Penentuan Kualitas Kopi Menggunakan Teknologi Near-infra Red

Kopi merupakan salah satu komoditi andalan dari Indonesia, peringkat ke 6 sebagai sumber penghasilan devisa non migas terbesar dengan jumlah perdagangan sebesar 1034 juta US$ (sumber: http://houseofinfographics.com/kopi-indonesia-terbesar-ketiga-dunia/). Walau Indonesia mengekspor bijikopi mentah ke tiga terbesar di dunia dengan jumlah 10,950 ribu karung (dengan asumsi berat 60 kg/ karung) pada tahun 2012, sebenarnya jumlah ini masih jauh lebih rendah dari penghasil terbesar pertama dan kedua dunia yaitu Brazil (50,823 ribu karung) dan negara tetangga Vietnam (22,000 ribu karung). Melihat fakta tersebut, entah kita seharusnya merasa bangga atau malu sebagai urutan ke tiga dalam hal memproduksi kopi, bahkan kalah dua kali lipat dari negara tetangga Vietnam yang baru belajar menanam kopi dari Indonesia belum sampai dua dekade lalu.

Varietas Kopi Arabica dan Robusta

Varietas Kopi Arabica dan Robusta

Bahkan dari fakta angka tersebut, masih ada yang belum terungkap bahwa dari jumlah produksi Indonesia tersebut, hanya sekitar 12% merupakan varietas Arabica dan selebihnya varietas Robusta dengan sedikit varietas Liberica. Saat tulisan ini dibuat (tahun 2013) pemerintah sedang mengusahakan produksi Arabica menjadi 20% dari total produksi. Hal ini penting karena terdapat perbedaan harga terhadap varietas. Arabica cenderung mendapat harga yang lebih tinggi daripada Robusta. Selain varietas, terdapat variasi harga juga terhadap kualitas mutu yang berbeda serta asal biji kopi tersebut. Sebagian perbedaan harga tersebut bisa disebabkan karena memang rasanya dianggap lebih enak atau karena marketing dan promosi.

Persiapan Sample

Persiapan Sample

Karena perbedaan harga tersebut, kadang menyebabkan produsen mencampur kopi dengan kualitas berbeda atau “origin” berbeda untuk mendapatkan keuntungan yang lebih banyak. Salah satu cara untuk menguji kualitas kopi biasanya dilakukan adalah dengan cupping (https://postharvestnotes.wordpress.com/2013/03/12/cup-testing/). Cupping dilakukan oleh orang yang dianggap ahli, dengan segala keuntungan dan kekurangannya. Keuntungan cupping adalah bisa mendefinisikan rasa dan menguji kualitas kopi brdasarkan indera manusia. Kekurangan teknik ini adalah ahli cupper biasanya mahal dan kadang menimbulkan bias serta tidak bisa menjelaskan asal dari kopi tersebut.

Near-infra Red Spectroscopy

Near-infra Red Spectroscopy

Teknik lain yang dapat digunakan untuk menguji kualitas kopi adalah menggunakan teknologi Near-infra Red (NIR). NIR merupakan gelombang elektromagnetik, juga bersifat dualism sebagai partikel cahaya dengan panjang gelombang 800-2500 nm atau bilangan gelombang 12,500-4000. Panjang gelombang merupakan invers dari bilangan gelombang. Jadi pengertian bilangan gelombang 12,5000 adalah dalam setiap meter, NIR bergetar sebanyak 12,500 kali sehingga setiap gelombang yang dihasilkan NIR berukuran 800 nm. Mata manusia tidak mampu untuk melihat ukuran nanometer, karena 1 nanometer merupakan seperjuta millimeter atau 10-6 mm. Bisa dibayangkan betapa kecilnya ukuran gelombang NIR!!

Hasil Pembacaan Difuse Reflectant (log 1/R)

Hasil Pembacaan Difuse Reflectant (log 1/R)

Anda sebenarnya telah mengenal infrared. Sebelum bluetooth popular digunakan untuk transfer data, infrared telah digunakan terlebih dahulu. Infrared juga digunakan untuk remote control, satelit dan lain sebagainya. Infrared dibagi menjadi tiga region yaitu far, mid dan near infrared walau belum ada konsesus secara umum untuk pembagian panjang gelombang tersebut. NIR secara umum dianggap memiliki panjang gelombang 800-2500 nm. Ukuran panjang gelombang yang kecil tersebut dapat menembus molekul bahan organik.

Perbedaan Pola Gelombang NIR Arabica dan Robusta

Perbedaan Pola Gelombang NIR Arabica dan Robusta

Ketika pertama ditemukan mengenai NIR, data NIR dianggap “sampah” karena analisis statistik saat itu belum dapat menterjemahkan data-data panjang gelombang yang ada. Saat analisis statistik makin berkembang serta ilmu komputer berkembang dengan pesat, NIR ikut berkembang secara pesat karena ternyata dapat mengungkapkan banyak hal dari sampel bahan organik yang sedang diuji. Cara kerja NIR adalah sebagai berikut. Lampu halogen sebagai sumber sinar NIR ditembakkan ke sampel. Sebelum sinar sampai ke sampel, sinar dipisah-pisahkan menggunakan splitter berdasarkan panjang gelombang yang diinginkan. Sebagai contoh, penulis menggunakan panjang gelombang 2 nm sehingga terdapat 1557 titik data panjang gelombang yang diperoleh untuk daerah NIR 800-2500 nm.

Sinar NIR yang ditembakkan ke sampel tersebut bisa mengalami 3 kondisi: diteruskan, diserap, atau dipantulkan. Tergantung alat NIR yang digunakan, bisa mencatat hasil untuk tiga fungsi tersebut atau hanya sebagian, tentu berhubungan langsung dengan harga NIR tersebut. NIR yang melewati bahan organik akan mengganggu kestabilan atom sehingga NIR pada panjang gelombang tertentu bisa diserap oleh bahan kimia tertentu. Pada kenyataannya, atom di bahan kimia selalu bergerak bukan statis. Energy yang terdapat pada NIR dapat membuat electron tereksitasi atau pindah jalur, dalam pengertian NIR diserap oleh bahan kimia tersebut yang akan dideteksi oleh alat. Sebagai contoh, panjang gelombang 800 nm tidak diserap oleh bahan kimia tertentu sehingga sensor dibelakang sampel menerima 100% sinyal. Sedangkan bahan kimia lainnya menyerap sebagian NIR sehingga sinar yang sampai ke sensor di belakang sampel menerima, sebagai contoh hanya 40%. Setiap bahan kimia unik dalam menyerap panjang gelombang tertentu sehingga melalui penghitungan secara statistic dapat diketahui bahan kimia apa, pada panjang gelombang berapa dan berapa kadarnya melalui ilmu chemometrik (mengenai chemometrik akan dibahas pada tulisan lain). NIR sangat baik untuk mendeteksi ikatan kimia seperti ikatan hydrogen, nitrogen, oksigen dan lainnya dengan tingkat deteksi diatas 0.1%. Artinya jika bahan kimia yang hendak diteliti berada dibawah kadar 0.1% akan sulit dideteksi menggunakan NIR, yang merupakan salah satu kelemahan teknologi tersebut.

Ukuran data yang diperoleh cukup besar sehingga diperlukan analisis statistik multivariate seperti Principal Component Analysis (PCA). PCA mereduksi ukuran matriks data yang besar menjadi beberapa PC utama. Lazimnya dua PC pertama di plotkan di loading plot dan score plot. Pada studi tentang kualitas kopi, loading plot dapat menggambarkan serapan panjang gelombang yang efektif untuk membedakan varietas kopi serta kemungkinan jenis bahan kimia apa. Sedangkan score plot memvisualisasikan pengelompokan varietas kopi (mengenai PCA akan dibahas pada tulisan lainnya).

Poster

Poster

Kembali mengenai kualitas kopi, Indonesia memiliki ”origin” kopi yang paling beragam dari seluruh dunia. Bahkan terdapat cerita, bahwa nama perusahaan dan aplikasi komputer “Java” yang tentunya sudah tidak asing lagi dengan moto “write once, run everywhere” mengambil nama dari kopi Jawa yang begitu digemari oleh programernya. Negara lain normalnya hanya memproduksi satu jenis kopi. Indonesia untuk jenis kopi Arabica saja memiliki beberapa origin yang sudah terkenal seperti Aceh Gayo, Mandheling, Java, Sulawei Kalosi, Flores, Bali Kintamani, dan Papua Wamena. Kopi robusta Indonesia juga sudah terkenal seperti Robusta dari Aceh, Lampung dan Jawa. Masih banyak lagi daerah yang berpotensi sebagai daerah penghasil kopi.

Suasana Semina DGQ Tagung 2013

Suasana Seminar DGQ Tagung 2013

Begitu terkenalnya kopi Indonesia tetapi tidak dibarengi dengan peningkatan mutu dan jumlah yang signifikan sehingga kopi Indonesia kadang mendapat korting harga di pasaran dalam pengertian harga kopi yang ditawarkan menurun dibandingkan harga yang seharusnya diperoleh. Kondisi tersebut tentu merugikan bagi semua pihak. Salah satu usaha untuk meningkatkan mutu adalah dengan menguji kualitas mutu dan ini bisa dilakukan secara cepat dan murah menggunakan NIR. Hanya dalam beberapa detik, hasil bisa diperoleh.

Suasana Pameran Poster DGQ Tagung 2013

Suasana Pameran Poster DGQ Tagung 2013

Pada tahap awal penelitian, penulis meneliti sampel varietas Arabica: Aceh, Mandheling, Java, Sulawesi Kalosi dan Flores serta varietas Robusta: Kawista. Kualitas kopi merupakan subjek yang luas. Origin, varietas serta andungan kimia merupakan salah satu bagian dari kualitas kopi. Data yang diperoleh berukuran matriks 29×1557 dan dilakukan pre-treatment data baseline correction. Data diolah menggunakan aplikasi statistik freeware R dengan memanfaatkan package ChemometricsWithR. Hasil yang diperoleh yaitu PC 1 dan PC 2 dapat mewakili 88% keragaman data. Beberapa panjang gelombang yang mungkin mewakili bahan kimia tertentu di kopi juga terungkap. Hasil tersebut masih premature karena perlu dilakukan banyak pengujian lanjutan. Hasil tersebut sudah dipresentasikan berupa poster di seminar DGQ (Die Deutsche Gesellschaft für Qualitätsforschung) Tagung pada tanggal 18-19 Mei 2013 bertempat di aula Waldweg, Göttingen.

Berpose di Depan Poster

Berpose di Depan Poster

Location:  Göttingen, Niedersachsen, German

Time: Mei 2013

 

 

2 thoughts on “Penentuan Kualitas Kopi Menggunakan Teknologi Near-infra Red

  1. danke fur ihre informationen kak Adnan. saya possy yg pernah bertemu kakak d G.A Goettingen Tim Study Visit. kakak informasi tentang penelitian kakak sangat berharga. terimakasih

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s