Roasting Process: Penyebab Perbedaan Tingkat Keasaman dan Kepahitan Pada Kopi

Kopi yang kita minum setiap hari bukan hanya sekedar hasil seduhan biji kopi. Roasting/pemanggangan biji kopi juga berperan penting dalam mengeluarkan rasa dan aroma khas dari green bean. Green bean adalah biji kopi mentah yang didapat sebelum proses roasting, diperoleh dari buah ceri kopi. Proses pengolahannya green bean diawali dengan buah ceri kopi yang dipisah untuk memisahkan buah yang layak dan tidak, lalu buah dikeringkan untuk menurunkan kadar air. Setelah itu, lapisan kulit buah dan kulit tanduk (parchment) dilepaskan secara mekanis. Terakhir, biji kopi dikeringkan lagi hingga didapatkan green bean yang siap untuk di-roasting/dipanggang. Pemrosesan panas inilah yang mengubah enzim dan zat kimia dalam biji kopi menjadi karakter rasa yang beragam untuk dinikmati.

Green bean mengandung karbohidrat, protein, asam organik, dan polifenol, namun belum memiliki aroma dan rasa khas kopi yang kuat. Aroma dan rasa baru dapat terbentuk ketika biji kopi dipanaskan pada suhu tinggi selama kurang lebih 10–15 menit. Umumnya, suhu yang digunakan untuk roasting sekitar 180–240 °C (Clarke & Macrae, 1985; Illy & Viani, 2005). Selama proses roasting, biji kopi mengalami penurunan kadar air, ekspansi volume, perubahan warna dari hijau ke coklat, serta pembentukan struktur berpori yang mempengaruhi proses ekstraksi saat penyeduhan kopi.

Roasting merupakan suatu proses termal non-enzimatik, di mana enzim alami dalam biji kopi akan terdenaturasi pada suhu tinggi, sehingga perubahan yang terjadi selanjutnya akan dikendalikan oleh reaksi kimia akibat panas. Seiring meningkatnya suhu ketika roasting, tekanan gas di dalam biji kopi akan mengalami ekspansi hingga menyebabkan first crack. First crack adalah kejadian dimana struktur sel mulai pecah dan senyawa aroma mulai terbentuk secara signifikan (Schenker et al., 2000).

Reaksi Kimia yang Terjadi Selama Proses Roasting Dapat Memperkaya Aroma Kopi

Aroma kopi bukan berasal dari satu senyawa tunggal, melainkan hasil dari ratusan senyawa volatil yang terbentuk selama proses roasting biji kopi. Reaksi yang terjadi dalam proses roasting adalah sebagai berikut:

1. Reaksi Maillard: reaksi yang melibatkan interaksi antara gula pereduksi (glukosa dan fruktosa) dan asam amino, yang merupakan kontributor utama aroma kopi untuk menghasilkan aroma yang memiliki karakter seperti coklat, kacang, dan karamel. Intensitas reaksi maillard paling optimal ketika roasting terjadi pada tingkatan medium roast.

2. Karamelisasi Gula: reaksi dimana sukrosa mulai terurai menjadi gula yang lebih sederhana akibat panas, sehingga memberikan rasa manis dan warna coklat pada kopi. Jika proses roasting terlalu lama, bisa berpengaruh ke warna biji kopi menjadi lebih gelap dan menghasilkan senyawa pahit dan gosong, proses karamelisasi lanjut akan menghasilkan senyawa pahit dan gosong (Illy & Viani, 2005).

3. Degradasi Asam dan Pembentukan Melanoidin: Senyawa fenolik utama kopi, yaitu asam klorogenat, akan mengalami degradasi/pengurangan seiring peningkatan tingkat roasting dari light roast, medium roast, dan dark roast yang dibedakan dari perbedaan suhu dan waktu roasting yang diperlukan. Produk degradasinya berkontribusi terhadap kepahitan, sedangkan melanoidin yang terbentuk memberi warna gelap, body, dan aktivitas antioksidan pada produk (Vignoli et al., 2014).

Tabel Perubahan Komponen Kimia Kopi Akibat Tingkat Roasting (Schenker et al. (2000); Moon & Shibamoto (2009); Vignoli et al. (2014)

Tabel di atas menunjukkan bahwa medium roast berada pada titik kompromi optimal antara pembentukan dan degradasi senyawa flavor. Pada tingkat roasting ini, reaksi Maillard berlangsung paling efektif dalam menghasilkan senyawa volatil beraroma kompleks seperti aldehid, keton, dan senyawa heterosiklik tanpa diikuti oleh degradasi berlebihan akibat pemanasan lanjutan. Schenker et al. (2000) menunjukkan bahwa intensitas aroma kopi akan meningkat seiring peningkatan tingkatan roasting hingga mencapai titik maksimum pada kisaran medium roast, sebelum akhirnya menurun pada dark roast akibat kerusakan termal senyawa volatil.

Selain itu, pada medium roast, kandungan asam klorogenat telah berkurang secara signifikan namun belum sepenuhnya terdegradasi, sehingga rasa asam yang dihasilkan tetap ada namun tidak dominan. Pada saat yang sama, sukrosa juga belum sepenuhnya habis, sehingga memungkinkan kontribusi rasa manis dari karamelisasi parsial (Moon & Shibamoto, 2009). Kondisi ini menciptakan profil rasa yang seimbang antara keasaman, manis, dan pahit, yang secara sensori lebih mudah diterima oleh banyak konsumen.

Preferensi terhadap medium roast juga didukung oleh studi sensori dan praktik industri. Illy dan Viani (2005) menyebutkan bahwa medium roast sering digunakan sebagai standar dalam evaluasi mutu dan kualitas kopi karena mampu merepresentasikan karakter asli dari biji kopi sekaligus memberikan kompleksitas aroma kopi yang tinggi. Sementara itu, Vignoli et al. (2014) menunjukkan bahwa pada medium roast, pembentukan melanoidin cukup tinggi untuk dapat memberikan sensasi mulut (mouthfeel) serta stabilitas rasa yang kuat, tanpa menghasilkan kepahitan berlebih seperti pada tingkatan dark roast. Kombinasi faktor-faktor inilah yang menjelaskan mengapa medium roast lebih disukai oleh konsumen umum, baik dalam uji sensori terkontrol maupun dalam praktik industri kopi komersial.

Melalui penjabaran di atas, diketahui bahwa roasting merupakan titik kendali mutu paling krusial. Sedikit saja perubahan suhu atau waktu dapat menghasilkan perbedaan rasa yang sangat signifikan. Roasting yang terlalu singkat akan menghasilkan kopi underdeveloped (flat, grassy), sedangkan roasting berlebihan akan menghasilkan rasa burnt yang menutupi karakter asli kopi (Yeretzian et al., 2002). Dari perspektif teknik pangan, roasting adalah rekayasa panas yang menuntut pengendalian parameter proses secara presisi. Dalam industri kopi, proses ini umumnya dilakukan menggunakan mesin roaster tipe drum roaster, hot air (fluidized bed) roaster, atau kombinasi keduanya.

Pada drum roaster, biji kopi dipanaskan melalui kontak langsung dengan permukaan drum panas dan perpindahan panas konduksi–konveksi. Tipe ini banyak digunakan karena mampu menghasilkan profil rasa yang kompleks dan konsisten. Sementara itu, hot air roaster memanfaatkan aliran udara panas berkecepatan tinggi sehingga perpindahan panas didominasi oleh konveksi, menghasilkan pemanasan yang lebih cepat dan seragam, serta umum digunakan pada skala industri besar.

Mesin roasting modern telah dilengkapi dengan kontrol suhu otomatis, sensor termokopel, pengaturan laju alir udara, serta sistem pencatatan profil waktu–suhu (roast profile). Parameter-parameter ini dikendalikan untuk memastikan reaksi Maillard, karamelisasi, dan pembentukan melanoidin berlangsung sesuai target mutu produk. Ketidaktepatan pengaturan mesin dapat menyebabkan ketidakkonsistenan rasa antar-batch, yang menjadi tantangan utama dalam produksi kopi skala industri.

Ilustrasi alat drum roaster (Bolt & Vaal, 2022)

Prinsip Kerja Drum Coffee Roaster

Dalam proses roasting, umumnya alat yang digunakan adalah drum coffee roaster. Drum coffee roaster melibatkan beberapa tahapan teknis untuk memastikan biji kopi mencapai tingkatan roast yang diinginkan. Biji kopi mentah (green beans) mula-mula diproses di dalam tabung silinder atau “drum” yang dipasang secara horizontal. Pemasangan secara horizontal bertujuan agar saat drum berputar, biji kopi di dalamnya juga ikut bergerak secara konsisten, sehingga panas dapat terdistribusi secara merata ke seluruh bagian biji.

Metode perpindahan panas yang digunakan adalah melalui panas langsung (konduksi) dan panas tidak langsung (konveksi). Perpindahan panas secara konduksi dapat terjadi melalui konyak fisik biji dengan dinding drum yang panas. Perpindahan panas secara konveksi terjadi melalui udara panas yag bersirkulasi di dalam drum. Sumber energi panas mesin dihasilkan melalui proses pembakaran gas ataupun elemen pemanas elektrik yang terletak di bagian bawah drum.

Drum roaster banyak digunakan karena kelebihannya dalam fleksibilitas dan kendali spesifikasi, di mana parameter roasting dapat disesuaikan, mulai dari kecepatan putaran drum hingga pengaturan aliran udara/airflow. Mesin ini juga tersedia dalam berbagai kapasitas produksi sesuai kebutuhan pengguna. Mesin ini juga mendukung pemantauan secara real-time, agar kualitas hasil roasting terjaga, terdapat alat bernama sampling spoon/sendok sampel di bagian depan mesin. Alat ini bertujuan untuk mengambil sedikit sampel biji kopi di tengah proses pemanggangan untuk memantau perubahan warna dan aroma tanpa perlu menghentikan mesin terlebih dahulu. Drum roaster juga memiliki bagian yang berperan sebagai pendingin, setelah mencapai tingkatan roast yang diinginkan, discharge port dibuka. Setelah itu, biji kopi panas akan jatuh ke dalam cooling tray. Pada tahap ini, biji kopi akan terus menerus diaduk selagi udara panas dihisap keluar secara cepat untuk menghentikan proses pemanggangan internal agar rasa dan aroma kopi dapat tetap terjaga.

Referensi

Baggenstoss, J., Poisson, L., Kaegi, R., Perren, R., & Escher, F. (2008). Coffee roasting and aroma formation: Application of different time–temperature conditions. Food Chemistry, 107(2), 1006–1014. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2007.08.080

Bolt, C. E., & de Vaal, P. L. (2022). A Practical Guide to Coffee Roaster Modelling. In Computer Aided Chemical Engineering (Vol. 51, pp. 145–150). Elsevier.

Clarke, R. J., & Macrae, R. (1985). Coffee: Volume 2 — Technology. Elsevier Applied Science.

Illy, A., & Viani, R. (Eds.). (2005). Espresso coffee: The science of quality (2nd ed.). Elsevier Academic Press.

Moon, J. K., & Shibamoto, T. (2009). Role of roasting conditions in the profile of volatile flavor chemicals formed from coffee beans. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 57(13), 5823–5831. https://doi.org/10.1021/jf900036j

Schenker, S., Heinemann, C., Huber, M., Pompizzi, R., Perren, R., & Escher, F. (2000). Impact of roasting conditions on the formation of aroma compounds in coffee beans. Journal of Food Science, 65(5), 867–872. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2000.tb09415.x

Vignoli, J. A., Bassoli, D. G., & Benassi, M. T. (2014). Antioxidant activity, polyphenols, caffeine and melanoidins in soluble coffee: The influence of processing conditions. Food Chemistry, 152, 418–426. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2013.11.100

Yeretzian, C., Blank, I., & Wyser, Y. (2002). Protecting the flavor: Potentials and limitations of aroma retention during coffee roasting and grinding. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50(21), 703–711. https://doi.org/10.1021/jf020466p

Anggia, M., & Wijayanti, R. (2023). Studi proses pengolahan kopi metode kering dan metode basah terhadap rendemen dan kadar air. Jurnal Hasil Penelitian Dan Pengkajian Ilmiah Eksakta (JPPIE), 2(2), 137–141. https://doi.org/10.47233/jppie.v2i2.996

Khatri, D., & Chhetri, S. B. B. (2020). Reducing sugar, total phenolic content, and antioxidant potential of Nepalese plants. BioMed Research International, 2020, Article 7296859. https://doi.org/10.1155/2020/7296859

Van der Vossen, H. A. M. (2009). The cup quality of disease-resistant cultivars of Arabica coffee (Coffea arabica). Experimental Agriculture, 45(3), 323–332. https://doi.org/10.1017/S0014479709007595

Wiraputra, D. (2024). Review: Teknologi pengolahan biji kopi hijau dan peranannya dalam pembentukan komponen rasa biji kopi. Journal of the Science of Food and Agriculture, 1(1), 56–68. https://journal.uniga.ac.id/index.php/JOSFA/index

Yeretzian, C., Jordan, A., Badoud, R., & Lindinger, W. (2002). From the green bean to the cup of coffee: Investigating coffee roasting by on-line monitoring of volatiles. European Food Research and Technology, 214, 92–104. https://doi.org/10.1007/s00217-001-0424-7