IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. PENYIMPANAN KOPI Penyimpanan kopi dilakukan selama 36 hari. Penyimpanan ini digunakan sebagai verifikasi dari model program simulasi pendugaan kadar air biji kopi selama penyimpanan dalam waktu tertentu. Selama penyimpanan dilakukan pengukuran kadar air, suhu dan RH dari produk dan lingkungan sekitar produk dan lingkungan sekitar gudang. Model gudang dibuat dari bahan kayu multiplek yang dilapisi dengan seng plat untuk mencegah terjadinya perpindahan uap air dari bahan ke dinding gudang. Jumlah biji kopi yang digunakan sebanyak 48 kg yang dikemas ke dalam 160 karung. Pada setiap karung berisi 300 g. Karung tersebut disusun di dalam gudang hingga 16 lapis. Pada model penyimpanan ini dibagi menjadi tiga bagian yaitu bagian bawah, bagian tengah dan bagian atas. Pada bagian bawah terdiri dari lapisan 1 dan 2. Pada bagian tengah terdiri dari lapisan ke-3 hingga lapisan ke-7. Sedangkan bagian atas terdiri dari lapisan ke-8 hingga lapisan ke-16. Pada bagian bawah yaitu lapisan 1 dan 2 mengalami perendaman dengan air selama 4 jam sehingga terjadi peningkatan kadar air. Kadar air awal pada bagian bawah, bagian tengah dan bagian atas adalah 12.35 % (bb). Setelah mengalami perendaman selama 4 jam pada bagian bawah mengalami peningkatan kadar air menjadi 45.71 % (bb). Dari hasil pengukuran diperoleh data perubahan kadar air yang dapat dilihat pada Lampiran 3. Gambar 6 menunjukkan grafik perubahan kadar air biji kopi setiap bagian selama penyimpanan.
30
Gambar 6. Perubahan kadar air biji kopi selama penyimpanan
Pada Gambar 6 terjadi perbedaan kandungan kadar air biji kopi setiap sempel pada bagian yang sama. Pada lapisan bawah satu (B1) dan bawah dua (B2) terjadi perbedaan kandungan kadar air yang nampak begitu jelas. Pada bagian tengah (T1 dan T2) dan bagian atas (A1 dan A2) juga terjadi hal yang sama. Perbedaan kadar air pada setiap sampel terjadi karena adanya penataan karung yang terlalu rapat pada bagian tertentu sehingga sirkulasi udara tidak lancar yang mengakibatkan terjadinya perbedaan kandungan air pada setiap sampel yang diambil. Gambar 6 kurang menunjukkan grafik yang baik sehingga perlu dilakukan Penyederhanaan untuk memperoleh grafik yang lebih baik. Hasil yang diperoleh dapat dilihat pada Gambar 7. Data hasil penyederhanaan kadar air biji kopi selama penyimpanan dalam gudang dapat dilihat pada Lampiran 4.
31
Gambar 7. Perubahan kadar air biji kopi pada setiap bagian
Pada Gambar 7 dapat dilihat terjadi peningkatan kadar air bagian bawah, tengah dan atas pada awal penyimpanan. Peningkatan kadar air pada bagian bawah disebabkan karena penyerapan air oleh biji kopi dari karung goni. Sedangkan pada bagian tengah dan atas terjadi penyerapan uap air yang ada di udara sekitar akibat aktivitas penguapan dari biji kopi bagian bawah. Penyerapan air pada bagian bawah berlangsung hingga kandungan uap air yang ada pada biji kopi setimbang selanjutnya mengalami penurunan. Penyerapan uap air oleh biji kopi pada bagian tengah dan atas akan terus berlangsung hingga kandungan kadar air dari biji kopi bagian bawah, bagian tengah dan bagian atas akan mencapai kesetimbangan dengan kandungan air yang ada di udara sekitar. Selain itu pada bagian tengah dan atas juga mengalami penguapan akibat terjadinya perbedaan kandungan air bahan dengan udara. Setelah mencapai kesetimbangan maka terjadi penurunan kadar air dari bagian bawah, tengah dan atas hingga mencapai kadar air yang sama. Dari Gambar 7 total massa air yang diuapkan oleh biji kopi bagian bawah sebanyak 1.42 kg. Sedangkan total massa uap air yang diserap oleh biji kopi bagian atas dan tengah adalah 0.85 kg dan 0.98 kg. Terdapat selisih massa air yang diuapkan dan diserap oleh biji kopi bagian bawah, tengah dan atas sebesar 0,41 kg. Selisih massa air ini dapat diakibatkan oleh air yang diserap oleh bahan kemasan dan uap air dari udara luar.
32
B. PENDUGAAN KADAR AIR BIJI KOPI Pendugaan kadar air dari biji kopi dilakukan berdasarkan parameterparameter percobaan dalam sekala kecil. Pendugaan kadar air biji kopi dilakukan dengan membuat program simulasi pendugaan kadar air biji kopi selama penyimpanan. Program simulasi dibuat dengan mengunakan menggunakan fasilitas
macro yang ada pada Microsoft Office Exel. Program simulasi
pendugaan kadar air biji kopi ini merupakan pengembangan dari progam yang telah dibuat oleh Nelwan et al., 2009.
Simulasi Penyimpanan Biji Kopi Data Masukan Dimensi ruang
Karung Properti Massa Laju udara Lingkungan Jam simulasi R.Penyimpanan
Produk
Tumpukan
Panjang Lebar Tinggi Volume Tinggi tambahan Lebar jendela Volume Jumlah U A produk massa biji Kec angin Ta
0,6 0,4 1 0,2544 0,2 0,02 0,00078 160 0,014 12,2 48 0,01 29,79
Ha Lama simulasi Cetak setiap Suhu awal bagian atas Suhu awal bagian tengah Suhu awal bagian bawah
0,017 864 24 29,3 31,3 32,2
Kelembapan absolut atas
0,0261
Kelembapan absolut tengah
0,0294
Kelembapan absolut bawah Suhu awal bagian atas Suhu awal bagian tengah Suhu awal bagian bawah kadar air awal atas kadar air awal tengah kadar air awal bawah Total tumpukan Tumpukan atas Tumpunkan tengah Tumpukan bawah
0,0310 29,3 31,3 32,2 0,141 0,141 0,842 16 8 6 2
m m m 3 m m m 3 m karung 2o kW/m C 2 m Kg m/s o C kgair/kg udara kering
jam jam o C o C o C kgair/kg udara kering kgair/kg udara kering kgair/kg udara kering o
C C o C %bk %bk %bk karung karung karung karung o
Gambar 8. Tampilan data masukan simulasi
33
Pada Gambar 8 dapat dilihat masukan data yang dibutuhkan dalam simulasi tersebut. Parameter-parameter yang digunakan berasal dari model gudang penyimpanan yang telah dibuat. Parameter yang dibutuhkan adalah dimensi ruang (panjang, lebar, tinggi, volume, tinggi tambahan dan lebar jendela), karung (volume dan jumlah karung), properti (pindah panas overall dan luas permukaan produk), massa biji, kecepatan angin, lingkugan (suhu dan kelembapan absolut), jam simulasi (lama penyimpanan dan waktu cetak), ruang penyimpanan (suhu dan kelembapan absolut), produk (suhu dan kadar air), dan tumpukan karung (jumlah tumpukan, tumpukan atas, tumpukan tengah dan tumpukan bawah). Pada penelitian ini menggunakan konsep sirkulasi udara minimum untuk mengetahui kerusakan yang terjadi akibat penyimpanan basah dalam gudang tertutup. Nilai kecepatan angin didekati dengan cara perhitungan laju aliran massa. Hal ini disebabkan karena kecepatan angin yang terjadi sangat kecil sehingga tidak dapat diukur dengan anemometer yang ada. Setelah data masukan sudah diisi semua, selanjutnya klik “jalankan” maka prosses perhitungan akan berlasung. Proses ini berlangsung kurang lebih selama enam menit. Jika proses telah selesai maka akan ditampilkan data-data berupa tabel yang berisi waktu simulasi dan kadar air biji kopi setiap bagian. Selain itu data-data tersebut juga ditampilkan dalam bentuk grafik sehingga mudah untuk dimengerti. Hasil simulasi dapat dilihat pada Lampiran 5 dan Gambar 9.
34
Gambar 9. Grafik hasil simulasi perubahan kadar air biji kopi
Tumpukan biji kopi pada bagian atas dan tengah memiliki kandungan kadar air awal yang sama yakni 12.35 % (bb). Sedangkan pada bagian bawah memiliki kadar air 45.71 % (bb). Pada Gambar 9 dapat dilihat terjadi penurunan kadar air pada bagian bawah. Penurunan kadar air ini disebabkan karena terjadi penguapan kadar air dari biji kopi bagian bawah yang disebabkan oleh meningkatnya laju respirasi. Sesuai dengan pendapat Kuswanto (2003), penyimpanan biji kopi dalam keadaan basah dapat menyebabkan heating yang menyebabkan laju respirasi menjadi besar. Peningkatan laju respirasi pada bagian bawah menyebabkan meningkatnya laju penguapan yang dapat meningkatkan kanduangan uap air di udara. Penyimpanan biji kopi dalam keadaan basah akan menyebabkan terjadinya kenaikan suhu yang mengaibatkan peningkatan laju respirasi yang menyebabkan proses perombakan cadangan makanan semakin besar (Kuswanto, 2003). Pada bagian tengah dan atas mengalami kenaikan secara perlahan yang disebabkan karena jumlah uap air di udara sekitar lebih tinggi daripada kandungan uap air biji kopi pada bagian tengah dan atas. Penurunan kadar air yang cepat pada bagian bawah disertai dengan kenaikan kadar air pada bagian tengah dan atas. Jika jumlah uap air yang keluar dari biji kopi pada bagian tengah dan atas lebih besar dari uap air yang keluar pada bagian bawah maka terjadi penurunan kadar air pada bagian tengah dan atas. Penurunan kadar air pada bagian bawah,
35
tengah dan atas akan berlangsung hingga kadar air pada ketiga bagian tersebut sama dan dalam keadaan setimbang dengan keadaan sekitarnya. Hal ini sesuai dengan pendapat Kuswanto (2003), bahwa benih (biji) memiliki sifat hygroskopis dan equilibrium seperti spon yang dapat menyimpan air yang diserap sampai seimbang dengan keadaan di sekitarnya. Namun pada penelitian ini tidak dilanjutkan hingga kondisi kadar air ketiga bagian tersebut sama. Hasil dari simulasi kemudian dibandingkan dengan data yang diperoleh dari pengukuran yang telah mengalami smoothing untuk mengetahui nilai modulus deviasi. Perbandingan hasil simulasi dengan data pengukuran pada bagian atas, tengah dan bawah dapat dilihat pada Gambar 10.
Gambar 10. Grafik kadar air setiap bagian hasil pengukuran dan simulasi
Pada Gambar 10 dapat dilihat perbedaan antara hasil simulasi dengan data pengukuran. Nilai modulus deviasi dari hasil simulasi dengan data pengukuran pada bagian atas, tengah dan bawah adalah 8.87; 5.25 dan 8.88. Dengan nilai modulus deviasi tersebut, menurut Lomauro et al (1985) dalam Irwanto et al (1991), hasil yang didapat dari simulasi tersebut agak tepat menggambarkan hasil pengukuran. Nilai modulus deviasi yang besar disebabkan karena dalam simulasi tersebut tidak memperhitungkan buka tutup pintu dari gudang. Buka tutup dari pintu mempengaruhi sirkulasi udara yang ada di dalam gudang karena gudang memiliki volume yang kecil. Selain itu pada pembuatan simulasi tidak
36
memperhitungkan kemampuan dari karung goni (kemasan kopi) dalam menyerap dan melepaskan air saat tergenang air. Massa biji kopi sebanyak 300 g dikemas di dalam karung goni dengan ketebalan yang sama dengan kemasan karung goni untuk 50 kg, dapat menimbulkan pengaruh yang besar terhadap jumlah uap air yang ada.
C. KERUSAKAN SELAMA PENYIMPANAN Kerusakan pada biji kopi selama penyimpanan dapat disebabkan karena aktivitas serangga, jamur dan lain-lain. Aktivitas jamur dalam penyimpanan biji kopi dipengaruhi ada tidaknya jamur pada awal penyimpanan juga dipengaruhi kadar air produk dan kelembaban relatif selama penyimpanan. Menurut Yani (2008), cendawan memerlukan kelembaban relatif 65-90 % untuk tumbuh. Selain itu kerusakan lainya dari dari biji kopi yaitu perubahan warna biji kopi yang mengakibatkan perubahan rasa dari biji kopi setelah mengalami penyangraian. Pada penelitian ini terjadi penurunan nilai mutu dari biji kopi yang disimpan selama 36 hari. Penurunan nilai mutu ini disebabkan karena terjadinya peningkatan kadar air dari biji kopi dan kelembaban relatif yang tinggi yang menyebabkan pertumbuhan jamur meningkat. Menurut Atmawinata (1994) dalam Yani (2008), melaporkan bahwa biji kopi yang disimpan pada kelembaban relatif 75 % tidak terserang oleh cendawan. Kadar air yang berkeseimbangan dengan kelembaban relatif 75 % pada suhu 32oC untuk kopi robusta dan arabika masingmasing adalah 12.63 % dan 12.54 %, sedangkan pada suhu 25 oC adalah 13.33 % dan 13.20%. .
37
Gambar 11. Grafik suhu udara dan kelembaban relatif dalam gudang
Pada penelitian ini dilakukan pengukuran suhu dan kelembaban relatif model gudang. Hasil pengukuran dapat dilihat pada Lampiran 6 dan Gambar 12. Pada Gambar 12 diketahui bahwa suhu ruang rata-rata model gudang penyimpanan antara pukul 08.00 - 16.00 adalah 30.9 oC. Sedangkan kelembaban relatif ruang rata-rata model gudang penyimpanan antara pukul 08.00 - 16.00 adalah 74.2 %. Dengan suhu dan kelembaban relatif tersebut maka kadar air biji kopi yang baik untuk disimpan di dalam gudang adalah 12.63 berdasarkan Atmawinata (1995) dalam Yani (2008). Namun pada kenyataannya nilai kadar air biji kopi yang disimpan di dalam model gudang lebih dari yang dianjurkan. Hal ini dapat mengakibatkan tumbuhnya jamur pada biji kopi yang disimpan. Biji kopi dapat dikatakan telah rusak karena tidak memenuhi mutu umum dari biji kopi. Berdasarkan SNI 01-2907-2008 syarat mutu umum dari biji kopi adalah tidak ada serangga hidup, tidak berbau busuk, kadar air maksimal 12.5 % (bb) dan kadar kotoran kurang dari 5 % fraksi massa. Kerusakan biji kopi setelah disimpanan selama 36 hari dapat dilihat pada Tabel 4.
38
Tabel 4. Perubahan mutu dan kerusakan biji kopi pada setiap lapisan Lapisan Kadar air 1 32.63 2 26.52 3 21.39 4 18.78 5 17.33 6 16.45 7 16.36 8 17.29 9 15.77 10 15.83 11 15.58 12 15.45 13 15.21 14 15.06 15 15.26 16 16.04
Biji Nilai cacat rusak(%) Rusak 100 Rusak 100 Rusak 100 941.40 85.96 776.90 63.68 770.40 20.72 659.40 40.15 782.10 33.02 803.70 46.01 800.00 24.83 648.15 30.55 648.15 26.88 763.05 26.54 878.80 26.05 461.45 23.41 483.00 35.39
Berbau kapang Berbau Berbau Berbau Berbau Berbau Berbau Berbau Berbau Berbau Berbau Berbau Berbau Berbau Berbau Berbau Berbau
Serangga hidup Tidak ada Tidak ada Ada Ada Ada Ada Tidak ada Ada Ada Ada Tidak ada Ada Ada Ada Ada Ada
Jika dilihat dari jumlah kadar air pada setiap lapisan susunan biji kopi dalam gudang lebih dari jumlah kadar air yang disyaratkan. Kadar air yang paling rendah pada setiap lapisan adalah 15,06 % (bb) yaitu pada lapisan ke-14. Berdasarkan ada tidaknya serangga hidup pada setiap lapisan dapat diketahui bahwa hampir semua lapisan terdapat serangga yang masih hidup. Sedangkan berdasarkan ada tidaknya biji berbau kapang yaitu biji kopi yang telah disimpan selama 36 hari terjadi perubahan bau dari yang masih berbau kopi segar menjadi berbau kapang. Biji kopi awal yang disimpan dalam gudang dapat dilihat pada Gambar 13. Secara umum Gambar 13 mewakili kondisi awal dari biji kopi sebelum mengalami penyimpanan. Biji kopi sebelum disimpan memiliki aroma khas kopi yang kering, kadar air awal 12.4 % (bb) dan memiliki warna yang bervariasi.
39
Gambar 12. Biji kopi sebelum mengalami perlakuan
Dalam penelitian ini lapisan biji kopi yang disimpan dalam model gudang dibagi menjadi tiga bagian yaitu bagian atas, tengah dan bawah. Pada bagian bawah terdiri dari 2 lapisan. Lapisan paling bawah direndam selama 4 jam sesuai dengan latar belakang penelitian ini. Sedangkan pada bagian tengah dan atas tidak direndam. Kadar air biji kopi pada bagian tengah dan atas masih tetap sama yaitu 12.4 % (bb), sedangkan pada bagian bawah mengalami peningkatan yaitu menjadi 45.7 % (bb). Keadaan biji kopi pada bagian bawah setelah mengalami perendaman dapat dilihat pada Gambar 14.
Gambar 13. Biji kopi bagian bawah setelah direndam selama 4 jam Selama penyimpanan, biji kopi mengalami penurunan dan peningkatan kadar air yang ditunjukkan dari pengukuran kadar air setiap harinya. Penurunan kadar air terjadi pada lapisan pertama dan kedua. Sedangkan pada lapisan ke-3 hingga ke-16 kadar air biji kopi mengalami peningkatan. Kadar air biji kopi yang tinggi menyebabkan terjadinya perubahan warna sebagai akibat aktivitas enzim
40
dan mikroorganisme. Pada bagian bawah perubahan warna telah terjadi pada hari ke-2 yaitu pada kadar air 46.3 % (bb). Perubahan warna ini dapat dilihat pada Gambar 15. Sedangkan pada bagian atas dan tengah belum mengalami perubahan warna.
Gambar 14. Biji kopi bagian bawah hari ke-2
Perubahan warna pada bagian tengah terjadi pada hari ke-11. Perubahan warna pada bagian tengah dan bagian bawah dapat dilihat pada Gambar 16.
(a)Bagian tengah
(b) Bagian bawah
Gambar 15. Gambar bagian tengah dan bawah pada hari ke-11 Perubahan warna pada bagian tengah disebabkan karena aktivitas mikro organisme. Pada Gambar 15.a. dapat dilihat bahwa pertumbuhan jamur mulai terlihat. Hal ini mengakibaatkan terjadinya perubahan warna dan kerusakan pada biji kopi. Sedangkan pada bagian bawah, seperti yang terlihat pada Gambar 15.b. jamur telah tumbuh dengan subur. Kerusakan yang diakibatkan oleh timbulnya jamur pada bagian tengah terjadi pada kadar air biji kopi mencapai 17.6 % (bb). 41
Pada bagian atas hingga hari ke-36 belum terjadi perubahan warna namun telah terjadi kerusakan pada bagian atas yang disebabkan adanya serangga. Hal ini terbukti dengan adanya lubang pada biji kopi. Gambar pada bagian atas pada hari ke-36 dapat dilihat pada Gambar 16. Walaupun secara visual pertumbuhan jamur belum terlihat, namun apabila diuji bau untuk mengetahui ada tidaknya biji berbau kapang pada bagian atas sesuai dengan syarat umum SNI 01-2907-2008 dalam pemutuan biji kopi, sudah ada bau kapang. Foto-foto pengamatan biji kopi setiap hari dapat dilihat pada Lampiran 8.
Gambar 16. Gambar biji kopi bagian atas hari ke-36
42
