Penggilingan [grinding] ditujukan untuk memecah biji kopi sangrai utuh menjadi bubuk halus supaya mudah dilarutkan dalam air. Secara mekanik, proses penggilingan atau penghalusan terjadi karena biji kopi utuh mengalami tumbukan, benturan, potongan dan geseran dengan komponen penghalus yang bergerak secara berulang. [Gambar 1].
Pada mekanisme pukulan, biji kopi tertabrak oleh pemukul yang berputar. Biji kopi akan hancur menjadi pecahan dengan ukuran campuran kasar, medium dan halus. Penggilingan dengan mekanisme geseran menghasilkan serpihan halus yang lebih seragam. Karena biji kopi terjepit di antara 2 piringan yang satu diam dan lainnya berputar. Lebar celah antar piringan bisa diatur sesuai dengan kehalusan serpihan bubuk yang diinginkan. Ukuran bubuk relatif seragam dengan bentuk butiran. Sedangkan, mekanisme guntingan memberikan hasil pecahan yang relatif seragam, namun bentuknya lancip-lancip. Mekanisme dengan kompresi pada prinsipnya mirip dengan pemecahan biji kopi memakai lumpang. Secara mekanis, mekanisme ini sekarang jarang diadopsi untuk penggilingan biji kopi. Untuk skala resto dan kafe, mesin giling yang banyak dipakai adalah teknik geseran dan guntingan [Gambar 2].
Gunting putar berbentuk seperti buah belimbing terpancung. Punggung gunting pipih dan tajam mirip pisau. Dinding stasioner juga memiliki permukaan bergerigi tajam. Saat gunting diputar, biji kopi akan terpotong. Pecahan biji, dalam bentuk bubuk, akan melewati celah-celah antar pisau dan terlempar keluar mesin. Pada mesin giling dengan mekanisme geseran, biji kopi masuk lewat lubang tengah piringan stasioner bergerigi dan terkikis oleh gigi-gigi pada permukaan piringan rotor. Pecahan biji kopi dalam bentuk bubuk keluar mesin lewat celah di antara 2 piringan tersebut. Kehalusan bubuk bisa diatur dengan mendekatkan posisi permukaan piringan stasioner ke arah permukaan piringan rotor.
JUMLAH DAN UKURAN PARTIKEL BUBUK
Biji kopi sangrai mempunyai ukuran butiran yang relatif seragam. Biji kopi besar [large bean] mempunyai ukuran rata-rata 7 mm. Sesudah digiling, biji kopi sangrai akan pecah menjadi beberapa serpihan [partikel] dengan jumlah dan ukuran bervariasi tergantung pada intensitas tumbukannya dengan komponen penghalus. Pada awal penggilingan, serpihan ukuran kasar [coarse] berjumlah paling banyak. Pada penggilingan berikutnya, serpihan ukuran besar akan terpecah lagi menjadi ukuran medium. Di akhir penggilingan, jumlah ukuran halus [fine] lebih dominan. Ada korelasi positif antara jumlah partikel dan luas permukaan bidang singgung yang bersifat aktif, seperti disajikan pada Gambar 3 berikut ini,
Luas permukaan biji kopi sangrai utuh adalah 3,40 m2. Setelah biji kopi dibelah menjadi 2 bagian, maka muncul 2 sisi permukaan baru. Sehingga luas permukaan aktifnya bertambah lagi setara 4,40 m2. Demikian seterusnya, luas permukaan aktif mencapai 34 m2 saat biji kopi terpecah mencapai 1000 partikel. Semakin besar luas permukaan aktif partikel bubuk kopi, semakin cepat dan mudah partikel tersebut berinteraksi dengan bahan lain. Jika benda lain tersebut adalah air, maka bubuk kopi halus akan lebih cepat melarutkan senyawa pembentuk citarasa ke dalam air.
UKURAN PARTIKEL BUBUK
Bubuk kopi hasil penggilingan tidak seragam pada satu ukuran, tetapi mempunyai ukuran partikel yang bervariasi dengan sebaran mengikuti kurva normal Gauss. Bentuk kurva normal yang diperoleh sangat dipengaruhi oleh karakter bahan baku [kadar air biji kopi sangrai], jenis alat pengahulusnya [grinder] dan kondisi operasionalnya [Gambar 4].
Secara umum sebaran ukuran partikel bubuk tersebut terbagi menjadi 3 kelompok utama, yaitu, ukuran partikel target [fine], ukuran partikel kasar [coarse] dan ukuran sangat halus [very fine]. Partikel target adalah ukuran partikel bubuk kopi dengan kehalusan partikel optimal untuk menghasilkan kualitas seduhan yang ideal. Bubuk kopi dianggap seragam jika memiliki persentase populasi ukuran partikel target yang paling tinggi dan hanya sedikit tercampur bubuk kasar dan bubuk sangat halus. Deviasi [simpangan, σ] ukuran partikel yang optimal kurang lebih 1,35 %. Kopi bubuk dengan distribusi ukuran partikel target akan menjamin rendemen senyawa terlarut dalam seduhan berkisar antara 18 sampai 22 % [seduhan ideal] dengan karakter citarasa yang seimbang.
Sebaliknya, bubuk kopi dinyatakan tidak seragam jika persentase populasi ukuran partikel target cenderung paling rendah. Sementara, secara kumuatif persentase bubuk kopi dengan ukuran partikel kasar dan sangat halus justru lebih banyak. Bubuk kopi yang demikian akan menghasilkan kualitas seduhan yang tidak seimbang dan tidak konsisten. Karena populasinya paling sedikit, bubuk kopi ukuran target kurang berperan dalam pembentukan citarasa seduhan dari pada bubuk kopi kasar dan sangat halus. Senyawa kimia dalam bubuk yang sangat halus terlarut lebih cepat [over-brewing] dan memberikan sensai rasa pahit yang dominan. Sebaliknya, senyawa kimia dalam bubuk kopi kasar belum terlarut sepenuhnya [under-brewing] dan hanya menyumbang sedikit pada citarasa khas kopi dalam seduhan.
SUHU PENGGILINGAN
Proses penggilingan biji kopi sangrai memerlukan energi yang relatif tinggi. Energi ini digunakan untuk menggerakkan motor listrik yang berfungsi memutar rotor [komponen penghalus]. Kira-kira hanya 10 % dari masukan energi listrik yang bermanfaat secara langsung pada proses penghalusan biji kopi sangrai. Sebagian besar masukan energi berubah menjadi panas dan diserap oleh partikel bubuk kopi. Hal itu terlihat bahwa setelah mesin penggiling dioperasikan 1 jam suhu bubuk kopi meningkat secara bertahap sampai mencapai 80 oC dan menjadi 100 oC pada 1 jam berikutnya [Figure 5].
Kenaikan suhu bubuk kopi secara drastis umumnya terjadi pada mesin penggiling tipe pukulan [hummer mill] tanpa pendingin. Untuk mencegah suhu bubuk kopi naik terlalu tinggi, motor listrik dimatikan secara manual dan dibiarkan dingin beberapa saat lalu dihidupkan lagi [garis merah]. Jika tidak dimatikan, mutu bubuk kopi akan menurun. Warna bubuk kopi menjadi gelap-kehitaman. Hal ini menyebabkan rasa menjadi lebih pahit dan aroma berkurang karena menguap. Mesin penggiling versi baru dilengkapi dengan sensor suhu yang akan mematikan motor listrik secara otomatis saat suhu bubuk mencapai 80 oC. Setelah suhu mesin turun sampai 40 oC, mesin bisa hidup kembali [garis biru]. Yang paling baik adalah mesin penggiling yang dilengkapi pendingin. Udara dingin disemprotkan secara kontinu ke dalam ruang pendingin sehingga suhu bubuk kopi bisa dipertahankan konstan pada kisaran 45 oC [garis hijau].
Kenaikan suhu bubuk kopi selama proses penggilingan sangat dipengaruhi oleh jenis kopi, tingkat sangrai, kadar air biji kopi sangrai, suhu biji kopi sangrai saat masuk ke mesin dan kontaminasi benda padat keras non-kopi. Biji kopi robusta mempunyai sifat lebih lunak dan lebih mudah digiling dari pada biji kopi arabika. Demikian juga, semakin tinggi derajat sangrai, struktur biji kopi sangrainya lebih rapuh dan lebih mudah dihaluskan. Sehingga, waktu proses penghalusannya juga lebih pendek. Proses penggilingan yang terlalu lama menghasilkan partikel bubuk kopi sangat halus. Sedangkan, penggilingan biji kopi dengan kadar air yang masih tinggi menyebabkan bubuk kopi menggumpal [ngerempel]. Untuk itu, biji kopi hasil sangrai harus disimpan di wadah yang tertutup rapat sebelum digiling. Penyimpanan biji kopi sangrai juga ditujukan untuk menurunkan suhunya agar saat digiling tidak timbul panas secara berlebihan.