengaturan jam kendaliyang diatur pada rasio puli dan gigi reduksi.

Pelaksanaan Penelitian

Tahapan pelaksanaan kegiatan penelitianoptimasi suhu dan lama fermentasi biji kopidalam fermentor terkendali adalah sebagaiberikut: 1) Buah kopi hasil panen disortasiuntuk memisahkan buah matang sehat daribuah terserang hama penyakit dan kotoran,2) Buah matang dan sehat kemudian dikupaskulit buahnya secara mekanis untukmendapatkan kopi berkulit cangkang (HS)basah, 3) Kopi berkulit cangkang basahdifermentasi di dalam fermentor denganperlakuan suhu dan waktu proses, dan4) Biji kopi yang telah difermentasi kemudiandianalisis untuk mengetahui beberapakarakter fisik dan citarasa seduhannya.

Perlakuan

Perlakuan yang diterapkan dalampelaksanaan penelitian ini adalah suhu danwaktu fermentasi. Suhu fermentasi yangdigunakan terdiri dari empat tingkatan, yaitusuhu lingkungan, 30 oC, 35 oC dan 40oC. Suhufermentasi diatur secara manual denganmenggunakan alat pengatur suhu (thermo-stat). Waktu fermentasi yang digunakanterdiri dari tiga tingkatan, yaitu 6 jam,12 jam, dan 18 jam. Sebagai kontrol dilakukanproses fermentasi biji kopi di dalam karungplastik. Berat biji kopi basah berkulitcangkang yang digunakan pada setiap kaliperlakuan dengan masing-masing tiga kaliulangan sebanyak 20 kg.

Tolok Ukur

Beberapa tolok ukur yang digunakanuntuk mengetahui pengaruh perlakuanterhadap beberapa parameter mutu yangdihasilkan dari penerapan proses fermentasiterkendali akan diamati:

– Distribusi suhu selama proses fermentasidicatat dengan interval waktu 30 menitdan disimpan dalam perangkat komputer.Alat ukur dan pecatu data suhu yangdigunakan adalah data acquisition Fluke,dan sensor suhu Ni-CrNi.

– Densitas kamba atau bulk density (b)dapat dihitung dengan menggunakanpersamaan sebagai berikut (Mohsenin,1978):

VM bk

b

Keterangan (Note):Mbk adalah bobot biji kopi (g), dan V adalah volumebiji kopi dalam wadah (mL) (Mbk is weight of coffeebeans mass (g), and V is volume of coffee beans (mL)).

– Kadar air biji kopi ditentukan denganmenggunakan metode gravimetri, yaitupengurangan bobot biji selama 16 jam

58



pengeringan oven yang terkontrol padasuhu 103 + 2°C, dan perhitungannyadilakukan dengan menggunakan per-samaan sebagai berikut (BSN, 2008):

Keterangan (Note):Ka adalah kadar air (%), Wi adalah berat awal biji (g),Wt adalah berat biji pada waktu ke-t (g) (Ka is moisturecontent (%), Wi is a beginning weight of coffee beans(g), Wt is weight of coffee be-t (g)).

– Jumlah biji per 10 g ditentukan dengancara menimbang bobot contoh biji kopiseberat 10 g dan dihitung jumlah biji yangterdapat di dalam kumpulan contohtersebut (butir).

– Sebaran biji kopi dihitung sesuai denganprosedur yang terdapat di dalam SNI2907:2008 (BSN, 2008).

– Perubahan warna biji kopi akibat prosesfermentasi dapat ditentukan denganmenggunakan Chromameter digitalMinolta CR 200 dengan notasi Hunter(L-a*b*) (Mohsenin, 1978). Pengukurandilakukan dengan cara mengambil contohbiji kopi dari masing-masing perlakuandan kemudian diukur dengan caramengambil tiga titik per contoh.

– Biji cacat dihitung sesuai dengan proseduryang terdapat di dalam SNI 2907:2008(BSN, 2008).

– Kadar lendir (Kl) ditentukan denganmenggunakan persamaan sebagai berikut:

Keterangan (Note):Kl adalah kadar lendir (%), mi adalah berat biji kopiberkulit cangkang sebelum fermentasi (g), mt adalah beratbiji kopi berkulit cangkang setelah fermentasi pada waktuke-t (g) (Kl is mucilage content (%), mi is weight ofwet parchements coffee before fermentation process (g),mt is wet parchments coffee after fermentation processat-t time (g)).

– Uji citarasa bubuk kopi terfermentasidilakukan dengan cara menyeduh 100 gsampel bubuk kopi dengan air mendidih(100°C). Setelah lima menit ketika bagian-bagian kopi mengambang sudah mem-basahi semuanya dan tenggelam, seduhankopi diaduk perlahan. Standar penilaianyang digunakan adalah Specialty CoffeeAssociation of America (SCAA) denganurutan nilai: 1) nilai 6-6,75 denganpredikat good, 2) 7-7,75 dengan predikatvery good, 3) 8-8,75 dengan predikatexcellent, dan 4) 9-9,75 dengan predikatoutstanding (Yusianto et al., 2005).

HASIL DAN PEMBAHASAN

Distribusi Suhu

Distribusi suhu selama proses fermentasibiji kopi berkulit cangkang di dalam fermentordan karung ditampilkan pada Gambar 2.Sumber panas yang digunakan dapatmembangkitkan panas selama berlangsung-nya proses fermentasi. Panas biji kopi didalam fermentor selama proses berlangsungtercatat relatif stabil. Hasil penelitianmenunjukkan bahwa pada pengaturan suhu40oC, sumber panas yang digunakan dapatmembangkitkan suhu fluida pemanas sampai60,4oC dan suhu bahan mencapai 37oCdengan waktu proses selama 5,3 jam.Namun, pada pengaturan suhu 35oC hanyadapat diperoleh suhu fluida pemanas 57,6oCdan suhu bahan mencapai 36oC dalam waktu4,5 jam. Hal tersebut menunjukkan bahwapada kondisi beban bahan separuh darikapasitas tampung maksimum, maka lebihefisien menggunakan pengaturan suhu 35oCdibandingkan dengan 40oC. Sedangkan suhubahan selama proses fermentasi yangdilakukan di dalam karung berkisar antara17-29oC tergantung pada suhu lingkungan.

Ka= x 100%(Wi – Wt)

Wi

Kl= x 100%(mi – mt)

m i


59


(C) Suhu 40oC

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15 20

Waktu, jam

Suhu

, o C ..

..

Karung Pemanas Bahan

Gambar 2. Distribusi suhu pada karung, fluida pemanas, dan biji kopi selama proses fermentasi dengansuhu (A) 30oC, (B) 35oC dan (C) 40oC.

Figure 2. Temperature distribution on bag, fluid heater, and coffee beans during fermentation process attemperature of (A) 30oC, (B) 35oC and (C) 40oC.

(A) Suhu 30oC

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15 20

Waktu, jam

Suhu

, o C ..

..


(A) Suhu (Temperature), 30oC

Waktu, Jam (Time, hour)

Suhu

(Tem

pera

ture

), o C

0 5 10 15 20

60

50

40

30

20

10

00

(B) Suhu 35oC

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15 20

Waktu, jam

Suhu

, o C ..

...


(B) Suhu (Temperature), 35oC


Suhu

(Tem

pera

ture

), o C

0 5 10 15 20

60

50

40

30

20

10

00

70

(C) Suhu (Temperature), 40oC


Suhu

(Tem

pera

ture

), o C

0 5 10 15 20

10

00

20

30

40

50

60

70

Karung (Bag)Fluida pemanas (Heater fluid)Kopi (Coffee)


Karung BahanPemanas


60



digunakan dan produk yang dihasilkan(Widyotomo, 2008; Widyotomo et al.,2011b). Berat biji basah (critical mass)merupakan salah satu persyaratan yang harusdipenuhi agar diperoleh suhu yang idealuntuk berlangsungnya proses fermentasiyang baik (Sri-Mulato et al ., 2006).Fermentasi berlangsung secara alami olehmikroba dengan bantuan oksigen dari udara.Proses fermentasi akan berjalan dengan baikjika tersedia cukup oksigen, dan akan munculpanas yang merupakan hasil oksidasisenyawa gula yang terdapat di dalam lendir(mucilage) yang melekat di permukaan kulitcangkang kopi. Mikroba memanfaatkansenyawa gula tersebut sebagai media tumbuhsehingga lapisan lendir terurai menjadi cairanlebih encer (Braham & Bressani, 1979).

Pada Gambar 3 ditampilkan kurva danpersamaan regresi yang dapat memprediksihubungan pengendalian suhu manual dengan

Proses perpindahan panas dari fluidapemanas ke biji kopi yang difermentasi terjadisecara konduksi dan konveksi. Panas akanmerambat dari fluida pemanas ke lembaranlogam sebelum merambat ke biji kopi yangada di dalam ruang fermentasi (McCabeet al., 1999). Penggunaan fermentor denganbeban bahan separuh dari kapasitas muatmaksimum akan mengakibatkan potensipanas yang dimiliki fluida pemanas tidakdapat termanfaatkan secara maksimum.Ruang kosong di dalam fermentor menye-babkan lembaran logam yang telah memilikipotensi merambatkan panas akan melepaskanpanas ke udara di dalam ruang fermentasi.

Fermentasi adalah proses produksienergi dalam sel dalam keadaan anaerobik(tanpa oksigen) atau respirasi dalamlingkungan anaerobik tanpa akseptor elektroneksternal. Reaksi dalam proses fermentasiberbeda-beda tergantung pada jenis gula yang

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

30 35 40

Wak

tu (tim

e ), ja

m (ho

ur) .

.......

.

42

47

52

57

62

67Su

hu fl

uida

(flu

id te

mpe

ratu

re),

oC ...

......

.....

Waktu (time)

Suhu (temperature)

Waktu (Time)

Suhu (Temperature)

Y2 = 1.1474.X + 1.1267R2 = 0.9747

Y1 = 4.9817.X + 46.204R2 = 0.9707

Gambar 3. Hubungan antara suhu terkontrol dengan suhu fluida maksimum dalam mantel pemanas dan waktuproses fermentasi.

Figure 3. Relationship between controlled temperature with maximum temperature of fluid in water jacketand fermentation process.

Suhu terkontrol (Controlled temperature), oC

06

5.5

05

4.5

04

3.5

03

2.5

02

Wak

tu, j

am (T

ime,

hou

rs)

Suhu

flui

da (

Flui

d te

mpe

ratu

re),

o C67

62

57

52

47

42


61


menggunakan thermostat terhadap suhufluida pemanas maksimum dan waktu prosesfermentasi masing-masing. Persamaantersebut dapat digunakan sebagai acuanproses fermentasi dengan jumlah bahansebanyak 40% dari kapasitas muat maksimumdan pada kisaran pengaturan suhu 30-40oC.

Karakteristik Fisik Biji Kopi

Studi sifat fisik produk pertanian berupabiji-bijian atau benih telah banyak dilakukanseperti hazelnut (Aydin, 2002), almond(Aydin, 2003), dan biji kakao kategori B(Bart-Plange & Baryeh, 2003). Beberapapenelitian yang mempelajari sifat fisik biji kopitelah banyak dilakukan terutama pada tahapanpengolahan sekunder (Rodrigues et al., 2003;Sri-Mulato et al., 2004; Purwadaria et al.,2008; Mendonca et al., 2009; Franca et al.,2009; Widyotomo et al., 2010). Namundemikian, studi yang mempelajari perubahansifat fisik biji kopi selama proses fermentasimasih sangat terbatas (Jackels et al., 2006;Endris & Senbet, 2006).

Hasil analisis sifat fisik biji kopi keringpascafermentasi berkadar air 9-10% memilikinilai densitas antara 0,65-0,68 g/mL, jumlahbiji 590-630 butir per 100 gram, nilai L antara29,1-29,7; konstanta a antara b masing-masing antara 0,42-0,53 dan 19,5-19,75; dandistribusi sebaran biji berdiameter lebihbesar dari 6,5 mm sebanyak 59-73%, bijiberdiameter lebih besar dari 6 mm atau samadengan 6,5 mm sebanyak 18-27%, bijiberdiamater lebih besar dari 5 mm atau samadengan 6 mm sebanyak 7-13% dan bijiberdiameter lebih kecil atau sama dengan5 mm sebanyak 0,07-0,09%. Data tersebutmenunjukkan bahwa proses fermentasi tidakmemberikan pengaruh yang nyata terhadapperubahan beberapa sifat fisik biji kopisebagaimana tersebut di atas.

Pengaruh suhu dan waktu fermentasiterhadap beberapa cacat biji kopi pasca-

fermentasi ditampilkan pada Gambar 4. Hasilpenelitian menunjukkan bahwa suhu danwaktu fermentasi dapat berdampak padamunculnya biji bertutul dan perubahan warnabiji menjadi coklat. Biji coklat dan biji bertutulmerupakan kriteria cacat yang dimiliki bijikopi kering dengan nilai masing-masing1/4 dan 1/10 (BSN, 2008). Jumlah biji coklatyang dihasilkan dari proses fermentasi lebihbanyak jika dibandingkan dengan jumlah bijibertutul. Jumlah biji bertutul yang dihasilkandari proses fermentasi dalam fermentorantara 2-5 biji/100 g, sedangkan jumlah bijicoklat antara 1-8 biji/100 g. Hal tersebutmenunjukkan bahwa dengan semakintinggi suhu dan waktu fermentasi di dalamfermentor, maka jumlah biji berwarna coklatakan semakin tinggi. Pencoklatan yang terjadidi permukaan biji kopi disebabkan olehterjadinya reaksi Maillard. Reaksi Maillardadalah reaksi pencoklatan non enzimatis yangterjadi karena adanya reaksi antara gulapereduksi dengan gugus amin bebas dariasam amino atau protein (Sri-Mulato et al.,2004). Reaksi pencoklatan tersebut akanberpengaruh terhadap citarasa seduhan kopiyang dihasilkan sehingga dalam StandarNasional Indonesia dikriteriakan sebagai bijicacat (BSN, 2008).

Lebih lanjut Braham & Bressani (1979)melaporkan bahwa pada permukaan kulitcangkang biji kopi melekat lapisan lendir(mucilage) sebanyak 13,7% berat kering (bk)dengan tebal 0,5 – 2 mm, 30% bk gulapereduksi, dan 8,9% bk berupa protein. Padakondisi tersebut, maka suhu yang tinggi danwaktu proses yang relatif lama akanberdampak pada peningkatan laju danintensitas proses pencoklatan. Selain ditandaidengan terjadinya proses pencoklatan dipermukaan biji, fenomena tersebut jugaditunjukkan dengan penurunan kadar lendiryang melekat di permukaan kulit cangkang.Gambar 5 menunjukkan bahwa secaraumum perlakuan panas selama proses

62



fermentasi akan berdampak pada semakinbanyak lapisan lendir yang terurai. Kondisiruang yang relatif hangat akan mempercepatperuraian gula selama proses fermentasi.Namun demikian, proses yang kurangterkendali akan berakibat pada terjadinyareaksi pencoklatan.

Biji hitam sebagian merupakan salah satukriteria cacat biji kopi, dan memiliki nilai cacat1/2 (BSN, 2008). Biji hitam sebagianmerupakan cacat biji yang disebabkan oleh

622

1218

630

1218

635 12

18640 12

18

BHSBT

BC

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Nil

ai (s

core

) ....

.

Suhu dan waktu (temperature and time ) Kode cacat (defect codes)

BHS BT BC

Kode cacatDefect codesSuhu (Temperature), oC

NIla

i (Sc

ore)

Gambar 4. Pengaruh suhu dan waktu proses fermentasi terhadap cacat biji kopi.Figure 4. Influence of temperature and duration process of fermentation on defect coffee beans.

BCBHS BT

BT

BC

BHS

Keterangan (Note): BT = biji bertutul; BC = biji coklat; BHS = biji hitam sebagian(BT = mottled beans; BC = brown beans; BHS = partly black beans).

buah belum masak atau muda, seranganhama yang diikuti oleh penyakit selama buahmasih tumbuh dan melekat ditangkaitanaman, dan proses penyimpanan yangkurang tepat. Proses sortasi buah kopi yangdilakukan sebelum dilakukan pengupasan kulitbuah (pulping) merupakan salah satu upayauntuk menekan rendahnya mutu biji kopikering yang dihasilkan (Widyotomo et al.,2009; Widyotomo, 2010; Widyotomo et al.,2011a).

buah

Waktu (Time), menit (minutes)


63


Citarasa

Kualitas minuman kopi ditunjukkandengan kesatuan nilai dari aroma, flavor,acidity dan body. Aroma seduhan kopimuncul sebagai akibat dari menguapnyasenyawa volatil yang tertangkap oleh indraperasa atau penciuman manusia. Yusianto(1999) melaporkan bahwa keasaman yangtinggi akan memberikan kualitas aroma yanglebih baik. Trigonellin merupakan prekursoraroma pada kopi dan dengan adanya prosespenyangraian akan menghasilkan senyawa-senyawa volatil. Senyawa volatil yangterbentuk merupakan komponen hasildegradasi trigonellin dan komponen utamanya(46%) adalah piridin. Flavor merupakankombinasi antara aroma yang ditangkap oleh

indera penciuman manusia dan rasa seduhanyang ditangkap oleh indera perasa. Rasaseduhan berhubungan dengan senyawa nonvolatil yang terlarut, sedangkan aromaberhubungan dengan senyawa volatil. Untukmendapatkan flavor yang optimum, makatrigonellin dalam biji kopi harus lebih besardari 1%. Aftertaste atau kesan lanjutancitarasa merupakan kesan yang diperoleh dariuap seduhan kopi. Acidity merupakan kesancitarasa utama yang berhubungan denganadanya senyawa-senyawa yang berasa manis.Sedangkan body merupakan kekentalan dariseduhan kopi sebagai karakter internal yangdapat dinilai karena ada kesan kental di langit-langit mulut (Ismayadi, 2010).

Citarasa seduhan kopi hasil fermentasidalam karung ditampilkan pada Gambar 6.

3

3,5

4

4,5

5

5,5

4 6 8 10 12 14 16 18 20

Waktu (time), jam (hours)

Kad

ar le

ndir

(muc

hila

ge),

% ..

......

22 30 35 40

Gambar 5. Pengaruh suhu dan waktu proses terhadap kadar lendir.Figure 5. Influence of temperature and duration process of fermentation on mucilage content.

Kad

ar le

ndir

(Muc

ilage

), %

Waktu, jam (Time, hour)

5.5

5

4.5

4

3.5

3

22oC 30oC 35oC 40oC

4 6 8 10 12 14 16 18 20

64



Hasil penelitian menunjukkan bahwa prosesfermentasi kering dalam karung akanmemberikan nilai tertinggi jika dilakukanselama 12 jam. Hal yang sama dilaporkanoleh Yusianto (2008) bahwa fermentasi kopiArabika sebaiknya dilakukan selama 12 jamdengan tujuan untuk mengurangi danmemudahkan pencucian lender biji sertamemperbaiki citarasa.

Hasil analisis Response SurfaceMethodology (RSM) dari beberapa para-meter citarasa seduhan kopi yang difermentasidalam fermentor terkendali ditampilkanpada Gambar 7 dan 8. Fermentor terkendaliakan tetap memberikan nilai seduhan kopi

yang baik jika dioperasionalkan pada rentangsuhu 25-31oC dan waktu proses selama6-13 jam (Gambar 7). Kondisi proses yangakan menghasilkan nilai beberapa para-meter citarasa tertinggi dicantumkan padaTabel 1 dan diketahui juga bahwa nilaibalance, overall dan rerata beberapa para-meter citarasa seduhan kopi menunjukkanbahwa kondisi proses yang optimum untukmenghasilkan citarasa terbaik adalah padasuhu fermentasi 25oC dan waktu 12 jam.Umumnya, petani kopi menerapkan prosesfermentasi cara kering, yaitu dengan meng-gunakan karung plastik tanpa air karena buahkopi yang dihasilkan dari setiap kali panen tidak

7

7,1

7,2

7,3

7,4

7,5

7,6

7,7

7,8

aroma flavor aftertaste acidity body balance overall

Karakter cita rasa (organoleptic characteristic)

Nila

i (sco

re ) ..

..

6 jam (hour) 12 jam (hour) 18 jam (hour)

Karakter citarasa (Organoleptic characteristic)

aroma flavor aftertaste acidity body balance overall

Nila

i (Sc

ore)

7.8

7.7

7.6

7.5

7.4

7.3

7.2

7.1

7

18 jam (hour) 12 jam (hour)

6 jam (hour)

Gambar 6. Karakter citarasa biji kopi hasil fermentasi dalam karung selama 6, 12, dan 18 jam.Figure 6. Organoleptic characteristics of coffee beans fermented in bags for 6,12, and 18 hours.


65


10.0

9.5

9.0ECHIP

40

35

30

25

suhu_oC

18

15

12

9

6waktu

_jam

......Uniformity

7.8

7.6

7.4

7.2ECHIP

40

35

30

25

suhu_oC

18

15

12

9

6

waktu_jam

.....Body

7.6

7.4

7.2ECHIP

40

35

30

25

suhu_oC

18

15

12

9

6

waktu_jam

....Acidity

7.6

7.4

7.2ECHIP

40

35

30

25

suhu_oC

18

15

12

9

6waktu

_jam

...

Gambar 7. Kurva RSM beberapa parameter organoleptik biji kopi hasil fermentasi dengan variasi suhu danwaktu.

Figure 7. RSM curve of several parameter organoleptic test of coffee beans fermented with varied temperatureand time.

7.6

7.4

7.2ECHIP

40

35

30

25

suhu_oC

18

15

12

9

6waktu_

jam

..Flavor

Flavor

Acidity

Body

7.6

7.4

7.2ECHIP

40

35

30

25

suhu_oC

18

15

12

96

waktu_jam

.AromaAroma

Aftertaste Uniformity

7.8

7.6

7.4

7.2

10.0

09.5

09.0

Suhu (Temperature) oC Waktu, jam (Time, hour) Suhu (Temperature) oC Waktu, jam (Time, hour)

Suhu (Temperature) oC Waktu, jam (Time, hour)Suhu (Temperature) oC Waktu, jam (Time, hour)

Suhu (Temperature) oC

Suhu (Temperature) oC Waktu, jam (Time, hour)

7.6

7.4

7.2

7.6

7.4

7.2

7.6

7.4

7.2

7.6

7.4

7.2


66



Gambar 8. Kurva RSM parameter balance, dan overall biji kopi hasil fermentasi dengan variasi suhu danwaktu.

Figure 8. RSM curve of balance and overall parameters of coffee beans fermented with varied temperatureand time.

7.8

7.6

7.4

7.2ECHIP

40

35

30

25

suhu_oC

18

15

12

9

6waktu_jam

..........Overall

7.8

7.6

7.4

ECHIP

40

35

30

25

suhu_oC

18

15

12

9

6waktu

_jam

.......BalanceBalance

7.8

7.6

7.4

Suhu (Temperature), oC6

912

1518


2530

3540

Overall

7.8

7.6

7.4

7.2

Suhu (Temperature), oC6

9 1215

18

Waktu, jam (Time, hour)25

3035

40

Tabel 1. Kondisi proses yang akan menghasilkan nilai beberapa parameter citarasa tertinggi

Table 1. Process conditions which produce high score for several parameter organoleptic test

Aroma 31 06

Flavor 25 12

Acidity 25 16

Body 25 12

Uniformity 31 10

Balance 25 12

Aftertaste 25 12

Overall 25 12

Parameter citarasaOrganoleptic parameters

Kondisi proses (Process condition)

Suhu (Temperature), oC Waktu, jam (Time, hours)

besar. Pada kondisi tersebut, penerapan prosesfermentasi cara kering akan lebih sederhanadan murah serta berlangsung relatif cepat jikadibandingkan dengan fermentasi cara basah.

KESIMPULAN

Fermentor biji kopi terkendali tipesilinder horizontal telah berhasil diujicobadengan beban proses 20 kg/batch atau 50%dari kapasitas tampung maksimum. Hasilpenelitian menunjukkan bahwa:

1. Sumber panas beberapa pemanas listrikmampu membangkitkan suhu selamaproses fermentasi.

2. Fermentasi biji kopi dalam fermentor padakisaran suhu 30-40oC tidak berdampakterhadap perubahan beberapa sifat fisikbiji kopi seperti densitas, jumlah biji per100 g, dan distribusi sebaran biji.

3. Kondisi optimum operasional fermentoruntuk proses fermentasi kopi Arabikaadalah pada suhu 25oC selama 12 jam.


67


DAFTAR PUSTAKA

Albanese, D.; M.D. Matteo; M. Poiana &S. Spagnamusso (2009). Espressocoffee (EC) by POD: Study of thermalprofile during extraction process andinfluence of water temperature onchemical–physical and sensorialproperties. Food Research Interna-tional, 42, 727–732.

Aydin, C. (2002). Physical properties of hazelnuts. Biosystem Engeneering, 82,297–303.

Aydin, C. (2003). Physical properties of almondunt and kernel. Jurnal Food Enginee-ring, 60, 315–320.

Bart-Plange, A. & E.A. Baryeh (2003). The phy-sical properties of category B cocoabeans. Journal of Food Engineering,60, 219–227.

BSN (2008). Standar Nasional Indonesia BijiKopi 2907:2008. Badan StandarisasiNasional.

Endris, S. & B.W. Senbet (2006). The Influenceof Shade During Fermentation Stageof Wet Processing on the Cup Qua-lity of Arabica Coffee. p. 549–553. In:Proceeding of 21st International Con-ference on Coffee Science (ASIC),Montpellier, France.

Franca, A.S.; L.S. Oliveira; J.C.F. Mendonsa &X.A. Silva (2009) Physical and chemi-cal attributes of defective crude androasted coffee beans. Food Chemis-try, 90, 89–94.

Ismayadi, C. (1998). Cita rasa kopi arabikaspesialti Indonesia. Warta PusatPenelitian Kopi dan Kakao Indone-sia, 14, 165–172.

Ismayadi, C. (2010). Karakteristik dan deskripsicitarasa kopi. p. 18–31. In: MateriPelatihan Uji Citarasa Kopi. PusatPenelitian Kopi dan Kakao Indonesia

Jackels, S.; C. Jackels; C. Vallejos; S. Kleven;R. Rivas & S. Fraser-Dauphinee (2006).Control of the coffee fermentation pro-

cess and quality of the resultingroasted coffee: Studies in the field labo-ratory and on small farms in Nicaraguaduring the 2005–2006 harvest.p. 434–442. In: Proceeding of 21st

International Conference on CoffeeScience (ASIC), Montpellier, France.

McCabe W.L.; J.C. Smith & P. Harriott (1999).Operasi Teknik Kimia. Alih bahasa:E. Jasjfi. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Mendonca, J.C.F.; A.S. Franca & L.S. Oliveira(2009). Physical characterizationof non-defective and defectiveArabica and Robusta coffees beforeand after roasting. Journal of FoodEngineering, 92, 474–479.

Misnawi & Sulistyowati (2006). Mutu kopiIndonesia dan Peluang peningkatandaya saingnya. Warta PusatPenelitian Kopi dan Kakao Indo-nesia. 22, 127–132.

Mohsenin, N.N. (1978). Physical Properties ofPlant and Animal Materials. Gordonand Breach Science Published,New York.

Purwadaria, H.K.; Sri-Mulato & A.M. Syarief(2008). Pengembangan proses deka-feinasi biji kopi dengan pelarut tersierdari pulpa kakao. Laporan kegiatanpenelitian KKP3T. LPPM IPB. Bogor.

Rodrigues, M.A.A.; M.L.A. Borges;A.A. Franca; L.S. Oliveira & P.C. Correa(2003). Evaluation of physical proper-ties of coffee during roasting. ASAEAnnual International Meeting/CIGRXVth World Congress. Chicago, I1.2002. Manuscript FP 03 004. Vol. V.December 2003.

Sri-Mulato; S. Widyotomo & E. Suharyanto(2006). Pengolahan Produk Primerdan Sekunder Kopi. Pusat PenelitianKopi dan Kakao Indonesia. Jember,Jawa Timur.

Sri-Mulato; S. Widyotomo & H. Lestari (2004).Pelarutan kafein biji kopi Robusta dengankolom tetap menggunakan pelarut air.Pelita Perkebunan, 20, 97–109.

68



Sumarno, D.; S. Mawardi; Maspur & H. Pra-yuginingsih (2009). Peningkatan nilaitambah pengolahan kopi Arabikametode basah menggunakan modelkemitraan bermediasi (Motramed) padaunit pengolahan hasil di KabupatenNgada-NTT. Pelita Perkebunan, 25,38–54.

Widyotomo, S. (2008). Teknologi fermentasi dandiversifikasi pulpa kakao menjadiproduk yang bermutu dan bernilaitambah. Warta Review PusatPenelitian Kopi dan Kakao Indo-nesia, 24, 71–89.

Widyotomo, S. (2010). Evaluasi kinerja mesinpengupas kulit buah kopi basah tipesilinder horisontal. Jurnal EnjiniringPertanian, 8, 27–38.

Widyotomo, S.; H. Ahmad; S. Soekarno &Sri-Mulato (2011a). Kinerja mesinpengupas kulit buah kopi basah tipetiga silinder horisontal. Pelita Per-kebunan, 27, 36–54.

Widyotomo, S.; H.K. Purwadaria & C. Ismayadi(2011b). Pengembangan sentra industrikopi terpadu berwawasan lingkunganuntuk mendukung pengembanganagroindustri di pedesaan. LaporanAkhir Insentif Ristek. KementerianRiset dan Teknologi.

Widyotomo, S.; H.K. Purwadaria & C. Ismayadi(2012a). Pengembangan sentra industrikopi terpadu berwawasan lingkunganuntuk mendukung pengembanganagroindustri di pedesaan. LaporanAkhir Insentif Ristek. KementerianRiset dan Teknologi. Jakarta.

Widyotomo, S.; H.K. Purwadaria & C. Ismayadi(2012b). Peningkatan mutu dan nilaitambah kopi melalui pengembangan

proses fermentasi dan dekafeinasi.Prosiding Seminar Hasil PenelitianInsentif Riset. KP-2012-060. Kemen-terian Riset dan Teknologi. Jakarta.

Widyotomo, S.; Sri-Mulato; H. Ahmad &S. Soekarno (2009). Kinerja pengupaskulit buah kopi segar tipe silinderganda horizontal. Pelita Perkebunan,25, 55–75.

Widyotomo, S.; Sri-Mulato; H.K. Purwadaria& A.M. Syarief (2010). Karakterisasifisik kopi pascapengukusan dalamreaktor kolom tunggal. PelitaPerkebunan, 26, 25–41.

Yusianto (1999). Komposisi kimia biji kopidan pengaruhnya terhadap citarasaseduhan. Warta Pusat PenelitianKopi dan Kakao, 15, 190–202.

Yusianto (2008). Panen dan penangananpascapanen. p. 132–153. In: S. Mawardi;R. Hulupi; A. Wibawa; S. Wiryadiputra& Yusianto (Eds.). Panduan Budidayadan Pengolahan Kopi Arabika Gayo.Pusat Penelitian Kopi dan KakaoIndonesia.

Yusianto; R. Hulupi; Sulistyowati; S. Mawardi& C. Ismayadi (2005). Sifat fisiko kimiadan citarasa beberapa varietas kopiArabika. Pelita Perkebunan, 21,200–222.

Zaenudin & S. Abdoellah (2003). Programpengembangan teknologi dalam rangkamendukung perkopian nasional yangtangguh. Warta Pusat Penelitian Kopidan Kakao Indonesia, 19, 39–44.

*********.

Optimasi Proses Fermentasi Biji Kopi Arabika Dalam ... Perkebunan/vol_29_no_1_april_2013/Optimasi...

Documents

Transcript of Optimasi Proses Fermentasi Biji Kopi Arabika Dalam ... Perkebunan/vol_29_no_1_april_2013/Optimasi...