## STUDI EKSPERIMEN PEMILIHAN BIOMASSA UNTUK MEMPRODUKSI
GAS ASAP CAIR ( LIQUID SMOKE GASES ) SEBAGAI BAHAN PENGAWET
Sugeng Slamet Fakultas Teknik , Program studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus Email: sugeng_hanun@yahoo.co.id
Taufiq Hidayat Fakultas Teknik , Program studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus Email: ophiqhd@gmail.com

## ABSTRAK
Pengertian  umum  asap  cair  merupakan  suatu  hasil  destilasi  atau  pengembunan  dari  uap  hasil pembakaran tidak langsung maupun langsung dari bahan yang banyak mengandung karbon dan senyawa- senyawa lain. Bahan baku yang banyak digunakan untuk membuat asap cair adalah kayu, bongkol kelapa sawit, ampas hasil penggergajian kayu, dan lain-lain. Pembuatan asap cair menggunakan metode pirolisis yaitu  peruraian  dengan  bantuan  panas  tanpa  adanya  oksigen  atau  dengan  jumlah  oksigen  yang  terbatas. Biasanya  terdapat  tiga  produk  dalam  proses  pirolisis  yakni:  gas, pyrolisis  oil ,  dan  arang,  yang  mana proporsinya tergantung dari metode pirolisis, karakteristik biomassa dan parameter reaksi. Metode yang dilakukan  diawali  dengan  melakukan  rancang  bangun  unit  pirolisator  lengkap  dengan  perangkat kondensor dengan pipa tembaga tipe spiral untuk memproduksi gas asap cair dari bahan biomassa yang dipilih  yaitu  tempurung  kelapa  dan  sampah  organik.  Metode  Pirolisis  yang  merupakan  proses  reaksi penguraian  senyawa-senyawa  penyusun  kayu  keras  menjadi  beberapa  senyawa  organik  melalui  reaksi pembakaran  kering  pembakaran  tanpa  oksigen.  Reaksi  ini  berlangsung  pada  reaktor  pirolisator  dengan variasi  temperatur  150 o C,  250 o C  dan  300 o C  selama  8  jam  pembakaran.  Asap  hasil  pembakaran dikondensasi  dengan  kondensor  yang  berupa  pipa  tembaga  melingkar.  Hasil  dari  proses  pirolisis diperoleh  tiga  produk  yaitu  asap  cair,  tar,  dan  arang.  Kondensasi  dilakukan  dengan  pipa  atau  koil melingkar  yang  dipasang  dalam  bak  pendingin.  Air  pendingin  dapat  berasal  dari  air  hujan  yang ditampung dalam bak penampungan. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini adalah biomassa tempurung kelapa menghasilkan jumlah senyawa fenol lebih besar 30-33%.  Hal ini menunjukkan bahwa pada jenis biomassa ini lebih unggul dalam fungsi sebagai antioksidan, karena kaya akan kandungan senyawa fenol, sehingga  lebih  optimal  dalam  hal  menghambat  kerusakan  pangan  dengan  cara  mendonorkan  hidrogen. Sedangkan  biomassa  cangkang  kopi  pada  temperatur  150 o C  lebih  banyak  menghasilkan  senyawa  asam 93%.  Kandungan  asam  efektif  dalam  mematikan  dan  menghambat  pertumbuhan  mikroba  pada  produk makanan  dengan  cara  senyawa  asam  itu  menembus  dinding  sel  mikroorganisme  yang menyebabkan sel mikroorganisme mati peningkatan kapasitas hasil seiring dengan meningkatnya temperatur uap biomassa.
Kata kunci : Asap cair, pirolisis, kondensasi, pengawet alami, fenol,senyawa asam.

## ABSTRACT
General  understanding  of  liquid  smoke  is  a  result  of  condensation  of  steam  distillation  or combustion  products  are  directly  or  not  directly  from  material  that  contains  carbon  and  other compounds.  The  raw  materials  used  to  make  liquid  smoke  is  wood,  palm  oil  hump,  sawmill  residue results, and others. Making liquid smoke using pyrolysis method is decomposition with the aid of heat in the  absence  of  oxygen  or  with  a  limited  amount  of  oxygen.  Usually  there  are  three  products  in  the pyrolysis  process:  gas,  pyrolisis  oil,  and  charcoal,  which  is  where  the  proportions  depending  on  the method of pyrolysis, biomass characteristics and parameters of the reaction. Methods that begin with the design pirolisator unit complete with condenser device with spiral-type copper pipe gas to produce liquid smoke from biomass materials selected in coconut shell and organic waste. Pyrolysis method which is the process  of  decomposition  reaction  constituent  compounds  hardwood  into  some  organic  compounds  by dry  combustion  reaction  without  oxygen  combustion.  This  reaction  takes  place  in  the  reactor  with temperature  variation  pirolisator  150 o C,  250 o C  and  300 o C  for  8  hours  burning.  The  smoke  of  burning condensed by the condenser in the form of a circular copper pipe. The results obtained from the pyrolysis
process  three  products  namely  liquid  smoke,  tar,  and  charcoal.  Condensation  is  done  with  a  pipe  or coiled coil mounted in a cooling bath. Cooling water can come from rain water collected in the tank.The results obtained from this study is coconut shell biomass yield greater amount of phenolic compounds 30- 33%. This indicates that the type of biomass is superior in function as an antioxidant, as rich in phenolic compounds,  so  that  more  optimal  in  terms  of  inhibiting  the  breakdown  of  food  by  way  of  donating hydrogen.  While  the  biomass  at  a  temperature  of  150oC  coffee  shell  produces  more  acid  compounds 93%.  Acid  content  deadly  and  effective  in  inhibiting  the  growth  of  microbes  in  food  products  in  a  way that acidic compounds penetrate the cell walls of microorganisms that cause cell death microorganisms increased capacity results in with temperature steam biomass increased.
Keywords: Liquid smoke, pyrolysis, condensation, a natural preservative, phenol, acid compounds.

## 1. PENDAHULUAN
Limbah  biomassa  yang  merupakan  bahan  organik  yang  banyak  kita  jumpai  disekeliling  kita. Biomassa tersebut belum dapat diambil manfaatnya secara ekonomi sebelum dilakukan proses lanjut/daur ulang.  Limbah  biomassa  merupakan  sumber  energi  dan  bahan  baku  produk  lainnya  yang  cukup  besar potensinya untuk diolah lebih lanjut. Beberapa limbah biomassa yang potensial untuk bahan baku adalah tempurung  kelapa,  sampah  organik,  jerami,  cangkang  kopi,  cangkang  sawit.  Hasil  olahan  dari  limbah biomassa tersebut dapat digunakan untuk konversi energi, komposit material, bahan bakar briket, bahan pengawet berupa asap cair dan lainnya (.......).
Pengertian  umum  asap  cair  ( liquid  smoke )  merupakan  suatu  hasil  destilasi  atau  pengembunan  dari uap hasil pembakaran tidak langsung maupun langsung dari bahan yang banyak mengandung karbon dan senyawa-senyawa lain (Kamulyan, B., 2008). Bahan baku yang banyak digunakan untuk membuat asap cair adalah tempurung kelapa, kayu, bongkol kelapa sawit, ampas hasil penggergajian kayu, dan biomass lainnya.  Asap  cair  bisa  juga  berarti  hasil  pendinginan  dan  pencairan  asap  dari  bahan  biomass  yang dibakar dalam tabung tertutup. Asap yang semula partikel padat didinginkan dan kemudian menjadi cair itu disebut dengan nama asap cair. Asap cair umumnya digunakan sebagai pengganti  teknik pengasapan konvensional.
Pengasapan    ikan  atau  daging  dilakukan  untuk  tujuan  pengawetan  makanan.  Disamping  itu  juga untuk  meningkatkan  cita  rasa  dari  makanan  itu  sendiri.  Pembuatan  asap  cair  menggunakan  metode pirolisis yaitu penguraian dengan bantuan panas tanpa adanya oksigen atau dengan jumlah oksigen yang terbatas ( Yuliwati dkk,  2011). Biasanya terdapat tiga produk dalam proses pirolisis yakni: gas, pyrolisis oil ,  dan  arang,  yang  mana  proporsinya  tergantung  dari  metode  pirolisis,  karakteristik  biomassa  dan parameter reaksi. Alat pirolisis seperti ditunjukkan pada gambar 1.

## Gambar 1. Alat Pirolisis Asap Cair [1]
Asap hasil pembakaran dikondensasi dengan kondensor yang didalamnya terdapat pipa berupa koil melingkar  yang  dipasang  dalam  bak  pendingin.  Air  pendingin  dapat  berasal  dari  air  hujan  yang ditampung  dalam  bak  penampungan,  air  sumur,  air  sungai  maupun  PDAM.  Adapun  permasalahan  dari biomassa sebagai rujukan dalam penelitian ini, didasarkan atas berbagai pertimbangan sebagai berikut :
1. Biomassa  yang  merupakan  sumber  energi  dari  bahan  dasar  organik  yang  belum  banyak dimanfaatkan. Biomassa masih dipandang sebagai limbah atau sampah yang tidak memiliki nilai
ekonomis,  sehingga  cenderung  dibuang  sembarangan.  Padahal  biomassa  dapat  ditingkatkan nilainya dengan mengolah menjadi pupuk organik, asap cair dan bahan bakar.
2. Diperlukan  peralatan  dan  teknologi  untuk  dapat  mengolah  biomassa  menjadi  asap  cair  yaitu pirolisator.  Teknologi  ini  dapat  dibuat  sesuai  skala  produksi  dan  biaya  yang  ada,  sehingga masyarakat  dapat  melakukan  proses  pirolisis  sebagai  bagian  dari  kegiatan  usaha.  Proses pengoperasian  dari  unit  pirolisator  ini  juga  tidak  sulit  termasuk  juga  proses maintenance/perawatannya.
3. Temperatur  optimal  pada  pirolisator  yang  mampu  menghasilkan  asap  cair  dalam  jumlah  yang besar, serta jenis biomassa yang menghasilkan senyawa sebagai bahan pengawet bahan pangan.
Sedangkan tujuan yang diharapkan dari pengolahan limbah biomassa adalah sebagai berikut :
1. Mendapatkan  gas  asap  melalui  teknologi  pirolisis  dengan  cara  mengolah  bahan  biomassa  yang ada disekeliling kita.
2. Mengetahui senyawa yang terkandung dalam gas asap dari jenis biomassa yang dijadikan sampel dalam penelitian ini yaitu : tempurung kelapa dan cangkang kulit kopi.
3. Mengetahui  pengaruh  peningkatan  temperatur  pirolisator  terhadap  kapasitas  gas  asap  yang dihasilkan serta kandungan dalam gas asap biomassa tersebut.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Tahapan dalam penelitian ini meliputi :
a. Peralatan dan bahan yang digunakan dalam penelitian adalah :
1. Unit pirolisator yang sudah dilengkapi dengan pengukur temperatur dan tekanan.
2. Unit kondensor, dengan susunan pipa tipe koil/ helical tube
3. Timbangan
4. Pompa air
5. Pipa distribusi gas asap
6. Alat penangkap tar
7. Alat uji : Simadzu GCMS-TQ 8030
8. Biomassa : tempurung kelapa dan cangkang kulit kopi
b. Data teknik mesin penghasil asap cair meliputi :
1. Alat pirolisator
- Pirolisator bekerja pada suhu 32 o C – 350 o C - Tabung Pirolisis mampu menahan tekanan kerja 5,3 - 6 bar dengan temperatur maksimal 650 o C.
- Tabung pirolisis dilengkapi stop kran, pressure gauge , termometer, dan safety valve untuk keperluan analisa.
- Skala maksimal termometer 400 o C dengan jenis termometer bimetal.
- Skala maksimal pressure gauge 10 Kg/cm 2 . - Safety valve kompresor Shark ukuran 1,5 – 2 HP.
- Material tabung pirolisis baja tahan karat 201 ( Stainless Steel 201) dengan tebal 1,8 mm.
2. Pipa distribusi uap
- Koefisien tahanan (K) pada pipa distibusi sebesar 11,342
- Jenis pipa penghubung yang digunakan adalah baja krom-nikel; diameter dalam = 19,05 mm, diameter luar = 20,25 mm dan tebal pipa= 0,6 mm
- Jenis aliran yang melalui pipa laminer.
- Kecepatan alir gas asap 1,516 m/s
- Panjang pipa penghubung pirolisator-kondensor adalah 1,52 meter.
3. Kondensor
- Tabung kondensor bahan stainless steel.
- Pipa kondensor menggunakan pipa tembaga dengan diameter ½ inchi.
- Panjang total pipa kondensor 6 m
Biomassa  yang  digunakan  terdiri  dari  2  macam,  sebagaimana  ditunjukkan  pada  gambar  2.  Alat penghasil asap cair ditunjukkan pada gambar 3.
(a)                                                              (b) Gambar 2. Limbah biomassa (a) tempurung kelapa (b) cangkang kulit kopi

## (a)                                                                      (b)
Gambar 3. Perangkat penghasil asap cair ( a) pirolisator   (b) kondensor
c. Proses pembuatan asap cair
1. Sebelum  dimasukkan  ke  reaktor  pirolisis,  biomassa  tempurung  kelapa  dibersihkan  dari kotoran  dan  sabut  yang  tertinggal.  Kemudian  tempurung  kelapa  dipecah  menjadi  beberapa bagian  agar  luas  permukaan  pembakaran  menjadi  lebih  luas  sehingga  proses  dapat  berjalan lebih cepat.
2. Selanjutnya  dilakukan  pengeringan  dengan  cara  penjemuran,  untuk  mengurangi  kadar  air pada tempurung kelapa.
3. Kemudian  dilanjutkan  dengan  metode  Pirolisis  yang  merupakan  proses  reaksi  penguraian senyawa-senyawa  penyusun  kayu  keras  menjadi  beberapa  senyawa  organik  melalui  reaksi pembakaran  kering  pembakaran  tanpa  oksigen.  Reaksi  ini  berlangsung  pada  reaktor pirolisator yang bekerja pada temperatur 150-300 o C selama 8 jam pembakaran.
4. Asap  hasil  pembakaran  dikondensasi  dengan  kondensor  yang  berupa  koil  melingkar.  Hasil dari  proses  pirolisis  diperoleh  tiga  produk  yaitu  asap  cair,  tar,  dan  arang.  Kondensasi dilakukan dengan pipa tembaga berdiameter 10 mm yang dipasang dalam bak pendingin. Air pendingin menggunakan air sumur.
5. Asap  hasil  pembakaran  biomassa  dialirkan  melalui  pipa-pipa  kecil  atau tube dalam kondensor.  Sedangkan  air  pendingin  dialirkan  di  bagian  luarnya  atau  didalam shell menggunakan sebuah pompa air. Parameter yang diukur adalah kapasitas hasil pirolisis asap cair.  Hasil  asap  cair  ditampung  dalam  sebuah  bejana  yang  kemudian  bisa  di  ketahui volumenya. Kapasitas hasil dihitung per satuan waktu.
6. Hal yang sama dilakukan pada biomassa cangkang kulit kopi.
Data yang sudah didapatkan, selanjutnya akan dianalisa untuk mengetahui sejauhmana unjuk kerja unit  pirolisator  penghasil  gas  asap  cair  terhadap  bahan  baku  dari  biomassa  tempurung  kelapa  dan cangkang kulit kopi dengan variabel bebasnya adalah temperatur. Selanjutnya unjuk kerja unit pirolisator dapat ditentukan dengan melihat peningkatan kapasitas hasil dengan pendekatan empiris sebagai berikut :
(1)
Keterangan :
W 2 = berat awal  (kg, liter) W 1 = berat  ( kg, liter )
Adapun  tahapan  yang  dilakukan  dalam penelitian  ini sebagaimana  ditunjukkan  dalam diagram alir gambar 4.

## Gambar 4. Diagram alir penelitian

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Data  yang  diperoleh  dari  hasil  pengujian  pada  2  biomassa  penghasil  gas  asap  cair  dengan menggunakan metode pirolisis diperoleh data ditampilan pada tabel 1 dan gambar 5 sebagai berikut:
Mulai Studi literatur Perancangan unit reaktor Pembuatan unit pirolisator
Pembuatan unit pemipaan Pembuatan unit destilator Proses assembling reaktor pirolisis
Biomassa tempurung kelapa Pengujian Reaktor pirolisis Ya Tidak Biomassa cangkang kulit kopi Kapasitas hasil ( liter) Senyawa terkandung(%)
Analisa data Kesimpulan Selesai

## Tabel 1. Kapasitas hasil (liter) gas asap cair
Kapasitas Hasil asap cair terhadap temperatur pirolisis (ml)
150 o C 250 o C 300 o C Tempurung kelapa 728 1135 1305 727 1133 1303 724 1130 1300 Rerata 726,33 1132,67 1302,67 Cangkang kulit kopi 445 750 960 450 749 959 456 748 869 rerata 450,33 749 929,33
Gambar 5. Grafik kapasitas asap cair biomassa terhadap perlakukan temperatur
Tabel 2. Kandungan senyawa (%) gas asap cair
Jenis Biomassa Temperatur operasi o C Kandungan mayor senyawa dalam asap cair (%) Fenol Furan Senyawa asam Tempurung kelapa 150 62,78 25,98 10,31 250 67,19 20,94 10,89 300 72,56 15,86 11,05 Cangkang kulit kopi 150 5,14 0,94 93,08 250 42,42 - 57,58 300 50,86 - 48,67
Tabel  2  tersebut  diatas  merupakan  data  kandungan  yang  dominan,  diperoleh  melalui  pengujian chromatografi  pada  sampel  sebanyak  100  gram  asap  cair  dengan  alat  uji  Simadzu  GCMS-TQ  8030  di Laboratorium  teknik  kimia  Universitas  Diponegoro  Semarang, gambar 6  dan  7  menunjukkan  salah  satu hasil pengujian chromatografi pada temperatur 150 o C.
Gambar 6. Cromatogram asap cangkang kulit kopi temperatur 150 o C
Gambar 7. Cromatogram asap tempurung kelapa temperatur 150 o C
Reaktor  pirolisator  sangat  dipengaruhi  oleh  jenis  biomassa,  temperatur  pembakaran  serta  tipe destilator  yang  berfungsi  mengubah  fase  uap  menjadi  fase  cair.  Dari  hasil  penelitian  yang  dilakukan menunjukkan bahwa biomassa tempurung kelapa  yang mempunyai struktur  kayu  keras  pada  temperatur yang  sama  menghasilkan  senyawa  fenol  30-33%  yang  lebih  banyak  dibandingkan  dengan  biomassa cangkang  kulit  kopi.  Sedangkan  biomassa  cangkang  kopi  pada  temperatur  150 o C  lebih  banyak menghasilkan  senyawa  asam  93%.    Senyawa  asam  ini  menunjukkan  perbandingan  terbalik  dengan variabel temperatur, dimana ketika temperatur gas asap dinaikkan senyawa asam menurun dan senyawa fenolnya  meningkat.  Kenaikan  senyawa  fenol  yang  sangat  signifikan  terjadi  pada  temperatur  250 o C sebesar  85%.  Senyawa  fenol  mempunyai  fungsi  sebagai  antioksidan  sehingga  lebih  optimal  dalam  hal menghambat kerusakan pangan dengan cara mendonorkan hidrogen sebagai bahan pengawet. Sedangkan kandungan asam efektif dalam mematikan dan menghambat pertumbuhan mikroba pada produk makanan dengan  cara  senyawa  asam  itu  menembus  dinding  sel  mikroorganisme  yang  menyebabkan  sel mikroorganisme  mati.  Tabel  3  menunjukkan  terjadi  peningkatan  kapasitas  hasil  seiring  dengan meningkatnya temperatur uap biomassa.

## Tabel 3. Peningkatan kapasitas hasil
Jenis biomassa
Peningkatan Kapasitas Hasil (%) 150 o C - 250 o C 250 o C - 300 o C Tempurung kelapa 35,87 13,07 Cangkang kulit kopi 39,88 19,40

## 4. KESIMPULAN
Pirolisator  merupakan  unit  reaktor  untuk  memproduksi  gas  asap  cair,  dengan  prinsip  kerja  utama adalah megubah fase gas asap yang dihasilkan dari pembakaran biomassa menjadi fase cair asap tersebut. Kesimpulan yang dapat diambil dari kegiatan penelitian ini adalah :
1. Jenis biomassa sangat mempengaruhi unjuk kerja pirolisator dimana biomassa tempurung kelapa menghasilkan kapasitas hasil (ml) asap cair lebih banyak dibandingkan biomassa cangkang kulit kopi.
2. Unit  pirolisator  dapat  bekerja  sempurna,  dimana  senyawa  kimia  yang  terkandung  dalam biomassa  dapat  terurai  sekaligus  mampu  menangkap  senyawa  tas  pada  asap  yang  sangat berbahaya bagi kesehatan manusia.
3. Kandungan senyawa kimia asap cair pada kedua jenis biomassa didominasi senyawa fenol, furan dan  senyawa  asam.  Senyawa  ini  merupakan  zat  pengawet  untuk  bahan  pangan  maupun  non pangan melalui proses lanjut.

## UCAPAN TERIMA KASIH
1. Rektor Universitas Muria Kudus
2. Ka. Lemlit Universitas Muria Kudus
3. Tim inovasi dan kreatifitas teknologi mahasiswa teknik mesin Universitas Muria Kudus.
4. Laboratorium teknik mesin UMK dan Laboratorium kimia terpadu Undip Semarang.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Hidayat,  DJ.,  2013. Pembuatan  Asap  Cair  Dengan  Metoda  Pirolisis  Sebagai  Bahan  Pengawet Makanan , IPB, Bogor.
[2] Kamulyan,  B.,  2008. Isolasi  Bahan  Bakar(Biofuels)  dari  Tar-asap  cair  hasil  pirolisis    tempurung kelapa , Tesis, FMIPA, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.
[3] Yuliwati, E., Santoso, B., 2011. Studi Pendahuluan dan Pemilihan Bahan Alat Pembuat asap Cair dari Bahan Baku Tempurung Kelapa . Fakultas Teknik, Universitas Bina Darma.