## Implementasi Sistem Gasifikasi untuk Pengeringan Biji Kopi
Arinal Hamni 1) , Gusri Akhyar Ibrahim 2) , Suryadiwansa Harun 3)
1 Jurusan Teknik Mesin, Universitas Lampung arinal.hamni@yahoo.com
2 Jurusan Teknik Mesin, Universitas Lampung gusri.akhyar@eng.unila.ac.id
3 Jurusan Teknik Mesin, Universitas Lampung adisurya@yahoo.com

## Abstract
Sebagai salah satu daerah produksi kopi, Provinsi Lampung telah menjadi sentra pengelolaan kopi, yang terbentang  sepanjang  bukit  barisan.    Dua  kabupaten  penghasil  kopi  adalah  Kabupaten  Lampung  Barat  dan Tanggamus, yang rata-rata produksinya mencapai 1,2 ton setiap 1 hektar lahan perkebunan Proses pengolahan kopi  terdiri  dari  pengolahan  primer  maupun  sekunder,  yang  mana  pada  tahap  primer  proses  pengeringan adalah proses yang paling penting. Oleh karena itu, untuk perbaikan proses pengolah kopi biji menjadi biji kopi kering  yang  berstandar  dilakukan  dengan  introduksi  teknologi  pengering  sistem  gasifikasi  yang  dikombinasi dengan alat penukas kalor. Udara yang masuk ke ruang pengering adalah udara segar (bersih) yang terbebas dari efek pembakaran. Alat pengering  sistem gasifikasi ini dapat menghasilkan suhu di dalam ruangan melebihi 50°C, kondisi ini sudah lebih baik untuk proses pengeringan jika dibandingkan dengan proses pengeringan yang dilakukan  secara  hamparan  di  atas  tanah  atau  semen.  Suhu  masih  bisa  ditingkatkan  dengan  pengaturan kecepatan  dan  jumlah  udara  panas  yang  dialirkan  ke  ruang  pengering.  Sedangkan  reaktor  gasifikasi  mampu menghasilkan  suhu  tinggi  pada  pipa  keluar  reaktor  yaitu  sekitar  350  °C.  Penyaluran  uadar  panas  ke  alat penukar kalor akan pemanaskan udara di dalam pipa kecil penukar kalor.  Udara panas bersih di dalam pipa kecil yang disalurkan ke dalam ruang pengering dapat mencapai suhu 55 °C.
Keywords: pengering, gasifikasi, kopi, reactor,penukar kalor.

## PENDAHULUAN
Proses  pengolahan  produksi  biji  kopi  mentah (hasil  petikan  dari  pohon)  menjadi  kopi  bubuk bercita rasa tinggi melibatkan serangkaian kegiatan yang  berkesinambungan.  Masing-masing  tahapan kegiatan dilakukan secara terpisah dan menggunakan  peralatan  yang  berbeda-beda  dengan sistem  operasi  yang  terpisaha,  akan  tetapi mempunyai  potensi  untuk  diintegrasikan  satu dengan  yang  lainnya.  Tahap  awal  adalah  proses pemetikan biji kopi dari pohon kopi yang dilakukan oleh  para  petani  kopi  secara  manual.  Tahapan selanjutnya  dilakukan  secara  berurutan,  yang  dapat dibagikan kepada dua  kelompok  besar  yaitu proses pengolahan  kopi  primer  dan  proses  pengolahan kopi sekunder [1].  Proses pengolahan kopi primer, secara  berurutan,  adalah    proses  pengeringan  tahap pertama  hingga  mencapai  kandungan  kadar  air 25%,  proses  pengupasan  kulit  buah,  pengeringan tahap kedua sehingga kandungan kadar air 12% dan proses  penyortiran  [2].  Sementara  itu,  proses pengolahan kopi sekunder adalah proses penyanggraian,  pendinginan,  pengilingan  menjadi bubuk  kopi,  pengepakan  dan  pengemasan  serta pemasaran.  Salah  satu  proses  pengolahan  biji  kopi yang  sangat  penting    dan  krusial  adalah  proses pengeringan  karena  hasil    dari  capaian  proses pengeringan  akan  menentukan  kwalitas  biji  kopi untuk  proses  berikutnya,  termasuk  mengolah  biji
kopi  menjadi  kopi  bubuk.  Setelah  biji  kopi dikeringkan  hingga  mencapai  kadar  air  12,5%, proses  selanjutnya  adalah  proses  pengolahan  untuk menjadi kopi bubuk [3].
Proses  pengeringan  menggunakan  sistem gasifikasi dapat menghasilkan kwalitas pengeringan yang lebih baik dan seragam  pada semua biji kopi, selanjutnya  proses  pengolahan  dapat  menjamin kebersihan  dan  higenis  [4].  Pengeringan  model  ini memanfaatkan panas hasil pembakaran limbah kopi sebagai  sumber  panas  untuk  proses  pengeringan [5].  Hal  ini  dilakukan  sebagai  salah  satu  teknik pengeringan  kopi  yang  ramah  lingkungan  dan memanfaatkan  sumber  daya  energi  yang  tersedia (teknik  sederhana  dan  biaya  rendah).  Ini  tidak hanya  dapat  dilakukan  pada  siang  hari,  tetapi  juga dapat  dilakukan  pada  musin  hujan  atau  malam sumber  panas  yang  gunakan  adalah  sumber  panas gasifikasi. Dengan demikian dapat dikatakan proses pengeringan  dapat  dilakukan  sepanjang  waktu, selama  limbah  kulit  kering  kopi  masih  tersedia. Bahan  baku  untuk  pembakaran  tidak  hanya bergantung  pada  limbah  kulit  kopi  kering,  akan tetapi  juga  dapat  digunakan  sekam  padi,  yang tersedia  di  banyak  tempat.  Selain  tunggu  gasifikasi yang  hendak  introduksi,  industri  mitra  juga memerlukan  alat  penukar  kalor,  agar  udara  panas pengering  dapat  dikontrol  sesuai  degan  kadar  suhu yang diperlukan.
Teknologi tepat guna yang akan diaplikasikan terdari  daripada  dua  jenis  yaitu  alat  pengering sistem  pemanas  gasifikasi    dan  alat  penukar  kalor sebagai  pentransfer  panas  di  dengan  udara  bersih [6]. Alat pengering ini terdiri dari reactor gasifikasi, alat  penukar  kalor  dan  ruangan  pengeringan. Limbah  kopi  kering  dibakar  di  dalam  reactor gasifikasi  sehingga  menghasilkan  gas  yang  dapat dibakar  lansung.  Kemudian  api  hasil  pengbakaran digunakan  untuk  memanaskan  pipa-pipa,  yang mana  di  dalam  pipa  tersebut  dialirkan  udara  segar menggunakan blower. Di dalam  ruangan pengering biji  kopi  dihamparkan  dengan  ketebalan  tertentu agar  diperoleh  pendistribusian  panas  yang  merata. Bahkan  akan  lebih  baik  biji  kopi  dihamparkan secara bertingkat untuk memanfaatkan panas secara maksimal.
Fungsi  utama  tunggu  gasifikasi  ( gasifire) adalah  untuk  membakar  bahan  limbah  kopi sehingga menghasilkan panas sebagai sumber panas alat  pengering  [7,  8]. Tunggu  gasifikasi  ini  (sistem gasifikasi) ini sangat diperlukan dikala tiada sumber panas  matahari atau  musin hujan. Sistem  kerja alat tunggu  gasifikasi  ini  diawali  dengan  memasukan bahan  limbah  kopi  ke  ruangan  pembakaran. Kemudian  bahan  limbah  kopi  dibakar  untuk mendapatkan  gas  yang  disalurkan  ruang,  dimana alat  penukar  kalor  diletakan.  Gas  inilah  yang kemudian  dibakar  untuk  memanaskan  pipa-pipa pada  alat  penukar  kalor.  Pipa-pipa  kecil  pada  alat penukar kalor dimangalami panas tinggi, kemudian udara  dilewatkan  di  dalam  pipa  tersebut,  yang kemudian dialirkan ke ruangan pengering.
Artikel  ini  bertujuan  untuk  mendisain  dan membuat alat pengering kopi sistem gasifikasi yang digunakan  untuk mempercepat  proses pengeringan biji.  Mengimplementasikan    alat  pengering  yang mempunyai kapasitas lebih tinggi dan dengan hasil yang  lebih  baik.  Menggunakan  sumber  panas buatan  yang  tidak  bergantung  pada  sumber  panas matahari.

## METODOLOGI
Metode  pelaksanaan  kegiatan  ini  terdiri  dari; (1)  disain  ( design) alat  pengering  yang  ramah lingkungan  untuk  mengeringkan  kopi  dengan kualitas  pengeringan  manjadi  kadar  air  12%,  (2) pembuatan alat pengering biji kopi ( fabricate coffee bean drying) dengan kapasitas pengering mencapai 400 kg per satu kali pengeringan, (3) uji performan ( test  performance) alat,  dan  (4)  Uji  kwalitas  biji kopi  yang  keringan  dengan  menggukur  persentasi kadar air.
Disain  alat  pengering,  reactor  gasifikasi  dan mesin  penukar  kalor,  diakukan  menggunakan software solid work. Tahap disain dilaksana dengan metode  pembuatan  komponen  alat  secara  satu
persatu,  yang  kemudian  dirakit  menjadi  gambar utuh. Proses manukfaktur dilakukan di laboratorium proses  produksi  Jurusan  Teknik  Mesin  Universitas Lampung.  Pengujian  tahap  awal  dilakukan  di Laboratorium,  dan  selanjutkan  pengujian  secara lengkap  dilaksanakan  di  lokasi  yakni  Desa Sukajaya,  Kecamatan  Sumber  Jaya,  Kabupaten Lampung  Barat.  Pengambilan  data  dan  uji performansi alat yang dibuat dilakukan menggunakan limbah kopi kering dan impelementasi  untuk  biji  kopi  yang  telah  dikupas kulitnya.
Pengering  sistem  gasifikasi  dibuat  dibangun menggunakan  dinding  triplet  sebagai  bahan isolator.  Reaktor  gasifikasi  dibuat  menggunakan pelat  besi  di  bagian  luar  sedangakan  pada  bagian dalam menggunakan bata tahan api. Sebelum udara dimasukan  ke  ruang  pengering,  gas  panas digunakan  untuk  memanaskan  alat  penukar  kalor. Dari  alat  ini  udara  segar  yang  bersuhu  50  ˚C dialirkan  ke  ruang  pengering.  Ruang  pengering dilengkapi  dengan  para-para  yang  terbuat  dari bahan kawat aluminium.
Gambar 1. Rancangan ruangan pengering yang dibuat berupa bangun yang terisolasi
Gambar 2. Rancangan Reaktor gasifikasi dan alat penukar kalor, untuk mengalirkan udara ke ruang pengering.

## HASIL DAN KESIMPULAN

## Pengering Sistem Gasifikasi
Ruang  pengering  yang  digunakan  untuk menghamparkan  biji  kopi  berukuran  5m  x  2m  dan ketinggingak  1,5m.  Dinding  bangunan  terbuat  dari kerangka kayu yang dilapisi dengan dinding triplet. Pengunaan  bahan  berjenis  triplet  bertujuan  untuk mengisolasi  ruangan  agar  udara  panas  yang dihasilkan  tidak  terkontaminasi  oleh  udara  luar sehingga  proses  pengeringan  dapat  berlansung secara  maksimal.  Rak  tempat  menghamparkan terdiri  dari  dua  tingkat  dan  masing-masing  tinggi terdiri  dari  tiga  kotak.  Untuk  masing-masing  kota dapat  memuat  baji  kopi  gelondongan  50  –  70  kg, sedangkan bila biji kopi dapat berkapasitas  sebesar 100  kg.  Dengan  demikan  kapasitas  pengeringan untuk  satu  kali  pengeringan  mencapai  600  kg  (biji kopi beras) dan 400 kg (biji kopi gelondongan).
Gambar 3. Konstruksi ruangan pengeringan dengan kapasitas 400 kg
Meja pengering berukuran 2m x 1,6m, tempat menghamparkan  biji  kopi  terbuat  dari  kawat berukuran besar yang terbuat dari bahan aluminium. Hal ini dilakukan karena, aluminium tahan terhadap karat,  yang  bisa  menyebabkan  kerusahan  pada  biji kopi.  Kawat  berlubang  yang  digunakan  dengan ukuran lobang lebih kecil daripada ukuran biji kopi, agar biji kopi tidak terjatuh ke bagian bawah ruang pengering.
Proses  pengering  berlansung  melalui  udara panas  yang  dialirkan  ke  bahagian  bawah  ruang pengering.  Selanjutnya,  udara  panas  akan  bergerak ke  atas  melalui  biji-biji  kopi  sepanjang  ruang pengering. Udara panas akan akan berpindah ke biji kopi,  dengan  demikian  biji  kopi  akan  bertambah kering  (kadar  airnya  akan  berkurang),  hingga berlansung dalam beberapa waktu. Untuk mencapai kadar  air  yang  diinginkan  (12%)  memerlukan waktu pengeringan mencapai 30 jam.
Gambar 4. Kipas untuk sirkulasi udara dari ruang pengering ke lingkungan
Gambar 5. Konstruksi dalam ruang pengering dan rak pengeringan
Gambar 6. Biji kopi beras yang dihamparkan di dalam ruangan pengering, berkapasitas 100 kg.

## Reaktor Gasifikasi
Rektor gasifikasi yang dibuat berukuran 50 cm x 50 cm x 150 cm (p x l x t) dengan kapasitas bahan baku  kulit kopi kering seberat 35-45 kg atau bahan baku  sekam  padi  sebagai  alternative.  Rangka  alat reaktor  gasifikasi  terbuat  dari  rangka  baja  (pelat siku dan pelat strip) dengan ukuran 5 mm x 5 mm x 3  mm,  sedangkan  dinding  reaktor  (tunggu)  terbuat daripada  bata  tahan  api  SK  34.  Penggunaan  bata tahan  api  bertujuan  untuk  mengisolasi  ruang,  agar panas  yang  ada  di  dalam  reaktor  tidak  terlepas  ke luar  (udara  bebas).  Suhu  di  dalam  ruangan  reaktor bisa  mencapai  500  °C,  sehingga  perlu  digunakan bahan  yang  tahan  terhadap  suhu  tinggi.  Bata  tahan
api  biasa  digunakan  untuk  pembakaran  pada  suhu tinggi,  seperti  furnace  dan  tunggu  pembakaran. Penutup  reaktor  dibuat  dari  pelat  baja,  yang dilengkapi  dengan  pengunji,  yang  berfungsi  untuk menutup  rapat  ruangan  agar  tidak  ada  gas  yang keluar dari ruang reaktor. Sedangkan bagian bawah reaktor  dibuat  dari  pelat  baja,  yang  dilengkapi dengan  pintu  pembuangan  sisi  pembakaran. Pemasangan  bata  tahan  api  dilakukan  dengan menggunakan  semen  (mortar)  tahan  api  yang dicampur  dengan  bahan  pengikat  sodium  silikat (water glass).
Pembakaran bahan baku di dalam ruang bakar, dibantu dengan tiupan udara dari luar menggunakan blower 3 inch, yang disalurkan melalui pipa 4 inch. Sedangkan  udara  panas  (berupa  gas)  dari  ruang bakar  disalurkan  ke  mesin  penukar  kalor  melalui pipa  3  inch.  Instalasi  pemipaannya  menggunakan beberapa  elbow  untuk  memindahkan  dari  tempat yang tinggi ke tempat yang lebih rendah. Jenis pipa yang  digunakan  adalah  pipa  galvanis  untuk menghindarkan pipa berkarat, karena suhu di dalam pipa  sangat  tinggi.  Pada  suhu  tinggi,  pipa  akan mengalami korosi lebih cepat dibandingkan dengan pipa yang beroperasi pada lingkungan suhu rendah. Oleh  karenanya,  pemilihan  pipa  galvanis  tahan karat  adalah  lebih  baik  terutama    kondisi  operasi yang tidak stabil.
Pengujian alat reaktor gasifikasi telah dilakukan  sehingga  telah  dapat  menghasilkan  gas panas.  Gas  panas  ini  disalurkan  ke  ruang pemanasan  pada  alat  penukar  kalor.  Pada  ujung keluar  cerobong  udara  panas  (berupa  gas  dibakar) sehingga  menghasilkan  panas  yang  lebih  tinggi. Setelah  dilakukan  pengujian  diperoleh  panas  yang dihasilkan  pada  pipa  keluar  reaktor  gasifikasi mencapai  350  °C.  Udara  panas  yang  dihasilkan pada ujung pipa pembakaran gas mencapai 170 °C, sedangkan  udara  panas  yang  dihasil  dari  pipa-pipa penukar  kalor  mencapai  suhu  55  °C.  Udara  inilah yang kemudian dialirkan ke ruang pengering, untuk proses pengeringan biji kopi.
Kapasitas  penuh  pembakaran  pada  reaktor gasifikasi  bisa  mencapai  3  jam  untuk  satu  kali pengirisian. Keadaan ini diharapkan dapat mengeringkan  biji  kopi  hingga  proses  pengering mencapai  kandungan  kadar  air  yang  diharapkan. Bagaimanapun juga, jika proses pengeringan belum mencapai  kandungan  kadar  air  yang  diharapkan, maka  untuk  melanjutkan  proses  pengering,  tunggu gasifikasi  diisi  ulang,  dan  dilakukan  pembakaran lagi.  Alternatif  lain,  tunggu  gasifikasi  dibuat  dua buah,  sehingga  dapat  digunakan  secara  bergantian, sehingga proses pengeringan dapat dilakukan secara berkelanjutan. Namun pembuatan dua buah reaktor gasifikasi  akan  menyebabkan  biaya  pembuatan lebih tinggi.
Gambar 7 .Pemasangan bata tahan api pada reaktor gasifikasi dengan semen tahan api dan sodium silikat sebagai pengikat
Gambar 8. Reaktor gasifikasi yang telah dipasang bata tahan api dan dibungkus dengan pelat setebal 1,5 mm
Gambar 9. Pengujian reaktor gasifikasi sehingga telah menghasil gas metan

## Alat Penukar Kalor
Alat penukar kalor adalah untuk menghasilkan udara panas  yang bersih (tidak terkontaminasi oleh pembakaran lansung) yang kemudian akan dialirkan ke  ruang  pembakaran.    Udara  panas  hasil pembakaran gasifikasi digunakan untuk memanaskan  udara  yang  ada  di  dalam  pipa-pipa berukuran  2  inch.    Pipa-pipa  besi  galvanis digunakan  karena  bahan  ini  mempunyai  nilai konduktivitas  yang  baik,  sehingga  panas  yang ditransfer  lebih  dan  proses  pengeringan  dapat dilakukan secara maksimal.  Agar udara panas yang berada  di  dalam  pipa-pipa  tersebut  dapat  dialirkan ke  ruang  pengering,  maka  digunakan  blower  untuk mendorong udara panas ke ruang pengering.
Gambar 10. Alat penukar kalor untuk mengalirkan udara bersih ke ruang pengering

## KESIMPULAN
Rumah pengerig sistem gasifikasi adalah hasil pembakaran  limbah  kopi  kering  sebagai  penghasil gas  metan.    Udara  panas  dari  reactor  gasifikasi dialirkan  ke  alat  penukar  kalor  untuk  mendapatkan udara segar yang akan digunakan untuk mengeringkan biji kopi yang di hamparkan di para- para di dalam ruangan pengering. Udara panas yang dihasilkan  dari  reactor  gasifikasi  mencapai  suhu 350  °C,  gas  panas  yang  keluar  dari  pipa  mencapai 170  °C  dan  udara  panas  yang  dialirkan  ke  ruang pengering  mencapai  suhu  55  °C.  Suhu  ini  yang digunakan  untuk  mongering  biji  kopi  hingga mencapai kadar kekeringan yang diperlukan. Untuk bahan baku reaktor (kulit kopi kering) dengan berat 35-45  kg  dapat  menghasilkan  gas  panas  selama  3 jam.

## REFERENSI
[1]   Suryadiwansa,  Gusri,  Arinal,  Yanuar.  2012, Sistem  produksi  bersih  dan  terintegrasi  untuk pengolahan  kopi  lampung  dalam  rangka meningkatkan  daya  saing  dan  mutu  produk, Hiba  Laporan  Program  Hi-Link  tahun  2012,
Universitas Lampung.
[2]  (http://iccri.net/pengolahan-kopi/)
[3]  Gusri, Suryadiwansa, Arinal, 2013, Teknologi pengering kopi atap ganda rmaha lingkungan, Laporan Program  Iptekda  LIPI  tahun  2012 , Universitas Lampung.
[4]   (https://www.google.com/#q =Introduction+to+Coffee+Drying).
[5]   Arinal,  Suryadiwansa,  Gusri,    2013,  IbPE Kopi  Lampung  siap  ekspor, Program  Iptek bagi Produk Ekspor, Fakultas Teknik
Universitas Lampung.
[6]  (http://digilib.itb.ac.id/files/disk1 /618/jbptitbpp-gdl-rizaazhari-30855-3-2008ta- 2.pdf).
[7]  http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/ penelitian/Fredy%20Surahmanto,%20S.T.,M. Eng./STUDI%20PERFORMA%20TUNGKU %20GASIFIKASI%20BIOMASSA.pdf.
[8]   http://www.alamtani.com/biji-kopi.html.