Proses Steaming Pengukusan Biji Kopi

19 Tabel 4.2. Hasil analisis karakteristik kimia bahan baku Komponen Biji kopi Kafein, 2.28 Asam klorogenat, 7.6 Trigonelin, 1.7 Dari Tabel 4.2 dapat dilihat bahwa kadar kafein pada biji kopi adalah sebesar 2.28 , sedangkan untuk kadar asam klorogenat dan trigonellin masing-masing adalah sebesar 7.6 dan 1.7 . Tabel 4.3. Hasil analisis organoleptik bahan baku Parameter Nilai [skala 0-4] Aroma 3.5 Flavor 3.5 Bitterness 3.5 Body 3.5 Dari tabel di atas terlihat bahwa hasil uji organoleptik untuk parameter aroma, flavor, bitterness dan body masing-masing bernilai 3.5 pada skala 0-4.

4.2. Dekafeinasi Kopi dalam Reaktor Kolom Tunggal

Proses dekafeinasi kopi menggunakan reaktor kolom tunggal dilakukan dalam 2 dua tahap, yaitu tahap pertama berupa proses pengukusan steaming dan tahap kedua adalah proses pelarutan kafein pada biji kopi.

4.2.1. Proses Steaming Pengukusan Biji Kopi

Proses pengukusan steaming menggunakan media air pada suhu 100 o C dilakukan selama 4 jam di dalam reaktor kolom tunggal yang dihubungkan dengan seperangkat PC sebagai pengontrol suhu Gambar 4.4. Proses ini bertujuan untuk memperoleh pengembangan volume biji kopi dan kadar air yang maksimal. Sketsa alat yang digunakan ditampilkan dalam Gambar 4.5. 20 Gambar 4.4. Reaktor kolom tunggal untuk proses dekafeinasi kopi hasil rancangan Puslit Kopi dan Kakao Indonesia, Jember. Gambar 4.5. Sketsa alat reaktor kolom tunggal. 21 Ketel yang berfungsi untuk membangkitkan panas dan uap air panas water saturated diisi air dengan perbandingan 1 : 5 terhadap berat biji kopi. Karakteristik peningkatan suhu air, dan biji kopi selama proses pengukusan ditampilkan pada Gambar 4.6. Air sebagai media yang berfungsi mengembangkan volume biji kopi mengalami peningkatan suhu sampai 100 o C setelah proses pemanasan berlangsung selama 90 menit. Hal tersebut menunjukkan bahwa desain dan rancang bangun tungku sebagai sumber panas mampu membangkitkan energi panas yang cukup untuk meningkatkan suhu air sebesar 66 o C dalam waktu yang relatif singkat. Pemanasan singkat tersebut bertujuan untuk memperbesar pori-pori permukaan dan jaringan biji kopi agar pelarut akan mudah masuk ke dalamnya. 20 40 60 80 100 120 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 Waktu menit S u hu C Lingkungan Kopi A1 Air Gambar 4.6. Karakteristik suhu air dan biji kopi selama proses pengukusan. Biji kopi termasuk bahan pertanian yang memiliki sifat konduktifitas panas yang rendah karena memiliki susunan sel yang sangat rapat. Molekul- molekul air bergerak cepat meninggalkan permukaan air dalam bentuk uap air bebas, menembus tumpukan, dan memanaskan permukaan biji kopi. Panas merambat ke dalam jaringan biji dan menyebabkan sel-sel berekspansi karena tekanan uap air dan senyawa-senyawa gas volatil yang ada di dalam sel. Hasil 22 penelitian menunjukkan bahwa peningkatan suhu biji kopi berlangsung lebih lambat dibandingkan dengan peningkatan suhu air, dan kesetimbangan suhu terjadi setelah proses berlangsung selama 90 menit. Biji kopi yang digunakan dalam penelitian ini adalah kopi Robusta hasil pengolahan kering dengan kadar air 12. Biji kopi diklasifikasikan dalam 4 tingkatan ukuran, yaitu kode A 1 berupa biji kopi dengan ukuran lebih besar dari 7.5 mm, kode A 2 berupa biji kopi dengan ukuran lebih kecil dari 7.5 mm atau lebih besar dari 6.5 mm, kode A 3 berupa biji kopi dengan ukuran lebih kecil dari 6.5 mm atau lebih besar dari 5.5 mm, dan kode A 4 berupa biji kopi dengan ukuran lebih kecil dari 5.5 mm. Dalam satu jam proses pengukusan, ekspansi sel-sel biji kopi hanya meningkat antara 17-27 tergantung pada ukuran biji Gambar 4.7. Pengembangan biji mencapai nilai maksimum 32-38 untuk semua ukuran biji setelah pengukusan berlangsung 3 jam. Pemanasan lanjut tidak menambah volume biji, dan permukaan atau lapisan biji tidak sampai pecah. 5 10 15 20 25 30 35 40 1 2 3 4 Waktu jam P e ngem ban gan v ol u m e A1 A2 A3 A4 Gambar 4.7. Pengembangan volume biji kopi selama proses pengukusan. Berdasarkan Gambar 4.7 terlihat bahwa biji kopi ukuran kecil A 4 memberikan tingkat ekspansi paling rendah, sedangkan biji kopi berukuran besar A 1 memiliki tingkat ekspansi paling tinggi. Fenomena tersebut terkait dengan ukuran dan jumlah sel-sel penyusun yang ada di dalam biji kopi. Keberadaan air di dalam sel menyebabkan dinding-dinding sel bersifat elastis dan ulet sehingga dinding sel mampu bertahan dari akumulasi tekanan uap air dan gas senyawa A1 : d 7.5mm A2 : 6.5mm d 7.5 mm A3 : 5.5mm d 6.5mm A4 : d 5.5mm 23 volatil yang ada di dalamnya. Peningkatan kadar air bertujuan untuk melunakkan biji kopi dan merupakan langkah awal proses dekafeinasi. Ekspansi volume biji menyebabkan ukuran sel-sel bertambah besar dan mengakibatkan peningkatan porositas antar sel satu dengan yang lainnya. Pori- pori jaringan biji kopi menjadi terbuka dan dimanfaatkan oleh molekul-molekul air masuk ke dalamnya. Perbedaan konsentrasi air yang tinggi antara permukaan dan di dalam biji kopi menyebabkan terjadinya peristiwa osmose. Molekul air masuk ke dalam biji kopi dengan cara difusi dan kemudian menerobos dinding sel di dalam jaringan biji. Molekul air terperangkap di dalam sel-sel sehingga kadar air biji kopi meningkat seperti yang ditampilkan pada Gambar 4.8. 10 20 30 40 50 60 1 2 3 4 Waktu jam K a d a r A ir A1 A2 A3 A4 Gambar 4.8. Peningkatan kadar air biji kopi selama proses pengukusan. Kadar air biji kopi mengalami peningkatan setelah proses pengukusan berlangsung selama 1 jam yaitu sebesar 42-46. Pada kahir proses pengukusan kadar air biji kopi meningkat dari 12 menjadi 54-57. Pada kondisi demikian ternyata biji kopi telah mengalami pengembangan maksimum karena dengan penambahan waktu pengukusan lebih dari 4 jam tidak memberikan penambahan kadar air biji kopi. Pada kondisi ini pengembangan volume sudah mencapai maksimum dan tidak ada lagi ruang kosong yang dapat diisi air. Biji kopi telah mengalami proses pembasahan ulang rewetting dengan kadar air mendekati kadar air saat biji kopi segar. Pengembangan volume dan peningkatan kadar air A1 : d 7.5mm A2 : 6.5mm d 7.5 mm A3 : 5.5mm d 6.5mm A4 : d 5.5mm 24 menyebabkan jarak antar sel semakin jauh di dalam biji kopi sehingga kafein diharapkan mudah keluar dari biji kopi. Analisis beberapa perubahan fisik biji kopi pasca pengukusan juga dilakukan, antara lain Geometric Mean Diameter GMD, sperisitas sphericity, densitas partikel particle dencity, dan densitas kamba bulk dencity. Pada 1 jam pertama pengukusan, GMD biji kopi berkisar antara 0.74-0.78 mm, dan setelah proses pengukusan berlangsung selama 4 jam berkisar antara 0.86-0.89 mm. Proses pengukusan lebih dari 4 jam tidak memberikan peningkatan nilai GMD, dan hal tersebut berkaitan dengan ekspansi pengembangan biji kopi yang telah mencapai tingkat maksimum Gambar 4.9. 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 2 3 4 Waktu jam G M D m m A1 A2 A3 A4 Gambar 4.9. Geometric mean diameter GMD biji kopi selama pengukusan. Perubahan sperisitas tiap ukuran biji kopi pada proses pengukusan steaming disajikan dalam Gambar 4.10. A1 : d 7.5mm A2 : 6.5mm d 7.5 mm A3 : 5.5mm d 6.5mm A4 : d 5.5mm 25 0,68 0,69 0,7 0,71 0,72 0,73 0,74 0,75 0,76 1 2 3 4 Waktu jam S p e ris it a s A1 A2 A3 A4 Gambar 4.10. Sperisitas biji kopi selama proses pengukusan. Pada gambar di atas terlihat bahwa sperisitas biji kopi pasca pengukusan selama 4 jam juga memberikan nilai yang tetap. Pengembangan biji kopi yang mencapai nilai maksimum mengakibatkan biji kopi cenderung memiliki dimensi yang mendekati bulat. Tekanan uap dan air yang masuk ke dalam sel-sel biji kopi menyebabkan sifat elastis dan membentuk permukaan biji menjadi lebih bulat. Perubahan nilai densitas kamba biji kopi selama proses pengukusan ditampilkan dalam Gambar 4.11. Pengembangan ruang di dalam sel biji akan mengakibatkan air yang terserap semakin besar, dan penambahan air di dalam sel- sel biji berakibat pada penambahan berat per satuan volumenya. 680 700 720 740 760 780 1 2 3 4 Waktu jam D e ns it a s K am ba k g m 3 A1 A2 A3 A4 Gambar 4.11. Densitas kamba biji kopi selama proses pengukusan. A1 : d 7.5mm A2 : 6.5mm d 7.5 mm A3 : 5.5mm d 6.5mm A4 : d 5.5mm A1 : d 7.5mm A2 : 6.5mm d 7.5 mm A3 : 5.5mm d 6.5mm A4 : d 5.5mm 26 Hasil analisis menunjukkan bahwa sebelum proses pengukusan, biji kopi memiliki nilai densitas kamba antara 688-707 kgm 3 . Pada Gambar 4.10 terlihat bahwa densitas biji kopi selama 4 jam pengukusan naik menjadi 760-770 kgm 3 . Setelah 2 jam proses pengukusan, tekanan uap dan air panas mampu meningkatkan densitas partikel dan densitas kamba 4-5. Pengembangan dinding sel yang telah maksimum terjadi setelah proses pengukusan berlangsung selama 4 jam, yaitu antara 8.5-8.9. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan waktu pengukusan sampai dengan 4 jam lebih lama ternyata tidak memberikan persentase peningkatan yang nyata. Perubahan densitas partikel pada biji kopi selama pengukusan memiliki trend yang hampir sama dengan densitas kamba. Kurva perubahan densitas kamba dan densitas pertikel yang terbentuk selama proses pengukusan memberikan karakter yang relatif sama Gambar 4.12. 0,72 0,73 0,74 0,75 0,76 0,77 0,78 0,79 0,8 1 2 3 4 Waktu jam P a rt ik e l D e n s it y g m l A1 A2 A3 A4 Gambar 4.12. Densitas partikel biji kopi selama proses pengukusan. Berdasarkan Gambar 4.12 terlihat bahwa densitas partikel biji kopi mencapai nilai maksimum selama 3-4 jam proses pengukusan yaitu sebesar 0.78- 0.79 gml. Perubahan pH air yang digunakan sebagai media pengembangan biji kopi untuk proses pengukusan di tampilkan dalam Gambar 4.13. A1 : d 7.5mm A2 : 6.5mm d 7.5 mm A3 : 5.5mm d 6.5mm A4 : d 5.5mm 27 2 4 6 8 10 12 1 2 3 4 Waktu jam pH A1 A2 A3 A4 Gambar 4.13. Perubahan pH air selama proses pengukusan. pH air yang semula netral nilai 7 mengalami peningkatan menjadi 9 setelah proses pengukusan berlangsung selama 1 jam. pH air mulai stabil pada nilai 9-10 setelah proses pengukusan berlangsung selama 2 jam. Perlakuan panas dan peningkatan volume air di dalam dinding sel diduga mengakibatkan terjadinya pelarutan ion OH - yang berada pada sel-sel biji kopi dan masuk ke dalam air.

4.2.2. Proses Pelarutan Kafein