Pelita Perkebunan 29(1)  2013, 53-68

## Optimasi Proses Fermentasi Biji Kopi Arabika Dalam Fermentor Terkendali
Optimizing  of  Arabica  Coffee  Bean  Fermentation  Process Using  a  Controlled  Fermentor
Sukrisno Widyotomo 1*) dan Yusianto 1)
Pusat  Penelitian  Kopi  dan  Kakao  Indonesia,  Jl.  PB.  Sudirman  No.  90,  Jember,  Indonesia.
*) Alamat  penulis  ( corresponding  author ):  swidyotomo@yahoo.com Naskah  diterima  ( received )  3  Januari    2013,  disetujui  ( accepted )  8  Maret  2013.

## Abstrak
Salah  satu  tahapan  proses  pengolahan  primer  yang  sangat  menentukan mutu  seduhan  akhir  adalah  fermentasi.  Pengembangan  metode  fermentasi  dalam fermentor  terkendali  merupakan  salah  satu  alternatif  teknologi  yang  dapat digunakan  karena  parameter  yang  berkaitan  dalam  menentukan  kesempurnaan proses dapat terkendali dengan baik. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui kinerja  fermentor  terkendali  untuk  proses  fermentasi  biji  kopi  yang  merupakan salah  satu  tahapan  penting  dalam  tahapan  pengolahan  kopi  cara  basah  atau semibasah.  Bahan  utama  yang  digunakan  adalah  buah  kopi  Arabika  sehat  dan matang  dari  kebun  percobaan  Andungsari  yang  berlokasi  di  Kabupaten Bondowoso.  Perlakuan meliputi  kombinasi suhu  dengan  empat tingkat  perlakuan, yaitu  suhu  lingkungan,  30 o C,  35 o C  dan  40 o C,  dan  waktu  fermentasi  dengan  tiga tingkat perlakuan,  yaitu 6  jam,  12 jam  dan 18 jam. Fermentor biji kopi terkendali tipe  silinder  horizontal  telah  berhasil  diujicoba  dengan  beban  proses  20  kg/ batch atau 50% dari kapasitas tampung maksimum. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemanas  listrik  yang  digunakan  sebagai  sumber  panas  mampu  membangkitkan suhu selama proses fermentasi. Fermentasi biji kopi dalam fermentor pada kisaran suhu  30-40 o C  tidak  berdampak  terhadap  perubahan  beberapa  sifat  fisik  biji  kopi seperti  densitas,  jumlah  biji  per  100  gram,  dan  distribusi  sebaran  biji.  Kondisi optimum operasional fermentor untuk proses fermentasi  kopi Arabika adalah pada suhu  25 o C  selama  12  jam.  Pada  kondisi  tersebut  diperoleh  citarasa  seduhan  kopi terbaik jika  dibandingkan dengan  perlakuan suhu dan  waktu fermentasi  yang  lain serta 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  is fermentation.  Fermentation  using  a  controlled  fermentor  might  be  useful because  all  of  parameters  which  influence  coffee  quality  can  be  controlled. The  aim  of  this  research  is  to  evaluate  performance  of  controlled  fermentor  for fermentation  process  of  Arabica  coffee  beans.  Main  material  of  this  research was ripe Arabica coffee cherries from Andungsari Research Station in Bondowoso district.  Research  parameters  were  temperature  with  four  levels  i.e.:  ambient temperature,  30 o C,  35 o C  and  40 o C,  and  fermentation  time  with  three  levels  i.e.: 6  hours,  12  hours,  and  18  hours.  A  horizontal  type  of  modified  fermentor  has been  tested  with  20  kg/batch  or  50%  of  maximum  loading  capacity.  The  result
Widyotomo  &  Yusianto
showed  that  an  electric  heater  as  energy  source  can  raise  temperature  during fermentation  process.  Fermentation  process  using  fermentor  at  30-40 o C had  not  significant  effect  on  physical  properties  change  such  as  density,  bean count  per  100  g  and  distribution  of  beans.  Optimum  condition  for  Arabica fermentation  process  in  a  modified  fermentor  reactor  was  25 o C  temperature, and  12  hours  fermentation  time.  By  this  condition,  green  beans  have  good organoleptic  score  than  other  fermentation  process  treatments.
Key words : Fermentor, fermentation, coffee, quality, organoleptic, horizontal cylinder.

## PENDAHULUAN
Kopi Arabika dikenal memiliki citarasa lebih  baik  jika  dibandingkan  dengan  kopi Robusta  (Yusianto et  al. ,  2005).  Namun demikian, kopi Robusta memiliki body yang lebih  kuat  jika  dibandingkan  dengan  kopi Arabika.  Industri  kopi  pada  umumnya menggunakan  kedua  jenis  kopi  tersebut dalam perbandingan tertentu. Kopi Arabika digunakan sebagai sumber citarasa, sedangkan kopi Robusta digunakan sebagai campuran untuk  memperkuat body (Sulistyowati  & Wahyudi, 1998). Biji kopi yang dihasilkan oleh petani Indonesia dikenal dengan sebutan “kopi  asalan”  karena  umumnya  memiliki mutu yang rendah dengan nilai cacat lebih dari 225 (Misnawi & Sulistyowati, 2006). Jenis biji cacat sangat tidak disukai karena akan  menghasilkan  karakteristik stink , ferment , musty/mouldy/earthy (Ismayadi, 1998). Cacat tersebut banyak dijumpai pada biji  kopi  rakyat  akibat  cara  penanganan pengolahan yang kurang baik.
Salah  satu  tahapan  pengolahan  cara basah kopi Arabika yang sangat menentukan mutu  seduhan  akhir  adalah  fermentasi. Fermentasi bertujuan untuk menghilangkan lapisan lendir yang tersisa di permukaan kulit tanduk biji kopi setelah proses pengupasan. Selain itu, fermentasi kopi Arabika bertujuan untuk mengurangi rasa pahit dan mendorong terbentuknya  kesan mild pada  citarasa seduhannya.  Penerapan  proses  fermentasi yang tidak tepat akan menghasilkan biji kopi
dengan citarasa yang rendah. Cacat citarasa fermented atau stinker merupakan jenis cacat yang  berat.  Secara  fisik,  biji kopi  tampak normal, kecuali yang ekstrim memiliki warna permukaan agak coklat. Ciri khas dari cacat tersebut  adalah  adanya  bau  busuk.  Cacat tersebut  terjadi  karena  proses  fermentasi berlangsung tak terkendali. Terjadinya proses fermentasi  liar  ditandai  dengan  timbulnya panas  dan  cairan  hasil  fermentasi  yang berbau  busuk.  Cairan  busuk  tersebut sebagian  akan  terserap  ke  dalam  biji  dan menimbulkan cacat fermented atau stinker (Ismayadi,  1998).  Cacat  fermentasi  dapat dihindari  dengan  cara  melakukan  proses fermentasi secara tepat dan benar.
Suatu penelitian jangka panjang untuk memperbaiki citra kopi rakyat terus dilakukan oleh  Pusat  Penelitian  Kopi  dan  Kakao Indonesia  (Zaenudin  &  Abdoellah,  2003; Sri-Mulato et  al. ,  2006;  Sumarno et  al. , 2009;  Widyotomo et  al .,  2011b;  2012a; 2012b). Salah satu kegiatan tersebut adalah pengembangan  metode  fermentasi  untuk menghasilkan produk akhir berupa biji kopi dengan  mutu  yang  prima.  Fermentasi  biji kopi dalam fermentor terkendali merupakan salah  satu  alternatif  teknologi  yang  dapat digunakan  agar  biji  kopi  yang  dihasilkan bermutu  baik  dan  konsisten  karena  para- meter  yang  berkaitan  dalam  menentukan kesempurnaan proses dapat terkendali dengan baik. Aplikasi fermentor ke dalam alur proses pengolahan kopi Arabika cara basah belum pernah dilakukan dan penerapannya dalam
koridor model kemitraan bermediasi untuk meningkatkan mutu merupakan metode yang tepat (Sumarno et al ., 2009)
Fermentor atau reaktor fermentasi dibuat dengan landasan disain dan konstruksi yang tepat guna sehingga dapat diterima oleh petani kopi, mudah dalam hal pengoperasian dan perawatan,  serta  suku  cadang  mudah diperoleh di pedesaan. Tujuan penelitian ini adalah  mengetahui  kinerja  fermentor terkendali untuk proses fermentasi biji kopi yang merupakan salah satu tahapan penting dalam tahapan pengolahan kopi cara basah atau  semi  basah.  Analisis  teknis  peng- operasian mesin akan dikaji dalam penelitian ini agar dapat dijadikan pedoman baku dalam penggunaan  fermentor  terkendali  tersebut pada skala aplikasi di lapangan.

## BAHAN DAN METODE
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Teknologi Pengolahan Hasil dan Rekayasa Alat dan Mesin Pengolahan Kopi dan Kakao di Jember dan Kebun Percobaan Andungsari, Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia, di Kabupaten Bondowoso, Jawa Timur.
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini  adalah  buah  kopi  Arabika  sehat  dan matang. Kadar air buah kopi antara 60-65% b.b.  (basis  basah);  densitas  kamba  antara 690-695 kg/m 3 , dan telah terpisah dari benda- benda asing lainnya.
Peralatan  dan  mesin  yang  digunakan terdiri dari fermentor biji kopi HS tipe silinder horizontal, mesin pengupas kulit buah kopi tipe silinder tunggal horizontal (Widyotomo, 2010),  data acquisition  FLUKE dengan sensor Ni-Cr Ni tipe K yang berfungsi sebagai pencatu  suhu  dilengkapi  seperangkat komputer dengan penyimpan data, chroma- meter , dan alat ukur kecepatan putar ( tacho- meter ) TECPEL 1501.

## Deskripsi  Fermentor
Fermentor biji kopi terkendali memiliki empat  bagian  penting,  yaitu  reaktor fermentasi  berbentuk  silinder  horizontal, sumber panas, tenaga penggerak dan sistem transmisi,  serta  kotak  kendali  suhu  dan putaran pengaduk. Adapun disain prototipe fermentor ditampilkan pada Gambar 1.
Reaktor  fermentasi  berfungsi  sebagai tempat  berlangsungnya proses  fermentasi, dan dibuat dari bahan konstruksi baja tahan karat ( stainless steel ) tebal 3 mm. Reaktor fermentasi dibuat dari bahan baja tahan karat dengan tebal 3 mm. Ukuran diameter dalam 400 mm, diameter luar 550 mm dan panjang reaktor fermentasi 900 mm. Komponen yang terdapat di dalam reaktor fermentasi adalah mantel  pemanas  ( water  jacket ),  sirip pengaduk,  sumber  panas,  dan  pengukur suhu.  Mantel  pemanas  berfungsi  untuk memanaskan  biji  kopi  selama  proses fermentasi, dan dibuat dari bahan baja tahan karat yang dipasang melingkar menyelimuti silinder  fermentasi.  Volume  air  yang digunakan sebagai media pemanas sebanyak 40 l. Air dimasukkan ke dalam mantel melalui sebuah  pipa  berdiameter  4  inchi  yang dipasang  dibagian  atas  reaktor.  Alat  ukur suhu dipasang untuk memantau perubahan suhu selama proses secara manual. Reaktor fermentasi terpasang dengan bagian rangka menggunakan  sistem  bongkar  pasang ( knock down ). Rangka dibuat dari baja profil U5 dan berfungsi untuk menopang reaktor fermentasi dan tenaga penggerak.
Sumber panas yang digunakan adalah pemanas  listrik  ( electric  heater )  agar pengendalian panas selama proses fermentasi dapat dilakukan dengan baik. Prediksi daya yang diperlukan untuk meningkatkan suhu media  pemanas  adalah  2.000  W  dengan asumsi nilai massa air (m air ) = 40 kg, C p-air = 4,19 kJ/kg.K, dT = 25 o C (rata-rata suhu
(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 and back ( right ) part of coffee fermentor ]
Depan  ( Front ) Belakang ( Back )
lingkungan  25 o C  dan  suhu  air  maksimum 50 o C),  proses  peningkatan  suhu  media pemanas tidak lebih dari 55 menit dan efisiensi panas sebesar 65%.
Jika proses pengadukan biji kopi dalam fermentor  berlangsung  dengan  kecepatan 12 rpm dan diasumsikan efisiensi penerusan daya sebesar 20%, maka secara teoritis tenaga penggerak  yang diperlukan  adalah sebuah motor  listrik  berdaya  2  HP,  220  V  dan putaran  poros  1.400  rpm.  Putaran  rendah diperoleh dengan penggunaan gigi reduksi ( reduction gear box ) dan rasio puli dalam sistem  transmisi.  Sistem  transmisi  yang digunakan  adalah  kombinasi  puli,  sabuk karet, roda gigi dan rantai. Motor penggerak dan gigi reduksi diletakkan di bawah reaktor fermentasi dengan landasan yang dibuat dari baja profil U5.
Kotak  kendali  berfungsi  satuan  unit kendali  proses  pemanasan  dan  putaran sudu pengaduk. Suhu diukur dan dikendali- kan  dengan  sistem thermocontrol dan jam  kendali,  sedangkan  putaran  sudu dikendalikan dengan pengaturan jam kendali yang diatur pada rasio puli dan gigi reduksi.

## Pelaksanaan Penelitian
Tahapan pelaksanaan kegiatan penelitian optimasi suhu dan lama fermentasi biji kopi dalam fermentor terkendali adalah sebagai berikut: 1) Buah kopi hasil panen disortasi untuk memisahkan buah matang sehat dari buah terserang hama penyakit dan kotoran, 2) Buah matang dan sehat kemudian dikupas kulit  buahnya  secara  mekanis  untuk mendapatkan kopi berkulit cangkang (HS) basah,  3)  Kopi  berkulit  cangkang  basah difermentasi  di  dalam  fermentor  dengan perlakuan  suhu  dan  waktu  proses,  dan 4) Biji kopi yang telah difermentasi kemudian dianalisis  untuk  mengetahui  beberapa karakter fisik dan citarasa seduhannya.

## Perlakuan
Perlakuan  yang  diterapkan  dalam pelaksanaan penelitian ini adalah suhu dan waktu  fermentasi.  Suhu  fermentasi  yang digunakan terdiri dari empat tingkatan, yaitu suhu lingkungan, 30 o C, 35 o C dan 40 o C. Suhu fermentasi  diatur  secara  manual  dengan menggunakan alat pengatur suhu ( thermo- stat ).  Waktu  fermentasi  yang  digunakan terdiri  dari  tiga  tingkatan,  yaitu  6  jam, 12 jam, dan 18 jam. Sebagai kontrol dilakukan proses fermentasi biji kopi di dalam karung plastik.  Berat  biji  kopi  basah  berkulit cangkang yang digunakan pada setiap kali perlakuan dengan masing-masing tiga kali ulangan sebanyak 20 kg.

## Tolok Ukur
Beberapa  tolok  ukur  yang  digunakan untuk  mengetahui  pengaruh  perlakuan terhadap  beberapa  parameter  mutu  yang dihasilkan dari penerapan proses fermentasi terkendali akan diamati:
– Distribusi suhu selama proses fermentasi dicatat dengan interval waktu 30 menit dan disimpan dalam perangkat komputer.
Alat  ukur  dan  pecatu  data  suhu  yang digunakan adalah data acquisition Fluke , dan sensor suhu Ni-CrNi .
– Densitas  kamba  atau bulk  density (  b ) dapat  dihitung  dengan  menggunakan persamaan  sebagai  berikut  (Mohsenin, 1978):
V M bk b  
Keterangan ( Note ): M bk adalah  bobot  biji  kopi  (g),  dan  V  adalah  volume biji  kopi  dalam  wadah  (mL)  ( M bk is  weight  of  coffee beans mass (g), and V is volume of coffee beans (mL) ).
– Kadar  air  biji  kopi  ditentukan  dengan menggunakan  metode gravimetri,  yaitu pengurangan  bobot  biji  selama  16  jam
Widyotomo  &  Yusianto
pengeringan oven yang  terkontrol pada suhu  103  +  2°C,  dan  perhitungannya dilakukan  dengan  menggunakan  per- samaan sebagai berikut (BSN, 2008):
Keterangan ( Note ): Ka  adalah  kadar air  (%),  W i adalah  berat  awal  biji  (g), W t adalah berat biji pada waktu ke-t (g) ( Ka is moisture content (%), W i is a  beginning weight  of coffee beans (g), W t is  weight of coffee  be-t  (g) ).
– Jumlah biji per 10 g ditentukan dengan cara menimbang bobot contoh biji kopi seberat 10 g dan dihitung jumlah biji yang terdapat  di  dalam  kumpulan  contoh tersebut (butir).
– Sebaran biji kopi dihitung sesuai dengan prosedur  yang  terdapat  di  dalam  SNI 2907:2008 (BSN, 2008).
– Perubahan warna biji kopi akibat proses fermentasi  dapat  ditentukan  dengan menggunakan  Chromameter  digital
Minolta  CR  200  dengan  notasi  Hunter (L-a*b*) (Mohsenin, 1978). Pengukuran dilakukan dengan cara mengambil contoh biji kopi dari masing-masing perlakuan dan  kemudian  diukur  dengan  cara mengambil tiga titik per contoh.
– Biji cacat dihitung sesuai dengan prosedur yang terdapat di dalam SNI 2907:2008 (BSN, 2008).
– Kadar  lendir  (K l )  ditentukan  dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
Keterangan ( Note ): K l adalah  kadar  lendir  (%),  m i adalah  berat  biji  kopi berkulit cangkang sebelum fermentasi (g), m t adalah berat biji kopi berkulit cangkang setelah fermentasi pada waktu ke-t  (g)  ( K l is  mucilage  content  (%),  m i is  weight  of wet parchements coffee before fermentation process (g), m t is  wet  parchments  coffee after  fermentation process at-t time  (g) ).
– Uji  citarasa  bubuk  kopi  terfermentasi dilakukan dengan cara menyeduh 100 g sampel bubuk kopi dengan air mendidih (100°C). Setelah lima menit ketika bagian- bagian  kopi  mengambang  sudah  mem- basahi semuanya dan tenggelam, seduhan kopi diaduk perlahan. Standar penilaian yang digunakan adalah Specialty Coffee Association of America (SCAA) dengan urutan  nilai:  1)  nilai  6-6,75  dengan predikat good , 2) 7-7,75 dengan predikat very  good ,  3)  8-8,75  dengan  predikat excellent, dan 4) 9-9,75 dengan predikat outstanding (Yusianto et al ., 2005).

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Distribusi Suhu
Distribusi suhu selama proses fermentasi biji kopi berkulit cangkang di dalam fermentor dan  karung  ditampilkan  pada  Gambar  2. Sumber  panas  yang  digunakan  dapat membangkitkan panas selama berlangsung- nya  proses  fermentasi.  Panas  biji  kopi  di dalam fermentor selama proses berlangsung tercatat  relatif  stabil.  Hasil  penelitian menunjukkan bahwa pada pengaturan suhu 40 o C, sumber panas yang digunakan dapat membangkitkan suhu fluida pemanas sampai 60,4 o C  dan  suhu  bahan  mencapai  37 o C dengan  waktu  proses  selama  5,3  jam. Namun, pada pengaturan suhu 35 o C hanya dapat diperoleh suhu fluida pemanas 57,6 o C dan suhu bahan mencapai 36 o C dalam waktu 4,5 jam. Hal tersebut menunjukkan bahwa pada  kondisi  beban  bahan  separuh  dari kapasitas tampung maksimum, maka lebih efisien menggunakan pengaturan suhu 35 o C dibandingkan dengan 40 o C. Sedangkan suhu bahan  selama  proses  fermentasi  yang dilakukan di dalam karung berkisar antara 17-29 o C tergantung pada suhu lingkungan.
Ka= x 100% ( W i – W t ) W i K l = x 100% ( m i – m t ) m i
(C) Suhu 40 o C 0 10 20 30 40 50 60 70 0 5 10 15 20 Waktu, jam S u h u , o C .. .. Karung Pemanas Bahan
Gambar 2. Distribusi  suhu  pada  karung,  fluida  pemanas,  dan  biji  kopi  selama  proses  fermentasi  dengan suhu (A) 30 o C, (B) 35 o C dan (C) 40 o C.
Figure 2. Temperature distribution on bag, fluid heater, and coffee beans during fermentation process at temperature of (A) 30 o C, (B) 35 o C and (C) 40 o C.
(A) Suhu 30 o C 0 10 20 30 40 50 60 0 5 10 15 20 Waktu, jam S u h u , o C .. .. Karung Pemanas Bahan (A) Suhu  ( Temperature ), 30 o C
Waktu, Jam ( Time , hour ) S u h u ( T e m p er a tu re ), o C 0 5 10 15 20 60 50 40 30 20 10 0 0 (B) Suhu 35 o C 0 10 20 30 40 50 60 70 0 5 10 15 20 Waktu, jam S u h u , o C .. ... Karung Pemanas Bahan (B) Suhu ( Temperature ), 35 o C
Waktu, Jam ( Time , hour ) S u h u ( T e m p er a tu re ), o C 0 5 10 15 20 60 50 40 30 20 10 0 0 70 (C) Suhu ( Temperature ), 40 o C
Waktu, Jam ( Time , hour ) S u h u ( T e m p er a tu re ), o C 0 5 10 15 20 10 0 0 20 30 40 50 60 70 Karung ( Bag )
Fluida pemanas ( Heater fluid ) Kopi  ( Coffee )
Karung ( Bag ) Fluida pemanas ( Heater fluid )
Kopi  ( Coffee ) Karung Bahan Pemanas Karung ( Bag ) Fluida pemanas ( Heater fluid ) Kopi  ( Coffee )
Widyotomo  &  Yusianto
digunakan  dan  produk  yang  dihasilkan (Widyotomo,  2008;  Widyotomo et  al. , 2011b).  Berat  biji  basah  ( critical  mass ) merupakan salah satu persyaratan yang harus dipenuhi  agar  diperoleh  suhu  yang  ideal untuk  berlangsungnya  proses  fermentasi yang  baik  (Sri-Mulato et  al .,  2006). Fermentasi  berlangsung secara  alami oleh mikroba dengan bantuan oksigen dari udara. Proses fermentasi akan berjalan dengan baik jika tersedia cukup oksigen, dan akan muncul panas  yang  merupakan  hasil  oksidasi senyawa gula yang terdapat di dalam lendir ( mucilage ) yang melekat di permukaan kulit cangkang  kopi.  Mikroba  memanfaatkan senyawa gula tersebut sebagai media tumbuh sehingga lapisan lendir terurai menjadi cairan lebih encer (Braham & Bressani, 1979).
Pada Gambar 3 ditampilkan kurva dan persamaan regresi yang dapat memprediksi hubungan pengendalian suhu manual dengan
Proses  perpindahan  panas  dari  fluida pemanas ke biji kopi yang difermentasi terjadi secara konduksi dan konveksi. Panas akan merambat dari fluida pemanas ke lembaran logam sebelum merambat ke biji kopi yang ada  di  dalam  ruang  fermentasi  (McCabe et al. , 1999). Penggunaan fermentor dengan beban  bahan  separuh  dari  kapasitas  muat maksimum  akan  mengakibatkan  potensi panas  yang  dimiliki  fluida  pemanas  tidak dapat  termanfaatkan  secara  maksimum. Ruang kosong di dalam fermentor menye- babkan lembaran logam yang telah memiliki potensi merambatkan panas akan melepaskan panas ke udara di dalam ruang fermentasi.
Fermentasi  adalah  proses  produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa  oksigen)  atau  respirasi  dalam lingkungan anaerobik tanpa akseptor elektron eksternal. Reaksi dalam proses fermentasi berbeda-beda tergantung pada jenis gula yang
2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 30 35 40 W a k tu (ti m e) , ja m (h ou r) ... ... ... 42 47 52 57 62 67 S u h u f lu id a ( fl u id t em p er a tu re ), o C .. ... ... ... ... Waktu (time) Suhu (temperature) Waktu  ( Time ) Suhu ( Temperature ) Y 2 = 1.1474.X + 1.1267 R 2 = 0.9747 Y 1 = 4.9817.X + 46.204 R 2 = 0.9707
Gambar 3. Hubungan antara suhu terkontrol dengan suhu fluida maksimum dalam mantel pemanas dan waktu proses  fermentasi.
Figure 3. Relationship between controlled temperature with maximum temperature of fluid in water jacket and fermentation process.
Suhu terkontrol  ( Controlled temperature ), o C 0 6 5.5 0 5 4.5 0 4 3.5
0 3 2.5 0 2 W a k tu , ja m ( T im e, h o u rs ) S u h u f lu id a ( F lu id t e m p er a tu re ) , o C 67 62 57 52 47 42
menggunakan thermostat terhadap  suhu fluida pemanas maksimum dan waktu proses fermentasi  masing-masing.  Persamaan tersebut  dapat  digunakan  sebagai  acuan proses  fermentasi  dengan  jumlah  bahan sebanyak 40% dari kapasitas muat maksimum dan pada kisaran pengaturan suhu 30-40 o C.

## Karakteristik Fisik Biji Kopi
Studi sifat fisik produk pertanian berupa biji-bijian atau benih telah banyak dilakukan seperti  hazelnut  (Aydin,  2002),  almond (Aydin,  2003),  dan  biji  kakao  kategori  B (Bart-Plange  &  Baryeh,  2003).  Beberapa penelitian yang mempelajari sifat fisik biji kopi telah banyak dilakukan terutama pada tahapan pengolahan 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).  Namun demikian, studi yang mempelajari perubahan sifat fisik biji kopi selama proses fermentasi masih sangat terbatas (Jackels et al ., 2006; Endris & Senbet, 2006).
Hasil analisis sifat fisik biji kopi kering pascafermentasi berkadar air 9-10% memiliki nilai densitas antara 0,65-0,68 g/mL,  jumlah biji 590-630 butir per 100 gram, nilai L antara 29,1-29,7;  konstanta  a  antara  b  masing- masing antara 0,42-0,53 dan 19,5-19,75; dan distribusi  sebaran  biji  berdiameter  lebih besar dari 6,5 mm  sebanyak  59-73%, biji berdiameter lebih besar dari 6 mm atau sama dengan  6,5  mm  sebanyak  18-27%,  biji berdiamater lebih besar dari 5 mm atau sama dengan  6  mm  sebanyak  7-13%  dan  biji berdiameter  lebih  kecil  atau  sama  dengan 5 mm sebanyak 0,07-0,09%. Data tersebut menunjukkan bahwa proses fermentasi tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap perubahan  beberapa  sifat  fisik  biji  kopi sebagaimana tersebut di atas.
Pengaruh  suhu  dan  waktu  fermentasi terhadap  beberapa  cacat  biji  kopi  pasca-
fermentasi ditampilkan pada Gambar 4. Hasil penelitian  menunjukkan  bahwa  suhu  dan waktu  fermentasi  dapat  berdampak  pada munculnya biji bertutul dan perubahan warna biji menjadi coklat. Biji coklat dan biji bertutul merupakan kriteria cacat yang dimiliki biji kopi  kering  dengan  nilai  masing-masing 1/4 dan 1/10 (BSN, 2008). Jumlah biji coklat yang dihasilkan dari proses fermentasi lebih banyak jika dibandingkan dengan jumlah biji bertutul. Jumlah biji bertutul yang dihasilkan dari  proses  fermentasi  dalam  fermentor antara 2-5 biji/100 g, sedangkan jumlah biji coklat  antara  1-8  biji/100  g.  Hal  tersebut menunjukkan  bahwa  dengan  semakin tinggi suhu dan waktu fermentasi di dalam fermentor, maka jumlah biji berwarna coklat akan semakin tinggi. Pencoklatan yang terjadi di  permukaan  biji  kopi  disebabkan  oleh terjadinya reaksi Maillard. Reaksi Maillard adalah reaksi pencoklatan non enzimatis yang terjadi  karena  adanya  reaksi  antara  gula pereduksi  dengan  gugus  amin  bebas  dari asam amino atau protein (Sri-Mulato et al. , 2004).  Reaksi  pencoklatan  tersebut  akan berpengaruh terhadap citarasa seduhan kopi yang  dihasilkan  sehingga  dalam  Standar Nasional Indonesia dikriteriakan sebagai biji cacat (BSN, 2008).
Lebih lanjut Braham & Bressani (1979) melaporkan  bahwa  pada  permukaan  kulit cangkang  biji  kopi  melekat  lapisan  lendir ( mucilage ) sebanyak 13,7% berat kering (bk) dengan  tebal  0,5  –  2  mm,  30%  bk  gula pereduksi, dan 8,9% bk berupa protein. Pada kondisi tersebut, maka suhu yang tinggi dan waktu  proses  yang  relatif  lama  akan berdampak  pada  peningkatan  laju  dan intensitas proses pencoklatan. Selain ditandai dengan  terjadinya  proses  pencoklatan  di permukaan  biji,  fenomena  tersebut  juga ditunjukkan dengan penurunan kadar lendir yang melekat di permukaan kulit cangkang. Gambar  5  menunjukkan  bahwa  secara umum  perlakuan  panas  selama  proses
Widyotomo  &  Yusianto
fermentasi  akan berdampak pada  semakin banyak lapisan lendir yang terurai. Kondisi ruang yang relatif hangat akan mempercepat peruraian  gula  selama  proses  fermentasi. Namun  demikian,  proses  yang  kurang terkendali  akan  berakibat  pada  terjadinya reaksi pencoklatan.
Biji hitam sebagian merupakan salah satu kriteria cacat biji kopi, dan memiliki nilai cacat 1/2  (BSN,  2008).  Biji  hitam  sebagian merupakan cacat biji yang disebabkan oleh
6 22 12 18 6 30 12 18 6 35 12 18 6 40 12 18 BHS BT BC 0 1 2 3 4 5 6 7 8 N il a i (s co re ) ... .. Suhu dan waktu (temperature and time ) Kode cacat
(defect codes)
BHS BT
BC Kode  cacat
Defect codes Suhu ( Tem pera ture ), o C N Il a i ( S co re ) 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. BC BHS 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,  serangan hama yang diikuti oleh penyakit selama buah masih  tumbuh  dan  melekat  ditangkai tanaman,  dan  proses  penyimpanan  yang kurang tepat. Proses sortasi buah kopi yang dilakukan sebelum dilakukan pengupasan kulit buah ( pulping ) merupakan salah satu upaya untuk  menekan  rendahnya  mutu  biji  kopi kering yang dihasilkan (Widyotomo et al ., 2009; Widyotomo, 2010; Widyotomo et al ., 2011a).
buah Wak tu ( Tim e ), m enit ( minu tes )

## Optimasi proses fermentasi biji kopi Arabika dalam fermentor terkendali

## Citarasa
Kualitas  minuman  kopi  ditunjukkan dengan  kesatuan  nilai  dari  aroma, flavor , acidity dan body .  Aroma  seduhan  kopi muncul  sebagai  akibat  dari  menguapnya senyawa volatil yang tertangkap oleh indra perasa atau penciuman manusia. Yusianto (1999) melaporkan bahwa keasaman yang tinggi akan memberikan kualitas aroma yang lebih baik. Trigonellin merupakan prekursor aroma pada kopi dan dengan adanya proses penyangraian akan menghasilkan senyawa- senyawa  volatil.  Senyawa  volatil  yang terbentuk  merupakan  komponen  hasil degradasi trigonellin dan komponen utamanya (46%)  adalah  piridin. Flavor merupakan kombinasi antara aroma yang ditangkap oleh
indera penciuman manusia dan rasa seduhan yang  ditangkap  oleh  indera  perasa.  Rasa seduhan berhubungan dengan senyawa non volatil  yang  terlarut,  sedangkan  aroma berhubungan dengan senyawa volatil. Untuk mendapatkan flavor yang  optimum, maka trigonellin dalam biji kopi harus lebih besar dari  1%. Aftertaste atau  kesan  lanjutan citarasa merupakan kesan yang diperoleh dari uap seduhan kopi. Acidity merupakan kesan citarasa  utama  yang  berhubungan  dengan adanya senyawa-senyawa yang berasa manis. Sedangkan body merupakan kekentalan dari seduhan kopi sebagai karakter internal yang dapat dinilai karena ada kesan kental di langit- langit mulut (Ismayadi, 2010).
Citarasa seduhan kopi hasil fermentasi dalam 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) K ad ar l en d ir ( m u ch il ag e) , % . .. .. .. . 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 . K a d ar l e n d ir ( M u c il a g e ), % Waktu, jam ( Time, hour ) 5.5 5 4.5 4 3.5 3 22 o C 30 o C 35 o C 40 o C
4 6 8 10 12 14 16 18 20
Widyotomo  &  Yusianto
Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses fermentasi  kering  dalam  karung  akan memberikan  nilai  tertinggi  jika  dilakukan selama 12 jam. Hal yang sama dilaporkan oleh Yusianto (2008) bahwa fermentasi kopi Arabika sebaiknya dilakukan selama 12 jam dengan  tujuan  untuk  mengurangi  dan memudahkan  pencucian  lender  biji  serta memperbaiki citarasa.
Hasil  analisis Response  Surface Methodology (RSM)  dari  beberapa  para- meter citarasa seduhan kopi yang difermentasi dalam  fermentor  terkendali  ditampilkan pada Gambar 7 dan 8. Fermentor terkendali akan tetap memberikan nilai seduhan kopi
yang baik jika dioperasionalkan pada rentang suhu  25-31 o C  dan  waktu  proses  selama 6-13 jam (Gambar 7). Kondisi proses yang akan  menghasilkan  nilai  beberapa  para- meter citarasa tertinggi dicantumkan pada Tabel  1  dan  diketahui  juga  bahwa  nilai balance , overall dan rerata beberapa para- meter citarasa seduhan  kopi menunjukkan bahwa kondisi proses yang optimum untuk menghasilkan citarasa terbaik adalah pada suhu  fermentasi  25 o C  dan  waktu  12  jam. Umumnya,  petani  kopi  menerapkan  proses fermentasi  cara  kering,  yaitu  dengan  meng- gunakan karung plastik tanpa air karena buah kopi 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) N il a i (sc or e ) ... . 6 jam (hour) 12 jam (hour) 18 jam (hour)
Karakter citarasa  ( Organoleptic  characteristic ) aroma flavor aftertaste acidity body balance overall N il ai ( S co re ) 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.
10.0 9.5 9.0 EC HIP 40 35 30 25 suh u_o C 18 15 12 9 6 wa ktu _ja m ...... Uniformity 7.8 7.6 7.4 7.2 EC HI P 40 35 30 25 suh u_o C 18 15 12 9 6 wa ktu _ja m ..... Body 7.6 7.4 7.2 EC HI P 40 35 30 25 suh u_ oC 18 15 12 9 6 wa ktu _ja m .... Acidity 7.6 7.4 7.2 EC HIP 40 35 30 25 suh u_o C 18 15 12 9 6 wa ktu_ jam ...
Gambar 7. Kurva  RSM  beberapa  parameter  organoleptik  biji kopi  hasil  fermentasi  dengan  variasi  suhu  dan waktu. Figure 7. RSM curve of several parameter organoleptic test of coffee beans fermented with varied temperature and time.
7.6 7.4 7.2 EC HIP 40 35 30 25 su hu _o C 18 15 12 9 6 wa ktu_ jam .. Flavor Flavor Acidity Body 7.6 7.4 7.2 ECH IP 40 35 30 25 suh u_o C 18 15 12 9 6 wa ktu_ jam . Aroma Aroma Aftertaste Uniformity 7.8 7.6 7.4 7.2 10.0 0 9.5 0 9.0 Suh u ( Tem per atu re ) o C Wa ktu , ja m ( Tim e, h our ) Suh u ( Tem pera ture ) o C Wa ktu , ja m ( Tim e, ho ur ) Suh u ( Tem per atu re ) o C Wa ktu , ja m ( Tim e, h our ) Suh u ( Tem pera ture ) o C W ak tu, ja m ( Tim e, ho ur ) Suh u ( Tem per atu re ) o C Suh u ( Tem pera ture ) o C Wa ktu , ja m ( Tim e, ho ur ) 7.6 7.4 7.2 7.6 7.4 7.2 7.6 7.4 7.2 7.6 7.4 7.2 Wa ktu , ja m ( Tim e, ho ur )
Widyotomo  &  Yusianto
Gambar 8. Kurva  RSM  parameter balance ,  dan overall biji  kopi  hasil  fermentasi  dengan  variasi  suhu  dan waktu.
Figure 8. RSM curve of balance and overall parameters of coffee beans fermented with varied temperature and time.
7.8 7.6 7.4 7.2 ECH I P 40 35 30 25 suh u_ oC 18 15 12 9 6 wa ktu_ jam .......... Overall 7.8 7.6 7.4 EC HIP 40 35 30 25 suh u_o C 18 15 12 9 6 wa ktu _ja m ....... Balance Balance 7.8 7.6 7.4 Suh u ( Tem per atu re ), o C 6 9 12 15 18
W ak tu, ja m ( Ti me , h ou r ) 25 30 35 40 Overall 7.8 7.6 7.4 7.2 Su hu ( Tem per atu re ), o C 6 9 12 15 18 Wa ktu , ja m ( Tim e, ho ur ) 25 30 35 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 0 6 Flavor 25 12 Acidity 25 16 Body 25 12 Uniformity 31 10 Balance 25 12 Aftertaste 25 12 Overall 25 12 Parameter citarasa O rganoleptic parameters Kondisi proses ( Process condition ) Suhu ( Temperature ), o C Waktu, jam   ( Time , hours )
besar. Pada kondisi tersebut, penerapan proses fermentasi cara kering akan lebih sederhana dan murah serta berlangsung relatif cepat jika dibandingkan dengan fermentasi cara basah.

## KESIMPULAN
Fermentor  biji  kopi  terkendali  tipe silinder horizontal telah berhasil diujicoba dengan beban proses 20 kg/ batch atau 50% dari  kapasitas  tampung  maksimum.  Hasil penelitian menunjukkan bahwa:
1. Sumber panas beberapa pemanas listrik mampu  membangkitkan  suhu  selama proses fermentasi.
2. Fermentasi biji kopi dalam fermentor pada kisaran suhu 30-40 o C tidak berdampak terhadap perubahan beberapa sifat fisik biji kopi seperti densitas,  jumlah biji per 100 g, dan distribusi sebaran biji.
3. Kondisi optimum operasional fermentor untuk  proses  fermentasi  kopi  Arabika adalah pada suhu 25 o C selama 12 jam.

## DAFTAR PUSTAKA
Albanese,  D.;  M.D.  Matteo;  M.  Poiana  & S.  Spagnamusso  (2009).  Espresso coffee (EC) by POD: Study of thermal profile during extraction process and influence  of  water  temperature  on chemical–ph ysical  an d  sensor ial properties. Food  Research  Interna- tional , 42, 727–732.
Aydin, C. (2002). Physical properties of hazel nuts. Biosystem  Engeneering ,  82, 297–303.
Aydin, C. (2003). Physical properties of almond unt and kernel. Jurnal Food Enginee- ring , 60, 315–320.
Bart-Plange, A. & E.A. Baryeh (2003). The phy- sical  properties  of  category  B  cocoa beans. Journal of Food Engineering , 60, 219–227.
BSN (2008). Standar Nasional Indonesia Biji Kopi 2907:2008 . Badan Standarisasi Nasional.
Endris, S. & B.W. Senbet (2006). The Influence of Shade During Fermentation Stage of  Wet  Processing  on  the  Cup  Qua- lity of Arabica Coffee. p. 549–553. In: Proceeding of 21 st 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  and roasted  coffee  beans. Food  Chemis- try , 90, 89–94.
Ismayadi,  C.  (1998).  Cita  rasa  kopi  arabika spesialti  Indonesia. Warta  Pusat Penelitian  Kopi  dan  Kakao  Indone- sia , 14, 165–172.
Ismayadi, C. (2010). Karakteristik dan deskripsi citarasa  kopi.  p.  18–31. In: Materi Pelatihan  Uji  Citarasa  Kopi .  Pusat
Penelitian 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  th e  r esulting roasted coffee: Studies in the field labo- ratory and on small farms in Nicaragua dur in g  th e  2005–2006  har vest. p.  434–442. In:  Proceeding  of  21 st International  Conference  on  Coffee Science (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).  Ph ysical  characterization of  n on -defective  and  defective Arabica  and  Robusta  coffees  before and  after  roasting. Journal  of  Food Engineering , 92, 474–479.
Misnawi  &  Sulistyowati  (2006).  Mutu  kopi Indonesia  dan  Peluang  peningkatan daya  sain gn ya. Warta  Pusat Penelitian  Kopi  dan  Kakao  Indo- nesia . 22, 127–132.
Mohsenin, N.N. (1978). Physical Properties of Plant and Animal Materials . Gordon and  Breach  Scien ce  Published, New York.
Purwadaria, H.K.; Sri-Mulato & A.M. Syarief (2008).  Pengembangan proses  deka- feinasi biji kopi dengan pelarut tersier dari  pulpa  kakao. Laporan  kegiatan penelitian KKP3T . LPPM IPB. Bogor.
Rodr igues,  M.A.A.;  M.L.A.  Bor ges;
A.A. Franca; L.S. Oliveira & P.C. Correa (2003). Evaluation of physical proper- ties  of coffee  during roasting. ASAE Annual  International  Meeting/CIGR XVth  World  Congress.  Chicago,  I1. 2002. Manuscript FP 03 004. Vol. V.
December 2003.
Sri-Mulato;  S.  Widyotomo  &  E.  Suharyanto (2006). Pengolahan  Produk  Primer dan Sekunder Kopi . Pusat Penelitian Kopi  dan  Kakao  Indonesia.  Jember, Jawa Timur.
Sri-Mulato; S. Widyotomo & H. Lestari (2004). Pelarutan kafein biji kopi Robusta dengan kolom  tetap  menggunakan  pelarut  air. Pelita Perkebunan , 20, 97–109.
Widyotomo  &  Yusianto
Sumarno, D.; S. Mawardi; Maspur & H. Pra- yuginingsih (2009). Peningkatan nilai tambah  pengolahan  kopi  Arabika metode  basah  menggunakan  model kemitraan bermediasi (Motramed) pada unit  pengolahan  hasil  di  Kabupaten Ngada-NTT. Pelita Perkebunan , 25,
38–54.
Widyotomo, S. (2008). Teknologi fermentasi dan diversifikasi  pulpa  kakao  menjadi produk  yang  bermutu  dan  bernilai tambah. Warta  Review  Pusat Penelitian  Kopi  dan  Kakao  Indo- nesia, 24, 71–89.
Widyotomo, S. (2010). Evaluasi kinerja mesin pengupas kulit  buah  kopi basah  tipe silinder horisontal. Jurnal Enjiniring Pertanian , 8, 27–38.
Widyotomo,  S.;  H.  Ahmad;  S.  Soekarno  & Sri-Mulato  (2011a).  Kinerja  mesin pengupas kulit  buah  kopi basah  tipe tiga  silinder  horisontal. Pelita  Per- kebunan , 27, 36–54.
Widyotomo, S.; H.K. Purwadaria & C. Ismayadi
(2011b). Pengembangan sentra industri kopi terpadu berwawasan lingkungan untuk  mendukung  pengembangan agroindustri  di  pedesaan. Laporan Akhir  Insentif  Ristek .  Kementerian Riset dan Teknologi.
Widyotomo, S.; H.K. Purwadaria & C. Ismayadi (2012a). Pengembangan sentra industri kopi terpadu berwawasan lingkungan untuk  mendukung  pengembangan agroindustri  di  pedesaan. Laporan Akhir  Insentif  Ristek .  Kementerian
Riset dan Teknologi. Jakarta.
Widyotomo, S.; H.K. Purwadaria & C. Ismayadi
(2012b). Peningkatan mutu dan nilai tambah  kopi  melalui pengembangan
proses  fermentasi  dan  dekafeinasi. Prosiding  Seminar  Hasil  Penelitian Insentif Riset . KP-2012-060. Kemen- terian Riset dan Teknologi. Jakarta.
Widyotomo,  S.;  Sri-Mulato;  H.  Ahmad  & S. Soekarno (2009). Kinerja pengupas kulit  buah  kopi  segar  tipe  silinder ganda horizontal. Pelita Perkebunan , 25, 55–75.
Widyotomo, S.; Sri-Mulato; H.K. Purwadaria
& A.M. Syarief (2010). Karakterisasi fisik  kopi  pascapengukusan  dalam r eaktor   kolom  tun ggal. Pelita
Perkebunan , 26, 25–41.
Yusianto  (1999).  Komposisi  kimia  biji  kopi dan  pengaruhnya  terhadap  citarasa seduh an. Warta  Pusat  Penelitian Kopi dan Kakao , 15, 190–202.
Yusianto  (2008).  Panen  dan  penanganan pascapanen. p. 132–153 . In: S. Mawardi;
R. Hulupi; A. Wibawa; S. Wiryadiputra & Yusianto (Eds.). Panduan Budidaya dan Pengolahan Kopi Arabika Gayo . Pusat  Penelitian  Kopi  dan  Kakao Indonesia.
Yusianto; R. Hulupi; Sulistyowati; S. Mawardi & C. Ismayadi (2005). Sifat fisiko kimia dan  citarasa  beberapa  varietas  kopi Ar abika. Pelita  Perkebunan ,  21, 200–222.
Zaenudin  &  S.  Abdoellah  (2003).  Program pengembangan teknologi dalam rangka mendukung perkopian nasional yang tangguh. Warta Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia , 19, 39–44.
*********.