ANALISA FAKTOR FAKTOR YANG BERPENGARUH TERHADAP KUALITAS PRODUKSI KOPI INSTANT DENGAN METODE TAGUCHI

Transkripsi

1 ANALISA FAKTOR FAKTOR YANG BERPENGARUH TERHADAP KUALITAS PRODUKSI KOPI INSTANT DENGAN METODE TAGUCHI Oktavina Dewi Indrawat dan Haryono Program Studi Magister Manajemen Teknologi ITS Jl. Cokroaminoto No. 12 A Surabaya vin_daf@yahoo.com ABSTRAK Pada saat ini perkembangan teknologi pengolahan kopi maju dengan pesat, terbukti dengan adanya kopi instant yang menjadi produk popular dan semakin luas konsumsinya di masyarakat, oleh karena itu pengolahannya juga harus dilengkapi dengan upaya peningkatan kualitas produk agar dihasilkan produk yang bermutu tinggi dan memenuhi selera konsumen secara optimal. Mutu kopi instant dipengaruhi oleh faktor-faktor yang dapat dikendalikan antara lain kualitas biji kopi terdiri dari % biji kopi bagus (good beans), % kotoran (impurities) biji kopi dan % kadar iar biji kopi, suhu penyangraian (Roasting), persentase particle size kopi bubuk kasar (Regular Coffee), jumlah air ekstraksi, suhu ekstraksi, maupun faktor yang tidak dapat dikendalikan yaitu jenis kopi biji yang digunakan dan umur panen. Penelitian ini bertujuan untuk memperkecil nilai yield yaitu rasio antara input yaitu jumlah pemakaian bahan baku biji kopi dengan output yaitu produk kopi instant yang dihasilkan (QC : Smaller the better) dan kualitas (cita rasa ) kopi yang diharapkan (QC : Larger the better). Dalam penelitian ini, data percobaan tiap respon (rasio antara input dan output serta kualitas yang diharapkan) disusun dalam bentuk Standard Orthogonal Array (OA) dari Taguchi. Hasil dari tabel OA kemudian akan dibawa ke Rasio S/N yang merepresentasikan ukuran keragaman yang timbul. Tingkat kepentingan kedua respon diatas dibobot dengan menggunakan metode Entropy. Metode Overal Evaluation Criteria (OEC) kemudian digunakan untuk menghasilkan suatu besaran ya ng mewakili kedua respon yang dikehendaki berdasarkan bobot yang telah ditentukan. Selanjutnya dilakukan Analysis of Variance (ANOVA) untuk mengetahui besar pengaruh variabel perancangan terhadap nilai OEC. Dari Hasil dari perhitungan ANOVA, dapat diperoleh kombinasi variabel perancangan proses produksi kopi Instant yang menghasilkan nilai yield yang minimum dan mendapatkan kualitas yang maksimum. Hasil yang diperoleh adalah persentase biji kopi bagus sebesar 80%, persentase kotoran biji kopi bagus sebesar 2,5%, kadar air biji kopi sebesar 10%, suhu roasting sekitar C, partikel kopi regular dengan ukuran medium, jumlah air untuk proses ekstraksi sebanyak 6 liter dan suhu ekstraksi sekitar C merupakan faktor-faktor yang mempengaruhi presisi proses dan terjadi peningkatan mutu sebesar 24,87%. Kata kunci: Nilai Yield, Kualitas Kopi Instant, Orthogonal Array, Taguchi, Entropy, Overall Evaluation Criteria (OEC). PENDAHULUAN Dalam estetika perkopian, citarasa adalah hal yang penting disamping bentuk fisik seperti warna dan ukuran. Kopi Instant merupakan suatu produk minuman dimana kualitas bahan baku kopi instant yaitu biji kopi harus sesuai dengan standar yang telah ditentukan, sehingga dihasilkan kopi instant yang berkualitas.

2 Pada saat ini perusahaan mengalami kesulitan dalam menjaga kestabilan keluaran produk kopi instant yang dhasilkan yaitu nilai yield adalah rasio antara pemakaian bahan baku dengan hasil produk kopi instant dan citarasa sesuai dengan standard yang telah ditentukan. Untuk mengatasinya dilakukan penelitian terhadap faktor-faktor yang berpengaruh seperti kualitas bahan baku dan parameter proses dengan tujuan untuk mengetahui apakah faktor-faktor dalam kualitas biji kopi tersebut yang terdiri dari % good beans, % impurities, % kadar air dan parameter proses seperti suhu roasting, % ukuran partikel kopi regular, jumlah air ekstraksi dan suhu ekstraksi berpengaruh signifikan terhadap rasio yield dan citarasa kopi yang dihasilkan, serta mendapatkan konstribusi level faktor-faktor tersebut yang menghasilkan keluaran yang optimal dan tidak sensitif terhadap faktor noise yaitu jenis dan umur panen dari biji kopi yang digunakan. METODE PENELITIAN Langkah-langkah yang dilakukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Menentukan faktor-faktor yang berpengaruh dan faktor noise beserta levelnya 2. Menentukan Orthogonal Array (OA) berdasarkan jumlah faktor dan levelnya 3. Melakukan penelitian dalam skala laboratorium dimana proses dibatasi sampai pada proses ekstraksi yang menghasilkan keluaran dalam bentuk larutan kopi untuk mendapatkan rasio yield 4. Melakukan uji organoleptik atau uji citarasa untuk mengetahui rasa yang dihasilkan oleh larutan kopi tersebut 5. Mengolah data hasil percobaan untuk respon rasio yield 6. Mengolah data hasil percobaan untuk respon citarasa kopi 7. Melakukan perhitungan untuk bobot tiap-tiap respon dengan metode Entropy. 8. Menghitung nilai Overall Evaluation Criteria (OEC) adalah suatu besaran yang mewakili kedua respon berdasarkan bobot yang diperoleh 9. Menghitung S/N Ratio untuk Nilai OEC 10. Menentukan kondisi optimum untuk Nilai OEC dengan Metode ANOVA 11. Melakukan perhitungan untuk besarnya peningkatan mutu pada kondisi optimal 12. Menarik kesimpulan dan saran Pengumpulan Data Tabel 1. Level Faktor Yang Berpengaruh Label Faktor Level 1 Level 2 Level 3 A % Biji Kopi Bagus (Good Bean) 80% 70% 60% B % Kotoran (Impurities) Biji Kopi 10% 5% 2,5% C % Kadar Air Biji Kopi 13% 11% 10% D Suhu Roasting C C C E Ukuran Partikel Kopi Regular Coarse Medium Fines F Jumlah Air Ekstraski 6 liter 5 liter 4 liter G Suhu Ekstraksi C C C Tabel 2. Level Faktor Noise Label Faktor Level 1 Level 2 H Jenis Kopi Biji Kopi Arabika Kopi Robusta I Umur Panen < 1,5 tahun > 1,5 tahun A-50-2

3 Total derajat bebas faktor yang berpengaruh adalah sebesar 14, harus dipilih OA yang jumlah percobaannya minimal 14 kali dan dipilih OA adalah L18 (3 7 ) yaitu melakukan percobaan sebanyak 18 kali dengan memperhitungkan 7 faktor dengan 3 level sedangkan derajat bebas untuk faktor noise adalah sebesar 4, sehingga dipakai adalah L4 (2 2 ) yaitu jumlah percobaan yang dilakukan sebanyak 4 kali dengan memperhitungkan 2 faktor dengan 2 level. Tabel 3. Bentuk Matriks OA L 18 & L 4 Faktor Kontrol Perc A B C D E F G Faktor Noise H1I1 H1I2 H2I1 H2I2 Prosedur Penelitian Prosedur percobaan yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Menimbang 100 g biji kopi yang akan digunakan dan melakukan analisa kualitas dengan analisa defect system untuk mendapatkan persentase good bean, defect bean,, kotoran, kadar air dan screen 2. Blending biji kopi mentah sesuai dengan komposisi yang diinginkan 3. Timbang per 100 g biji kopi mentah untuk setiap kali goreng dan goreng sesuai dengan warna yang diinginkan untuk menghasilkan kopi biji goreng atau sangrai. 4. Biji kopi sangrai (Roasted Coffee Bean) digiling sesuai dengan ukuran yang diinginkan untuk menghasilkan kopi regular (Roasted & Ground Coffee). 5. Panaskan air demineralisasi sesuai dengan suhu yang diinginkan untuk percobaan 6. Masukkan air yang telah dipanaskan dan kopi regular sesuai dengan jumlah yang diinginkan kedalam Percolator dan masak selama 45 menit. 7. Saring, kemudian hasil ekstraksi di tampung dalam bak penampung I, timbang dan ukur kekentalannya (brix) untuk mendapatkan nilai kandungan padatan kopi (Soluble Solid/SS) yang terdapat dalam larutan kopi (nilai SS dalam dilihat dari tabel brix) A-50-3

4 8. Ampas kopi hasil penyaringan kopi I, dimasukkan kembali kedalam Percolator untuk diekstrak kembali dengan penambahan air panas sesuai dengan jumlah yang ditentukan selama 45 menit. 9. Saring, kemudian hasil ekstraksi ditampung dalam bak penampung II, timbang dan cek kekentalan (brix) larutan untuk mendapatkan nilai SS dalam larutan kopi. 10. Larutan ekstraksi pada bak penampung I dicampur kedalam bak penampung II 11. Lakukan test organoleptik Berat Biji Kopi Yield 12. Lakukan perhitungan yield, yaitu : SS Total dimana : SS Total = SS bak I + SS bak II Pengujian Data Dalam perhitungan multirespon, untuk mengetahui bobot tiap-tiap respon maka perhitungan dilakukan dengan metode Entropy yaitu untuk menentukan respon mana yang akan diprioritaskan dan berapa besar bobot prioritas tersebut. Langkah langkah metoda Entropy adalah : a. Menentukan skor yang dimiliki oleh masing-masing alternatif percobaan untuk masing-masing respon. yij P ij,, i 1,2,... n n y i1 ij dimana, yij = data pengamatan dari respon ke j, alternatif percobaan i, sehingga akan diperoleh matrik keputusan baru yang telah ternormalkan C1 C2 Cm A1 X11 X12 X1m A2 X21 X22 X2m R = An Xn1 Xn2 Xnm (2.1) b. Menentukan bobot masing-masing respon Sebelum bobot w ditentukan, dicari nilai entropy Ej untuk masing-masing respon n E j Pij ln Pij, j 1,2,... k i1 dimana : α = 1/ln (n), digunakan untuk menjamin bahwa 0 Ej 1 (2.2) Nilai bobot untuk respon dapat dihitung dengan formula sebagai berikut: d j w j k di i1 (2.3) dimana : dj = 1 - Ej adalah merupakan derajat diversity dari rata-rata nilai yang dihitung. Dari pembobotan yang diperoleh pada tiap respon kemudian dihitung nilai Overall Evaluation Criteria (OEC) yaitu suatu besaran yang mewakili kedua respon berdasarkan bobot yang diperoleh. A-50-4

5 Sebagai ilustrasi, tabel dibawah ini adalah hasil percobaan untuk dilakukan evaluasi multikriteria penentuan kualitas citarasa kopi instant. Tujuannya untuk memperoleh besaran kriteria tunggal dari beberapa kriteria yang dievaluasi. Pada tabel dibawah, flavor merupakan gabungan antara aroma dan rasa (taste), kekentalan (body) serta aftertaste diukur dengan skala 0 sampai 10 (Quality Characteristic : bigger is better) dan kadar air (moisture) dari kopi instant diukur dalam bentuk persentase (Quality Characteristic : smaller is better). Evaluasi dilakukan pada 2 test sampel dan diukur kualitas citarasanya sesuai dengan kriteria yang akan dinilai diatas. Sedangkan pembobotan tiap-tiap kepentingan dilakukan dengan menggunakan metode entropy. Tabel 4. Pengukuran Kualitas Menggunakan Metode OEC (Roy, 2001) Kriteria Pembacaan Pembacaan Karakteristik Pembobotan Uji Terburuk Terbaik Kualitas (QC) % 1 2 (Y1) (Y2) (X1) (X2) Flavor (1) 0 10 Bigger is better Kekentalan 0 10 Bigger is better (2) Aftertaste (3) 0 10 Bigger is better Kadar Air (4) 3 2 Smaller is better 20 2,5 2 Berikut harga EOC untuk uji 1 dan 2: X Y 1(1) 1(1) X 1(2) Y1(2).% Bobot (1) 1.% Bobot dst Y Y Y Y (2) 2 1(1) OEC test 1 = 2(2) (1) 1(2) , OEC test OEC test Untuk kriteria kedua dan ketiga, harga fraksi (pembacaan/referensi) dikurangkan dengan angka 1 (satu). Hal ini dilakukan untuk kualitas yang dituju adalah nominal is better dan smaller is better (Roy, 2001). Sebelum semua kriteria yang akan dievaluasi dikombinasikan, kriteria tersebut harus dinormalisasikan dan besaran kualitasnya dibuat setara. Metoda yang umum untuk evaluasi normalisasi adalah dengan membagi dengan angka referensi yang mempunyai besaran yang sama. (contoh : gr/gr = fraksi tanpa satuan). Angka referensi (contoh 10-0) untuk rasa menunjukkan perbedaan penting antara pembacaan terbaik dan terburuk (selalu berharga positif). Dari nilai OEC yang diperoleh maka dihitung nilai S/N Ratio yang berguna untuk mengetahui faktor dan level mana yang mempunyai efek faktor S/N Ratio paling besar, sehingga diharapkan faktor tersebut paling beasr pengaruhnya untuk mengurangi variation (noise). Tahap berikutnya adalah menghitung Analisa Variansi (ANOVA) untuk menngetahui apakah data-data tersebut dapat digunakan untuk mewakili suatu populasi yang lebih besar (skala produksi). Selanjutnya adalah melakukan percobaan konfirmasi A-50-5

6 dan menghitung besar peningkatan mutu kondisi optimal jika dibandingkan kondisi saat ini. HASIL DAN DISKUSI Hasil Perhitungan Pembobotan Masing-Masing Kriteria Tabel 5. Perhitungan Pembobotan Masing-Masing Kriteria dengan Metode Entropy Respon Nilai Nilai Karakteristik Terbaik Terburuk Kualitas Weighting, % Nilai Yield Smaller the better Citarasa Larger the better Hasil Perhitungan untuk Nilai OEC Tiap Tiap Percobaan Berikut merupakan contoh perhitungan OEC untuk percobaan 1. Tiap-tiap percobaan dilakukan 4 kali (4 replikasi) dengan berbagai kombinasi faktor noise, sehingga untuk setiap percobaan diperoleh 4 nilai OEC, sebagai berikut: a. Percobaan 1 dengan faktor noise 1: OEC 1 = b. Percobaan 1 dengan faktor noise 2 : ,34 OEC 2 = Hasil perhitungan nilai OEC pada tiap-tiap percobaan dapat dilihat pada tabel dibawah ini. Tabel 6.Perhitungan Nilai OEC pada Berbagai Kombinasi Faktor Noise Percobaan OEC 1 OEC 2 OEC 3 OEC A-50-6

7 Analisa Signal to Noise Ratio Nilai OEC Hasil perhitungan nilai ratio S/N OEC pada tiap-tiap percobaan dengan karakteristik kualitas Larger the better dapat dilihat pada tabel dibawah ini: Berikut ini merupakan contoh perhitungan untuk percobaan 1: Data percobaan 1 : Y1 (OEC1) = 0,48 ; Y2 (OEC2) = 0,34 ; Y3 (OEC3) = 0,60 ;Y4 (OEC4) = 0, / Y 1/ Y 1/ Y 1/ Y4 MSD = 4 SNR = -10.log (5,83) = -7,66 = 5,83 Tabel 7. Perhitungan S/N Ratio Nilai OEC pada Tiap-Tiap Percobaan Percobaan Variabel Proses Ratio S/N A B C D E F G OEC Perhitungan S/N Ratio untuk setiap faktor pada tiap-tiap level dilakukan dengan cara menghitung rata-rata ratio S/N Ratio nilai OEC pada setiap faktor di level yang bersangkutan. Perhitungna Analisis Variansi terhadap S/N Ratio Nilai OEC Untuk hasil perhitungan ANOVA dapat dilihat pada Tabel 8 Tabel 8. Perhitungan ANOVA untuk Ratio S/N dari nilai OEC Sumber Variansi DOF, V SS MS F hitung F tabel SS % Konstribusi, ρ % Kopi Biji Bagus % Kotoran Biji Kopi % Kadar Air Suhu Roasting Ukuran Partikel Kopi Regular Jumlah Air Ekstraksi Suhu Ekstraksi Residual Total A-50-7

8 Penentuan Kondisi Optimum untuk S/N Ratio Nilai OEC Kondisi optimum berguna untuk mengetahui level dari setiap faktor yang dapat mengoptimalkan respon S/N Ratio dari Nilai OEC. Kondisi optimum dipilih untuk setiap level yang memberikan nilai rata-rata ratio S/N yang tertinggi. Taksiran nilai kondisi optimum dihitung hanya berdasarkan faktor yang siginifikan, yaitu kombinasi level A1 B3 C3 D3 E2 F1 G2, dari hasil perhitungan diperoleh taksiran kondisi optimum untuk S/N nilai OEC adalah -0,25 Selang kepercayaan untuk taksiran kondisi optimum adalah: CI S/N opt F,V 1, V 2 n eff.mse CI = = -0,25 ± 0,71 Jadi interval kondisi optimum ratio S/N nilai OEC pada tingkat kepercayaan 90% adalah -0,958 sampai dengan 0,460 Percobaan Konfirmasi Dengan melakukan percobaan konfirmasi untuk kondisi optimum respon nilai OEC yaitu pada level faktor A1 B3 C3 D3 E2 F1 G2 diperoleh hasil sebagai berikut : Tabel 9 Percobaan Konfirmasi pada Kondisi Optimum Respon Respon H1 H2 I1 I2 I1 I2 Nilai Yield Citarasa Nilai OEC Respon Selang kepercayaan untuk menaksir hasil percobaan dari konfirmasi adalah sebagai berikut 1 1 CI S/N confirm F.MSe 1 2 n r α,v, v eff CI =-1,65 ± 0,81 Jadi interval ratio S/N nilai OEC percobaan konfirmasi pada tingkat kepercayaan 90% adalah 2,454 sampai dengan -0,832 Besarnya Peningkatan Mutu (Reduction Loss to Society) Besarnya peningkatan mutu dalam kondisi optimal dibanding dengan kondisi existing adalah : kmsdexisting = k 4,24 ηoptimum = rasio S/N nilai OEC optimum = -0,25 ηexisting = rasio S/N nilai OEC existing = -6,27 kmsd Existing x optimum existing 3 A-50-8

9 k4,24x ,25( 6,27) 3 = k3,81 k4,24 k3,81 x100% 24,87% Peningkatan Mutu Total = k4,24 Jadi peningkatan mutu total untuk respon yield dan citarasa dari kondisi existing terhadap kondisi optimasi adalah sebesar 24,87%. KESIMPULAN Kesimpulan yang dapat diambil berdasarkan analisa dan pembahasan adalah sebagai berikut : 1. Respon yang berpengaruh terhadap proses produksi kopi instan berturut-turut adalah: Nilai Yield : 0,54% Kualiatas Citarasa Kopi : 0,46% 2. Faktor yang berngaruh secara signifikan terhadap respon yield dan citarasa berturut turut adalah : Kadar Air Biji Kopi : 28,22% Ukuran Partikel Kopi Regular : 19,79% Persentase Kotoran Biji Kopi: 15,15% Suhu Roasting : 14,68% Jumlah Air untuk prosese ekstraksi : 13,99% Suhu Ekstraksi : 0,96% 3. Kondisi optimum untuk menghasilkan produksi kopi instat yang memenuhi multirespon dicapai pada kombinasi level : A1 B3 C3 D3 E2 F1 G2. Kombinasi tersebut adalah : - Persentase biji kopi bagus : 80% - Persentase kotoran biji kopi bagus : 2,5% - Persentase kadar air biji kopi : 10% - Suhu roasting : C - Ukuran partikel kopi regular : Medium - Jumlah air ekstraksi : 6 liter - Suhu ekstraksi : C 4. Interval percobaan konfirmasi bila dibandingkan dengan kondisi optimum percobaan adalah sebagai berikut: Kondisi Optimum : -0,958 0,460 Percobaan Konfirmasi : - 2,454-0, Dari sketsa diatas, karena interval kondisi optimum dengan interval percobaan konfirmasi berpotongan, maka kondisi optimum eksperimen dapat diangkat ke skala industri. DAFTAR PUSTAKA Clarke, J.R. and Macrae R. (1987), Coffee Technology Volume 2, Elsevier Applied Science, New York Balavendram, Nicolo (1997), Quality by Design, Prentice Hall, London A-50-9

10 Departemen Research & Development (2001), Lingkup dan Pedoman Kerja R&D, PT. Aneka Coffee Industry, Sidoarjo Departemen Produksi (1996), Pedoman Pengoperasian, PT. Aneka Coffee Industry, Sidoarjo Illy, Francesco and Illy, Ricardo (1992), The Book of Coffee, Arnorlds Mondadori Editore S.P.A, Milano Roy, Ranjit (2001), Design of Experiment Using the Taguchi Approach : 16 Steps to Product and Process Improvement, John Wiley & Sons, New York Ross, Philip (1996), Taguchi Technique for Quallity Engeening : Loss Function, Orthogonal Experiments, Parameter dan Tolerance Design, McGram-Hill, Singapore Rothfos, Bernhard, 1986, Coffee Consumption, Gordian-Max Rieck GmbH, Hamburg Sen, Pratyush and Yang, Jian-Bo, 1998, Multiple Criteria Decision Support in Engineering Design, Springer-Verlag, London Sulistyawati (2005), Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Terhadap Cita Rasa Seduh Kopi : Makalah Latihan Uiji Cita Rasa, Pusat Penelitian Kopi dan Cacao, Jember Wahyudi, Teguh (2005), Peranan Uji Cita Rasa Pengendalian Mutu Kopi : Makalah Latihan Uji Cita Rasa, Pusat Penelitian Kopi dan Cacao, Jember Ismayadi, Cahya (2007), Karakteristik dan Deskripsi Citarasa Kopi : Makalah Latihan Uji Cita Rasa, Pusat Penelitian Kopi dan Cacao, Jember A-50-10