G:\MASTER JUSAMI YANG SUDAH LEN

Pengaruh Suhu Pirolisis Cangkang Sawit Terhadap Kuantitas dan Kualitas Asap Cair (Ratnawati)Akreditasi LIPI Nomor : 452/D/2010Tanggal 6 Mei 2010PENGARUH SUHU PIROLISIS CANGKANG SAWITTERHADAP KUANTITAS DAN KUALITAS ASAP CAIRABSTRAKRatnawati dan Singgih HartantoProgram Studi Teknik Kimia, FTI-ITIJl. Raya Puspiptek Serpong 15320, TangerangEmail: rnmt63@yahoo.co.idPENGARUH SUHU PIROLISIS CANGKANG SAWIT TERHADAP KUANTITAS DANKUALITAS ASAP CAIR. Pembuatan asap cair merupakan salah satu usaha pemanfaatan cangkang sawitmenjadi produk yang mempunyai nilai guna, dilakukan dengan cara mengkondensasi asap yang terbentuk dariproses pirolisis cangkang sawit. Dalam penelitian ini diproduksi asap cair dari hasil pirolisis 5 kg cangkang sawitpada suhu 200 °C, 300 °C dan 400 °C selama 4 jam, dan komposisi asap cair yang diperoleh dianalisis denganalat Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS). Berdasarkan hasil penelitian dapat diketahui bahwapirolisis pada suhu 200 °C, 300 °C dan 400 °C, didapatkan volume asap cair masing masing sebanyak 460 mL,510 mL dan 550 mL dengan rendemen arang sebesar 3,98 kg, 3,24 kg dan 1,49 kg. Komponen asap cair hasilpirolisis pada suhu 200 °C yang bisa digunakan sebagai antioksidan dan menambah citarasa makanan (guaiacol,2,3-butanedione, furfural dan 2-methyl-2-cyclopentenone) sebesar 30,73 %berat dan komponen yang berbahayabagi kesehatan (phenol , 2-propanone, 2-butanone dan cyclopentanone) sebesar 34,31 %berat. Sedangkan padasuhu 400 °C diperoleh komponen yang bisa digunakan pada produk makanan sebesar 27,39 %berat dankomponen yang berbahaya sebesar 26,51 %berat. Asap cair yang diperoleh dari penelitian ini belum dapatdigunakan pada produk makanan karena masih terdapat senyawa yang berbahaya bagi kesehatan sehinggaperlu proses pemisahan lebih lanjut.Kata kunci : Cangkang sawit, Pirolisis, Kondensasi, Asap cairABSTRACTTHE EFFECT OF PYROLYSIS TEMPERATURE OF PALM OIL SHELL ON QUANTITYANDQUALITY OF LIQUID SMOKE. Palm oil shell can be processed into carbon and liquid smoke throughpirolysis reaction where liquid smoke was obtained by condensation of smoke produced. In this research,liquid smoke was produced by pirolysis of 5 kg palm oil shell at temperature of 200 °C, 300 °C, and 400 °Cfor 4 hours and the composition of liquid smoke was analyzed with Gas Chromatography - Mass Spectrometry(GC-MS). The pirolysis processes at 200 °C, 300 °C, and 400 °C produced 460 mL, 510 mL, and 550 mL ofliquid smoke and 3.98, 3.24 and 1.49 kg of carbon respectively. The result of liquid smoke with pirolysisprocess at 200 °C were 30.73 %(w/w) of antioxidant and food flavor component (guaiacol, 2,3 - butanedione,furfural and 2-methyl-2-cyclopentenone), and 34.31 %(w/w) of harmful components (phenol , 2-propanone,2-butanone and cyclopentanone). At 400 °C, 27.39 %(w/w) of components can be used in food products and26.51 %(w/w) of components was harmful for health. Liquid smoke produced from this experiment cannot yetbe used as food preservative because it still contains harmful components which are dangerous for health,therefore it needs further separation.Key words : Palm oil shell, Pirolysis, Condensation, Liquid smokePENDAHULUANPerkembangan perkebunan kelapa sawit diIndonesia berjalan sangat pesat sehingga berdampakpada banyaknya limbah kelapa sawit. Limbah ini belumdimanfaatkan secara optimal [1], sehingga perlu prosespengolahan lebih lanjut untuk meningkatkan nilaiekonominya. Pembakaran cangkang sawit menghasilkanarang yang bila diaktifkan akan mendapatkan arang aktifyang dapat digunakan untuk katalisator [2], penyerapuntuk menghilangkan warna, bau dan rasa tidak enakpada makanan dan minuman, juga bisa digunakan untukmembersihkan air buangan dari pencemar warna, bau ,zat beracun, dan logam berat [3]. Hasil pembakaran jugamenghasilkan asap yang dapat dikondensasi sehinggaterbentuk asap cair yang dapat digunakan di berbagai7

Jurnal Sains Materi IndonesiaIndonesian Journal of Materials Scienceindustri yaitu sebagai koagulan lateks, membantuketahanan kayu terhadap serangan rayap dan pengawetmakanan pengganti formalin apabila diproses lebihlanjut, dan bisa digunakan juga sebagai pengawet bahanpangan dan menambah citarasa pada makanan sehinggamengganti cara tradisionil yaitu pengasapan [1,4].Dengan asap cair ini warna dan citarasa makanandapat dikendalikan dan bahaya karsinogen menjadi lebihkecil. Komponen-komponen penyusun asap cair terdiridari asam (2,8 % hingga 9,5 %) yang dapat mempengaruhicitarasa, pH dan umur simpan produk asapan, karbonil(2,6 % hingga 4,0 %) yang bereaksi dengan proteindan membentuk pewarnaan coklat, fenol (0,2 % hingga2,9 %) yang merupakan pembentuk utama aroma danmenunjukkan aktivitas antioksidan [3]. Terdapat jugaair (11 % hingga 92 %), tar (1 % hingga 7 %) sertasenyawa hidrokarbon polisiklis aromatis (HPA) sepertibenzopiren yang berbahaya bagi kesehatan karenabersifat karsinogen. Komponen asap cair sangatbervariasi tergantung jenis kayu, umur, iklim danjenis tanah [5].Pirolisis adalah proses pemanasan suatu zattanpa adanya oksigen sehingga terjadi penguraiankomponen-komponen penyusun kayu keras danmenghasilkan zat dalam tiga bentuk yaitu padatan, cairandan gas [5]. Adapun pada proses pirolisis terjadidekomposisi senyawa-senyawa penyusunnya, yaituselulosa, hemiselulosa dan lignin. Hasil pirolisis berupagas yang tak terkondensasi, distilat (asap cair dan tar)serta residu yang berupa karbon [6].Asap cair yang dihasilkan dari proses pirolisisperlu dilakukan proses pemurnian dimana proses inimenentukan jenis asap cair yang dihasilkan.Asap cair grade 1 (warna kuning pucat)merupakan hasil dari proses destilasi dan penyaringandengan zeolit yang kemudian dilanjutkan dengandestilasi fraksinasi yang dilanjutkan dengan penyaringandengan karbon aktif. Asap ini tepat digunakan untukmakanan siap saji seperti mie basah, bakso dan tahu.Asap cair grade 2 (warna kuning kecoklatan)yang telah melewati tahapan destilasi kemudian dilakukanpenyaringan dengan zeolit dimana asap ini diorentasikanuntuk pengawetan bahan makanan mentah.Asap cair grade 3 (warna coklat pekat) yangdibuat melalui proses pemurnian dengan mendestilasiasap untuk menghilangkan tar dan asap ini diorientasikanuntuk pengawetan karet [1].Penelitian tentang pembuatan asap cair daricangkang kelapa sawit dengan metode pirolisis telahbanyak dilakukan oleh peneliti lain, masing-masingdengan kondisi proses serta peralatan yang digunakan[1,7]. Dengan menaikan kapasitas pirolisator danmenurunkan suhu pirolisis diharapkan akan menaikkanefisiensi proses pembuatan asap cair.Penelitian ini bertujuan memproduksi asap cairdari bahan berupa cangkang sawit dengan peralatanpirolisator (Gambar 1.) dan menganalisis pengaruh suhuVol. 12, No. 1, Oktober 2010, hal : 7 - 11ISSN : 1411-1098Gambar 1. Skema peralatan pembuatan asap cairpirolisis terhadap kuantitas dan kualitas senyawa yangterdapat dalam asap cair yang dihasilkan.METODE PERCOBAANPembuatan dan Karakterisasi Asap CairPembuatan asap cair dilakukan denganmenggunakan peralatan yang didesain sepertiGambar 1. Cangkang sawit yang sudah dikeringkan dandibersihkan dari serabutnya sebanyak 5 kg dimasukkanke dalam pirolisator (2), kemudian pirolisator ditutuprapat. Pipa stainless steel penyalur asap (4) dihubungkandengan socket yang ada di bagian atas pirolisator. Ujunglainnya dari pipa stainless steel tersebut dihubungkandengan selang plastik (5) yang terhubung denganpenampung (7). Seluruh bagian selang tercelup dalamember yang berisi air (6). Selama proses sintesis asapcair, suhu air di kondensor dijaga dengan menambahkanes batu apabila suhu air sudah terasa hangat. Setelahrangkaian alat terpasang dengan baik, kompor gas (1)yang digunakan sebagai sumber pemanas dinyalakan.Pemanasan dilakukan dengan variasi suhu pada 200 o C,300 o C dan 400 o C, dengan pemanasan selama 4 jam.Arang hasil pirolisis ditimbang dan asap cair yangdihasilkan diukur volumenya, kemudian disimpan dandidekantasi untuk dipisahkan dengan tar-nya sebelumdidestilasi. Selanjutnya asap cair ini dianalisiskandungannya dengan alat GC-MS, Shimadzu GC-2010.Senyawa hasil destilasi yang sudah bebas dariendapan tar diberi pelarut dichloromethane sebelumdiinjeksikan ke kolom GC-MS, dengan kondisi operasialat, sebagai berikut :Suhu injeksi = 250 o CTekanan = 69,4 kPaSuhu = 50 o CWaktu = 3 menitKecepatan = 1,22 mL/menitHASIL DAN PEMBAHASANPada pembuatan asap cair dengan metodepirolisis, api tidak langsung kontak dengan bahanyaitu cangkang kelapa sawit. Variabel suhu yangdigunakan adalah 200 o C, 300 o C dan 400 o C. Walaupun8

Pengaruh Suhu Pirolisis Cangkang Sawit Terhadap Kuantitas dan Kualitas Asap Cair (Ratnawati)tidak langsung menyentuh api, cangkang kelapa sawitdalam pirolisator memanas dan asap yang terbentukterdorong ke pipa penyalur asap, dan terkondensasimenjadi cair dalam sistem kondensor. Selama prosespirolisis berlangsung, terjadi beberapa tahap pirolisisyaitu tahap awal dimana terjadi pelepasan gas-gasringan seperti CO, CH 4dan CO 2yang tidak dapatterkondensasi oleh air pendingin. Tahap kedua adalahproses dekomposisi unsur-unsur cangkang sawit sepertihemiselulosa, selulosa dan lignin [6]. Asap hasil daridekomposisi ini dapat dicairkan dalam sistemkondensor. Asap cair yang dihasilkan berwarna coklatdan masih tercium bau asap yang kemudian diukurvolumenya dan dianalisis lebih lanjut.Pengaruh Suhu Terhadap Jumlah Asap Cairdan Rendemen ArangPada suhu api 200 o C pirolisis cangkang sawitmenghasilkan gas berwarna putih yang tidakdapat terkondensasi. Gas ini kemungkinanya adalahCO, CO 2atau H 2[6]. Asap cair yang dihasilkan berwarnakuning kecoklatan karena konsentrasi tar masih besardan senyawa-senyawa volatil yang terbentuk masihsedikit. Volume asap cair yang diperoleh pada suhu200 o C dengan waktu pembakaran selama 4 jam adalahsebanyak 460 mL dan residu arang yang diperolehsebanyak 3,98 kg.Pada suhu api 300 o C, asap cair yang didapatkanberwarna kuning tua karena bertambahnyasenyawa-senyawa volatil dalam asap cair. Volumeasap cair yang diperoleh sebanyak 510 mL danresidu arang yang diperoleh sebanyak 3,24 kg. Untuksuhu api 400 o C, diperoleh destilat berwarna kuningcerah sebanyak 550 mL dan residu arang yang diperolehsebanyak 1,49 kg.Pengaruh suhu pembakaran terhadap jumlahasap cair dan arang yang dihasilkan bisa dilihat padaGambar 2 dan Gambar 3. Semakin tinggi suhu pirolisissemakin banyak volume asap cair yang dihasilkan, akantetapi jumlah arang yang dihasilkan semakin sedikit. Halini disebabkan semakin tinggi suhu pirolisis, semakinbanyak cangkang yang terdekomposisi sehinggasemakin besar volume asap cairnya dan rendemen arang(residu) semakin kecil.Rendemen hasil penelitian ini berbeda denganpenelitian lain [1] walaupun pada suhu pirolisis yangsama. Volume asap cair yang diperoleh lebih sedikit danrendemen arang lebih besar, hal ini berkaitan dengandesain pirolisator yang digunakan. Dari hasil ini dapatdilihat perlunya penyempurnaan kondisi prosessehingga diperoleh hasil yang lebih optimal.Karakterisasi GC-MS pada Asap CairAsap cair yang diperoleh dari hasil pirolisis padasuhu 200 C dan 400 C dianalisis dengan GC-MS.Rendemenasapcair(ml)Suhupirolisis( o C)Gambar 2. Pengaruh suhu pirolisis terhadap rendemenasap cair yang dihasilkan.Rendemenarang(kg)5605405205004804604404.543.532.521.510.50Tabel 1. Perbandingan kuantitas asap cair antara hasil penelitiansebelumnya dan hasil percobaan.Suhu Pirolisis(°C)0 100 200 300 400 5000 100 200 300 400 500Suhupirolisis( o C)Gambar 3. Pengaruh suhu pirolisis terhadap rendemenarang yang dihasilkan.Rendemen Literatur[1]200 Asap cair (mL) - 460Arang (%) - 79,6300 Asap cair (mL) 632 510Arang (%) 25,3 64,8400 Asap cair (mL) 682 550Arang (%) 22,6 29,8HasilPenelitianSenyawa-senyawa penyusun asap cair beserta fraksimassa dan jenis senyawa masing-masing yang dapatdilihat pada Tabel 2.Terdapatnya beberapa senyawa-senyawa padahasil analisis yang persen masanya pada suhu pirolisis200 C lebih besar dari suhu pirolisis 400 C atausebaliknya ini kemungkinan disebabkan pada suhu yanglebih tinggi senyawa-senyawa tersebut terdekomposisimenjadi senyawa-senyawa lain sehingga persen masanyamenjadi berubah.Senyawa-senyawa seperti acetaldehyde,2,3-butanedione, dimethylacetal, 3-methyl-2-butanone,2,3-pentanedione, methylbutanoate, dan butanoic acidhanya terdapat pada asap cair hasil pirolisis dengansuhu pirolisis 200 C, pada suhu yang lebih tinggisenyawa-senyawa ini terdekomposisi lanjut menjadisenyawa lain sehingga tidak terdapat pada asap cair hasilpirolisis pada suhu 400 C [4]. Kandungan air padaasap cair tidak dapat terdeteksi pada hasil GC-MSkarena pelarut yang digunakan pada analisis GC-MStidak mengikat air.9

Jurnal Sains Materi IndonesiaIndonesian Journal of Materials ScienceVol. 12, No. 1, Oktober 2010, hal : 7 - 11ISSN : 1411-1098Tabel 2. Komposisi senyawa-senyawa asap cair pada suhu pirolisis 200 °C dan 400 °CNo. Nama Senyawa %MassaPhenolTitikdidih200 °C 400 °C (°C)Fungsi1 Phenol 17.49 12.9 182 Berbahaya bagi kesehatan2 o-Cresol 0.75 0.64 191.53 Guaiacol 4.86 5.14 204 - 2064 p- Methylguaiacol 0.7 0.49 220 - 2225 p-Ethylguaiacol 0.13 0.12 234 - 236Karbonil1 Acetaldehyde 0.54 - 20.2sebagai antioksidan padaproduk makanan2 2-Propanone(Acetone) 9.61 4.39 56.53 berbahaya bagi kesehatan3 2,3-Butanedione 4.31 - 88sebagai citra rasa padaproduk makanan4 2-Butanone 6.04 6.75 79.6 berbahaya bagi kesehatan5 Dimethylacetal 1.19 - 1026 Methyl propanoate 2.23 0.94 797 3-Methyl-2-butanone 0.64 - 93 - 958 Methyl isopropenyl ketone 0.59 0.55 989 2-Pentanone 0.67 1.64 101 - 10510 2,3 - Pentanedione 0.88 - 110 - 11211 Methyl butanoate 0.3 - 102 - 10312 Cyclopentanone 1.17 2.47 130 - 131 berbahaya bagi kesehatan13 Furfural 20.44 20.36 54 - 56sebagai cita rasa padaproduk makanan142- Methyl- 2-sebagai cita rasa pada1.12 1.89 158 - 161cyclopentenoneproduk makanan15 2-Acetylfuran 0.68 1.19 6716 5-methyl furfural 0.82 1.32 187 - 18917 Diethyl phthalate 0.14 0.32 298 - 29918 2-Butenal - 0.4 10419 Isopropyl methyl ketone - 0.47 94 - 9520 2-Cyclopentenone - 1.01 64 - 6521 2-Methylcyclopentanone - 1.6 13922 Acetol acetate - 0.76 174 – 176Asam1 Butanoic acid, anhydride 0.09 - 198 - 1992 Propanoic acid - 1.38 141Alkohol1 Methanol - 0.64 65.4Senyawa-senyawa penyusun asap cair yangmempunyai persen massa tinggi ada yang dapatdigunakan pada produk makanan, akan tetapi ada jugasenyawa yang berbahaya bagi kesehatan. Senyawafurfural, 2-methyl-2-cyclopentenone, guaiacol,2,3-butanedione aman digunakan pada makanan.Senyawa furfural dan 2-methyl-2-cyclopentenonemerupakan senyawa penting untuk citarasa pada produkmakanan, guaiacol merupakan salah satu komponenphenol yang penting sebagai antioksidan pada produkmakanan sehingga memperpanjang masa simpan produkmakanan dan 2,3-butanedione biasa digunakan untukmenambah cita rasa pada produk mentega.Senyawa 2-propanone, 2-butanone, dancyclopentanone merupakan senyawa yang berbahayabagi kesehatan jika digunakan pada produk makanan.Senyawa acetone digunakan sebagai pelarut,2-butanone sebagai bahan tambahan pada plastik,cyclopentanone digunakan untuk parfum karenamempunyai bau yang khas.Pada Tabel 2 terlihat senyawa-senyawa yangmempunyai persen masa tertinggi dan bermanfaat jikadiaplikasikan pada produk makanan yaitu furfural,dimana persen masa pada kedua suhu tersebut tidakjauh berbeda. Ini berarti pada suhu api yang rendah yaitu200 C sudah dapat dihasilkan senyawa-senyawa10

Pengaruh Suhu Pirolisis Cangkang Sawit Terhadap Kuantitas dan Kualitas Asap Cair (Ratnawati)bermanfaat dengan persen masa cukup besar sehinggauntuk memproduksi asap cair untuk produk makanantidak memerlukan suhu api yang tinggi sehingga dapatmenghemat energi.Asap cair yang dihasilkan pada percobaanini termasuk grade 3, jadi belum bisa digunakan padaproduk makanan karena masih terdapat senyawa yangberbahaya. Untuk itu perlu dilakukan proses pemurnianlebih lanjut.KESIMPULANBerdasarkan hasil penelitian dapat diketahuibahwa faktor suhu pirolisis sangat mempengaruhivolume dan komposisis asap cair serta rendemen arangyang dihasilkan.Volume asap cair yang dihasilkan padasuhu pirolisis 200 C, 300 C dan 400 C masing-masingsebesar 460 mL, 510 mL dan 550 mL, sedangkanrendemen arang masing-masing sebesar 3,98 kg, 3,24 kgdan 1,49 kg. Untuk meningkatkan rendemen masih perlupenyempurnaan desain pirolisator dan prosesnya. Asapcair yang dihasilkan pada percobaan ini (grade 3) belumbisa digunakan pada produk makanan karena masihterdapat senyawa yang berbahaya. Untuk itu perludilakukan proses pemurnian lebih lanjut.DAFTAR ACUAN[1]. J. PRANATNA, Pemanfaatan Sabut danTempurung Kelapa Serta Cangkang Sawit untukPembuatan Asap Cair Sebagai PengawetMakanan Alami, Universitas MalikussalehLhokseumawe, Aceh, (2008)[2]. ENJARLIS, S.BISMO, SLAMET, ROEKMIJATI,World Appl. Sci. J., 3 (6) (2008) 979-984[3]. R.WAHI, Z.NGAINI, V.U.JOK, World Appl. Sci.J., 5 (Special Issue for Environment) (2009)84-91[4]. J.P. GIRRARD, Technology of Meat and MeatProducts, Ellis Horwood, NewYork (1992)[5]. D. TILMAN, Wood Combution : Principles,Processes and Economics, Academics Press Inc.,New York, (1981) 74-93[6]. I. TAHIR, PengambilanAsap Cair Secara DistilasiKering Pada Proses Pembuatan Carbon Aktif DariTempurung Kelapa, Skripsi FMIPA-UGM, (1992)[7]. E.TEJO, Pirolisis Cangkang Sawit Menjadi AsapCair (Liquid Smoke) dengan Adsorpsi Langsung,Skripsi Universitas Riau, (2009)11