## RANCANG BANGUN PENCETAK BRIKET TIPE SCREW UNTUK PROSES PRODUKSI BRIKET PELET DARI ARANG CANGKANG KAKAO
Christian Soolany 1
1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, UNUGA CILACAP

## ABSTRAK
Biobriket merupakan energi alternatif subtitusi dari pengunaan kayu bakar dan gas LPG yang dihasilkan dari bahan – bahan organik atau biomassa yang tidak termanfaatkan. Salah satu limbah biomassa yang memiliki potensi adalah cangkang kakao. Limbah cangkang kakao jika tidak dilakukan secara cepat akan menimbulkan permasalahan baru bagi lingkungan seperti bau yang tidak sedap dan dapat merusak ekosistem. Salah satu cara mengatasinya dengan mengubah menjadi arang cangkang kakao dengan proses karbonisasi dan selanjutnya menjadi arang briket melalui proses densitifikasi. Penelitian ini bertujuan bagaimana menghasilkan alat pencetak briket  tipe screw yang kontinu dan menghasilkan briket arang dengan kualitas yang sesuai SNI. Metode yang digunakan pada penelitian ini dibagi menjadi dua tahap, tahap satu penelitian pendahuluan dengan melakukan pembuatan arang briket yang mutunya sesuai dengan SNI. Tahap dua berupa pembuatan rancangan pengempa arang briket semi mekanis tipe screw . Hasil penelitian ini diperoleh data analisis proksimat arang cangkang kakao, diperoleh nilai kadar air 5.60 %, kadar abu 33.87 %, senyawa volatil 30.03 %, kadar karbon 30.97 %. Briket pelet arang cangkang kakao menghasilkan nilai kadar air 7.76 %, kadar abu 5.12 %, uji tekan 15.09 kg/cm2, nilai kalor 5459.03 kal/g. Berdasarkan data nilai kalor yang dihasilkan dari briket pelet yang dikempa menggunakan  pencetak  briket  tipe screw sudah memenuhi  SNI  dan  dapat  diimplementasikan  pada  industri rumah tangga sebagai subtitusi kayu sebagai alternatif bahan bakar.
Kata kunci :  biomassa ; briket pelet arang ; cangkang kakao.

## ABSTRACT
Biobriquette is an alternative energy substitute from the use of firewood and LPG gas which is produced from unutilized organic materials or biomass. One of the potential biomass wastes is cocoa shell. If not carried out quickly, cocoa shell waste will cause new problems for the environment, such as unpleasant odors and can damage the ecosystem. One way to overcome this problem is by converting it into cocoa shell charcoal by carbonization and then into charcoal briquettes through the densitification process. This research aims how to produce a screw-type continuous briquette printer and produce charcoal briquettes with the SNI quality. The method used in this research is divided into two stages, the first stage is preliminary research by making charcoal briquettes whose quality is in accordance with SNI. The second stage is the making of a semi-mechanical screw type charcoal briquette press. The results of this study obtained proximate analysis data of cocoa shell charcoal, obtained values of 5.60% moisture content, 33.87% ash content, 30.03% volatile compounds, 30.97% carbon content. Cocoa shell charcoal pellet briquettes yield a moisture content of 7.76%, an ash content of 5.12%, a pressure test of 15.09 kg / cm2, a calorific value of 5459.03 cal / g. Based on the calorific value data generated from the briquette pellets pressed using a screw type briquette printer, it has met SNI and can be implemented in home industries as a substitute for wood as an alternative fuel.
Keywords : Biomass ; charcoal pellet briquette ; cocoa shell.
Email: christiansoolany@gmail.com
Diterima 24 Juli 2020 ; Penerimaan hasil revisi 08 September 2020; Disetujui 18 September 2020 Tersedia online 30 Januari 2020 AME (Aplikasi Mekanika dan Energi): Jurnal Ilmiah Teknik Mesin © 2020
Volume 6 Nomor 2
September 2020
pp 62-68 Website: http://ejournal.uika-bogor.ac.id/index.php/ame/index

## 1. PENDAHULUAN
Energi  merupakan  hal  yang  sangat  penting dalam  ketahanan  suatu  Negara.  Pengunaan  energi yang  bersifat non  renewable yang  dari  waktu  ke waktu  selalu  meningkat  membuat  terjadinya kelangkaan  energi.  Hal  ini  mendorong  pemerintah membuat  kebijakan  -  kebijakan  dalam  mengatasi permasalahan tersebut untuk menjamin ketersediaan energi.  Salah  satu  kebijakan  yang  telah  dibuat pemerintah guna mengatasi kelangkaan energi yaitu dengan  pembatasan  eksplorasi  minyak  bumi  secara besar  –  besaran  dan  mendorong  pengembangan sumber  energi  alternatif  yang  bersifat renewable . Biomassa adalah bahan organik sisa proses atau sisa bungan  sampingan.  Limbah  buangan  dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif (Soolany, 2018).  Biomassa  dari  tumbuhan  kakao  merupakan hasil fotosintesis tumbuhan berserta hasil turunannya.Pertimbangan lain penggunaan biomassa dari  tanaman  kakao  dinilai  tidak  mengganggu pencemaran  lingkungan.Karena  biomassa  ini  dapat ditanam kembali dan karbondioksida hasil pembakaran akan diserap oleh tanaman.
Provinsi Jawa Tengah adalah salah satu provinsi penyumbang  kakao  nasional.Pada  tahun  2014 produksi  kakao  yang  dihasilkannya1.925  ton/tahun, tahun 2015 angka semetara 2.108 ton/tahun dan tahun 2016  angka  estimasi  2.394  ton/tahun  (DJP, 2015).DPJ (2015) menambahkan jumlah perkebunan rakyat  di  Kabupaten  Cilacap  tahun  2014  dapat memproduksi kakao dengan angka tetap 23 ton/tahun dan  nilai  produktivitas  504  kg/Ha.  Data  dari  BPS Kab.Cilacap (2015) bahwa produksi kakao total dari lahan  rakyat,  pemeritah  dan  swasta  di  Kabupaten Cilacap tahun 2014 sebesar 60,66 ton/tahun dari total lahan 297,6 Ha dan 2015 menjadi meningkat 73,18 ton/tahun dari total lahan 303,4 Ha.
Melihat potensi yang tinggi dari tanaman kakao, maka peningkatan produksi limbah cangkang kakao juga semakin naik. Jika tidak segera diatasi maka akan menggangu ekosistem lingkungan dan bau yang tidak sedap. Hasil penelitian yang dilakukan oleh Soolany (2018),  nilai  kalor  cangkang  kakao  4808.82  kal/g sehingga  memenuhi  spesifikasi  bahan  bakar  yaitu 4060 kal/g (Statistik Energi Indonesia, 2004). Bahan bakar  dari  cangkang  kakao  cukup  fleksibel  untuk dicetak dalam berbagai bentuk salah satunya menjadi briket  melalui  proses  densifikasi  atau  pengempaan. Densifikasi dilakukan untuk mengecilkan ukuran dari biomassa  itu  sendiri  sehingga  lebih  efisien  dalam penanangan dan pengangkutannya.
Briket  berbeda  dengan  pelet,  dimana  briket adalah  hasil  produk  densifikasi  berbentuk  padatan
dengan  ukuran  yang  lebih  besar  dan  digunakan sebagai bahan bakar. Pelet merupakan bentuk padatan dari proses densifikasi yang mempunyai ukuran lebih kecil  dari  briket.  Untuk  mendapatkan  bentuk  briket digunakan  alat  kempa.  Salah  satu  alat  kempa  yang digunakan  adalah  alat  kempat  tipe  ulir  ( screw pressing ).  Proses  konversi  biomassa  menjadi  briket dapat dilakukan secara langsung (biomassa langsung dibuat  briket)  atau  dikonversi  menjadi  arang kemudian dilakukan pembriketan.
Salah  satu  parameter  penentu  kualitas  bahan bakar  biomassa  adalah  nilai  kalor  yang  dihasilkan selama  proses  pembakaran.  Peningkatan  nilai  kalor dapat  dilakukan  melalui  proses  karbonisasi  arang cangkang  kakao.    Penelitian  ini  bertujuan menghasilkan  alat  pencetak  briket  berbentuk  pelet secara kontinu dengan mutu briket pelet yang sesuai SNI.

## 2. METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  merupakan  kegiatan  rancang bangun,  dibagi  menjadi  dua  tahap,  tahap  pertama mengubah cangkang kakao menjadi arang cangkang kakao  dengan  proses  karbonisasi.  Tahap  kedua membuat  alat  pencetak  briket  pelet  tipe screw dan menguji mutu briket pelet yang dihasilkan. Untuk alur proses penelitian disajikan pada Gambar 1.
Studi Pustaka mengenai Biomassa Perancangan Tungku Drum Kiln Kriteria Arang SNI ? Proses Karbonisasi (Pembuatan Arang) Pengujian Arang Hasil Karbonisasi Pembuatan Alat Pencetak Briket Pengujian Alat Pencetak Briket Modifikasi Pembuatan Briket Arang Pengujian Briket Arang Kriteria Rancangan ? Kriteria Briket SNI ? Mulai Selesai Tidak Ya Ya Ya Tidak Tidak
Gambar 1. Diagram alir penelitian

## Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian tahap 1 yaitu  cangkang  kakao  untuk  dilakukan  proses karbonisasi.  Bahan  yang  digunakan  pada  tahap dua  yaitu,  arang  cangkang  kakao  yang  telah
dihancurkan  dan  tepung  kanji  sebagai  perekat. Kadar air tepung kanji tidak lebih dari 5 % karena akan menyebabkan penurunan mutu briket pelet. (Abdullah, dkk, 1991 dalam Pamungkas, 2013).

## Alat
Peralatan  yang  digunakan  pada  tahap  1  adalah drum kiln hasil rancangan Soolany (2018) untuk proses karbonisasi. Gambar 2 menunjukkan drum kiln untuk  proses  karbonisasi.  Selanjutnya peralatan yang digunakan pada tahap 2 yaitu alat pencetak briket pelet tipe screw .
Gambar 2. Drum kiln

## Prosedur Analisis Penelitian
Penelitian  ini  terbagi  dalam  2  tahap,  tahap pertama merupakan penelitian pendahuluan yang meliputi, pengumpulan bahan baku, pengarangan bahan  baku,  analisa  sifat  fisik  bahan  baku, kemudian  pembuatan  briket,  pengujian  mutu briket.  Setelah  penelitian  tahap  pertama  selesai dilakukan  penelitian  lanjutan  (penelitian  utama) yang  merupakan  inti  dari  penelitian  ini,  pada tahap kedua dilakukan perancangan alat pencetak briket pelet tipe screw .
a) Proses pengumpulan bahan baku
Bahan baku yang diarangkan adalah cangkang kakao. Proses pengarangan dilakukan dengan metode pirolisis.
b) Sifat fisis bahan baku briket pelet Pengukuran  sifat  fisik  dilakukan  terhadap cangkang  kakao  dan  briket  pelet  arang cangkang kakao. Parameter yang diamati pada cangkang  kakao  ;  kadar  air  ,  kadar  abu, senyawa volatil, nilai kalor, kadar karbon.
Untuk  parameter  yang  diamati  pada  briket pelet arang cangkang kakao yaitu ; kadar air, kadar abu, nilai kalor, uji tekan.
c) Kriteria desain
Alat pencetak briket pelet tipe screw berfungsi untuk  memadatkan  briket  dan  membentuk dalam ukuran kecil sehingga briket pelet yang dihasilkan  akan  lebih  efisien  baik  dalam pengunaan maupun penyimpanannya. Prinsip kerja  dari  briket  pelet  tipe screw mengacu pada prinsip extruder dimana bahan dimasukan  kedalam hopper yang  kemudian dimampatkan oleh ulir yang mendorong bahan masuk  kedalam die dan  bahan  yang  masuk kedalam die akan  mendaptkan  tekanan  terus menerus  dari  bahan  yang  disalurkan  oleh extruder .  Sumber  tenaga  dari  alat  ini menggunakan  prinsip  engkol  dengan  tenaga manusia dimana untuk membuat beban engkol tidak terlalu berat, dimodifikasi dengan sistem transmisi menggunakan rantai.
Rancangan  alat  pencetak  briket  pelet  tipe screw meliputi  rancangan  fungsional  dan rancangan  struktural.  Rancangan  fungsional bertujuan untuk menentukan komponen yang dapat menjalankan  fungsi pada  alat  pencetak briket  pelet  tipe screw , sedangkan  rancangan structural bertujuan untuk menentukan bentuk, tata letak, dan ukuran komponen pada alat pencetak briket pelet tipe screw .
• Rancangan Fungsional
Alat  pencetak  briket  pelet  tipe screw terdiri dari hopper, engkol, die , rangka, ulir, output .
Setiap  fungsi  dari  masing  –  masing  bagian ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Rancangan fungsional alat penccetak briket pelet tipe screw Bagian Alat Fungsi Hopper Sebagai tempat menampung  bahan briket sementara Engkol Sebagai pengerak poros dan ulir Die Tempat untuk memadatkan briket Ulir Membawa bahan briket dan memampatkannya ke dalam die Output keluaran briket pelet Sebagai tempat keluaran briket pelet

## • Rancangan Struktural
Bahan,  bentuk,  ukuran  dan  tata  letak merupakan  faktor  penting  pada  proses perancangan  alat  pencetak  briket  pelet  tipe screw .  Rancangan  ini  terdiri  dari hopper , engkol, die , ulir, output keluaran produk. o Hopper Hopper menggunakan  bahan  plat  besi, berbentuk  limas  segi  empat  mempunyai ukuran  dimensi  tinggi  16.5  cm,  lebar  21.75 cm, dan lubang input 4.6 cm.
Gambar 4. Hopper
o Engkol Engkol menggunakan besi kolom.
Gambar 5. Engkol
o Die
Die berbentuk  tabung  silender  dengan ukuran diameter 18 cm dan Panjang 49 cm.
Gambar 6. Die
o Ulir
Bahan pembuat ulir adalah besi cor yang dimodifikasi dengan poros pejal berbahan stainless steel .
Gambar 7. Ulir
o Output keluaran produk Bagian output keluaran produk berbentuk silinder  dengan  ukuran  mesh  7  mm, dilengkapi  dengan  pisau  pemotong  pelet briket.

## Gambar 8. Output keluaran produk

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  rancangan  alat  pencetak  briket  pelet tipe screw ditunjukkan  pada  Gambar  9.  Alat pencetak  briket  pelet  tipe screw terdiri  dari rangka, hopper, engkol, die , ulir, output keluaran produk briket pelet.

## Gambar 9. Alat pencetak briket pelet
Alat  pencetak  briket  pelet  tipe screw dirancang dengan  plat  besi  siku  dengan  tebal  6  mm,  dan  plat sliner 8 mm, dengan ukuran tinggi 72.6 cm lebar 77.5 cm  dilengkapi  dengan  satu  lubang  input berbentuk  krucut  segiempat  dengan  tinggi  16.5 cm dan lebar 21.75 cm dan lubang input 4.6 cm, satu  ruang  pemberiketan  berebentuk  tabung silinder dengan diameter 18 cm, Panjang 49 cm, satu  bagian  output  berbentuk  silinder  dengan ukuran sekitar 7 mm, satu poros screw dengan panjang 49.5 cm dan satu pedal.
Hasil  proses  karbonisasi  menggunakan drum  kiln arang cangkang kakao ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil analisis proksimat arang cangkang kakao No. Parameter Uji Hasil Uji Satuan 1 Kadar Air 5.60 % 2 Kadar Abu 33.87 % 3 Senyawa Volatil 30.03 % 4 Kadar Karbon 30.97 %
Arang  cangkang  kakao  yang  dihasilkan  dari  proses karbonisasi  digunakan  sebagai  bahan  pembuatan briket. Arang cangkang kakao selanjutnya dilakukan pengecilan  ukuran,  kemudian  dicampur  dengan perekat sebelum dilakukan proses pembriketan. Hasil pembriketan dari alat pencetak briket pelet tipe screw , selanjutnya  dilakukan  uji  mutu  briket  pelet  untuk mengetahui mutu briket pelet yang dihasilkan dari alat pencetak briket pelet tipe screw . Gambar pelet briket yang dihasilkan ditunjukkan pada Gambar 10.
Gambar 10 . Briket pelet arang cangkang kakao
Parameter yang diujikan meliputi kadar air, kadar abu, nilai kalor, dan uji tekan.

## Kadar Air
Kadar  air  yang  tinggi  pada  briket  pelet  yang dihasilkan akan berpengaruh terhadap kualitas briket pelet.  Menurut  Direktorat  Jenderal  Pertambangan Umum, standar kadar air briket untuk Industri rumah tangga  adalah  <  7.5 %.        Gambar  11  menunjukan perbandingan antara  standar mutu kadar  air  dengan penelitian yang dihasilkan.

## Gambar 11. Nilai kadar air
Nilai  kadar  air  yang  dihasilkan  pada  penelitian  ini lebih  tinggi  dari  standar  yang  ditentukan,  hal  ini dikarenakan  pada  proses  pencampuran  awal  antara arang cangkang kakao dan tepung kanji, sebelum di kempa  menjadi  briket  pelet,  terjadi  penyerapan  air dari lingkungan.

## Kadar abu
Abu  sering  disebut  sebagai  bahan  mineral  yang terkandung  dalam  bahan  bakar  padat  yang merupakan  bahan  yang  tidak  dapat  terbakar  setelah proses  pembakaran.  Abu  adalah  bahan  yang  tersisa apabila bahan bakar padat (kayu) dipanaskan hingga beratnya  konstan  (Earl,  1974).  Kadar  abu  yang dihasilkan  pada  penelitian  ini  sebesar  5.12  %. Menurut  Sulistyanto  (2006),  nilai  kadar  abu  yang tinggi  dipengaruhi  oleh  proses  pencampuran  briket, yaitu bahan baku dengan perekat yang tidak homogen sehingga pada proses pembakarannya bahan perekat terbakar menjadi abu.

## Uji Tekan
Berdasarkan  hasil  penelitian  ini,  diperoleh  nilai  uji tekan sebesar 15.09 kg/cm 2 , nilai ini berada dibawah standar briket untuk rumah tangga sebesar 25 kg/cm 2 . Hal ini dikarenakan belum terkempanya briket pelet yang dihasilkan dari alat pencetak briket pelet yang dirancang.

## Nilai Kalor
Nilai kalor yang dihasilkan pada penelitian ini adalah 5459.03  kal/g.  Nilai  kalor  penelitian  ini  memenuhi standar briket untuk rumah tangga yaitu > 4000 kal/g. sehingga briket pelet sangat mungkin untuk dijadikan alternatif bahan bakar.

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Briket pelet yang dihasilkan dengan rancangan alat  pencetak  briket  pelet  tipe screw untuk  nilai kalornya  sudah  memenuhi  standar  briket  untuk industri  rumah  tangga  yaitu  5459.03  kal/g.  Namun untuk  kadar  air,  dan  uji  tekan  belum  memenuhi kualifikasi standar yang ditetapkan.

## Saran
Perlu  dilakukan  penelitian  lanjutan  dengan melakukan  analisis  CFD  untuk  melihat  pola penekanan  menggunakan screw pada  proses pembriketan.

## REFERENSI
Badan Pusat Statistik Kab. Cilacap. (2015). Luas dan
Produksi Tanaman Kakao Menurut Kecamatan di Kabupaten Cilacap tahun 2014 2015.https://cilacapkab.bps.go.id/linkTableDi namis/view/id/41. Diakses 10 Juni 2019.
Direktorat  Jenderal  Perkebunan.  (2015).  Statistik Perkebunan  Indonesia,  Tree  Crop  Estate Statistics of Indonesia 2014-2016 Kakao atau Cocoa.  Kementerian  Pertanian  Republik Indonesia.
Direktorat  Jenderal  Pertambangan  Umum.  (1993). Pedoman  Pembuatan  dan  Pemanfaatan  Batu Bara  dan  Bahan  Bakar  Padat  Berbasis  Batu Bara.  Kementerian  Energi dan  Sumber  Daya Mineral.
Departemen  Energi  dan  Sumber  Daya  Mineral (ESDM). (2004). Statistik Energi Indonesia .
7.76 7.5 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 Hasil Penelitian Standar Mutu
Earl, D.E. (1974). A Report on Corcoal, Andre Meyer Research Fellow. FAO. Rome. Pamungkas,  A.P.  (2013).  Pengembangan  Konsep Desain Pengempa Briket Semi Mekanis Tipe Kempa    Ulir  Untuk  Arang  Tandan  Sawit Kosong. Skripsi . IPB. Bogor.
Soolany, C. (2018). Penerapan Teknologi Pembuatan Arang  Dari  Cangkang  Kakao  Menggunakan Drum Kiln Sebagai Alternatif Energi. Jurnal RATIH, 5 (2). 2614 – 6622.
Sulistyanto,  A.  (2006).  Karakteristik  Pembakaran
Biobriket  Campuran  Batubara  dan  Sabut
Kelapa. Universitas Muhammadiyah. Surakarta.