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.
31 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.
32 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.
33 B. PENDUGAAN KADAR AIR BIJI KOPI
Pendugaan kadar air dari biji kopi dilakukan berdasarkan parameter-parameter 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 Panjang 0,6 m
Lebar 0,4 m Tinggi 1 m Volume 0,2544 m3 Tinggi tambahan 0,2 m Lebar jendela 0,02 m Karung Volume 0,00078 m3 Jumlah 160 karung Properti U 0,014 kW/m2oC A produk 12,2 m2
Massa massa biji 48 Kg
Laju udara Kec angin 0,01 m/s
Lingkungan Ta 29,79 oC Ha 0,017 kgair/kg udara kering
Jam simulasi Lama simulasi 864 jam
Cetak setiap 24 jam
R.Penyimpanan Suhu awal bagian atas 29,3 oC
Suhu awal bagian tengah 31,3 oC
Suhu awal bagian bawah 32,2 oC
Kelembapan absolut atas 0,0261 kgair/kg udara kering Kelembapan absolut tengah 0,0294 kgair/kg udara kering Kelembapan absolut bawah 0,0310 kgair/kg udara kering
Produk Suhu awal bagian atas 29,3 oC
Suhu awal bagian tengah 31,3 oC
Suhu awal bagian bawah 32,2 oC
kadar air awal atas 0,141 %bk
kadar air awal tengah 0,141 %bk
kadar air awal bawah 0,842 %bk
Tumpukan Total tumpukan 16 karung
Tumpukan atas 8 karung
Tumpunkan tengah 6 karung
Tumpukan bawah 2 karung
34 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.
35 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,
36 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
37 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.