PEMANFAATAN KULIT KOPI MENJADI BIOBRIKET

Transkripsi

1 PEMANFAATAN KULIT KOPI MENJADI BIOBRIKET Sariadi *) ABSTRAK Industri kilang kopi, selain menghasilkan produk utama berupa biji kopi juga menghasilkan limbah padat berupa sekam dan kulit kopi. Limbah tersebut tersebut dimanfaatkan sebagai bahan bakar alternatif dalam bentuk briket. Pada proses pembuatan briket, dilakukan tahapan karbonisasi sehingga diperoleh pembakaran sekam dan kulit kopi menjadi arang briket. Hasil pembakaran tersebut di ayak terlebih dahulu dengan ukuran partikel yang diinginkan yaitu mm, dan mm. Selanjutnya arang kulit kopi yang dihasilkan dari proses karbonisasi dicampurkan dengan perekat berupa kanji dengan perbandingan perekat 5 %, 6 %, dan 7 % dari berat arang sekam dan kulit kopi yang bertujuan untuk mengikat partikel partikel serbuk arang. Setelah itu campuran tersebut dipadatkan dan dicetak pada alat cetak. Analisa kualitatif dilakukan dengan menganalisa nilai kalor menggunakan bomb calorimetri dan kadar air. Adapun nilai kalor yang tertinggi dan kadar air didapatkan pada perbandingan 5% perekat dengan ukuran partikel mm. Untuk sekam kopi diperoleh nilai kalor sebesar cal/gr dan kadar air %, sedangkan untuk kulit kopi diperoleh nilai kalor dengan ukuran partikel 0,150 mm dengan nilai bakar cal/gr dan kadar air 12.07%. Hasil menunjukan semakin kecil ukuran partikel dan semakin sedikit perekat, maka nilai kalor semakin tinggi. Kata kunci : Kulit kopi, sekam kopi, kanji, nilai kalor, kadar air PENDAHULUAN Limbah pertanian di Indonesia relatif banyak jumlahnya dan mengalami surplus setiap tahun. Salah satu yang paling dominan selain jerami padi dan limbah pertanian lainya adalah kulit kopi. Kulit kopi merupakan limbah sisa penggilingan kopi biasanya digunakan petani sebagai pupuk alami. Pemanfaatan kulit kopi untuk menghasilkan briket sebagai bahan bakar alternatif perlu dipertimbangkan. Adapun bahan yang telah berhasil dilakukan dalam pembriketan adalah batu bara, gambut, sabut kelapa, sekam padi, limbah kertas, jerami, dan kulit kacang. Pada tahun 1990 berdiri pabrik briket tanpa perekat di Jawa Barat dan *) Staf Pengajar 16 Jawa Timur, kualitas briket yang dihasilkan mempunyai nilai kalor kurang dari 7000 cal/gr yaitu sebesar 6431 cal/gr (Gustam Pari,2002). Sariyusda (1988), pembuatan briket dengan kulit tanduk kopi yang dicampurkan dengan molase dengan rasio 1 : 06 melakukan dengan alat tekan 198 KN dan nilai bakar joule/gr. Abdul Malik (2006), pembuatan briket dari sekam padi yang dicampurkan dengan kanji dengan perbandingan perekat 10%, 15%, 20% dari berat sekam padi dan dipadatkan dengan tekanan 50 kg/cm 2. Dan nilai bakar yang didapatkan sebesar cal/gr.

2 Irwan (2008), pembuatan briket dari kulit kacang tanah yang dicampurkan dengan kanji dengan perbandingan perekat 10%, 15%, 20% dari berat arang kulit kacang, dan dipadatkan dengan tekanan 50 kg/cm. dan nilai bakar yang didapat sebesar 5259,4 cal/gr. Untuk memperbesar daya guna kulit kopi sehingga nilai ekonominya meningkat, salah satu alternatifnya adalah pemanfaatan sekam kopi menjadi briket. Kulit kopi dikarbonisasi pada temperatur rendah selanjutnya ditambahkan tepung kanji sebagai perekat. Campuran dicetak pada alat cetak sehingga menghasilkan briket dengan nilai bakar yang tinggi dan nilai kadar air yang rendah. Adapun tujuan penulisan artikel ilmiah ini adalah untuk melihat pemanfaatan kulit kopi sebagai briket arang dengan bahan perekat tepung kanji, nilai kalor (Heat Heating Value) dan kadar air serta mempelajari kemungkinan menjadikan briket kulit kopi ini sebagai pengganti bahan bakar minyak dan gas. TINJAUAN PUSTAKA Kopi Tanaman kopi merupakan salah satu tanaman komoditi usaha tani rakyat. Buah kopi bentuknya bulat bergaris tengah kira kira 1 1,5 cm (Hidayat.1983). Sebagai bahan pangan (food) yang termasuk bahan penyegar (beverage), tanaman kopi termasuk kedalam famili Rubiaceae terdiri atas jenis coffea arabica, coffe robusta dan coffe liberica. Negara asal tanaman kopi adalah Abessinia yang tumbuh di dataran tinggi. Tanaman kopi robusta tumbuh baik didataran rendah sampai ketinggian sekitar m di atas permukaan laut. Tanaman kopi arabica di dataran yang lebih tinggi sampai ketinggian sekitar 1700 m diatas permukaan laut, daerah umumnya dengan suhu sekitar o C. Tabel 1. Komponen Organik dan Mineral pada kulit kopi Komponen Dry matter (%) Mineral (ppm) Tanin 1,8-8,56 Ash 8,3 Pectin 6,5 Ca 554 Reducing sugar 12,4 P 116 Non Reducing Sugar 2,0 Fe 15 Caffeine 1,3 Na 100 Chlorogenik acid 2,6 K 1765 Cofeic acid 1,6 Mg Trace Sumber. Elias (1987) Zn 4 Cu 5 Mn 6,25 Ba 26 17

3 Tanaman kopi leberica dapat tumbuh didataran rendah. Untuk tumbuh subur kopi diperlukan curah hujan sekitar mm. Bagian buah kopi terdiri dari : - kulit buah (exocarp) - daging buah (mesocarp) - kulit tanduk (fegumento delseme) - biji kopi (endosperm) Komponen organik yang terdapat pada pada kulit kopi dapat dilihat pada tabel 1. Briket Briket adalah bahan bakar yang potensial dan dapat diandalkan untuk rumah tangga. Briket mampu menyuplai energi dalam jangka panjang. Briket didefinisikan sebagai bahan bakar yang berwujud padat yang berasal dari sisa sisa bahan organik, yang telah mengalami proses pemanfaatan dengan adaya tekan tertentu. Pemanfaatan briket sebagai energi alternatif merupakan langkah tepat. Briket dapat menggantikan penggunaan kayu bakar yang mulai meningkat konsumsinya dan berpotensi merusak ekologi hutan. Selain itu, agar briket relatif murah dan terjangkau oleh masyarakat, yang terutama berdomisli didaerah terpencil, dan pengusaha briket dapat menyerap tenaga kerja, baik dipabrik briket, distributor, industri tungku, dan mesin briket. Untuk menghasilkan briket yang lebih baik adalah : 1. Bersih, tidak berdebu dan berbau 2. Mempunyai kekerasan yang merata 3. kadar abu serendah mungkin 4. Nilai kalori setara dengan bahan lainya 5. Menyala dengan baik dan memberikan panas yang merata 6. harganya bersaing dengan bahan bakar lainya Kelebihan briket yaitu : mudah dibuat, praktis digunakan, aman dalam penggunaan dan dapat menghemat bahan bakar, sedangkan kelemahan briket yaitu : berasap, sehingga lebih baik digunakan diruangan terbuka, tidak dapat dimatikan dengan cepat, mudah hancur dan pijar api tidak kelihatan walaupun panas. Kanji (Topioka) Tepung kanji yang dikenal juga dengan tepung topioka berasal dadri pengolahan ubi kayu dan merupakan bahan yang kaya akan karbohidrat dari jenis pati(c 5 H 2 O 5 )n, yang terdapat pada ubi kayu yang mempunyai standar kualitas baik adalah %. Topioka mengandung banyak pati dan memiliki sifat sifat yaitu: bentuk pasta amilopektin tampak jernih, mempunyai kemampuan daya pengikat yang tinggi, pada temperatur normal atau lebih rendah, pasta tidak kental dan tidak pecah dan pada temperatur normal pasta dari amilopektin tidak mudah mengumpal. Proses karbonisasi Proses karbonisasi merupakan pemanasan suatu bahan pada temperatur relatif tinggi tanpa oksigen yang cukup untuk terbakar (jumlah oksigen dibatasi) untuk menghasilkan arang/karbon (soearjo ADp,1997). Proses karbonisasi terjadi melalui tiga fasa karbonisasi yaitu : 1. Fase penyalaan Pada fase ini sekam akan terdekomposisi setelah temperatur penyalaan tercapai. Produk hasil 18

4 dekomposisi yang mudah menguap akan berkombinasi dengan oksigen di udara (pada pembakaran sekam) panas yang menghasilkan akan kembali mempercepat dekomposisi dari bagian sekam kopi yang utuh. 2. Fase pembakaran Pembakaran pada permukaaan sekam kopi secara bertahap akan merembes kelapisan lapisan yang lebih dalam karena dekomposisi akan dilepaskan melalui rongga alat pembakaran. 3. Fase pengarangan Fase pengarangan ini dimulai ketika emisi dari gas hasil dekomposisi mulai berakhir dan api dipermukaan mulai redup. Proses karbonisasi dapat dibagi 3 (tiga) bagian yaitu : 1. karbonisasi suhu rendah, berkisar antara o C 2. karbonisasi suhu menengah, berkisar antara o C 3. karbonisasi suhu rendah, berkisar antara o c Pada proses karbonisasi bahan yang akan diarangkan akan mengalami proses pengeringan. Mula mula terjadi pada suhu o C, selanjutnya arang akan kaku pada suhu 540 o c. Mendekati temperatur tersebut arang akan terurai, membentuk produk gas, serta memisah diri dari residu badan berpori dan berkarbon. Standar SNI arang briket : - Nilai kalor briket batu bara 7250 cal/gr - Nilai kalor minyak tanah 9500 cal/gr - Nilai kalor briket serbuk gergaji 2950 cal/gr METODE PENELITIAN Ruang lingkup pembuatan briket meliputi tahap persiapan, tahap pengerjaan, tahap rancangan penelitian, dan tahap analisa. Tahap persiapan Sebelum melakukan penelitian, alat dan bahan harus dipersiapkan terlebih dahulu. Adapun alat dan bahan yang digunakan adalah sebagai berikut: Peralatan yang digunakan : - Ayakan dengan ukuran 0.150, mm - Cetakan dari besi selinder berdiameter 3,5 cm dan tinggi 7,5 cm. - Oven - Tangki Pembakaran - Bomb kalorimeter - Timbangan - Alat tekan Bahan yang digunakan : - Kulit dan Sekam kopi - Tepung kanji - Air hangat Tahap pengerjaan 1. Pembakaran sekam kopi sehingga menjadi arang 2. Penghalusan sekam kopi disesuiakan jadi ukuran tertentu, yaitu 0.150, mm 3. Tambahkan tepung kanji dengan perbandingan 5%, 6%, 7%, dari berat arang sekam kopi, lalu tambahkan air hangat 30 ml 4. Cetak pada besi silinder berdiameter 3,5 cm dan tingginya 7,5 cm ditekan dengan alat tekan 5. Setelah menjadi briket, dianalisa kadar air dan nilai kalor. Tahap Rancangan Penelitian Variabel bebas - Ukuran ayakan dari sekam kopi 0.150, mm. 19

5 - Perbandingan perekat yang digunakan, 5%, 6%, 7% dari berat sekam kopi. Variabel tetap - Temperatur pengering 105 o c - Waktu pengering 3 jam - Berat arang sekam kopi 30 gram Variabel terikat - Nilai kalor - Kadar air Sekam/kulit Kopi Dibersikan dan dikeringkan Pembakaran Tidak sempurna Dicrusher Berat sekam kopi 30 gr Pengayakan Pencampuran dengan perekat Ditambahkan air hangat 30 ml Ukuran partikel mm, mm Rasio perekat 5 %, 6%, 7% Pengadukan Pencetakan pada besi silinder Di tekan Dikeringkan Berdiameter 3.5 cm Dan tinggi 7,5 cm Pada suhu 105 o c Analisa kadar air Produk Analisa kalor Gambar 1. Blok Diagram pembuatan Biobriket Sekam/kulit Kopi 20

6 Tahap Analisa Analisa Nilai Kalor Penentuan nilai kalor briket dengan menggunakan alat bomb calorimeter Analisa Kadar Air Analisa kadar air dapat dilakukan dengan langkah langkah sebagai berikut : - Arang briket dikeringkan dengan sinar matahari dan ditimbang - Arang briket tersebut dikeringkan dalam oven selam 3 jam - Didinginkan didalam desikator dan hasil kemudian ditimbang kembali sampai konstan Kadar air dihitung dengan menggunakan rumus : % Kadar Air = berat awal berat akhir berat awal x 100 % HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil yang diperoleh berupa data pengamatan, analisa dan pengolahan selanjutnya dilakukan pembahasan. Data Pengamatan Analisa kadar air berguna untuk mengetahui % kadar air yang terkandung dalam suatu briket, sedangkan analisa nilai kalor berguna untuk mengetahui nilai bakar yang dihasilkan suatu briket. Data analisa kadar air dan nilai kalor briket sekam dan kulit kopi dengan perbandingan perekat 5%, 6%, 7% dan 8% dari berat arang sekam dan kulit kopi dapat dilihat pada tabel 2 dan tabel 3. Tabel 2 Pengamatan Data Nilai Kalor dan Kadar Air untuk Sekam Kopi UKURAN PARTIKEL (mm) JUMLAH PEREKAT (%) NILAI KALOR (cal/gr) KADAR AIR (%) 0,150 0,

7 Nilai kalor (cal/gr) Jurnal Reaksi (Journal of Science and Technology) Tabel 3 Pengamatan Data Nilai Kalor dan Kadar Air untuk Kulit Kopi UKURAN PARTIKEL (mm) JUMLAH PEREKAT (%) NILAI KALOR (cal/gr) KADAR AIR (%) ,150 0, Pembahasan Proses pembuatan briket ini menggunakan bahan baku sekam kopi sebagai perekat berupa kanji yang berfungsi untuk mengikat partikel partikel sekam kopi, sehingga menjadi suatu gumpalan yang bisa dibentuk sesuai yang diinginkan. Dalam percobaan ini digunakan perekat yaitu 5%, 6%, dan 7% dari berat arang sekam kopi. Sedangkan ukuran partikel arang sekam kopi yang digunakan yaitu : 0.150, mm, ini bertujuan untuk mengetahui apakah ukuran partikel dan perbandingan perekat tersebut dapat mempengaruhi dari nilai kalor dan kadar air yang dihasilkan oleh briket mm 0.18 mm Ukuran Partikel (mm) Gambar 2. Grafik Pengaruh Ukuran Partikel Terhadap Nilai Kalor Biobriket dari Sekam Kopi Dari Gambar 2 merupakan hasil analisa % kadar air briket arang sekam kopi. Maka dapat disimpulkan bahwa kadar air briket tertinggi pada perbandingan perekat 7 % didapatkan pada ukuran partikel mm, dengan kadar air yang terkandung % kadar air briket tertinggi pada perbandingan perekat 6 % didapat pada ukuran partikel mm dengan 22

8 Nilai kalor (cal/gr) Jurnal Reaksi (Journal of Science and Technology) kadar air yang terkandung % sedangkan kadar air yang tertinggi pada perbandingan perekat 5% juga didapat pada ukuran partikel mm dengan kadar air yang terkandung %. Hal ini disebabkan oleh ukuran partikel, yaitu semakin besar ukuran partikel yang digunakan maka porositas briket semakin besar, sehingga penguapan air semakin mudah, sedangkan untuk ukuran partikel yang lebih kecil kadar air yang diperoleh lebih kecil, hal ini disebabkan porositas briket lebih kecil, sehingga air tidak mudah menguap. Gambar 3 memperlihatkan hasil analisa nilai kalor briket arang kulit kopi. Maka dapat disimpulkan bahwa nilai kalor tertinggi pada perbandingan perekat 5 % didapatkan pada ukuran partikel mm dengan nilai kalor yang didapatkan cal/gr. Tingkat nilai kalor tertinggi pada perbandingan perekat 6 % didapatkan pada ukuran partikel mm dengan nilai kalor yang didapatkan cal/gr. Sedangkan tingkat nilai kalor tertinggi pada perbandingan perekat 7 % juga didapatkan pada ukuran partikel mm dengan nilai kalor yang didapatkan cal/gr. Sedangkan nilai kalor yang terendah terdapat pada ukuran partikel mm. Disini terlihat jelas, bahwa ukuran partikel sangat mempengaruhi nilai kalor, disamping % perbandingan dengan bahan perekat yang digunakan. Hal ini disebabkan kepadatan briket terlalu padat karena semakin kecil ukuran partikel akan semakin mudah untuk menyatu berbentuk padatan dalam pengepresan yang dilakukan. Dari Gambar 4 pengaruh persentase perekat (kanji) terhadap kadar air briket sekam kopi. Maka dapat disimpulkan bahwa kadar air briket tertinggi pada perbandingan partikel mm didapatkan pada persentase perekat 7 % dengan kadar air yang terkandung %. Kadar air tertinggi pada perbandingan partikel mm 0.18 mm Ukuran Partikel (mm) Gambar 3. Grafik Pengaruh Ukuran Partikel Terhadap Nilai Kalor Biobriket dari Kulit Kopi 23

9 Kadar Air (%) Kadar Air (%) Jurnal Reaksi (Journal of Science and Technology) Rasio Perekat (%) 0.15 mm 0.18 mm Gambar 4. Grafik Pengaruh Rasio Perekat terhadap Persentase Kadar Air Biobriket dari Sekam Kopi Rasio Perekat (%) 0.15 mm 0.18 mm Gambar 5 Grafik Pengaruh Rasio Perekat terhadap Persentase Kadar Air Biobriket dari Kulit Kopi mm didapatkan pada persentase perekat 7 % dengan kadar air yang terkandung %, Sedangkan kadar air yang terendah didapatkan pada perbandingan partikel mm pada persentase perekat 5 %. Hal ini disebabkan oleh ukuran partikel, semakin besar ukuran partikel semakin besar pula kadar air yang dihasilkan. Dari grafik 5 merupakan hasil nilai kalor briket arang kulit kopi. Maka dapat disimpulkan bahwa nilai kalor yang tertinggi pada perbandingan partikel mm didapatkan pada perekat 5 % dengan nilai kalor cal/gr. Tingkat nilai kalor tertinggi pada perbandingan mm didapatkan pada perekat 5 % dengan 24

10 nilai kalor cal/gr. Sedangkan nilai kalor yang terendah didapatkan pada perbandingan perekat 7 % yang digunakan. Hal ini disebabkan karena semakin banyak perekat yang digunakan maka semakin rendah pula nilai kalor yang dihasilkan. Dari hasil di atas ternyata nilai kalor yang diperoleh lebih tinggi jika dibandingkan dengan hasil penelitian Sariyusda joule/gr. Abdul Malik sebesar cal/gr, Irwan sebesar cal/gr. Kesimpulan 1. Perbedaan ukuran partikkel dan perbandingan bahan perekat mempengaruhi nilai kalor dan % kadar air yang dihasilkan. 2. Nilai kalor briket arang sekam kopi maksimum tedapat pada ukuran mm dan kosentrasi perekat 5 % dengan nilai kalor cal/gr. 3. Kadar air optimal (dengan nilai kalor cal/gr) terdapat pada persentase kanji 5 % dan ukuran partikel mm. 4. Berdasarkan data yang diperoleh, briket arang sekam kopi dari penelitian ini memenuhi standar baku mutu. bahan baker pembriketan, Politeknik Negeri Lhokseumawe APED Project, UNDP& BAPEDA NAD Project, 2007 Coffe new : http: / Com, lastupdated 7/2/98 Gustam Pari, (2002), Pembuatan Briket tanpa perekat. Jawa barat dan Jawa Timur. http// ep Cotent.asp, Org Synth Ics Research.Chemical Composition of Coffee, 2007 Irwan, (2008), pembuatan briket dari arang kulit kacang, Politeknik Negeri Lhokseumawe Sariyusda, (1988), Pemanfaatan kulit tanduk kopi sebagai bahan bakar pembriketan, Politeknik Negeri Lhokseumawe Ensiklopedi Nasional Indonesia, 1989, Jilid 7, PT Cipta Adi Pustaka, Jakarta Saran - saran Untuk mendapatkan briket dari kulit kopi perlu dilakukan optimalisasi dengan variabel-variabel lain seperti menggunakan bahan perekat, temperatur pembakaran dan alat tekan yang mempunyai kapasitas tertentu. DAFTAR PUSTAKA Abdul Malik, (2006), Pemanfaatan arang sekam kopi sebagai 25