Karakteristik Asap Cair Hasil Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN
18
3.2 BAHAN DAN PERALATAN
18
3.2.1 Bahan Penelitian
18
3.2.2 Peralatan Penelitian
19
3.3 PELAKSANAAN PENELITIAN
19
3.4 RANCANGAN PENELITIAN
20
3.5 PROSEDUR PENELITIAN
20
3.5.1 Persiapan Bahan Baku
20
3.5.2 Pembuatan Asap Cair
21
3.5.3 Prosedur Analisis Produk
21
3.5.3.1 Penentuan Analisis Kandungan Selulosa,
Hemiselulosa, dan Lignin Bahan Baku
21
3.5.3.2 Pengukuran Kadar Air Bahan Baku
23
3.5.3.3 Analisis Rendemen Asap Cair
23
3.5.3.4 Analisis Total Asam
24
3.5.3.5 Analisis Kadar Fenol Cair
24
3.5.3.6 Pengukuran pH
24
3.4.3.7 Analisis Komopnen Penyusun Asap Cair
24
3.6 RANGKAIAN PERALATAN
24
3.7 FLOWCHART PENELITIAN
25
3.7.1 Flowchart Persiapan Bahan Baku
25
3.7.2 Flowchart Pembuatan Asap Cair
26
3.7.3 Flowchart Prosedur Analisis Produk
27
3.5.3.1 Flowchart Analisis Kandungan Selulosa,
Hemiselulosa, dan Lignin Bahan Baku
27
3.5.3.2 Flowchart Pengukuran Kadar Air Bahan Baku
29
3.5.3.3 Flowchart Analisis Rendemen Asap Cair
30
3.5.3.3 Flowchart Analisis Total Asam
31
3.5.3.4 Flowchart Analisis Kadar Fenol Cair
32
3.5.3.5 Flowchart Pengukuran pH
33
34
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 KARAKTERISTIK BAHAN BAKU
34
xi
Universitas Sumatera Utara
4.2 RENDEMEN ASAP CAIR
35
4.3 TOTAL ASAM ASAP CAIR
37
4.4 KADAR FENOL ASAP CAIR
35
4.5 pH ASAP CAIR
41
41
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
43
DAFTAR PUSTAKA
44
LAMPIRAN 1
51
LAMPIRAN 2
54
LAMPIRAN 3
58
LAMPIRAN 4
63
xii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan
24
Gambar 3.2 Flowchart Persiapan Bahan Baku
25
Gambar 3.3 Flowchart Proses Pembuatan Asap Cair
26
Gambar 3.4 Flowchart Kandungan Selulosa, Hemiselulosa, dan Lignin
27
Gambar 3.5 Flowchart Analisis Kadar Air Bahan Baku
29
Gambar 3.6 Flowchart Analisis Rendemen Asap Cair
30
Gambar 3.7 Flowchart Analisis Total Asam Asap Cair
31
Gambar 3.8 Flowchart Analisis Kadar Fenol Asap Cair
32
Gambar 3.9 Flowchart Pengukuran pH
33
Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Suhu Pirolisis Terhadap Rendemen Asap Cair
36
Gambar 4.2
Grafik Pengaruh Suhu Pirolisis Terhadap Kadar Asam Asap Cair 38
Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Suhu Pirolisis Terhadap Kadar Fenol Asap Cair 40
Gambar 4.4 Grafik Pengaruh Suhu Pirolisis Terhadap pH Asap Cair
41
Gambar L2.1 Kurva Larutan Strandar Asam Galat
56
Gambar L3.1 Cacahan Pelepah Kelapa Sawit
58
Gambar L3.2 Arang Sisa Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit
58
Gambar L3.3 Asap Cair
59
Gambar L3.4 Pengukuran Densitas Asap Cair
59
Gambar L3.5 (a) Asap Cair Hasil Pirolisis (b) Penyaringan Asap Cair
(c) Kertas Saring Setelah penyaringan Asap Cair
60
Gambar L3.6 Kertas Saring setelah di oven
61
Gambar L3.7 Pengukuran pH Asap Cair
61
Gambar L3.8 Preparasi Pengujian Fenol
62
Gambar L3.9 Akumulasi Tar pada Saluran Kondensor
62
Gambar L4.1 Kromatogram Hasil Uji GC-MS Asap Cair
63
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.1 Rangkuman Penelitian Terdahulu
6
Tabel 2.1 Kandungan Pelepah Sawit
9
Tabel 2.2 Persyaratan Mutu dan Keamanan Pangan Produk Asapan
16
Tabel 3.1 Rancangan Percobaan Penelitian
20
Tabel 4.1 Komponen-Komponen Pelepah Kelapa Sawit
34
Tabel 4.2
Kadar Air Pelepah Kelapa Sawit
35
Tabel L1.1 Data Hasil Analisis kandungan Selulosa,
Hemiselulosa, dan Lignin Pelepah Kelapa Sawit
51
Tabel L1.2 Data Hasil Analisis Kadar Air Pelepah Kelapa Sawit
51
Tabel L1.3 Data Hasil Pengukuran pH Asap Cair
51
Tabel L1.4 Data Hasil Analisis Rendemen Asap Cair
52
Tabel L1.2 Data Hasil Analisis Total Asam Asap cair
52
Tabel L1.3 Data Hasil Analisis Kadar Fenol Asap Cair
53
xiv
Universitas Sumatera Utara
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Perkebunan kelapa sawit di Indonesia mulai berkembang pesat sejak awal
tahun 80-an dan saat ini kelapa sawit telah menjadi salah satu komoditas
perkebunan yang berperan sangat penting dalam penerimaan devisa negara,
penyerapan tenaga kerja, serta pengembangan perekonomian rakyat dan daerah.
Pada tahun 2011 luas area kelapa sawit Indonesia mencapai 8,91 juta ha dengan
rincian luas areal Perkebunan Besar Swasta (PBS) sebesar 4,65 juta ha (52,22%),
luas areal PR (Perkebunan Rakyat) sebesar 3,62 juta ha (40,64%), dan luas areal
Perkebunan Besar Negara (PBN) sebesar 0,64 juta ha (7,15%) [1]. Pada tahun
2013, luas areal kelapa sawit Indonesia adalah sebesar 10,4 juta ha dan meningkat
4,69 % pada tahun berikutnya [2]. Dari data tersebut terlihat bahwa perkebunan
1
sawit di Indonesia terus mengalami peningkatan. Provinsi Sumatera Utara sendiri
pada tahun 2008 memiliki perkebunan kelapa sawit lebih kurang 2.400.000 ha
dari total perkebunan kelapa sawit di Indonesia [3]. Selain menghasilkan CPO
sebagai komoditas utama, industri kelapa sawit juga menghasilkan beberapa jenis
hasil samping yang potensial salah satunya pelepah kelapa sawit (oil palm frond/
OPF) [4].
Produksi pelepah kelapa sawit sebanyak 22 pelepah per pohon per tahun,
berat daging pelepah berkisar 2,2 kg maka dalam satu tahun akan dihasilkan 6,3
ton pelepah sawit per hektar [5]. Simanihuruk,dkk menjelaskan bahwa dalam satu
hektar kelapa sawit diperkirakan dapat menghasilkan 6400 – 7500 pelepah per
tahun, sehingga di Sumatera Utara dengan luasan perkebunan kelapa sawit
2.400.000 ha dapat menghasilkan sekitar 48.900.000 – 55.000.000 ton berat
kering per tahun. [3]. Dengan data tersebut pelepah kelapa sawit merupakan
limbah yang banyak dihasilkan di dalam perkebunan sawit.
Pelepah kelapa sawit tersusun atas selulosa, hemiselulosa, dan lignin dengan
komposisi berturut-turut adalah 34,89%, 27,14%, dan 19,87% [6]. Tanaman
kelapa sawit mulai berbuah 30 bulan setelah penyerbukan dan dapat dipanen jika
tanaman telah berumur 31 bulan. Untuk memudahkan pemanenan, pelepah daun
1
Universitas Sumatera Utara
yang menyangga buah dipotong terlebih dahulu [7]. Selain saat pemanenan,
pemangkasan juga dilakukan 6 bulan sekali untuk tanaman yang belum
menghasilkan dan 8 bulan sekali untuk tanaman yang telah menghasilkan ini
bertujuan untuk pembuangan daun-daun tua atau yang tidak produktif pada
tanaman kelapa sawit [8].
Berdasarkan jumlah limbah yang dihasilkan pada perkebunan sawit serta
kandungan dari hemiselulosa, selulosa, dan lignin yang terkandung di dalam
pelepah kelapa sawit, pelepah kelapa sawit berpotensi untuk dijadikan asap cair.
Asap cair dapat diperloleh melalui pirolisis bahan baku yang mengandung
hemiselulosa, selulosa, dan lignin yang telah dikondesasikan.
Pirolisis merupakan salah satu cara konversi secara termokimia serta
memainkan peranan penting dalam konversi biomassa. Pirolisis merupakan proses
yang sangat kompleks karena dipengaruhi oleh banyak faktor. Peneliti terdahulu
menunjukkan pada pirolisis biomassa dapat dipengaruhi oleh empat faktor
diantaranya kandungan air, dekomposisi hemiselulosa, dekomposisi selulosa dan
2
lignin [9]. Asap cair merupakan salah satu metode pengasapan. Pengasapan
adalah salah satu metode pengawetan yang merupakan kombinasi proses-proses
penggaraman (brinning), pemanasan (cooking), dan pengasapan itu sendiri
(smoking)[10]. Pengasapan secara umum terbagi atas dua metode, yaitu
tradisional dan modern. Pengasapan secara tradisional merupakan proses yang
sifat khas produknya terbentuk akibat perlakuan panas, komponen asap dan aliran
gas. Pengasapan modern adalah pengasapan dengan fase gas (gas phase smoke)
atau pengasapan dengan asap cair (liquid smoke) [11]. Pengawetan menggunakan
asap cair memiliki kelebihan-kelebihan yang tidak dimiliki oleh pengasapan
tradisional yaitu makanan lebih sehat untuk dikonsumsi, mengurangi pencemaran
lingkungan, menjamin konsistensi kualitas produk karena proses pengawetan
lebih dapat dikendalikan [12].
Sebelum asap cair digunakan sebagai bahan pengawet, sudah banyak
produk-produk pengawet yang beredar dan telah tercantum di Peraturan Menteri
Kesehatan Nomor : 722/Menkes/Per/IX/88 Tentang Bahan Tambahan Makanan.
Bahan tambahan yang digunakan untuk makanan banyak sekali diantaranya asam
2
Universitas Sumatera Utara
benzoat, asam propionat, dan kalium nitrat, tetapi banyak juga konsumen yang
masih menggunakan formalin sebagai bahan pengawet.
Sayangnya, formalin bukanlah jenis pengawet yang diizinkan dalam
pengawetan bahan pangan. Formalin adalah zat kimia yang mengandung unsur
karbon, hidrogen, dan oksigen, yang secara fisik terdapat dalam bentuk larutan
tidak berwarna dengan kadar antara 37-40%. Formalin biasanya mengandung
alkohol/methanol sebesar 10-15% yang berfungsi sebagai stabilisator untuk
mencegah polimerisasi formaldehid menjadi paraformaldehid yang bersifat sangat
beracun. Sifat karsinogenik formalin ini dapat menyebabkan kanker pada hewan
percobaan yang menyerang jaringan permukaan rongga hidung yang responnya
hampir sama dengan jaringan manusia [13].
Hasil penelitian menunjukkan bahwa asap cair juga dapat digunakan sebagai
bahan pengganti formalin sebagai bahan pengawet makanan. Di dalam asap cair
terdapat lebih dari 67 senyawa kimia [12,14,15,16]. Beberapa senyawa yang ada
diantaranya fenolik, karbonil, asam, furan, alkohol, ester, lakton, dan hidrokarbon
3
alifatik [12,14,15] sedangkan komponen utama asap kayu mengandung 24,6 %
karbonil, 39,9% asam karboksilat, dan 15,7% fenolik [17]. Disamping itu, asap
cair mengandung sejumlah senyawa kimia yang diperkirakan berpotensi sebagai
bahan baku zat pengawet, antioksidan, desinfektan, ataupun sebagai biopestisida
[18].
Oleh karena itu pengaplikasian asap cair dapat dikembangkan menjadi salah
teknik pengawetan makanan yang aman dari pada pengaplikasian formalin pada
makanan. Asap cair memiliki berbagai manfaat yang lebih baik dari pengasapan
tradisional ataupun pengawetan makanan dengan bahan-bahan kimia. Proses
pirolisis juga menambah daya guna pelepah kelapa sawit dengan meningkatkan
konversi limbah menjadi suatu bahan yang lebih bermanfaat. Penelitian mengenai
asap cair ini sudah banyak yang meneliti diantaranya yang terdapat pada Tabel
1.1.
Dari penelitian-penelitian sebelumnya dapat terlihat bahwa perbedaan suhu
dapat menyebabkan perbedaan rendemen dari asap cair dan penelitian terdahulu
juga belum ada yang melakukan penelitian menggunakan bahan baku pelepah
kelapa kelapa sawit. Mengingat ketersediaan pelepah kelapa sawit sangat banyak
3
Universitas Sumatera Utara
dan mudah diperoleh, penelitian ini akan memanfaatkan pelepah kelapa sawit
sebagai bahan baku pembuatan asap cair.
1.2 RUMUSAN MASALAH
Sampai dengan saat ini belum ada penelitian mengenai pembuatan asap cair
dari pelepah kelapa sawit. Oleh karena itu, pada penelitian ini akan digunakan
pelepah kelapa sawit sebagai bahan baku dalam pembuatan asap cair dengan
proses pirolisis.
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi proses pembuatan asap cair dari
pelepah kelapa sawit dan pengaruh variasi temperatur dan waktu pirolisis terhadap
rendemen dan kualitas asap cair yang dihasilkan.
1.4 MANFAAT PENELITIAN
4
Manfaat yang diperoleh dalam penelitian ini adalah sebagai berikut.
1. Bagi Peneliti
Dapat memberikan wawasan tambahan dalam bidang ilmu pengetahuan
terkait penerapannya dalam mengkonversi limbah menjadi produk yang
memiliki nilai ekonomi yang lebih tinggi
2. Bagi Perguruan Tinggi
Dapat dijadikan sebagai bahan pertimbangan untuk melakukan penelitian
selanjutnya.
3. Bagi Masyarakat
Dapat memanfaatkan limbah pelepah kelapa sawit menjadi sesuatu hal
yang lebih bermanfaat.
4
Universitas Sumatera Utara
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
Lokasi proses pembuatan asap cair adalah Laboratorium Proses Industri
Kimia dan Laboratorium Penelitian Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara, Medan. Adapun lokasi untuk analisis asap cair yang
dihasilkan akan dilakukan di Laboratorium Kimia Analisa, Departemen Teknik
Kimia Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara dan Laboratorium Penelitian,
Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara.
Variabel-variabel dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Variabel tetap:
a. Jenis bahan baku: pelepah kelapa sawit
b. Massa pelepah kelapa sawit : 1 kg
c. Pelepah kelapa sawit dalam bentuk cacahan
d. Waktu pengendapan : 2 x 24 jam [23]
2. Variabel bebas:
a. Waktu pirolisis : 60, 90, dan 120 menit
5
b. Suhu pirolisis : 150 oC, 200 oC, dan 250 oC
Analisis yang akan dilakukan di dalam penelitian ini meliputi analisis pada
bahan baku dan produk yang dihasilkan yaitu asap cair. Adapun analisis yang
dilakukan terdiri dari:
1. Analisis kadar air bahan baku
2. Perhitungan rendemen asap cair
3. Analisis total asam asap cair
4. Analisis kadar fenol asap cair
5. Pengukuran pH asap cair
5
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1.1 Rangkuman penelitian terdahulu tentang pembuatan asap cair
Penulis / Tahun
Judul
Bahan Baku / Variabel
Proses
Hasil
Anggraini S.P dan Utilization of Various Sabut kelapa, cangkang Yield : 32,35%, 30,50%, 29,53%, 31,65%
Susy Yuniningsih/2014 Types of Agricultural kelapa,
jerami
padi, Fenol : 2,97%, 3,04%, 1,30%, 1,38%
[15]
Waste Became Liquid tongkol jagung / 3 kg ; 400 Asam : 6,8%, 7,3%, 1,6%, 1,3%
Smoke Using Pyrolisis oC ; 5 jam
Process
6
Haji, Abdul Gani / 2013 Komponen Kimia Asap Cangkang, tandan kosong Rendemen rata-rata:
[19]
Cair
Hasil
Pirolisis (tankos), janjang / 150
cangkang = 52,02% dan terdapat 27 senyawa
o
Limbah Padat Kelapa gram; 500 C; 5 jam
tankos = 29,59% dan terdapat 13 senyawa
Sawit
janjang = 34,88% dan terdapat 11 senyawa
Komponen kimia asam asetat dan fenol
memiliki konsentrasi tinggi
Swastawati, Fronthea, Liquid
smoke Bongkol Jagung, Kayu Kayu Lamtoro :
Tri Winarti Agustini, Performance of Lamtoro Lamtoro / 2,5 kg; 400 oC
rendemen : 1,31 liter
Ys Darmanto, dan Eko Wood and Corn Cob
pH : 3
nurcahaya Dewi/2007
Tongkol jagung
[10]
rendemen : 1,5 liter
pH : 2,9
Ayudiarti, Diah Lestari Asap cair dan Aplikasinya Tempurung kelapa/ 500 Rendemen asap cair : 48,10 %
dan Rodiah Nurbaya pada produk perikanan
gram; 8 jam; 227- 251,8oC Arang : 31,33 %
Sari/ 2010 [20]
Universitas Sumatera Utara
18
3.2 BAHAN DAN PERALATAN
18
3.2.1 Bahan Penelitian
18
3.2.2 Peralatan Penelitian
19
3.3 PELAKSANAAN PENELITIAN
19
3.4 RANCANGAN PENELITIAN
20
3.5 PROSEDUR PENELITIAN
20
3.5.1 Persiapan Bahan Baku
20
3.5.2 Pembuatan Asap Cair
21
3.5.3 Prosedur Analisis Produk
21
3.5.3.1 Penentuan Analisis Kandungan Selulosa,
Hemiselulosa, dan Lignin Bahan Baku
21
3.5.3.2 Pengukuran Kadar Air Bahan Baku
23
3.5.3.3 Analisis Rendemen Asap Cair
23
3.5.3.4 Analisis Total Asam
24
3.5.3.5 Analisis Kadar Fenol Cair
24
3.5.3.6 Pengukuran pH
24
3.4.3.7 Analisis Komopnen Penyusun Asap Cair
24
3.6 RANGKAIAN PERALATAN
24
3.7 FLOWCHART PENELITIAN
25
3.7.1 Flowchart Persiapan Bahan Baku
25
3.7.2 Flowchart Pembuatan Asap Cair
26
3.7.3 Flowchart Prosedur Analisis Produk
27
3.5.3.1 Flowchart Analisis Kandungan Selulosa,
Hemiselulosa, dan Lignin Bahan Baku
27
3.5.3.2 Flowchart Pengukuran Kadar Air Bahan Baku
29
3.5.3.3 Flowchart Analisis Rendemen Asap Cair
30
3.5.3.3 Flowchart Analisis Total Asam
31
3.5.3.4 Flowchart Analisis Kadar Fenol Cair
32
3.5.3.5 Flowchart Pengukuran pH
33
34
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 KARAKTERISTIK BAHAN BAKU
34
xi
Universitas Sumatera Utara
4.2 RENDEMEN ASAP CAIR
35
4.3 TOTAL ASAM ASAP CAIR
37
4.4 KADAR FENOL ASAP CAIR
35
4.5 pH ASAP CAIR
41
41
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
43
DAFTAR PUSTAKA
44
LAMPIRAN 1
51
LAMPIRAN 2
54
LAMPIRAN 3
58
LAMPIRAN 4
63
xii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan
24
Gambar 3.2 Flowchart Persiapan Bahan Baku
25
Gambar 3.3 Flowchart Proses Pembuatan Asap Cair
26
Gambar 3.4 Flowchart Kandungan Selulosa, Hemiselulosa, dan Lignin
27
Gambar 3.5 Flowchart Analisis Kadar Air Bahan Baku
29
Gambar 3.6 Flowchart Analisis Rendemen Asap Cair
30
Gambar 3.7 Flowchart Analisis Total Asam Asap Cair
31
Gambar 3.8 Flowchart Analisis Kadar Fenol Asap Cair
32
Gambar 3.9 Flowchart Pengukuran pH
33
Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Suhu Pirolisis Terhadap Rendemen Asap Cair
36
Gambar 4.2
Grafik Pengaruh Suhu Pirolisis Terhadap Kadar Asam Asap Cair 38
Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Suhu Pirolisis Terhadap Kadar Fenol Asap Cair 40
Gambar 4.4 Grafik Pengaruh Suhu Pirolisis Terhadap pH Asap Cair
41
Gambar L2.1 Kurva Larutan Strandar Asam Galat
56
Gambar L3.1 Cacahan Pelepah Kelapa Sawit
58
Gambar L3.2 Arang Sisa Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit
58
Gambar L3.3 Asap Cair
59
Gambar L3.4 Pengukuran Densitas Asap Cair
59
Gambar L3.5 (a) Asap Cair Hasil Pirolisis (b) Penyaringan Asap Cair
(c) Kertas Saring Setelah penyaringan Asap Cair
60
Gambar L3.6 Kertas Saring setelah di oven
61
Gambar L3.7 Pengukuran pH Asap Cair
61
Gambar L3.8 Preparasi Pengujian Fenol
62
Gambar L3.9 Akumulasi Tar pada Saluran Kondensor
62
Gambar L4.1 Kromatogram Hasil Uji GC-MS Asap Cair
63
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.1 Rangkuman Penelitian Terdahulu
6
Tabel 2.1 Kandungan Pelepah Sawit
9
Tabel 2.2 Persyaratan Mutu dan Keamanan Pangan Produk Asapan
16
Tabel 3.1 Rancangan Percobaan Penelitian
20
Tabel 4.1 Komponen-Komponen Pelepah Kelapa Sawit
34
Tabel 4.2
Kadar Air Pelepah Kelapa Sawit
35
Tabel L1.1 Data Hasil Analisis kandungan Selulosa,
Hemiselulosa, dan Lignin Pelepah Kelapa Sawit
51
Tabel L1.2 Data Hasil Analisis Kadar Air Pelepah Kelapa Sawit
51
Tabel L1.3 Data Hasil Pengukuran pH Asap Cair
51
Tabel L1.4 Data Hasil Analisis Rendemen Asap Cair
52
Tabel L1.2 Data Hasil Analisis Total Asam Asap cair
52
Tabel L1.3 Data Hasil Analisis Kadar Fenol Asap Cair
53
xiv
Universitas Sumatera Utara
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Perkebunan kelapa sawit di Indonesia mulai berkembang pesat sejak awal
tahun 80-an dan saat ini kelapa sawit telah menjadi salah satu komoditas
perkebunan yang berperan sangat penting dalam penerimaan devisa negara,
penyerapan tenaga kerja, serta pengembangan perekonomian rakyat dan daerah.
Pada tahun 2011 luas area kelapa sawit Indonesia mencapai 8,91 juta ha dengan
rincian luas areal Perkebunan Besar Swasta (PBS) sebesar 4,65 juta ha (52,22%),
luas areal PR (Perkebunan Rakyat) sebesar 3,62 juta ha (40,64%), dan luas areal
Perkebunan Besar Negara (PBN) sebesar 0,64 juta ha (7,15%) [1]. Pada tahun
2013, luas areal kelapa sawit Indonesia adalah sebesar 10,4 juta ha dan meningkat
4,69 % pada tahun berikutnya [2]. Dari data tersebut terlihat bahwa perkebunan
1
sawit di Indonesia terus mengalami peningkatan. Provinsi Sumatera Utara sendiri
pada tahun 2008 memiliki perkebunan kelapa sawit lebih kurang 2.400.000 ha
dari total perkebunan kelapa sawit di Indonesia [3]. Selain menghasilkan CPO
sebagai komoditas utama, industri kelapa sawit juga menghasilkan beberapa jenis
hasil samping yang potensial salah satunya pelepah kelapa sawit (oil palm frond/
OPF) [4].
Produksi pelepah kelapa sawit sebanyak 22 pelepah per pohon per tahun,
berat daging pelepah berkisar 2,2 kg maka dalam satu tahun akan dihasilkan 6,3
ton pelepah sawit per hektar [5]. Simanihuruk,dkk menjelaskan bahwa dalam satu
hektar kelapa sawit diperkirakan dapat menghasilkan 6400 – 7500 pelepah per
tahun, sehingga di Sumatera Utara dengan luasan perkebunan kelapa sawit
2.400.000 ha dapat menghasilkan sekitar 48.900.000 – 55.000.000 ton berat
kering per tahun. [3]. Dengan data tersebut pelepah kelapa sawit merupakan
limbah yang banyak dihasilkan di dalam perkebunan sawit.
Pelepah kelapa sawit tersusun atas selulosa, hemiselulosa, dan lignin dengan
komposisi berturut-turut adalah 34,89%, 27,14%, dan 19,87% [6]. Tanaman
kelapa sawit mulai berbuah 30 bulan setelah penyerbukan dan dapat dipanen jika
tanaman telah berumur 31 bulan. Untuk memudahkan pemanenan, pelepah daun
1
Universitas Sumatera Utara
yang menyangga buah dipotong terlebih dahulu [7]. Selain saat pemanenan,
pemangkasan juga dilakukan 6 bulan sekali untuk tanaman yang belum
menghasilkan dan 8 bulan sekali untuk tanaman yang telah menghasilkan ini
bertujuan untuk pembuangan daun-daun tua atau yang tidak produktif pada
tanaman kelapa sawit [8].
Berdasarkan jumlah limbah yang dihasilkan pada perkebunan sawit serta
kandungan dari hemiselulosa, selulosa, dan lignin yang terkandung di dalam
pelepah kelapa sawit, pelepah kelapa sawit berpotensi untuk dijadikan asap cair.
Asap cair dapat diperloleh melalui pirolisis bahan baku yang mengandung
hemiselulosa, selulosa, dan lignin yang telah dikondesasikan.
Pirolisis merupakan salah satu cara konversi secara termokimia serta
memainkan peranan penting dalam konversi biomassa. Pirolisis merupakan proses
yang sangat kompleks karena dipengaruhi oleh banyak faktor. Peneliti terdahulu
menunjukkan pada pirolisis biomassa dapat dipengaruhi oleh empat faktor
diantaranya kandungan air, dekomposisi hemiselulosa, dekomposisi selulosa dan
2
lignin [9]. Asap cair merupakan salah satu metode pengasapan. Pengasapan
adalah salah satu metode pengawetan yang merupakan kombinasi proses-proses
penggaraman (brinning), pemanasan (cooking), dan pengasapan itu sendiri
(smoking)[10]. Pengasapan secara umum terbagi atas dua metode, yaitu
tradisional dan modern. Pengasapan secara tradisional merupakan proses yang
sifat khas produknya terbentuk akibat perlakuan panas, komponen asap dan aliran
gas. Pengasapan modern adalah pengasapan dengan fase gas (gas phase smoke)
atau pengasapan dengan asap cair (liquid smoke) [11]. Pengawetan menggunakan
asap cair memiliki kelebihan-kelebihan yang tidak dimiliki oleh pengasapan
tradisional yaitu makanan lebih sehat untuk dikonsumsi, mengurangi pencemaran
lingkungan, menjamin konsistensi kualitas produk karena proses pengawetan
lebih dapat dikendalikan [12].
Sebelum asap cair digunakan sebagai bahan pengawet, sudah banyak
produk-produk pengawet yang beredar dan telah tercantum di Peraturan Menteri
Kesehatan Nomor : 722/Menkes/Per/IX/88 Tentang Bahan Tambahan Makanan.
Bahan tambahan yang digunakan untuk makanan banyak sekali diantaranya asam
2
Universitas Sumatera Utara
benzoat, asam propionat, dan kalium nitrat, tetapi banyak juga konsumen yang
masih menggunakan formalin sebagai bahan pengawet.
Sayangnya, formalin bukanlah jenis pengawet yang diizinkan dalam
pengawetan bahan pangan. Formalin adalah zat kimia yang mengandung unsur
karbon, hidrogen, dan oksigen, yang secara fisik terdapat dalam bentuk larutan
tidak berwarna dengan kadar antara 37-40%. Formalin biasanya mengandung
alkohol/methanol sebesar 10-15% yang berfungsi sebagai stabilisator untuk
mencegah polimerisasi formaldehid menjadi paraformaldehid yang bersifat sangat
beracun. Sifat karsinogenik formalin ini dapat menyebabkan kanker pada hewan
percobaan yang menyerang jaringan permukaan rongga hidung yang responnya
hampir sama dengan jaringan manusia [13].
Hasil penelitian menunjukkan bahwa asap cair juga dapat digunakan sebagai
bahan pengganti formalin sebagai bahan pengawet makanan. Di dalam asap cair
terdapat lebih dari 67 senyawa kimia [12,14,15,16]. Beberapa senyawa yang ada
diantaranya fenolik, karbonil, asam, furan, alkohol, ester, lakton, dan hidrokarbon
3
alifatik [12,14,15] sedangkan komponen utama asap kayu mengandung 24,6 %
karbonil, 39,9% asam karboksilat, dan 15,7% fenolik [17]. Disamping itu, asap
cair mengandung sejumlah senyawa kimia yang diperkirakan berpotensi sebagai
bahan baku zat pengawet, antioksidan, desinfektan, ataupun sebagai biopestisida
[18].
Oleh karena itu pengaplikasian asap cair dapat dikembangkan menjadi salah
teknik pengawetan makanan yang aman dari pada pengaplikasian formalin pada
makanan. Asap cair memiliki berbagai manfaat yang lebih baik dari pengasapan
tradisional ataupun pengawetan makanan dengan bahan-bahan kimia. Proses
pirolisis juga menambah daya guna pelepah kelapa sawit dengan meningkatkan
konversi limbah menjadi suatu bahan yang lebih bermanfaat. Penelitian mengenai
asap cair ini sudah banyak yang meneliti diantaranya yang terdapat pada Tabel
1.1.
Dari penelitian-penelitian sebelumnya dapat terlihat bahwa perbedaan suhu
dapat menyebabkan perbedaan rendemen dari asap cair dan penelitian terdahulu
juga belum ada yang melakukan penelitian menggunakan bahan baku pelepah
kelapa kelapa sawit. Mengingat ketersediaan pelepah kelapa sawit sangat banyak
3
Universitas Sumatera Utara
dan mudah diperoleh, penelitian ini akan memanfaatkan pelepah kelapa sawit
sebagai bahan baku pembuatan asap cair.
1.2 RUMUSAN MASALAH
Sampai dengan saat ini belum ada penelitian mengenai pembuatan asap cair
dari pelepah kelapa sawit. Oleh karena itu, pada penelitian ini akan digunakan
pelepah kelapa sawit sebagai bahan baku dalam pembuatan asap cair dengan
proses pirolisis.
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi proses pembuatan asap cair dari
pelepah kelapa sawit dan pengaruh variasi temperatur dan waktu pirolisis terhadap
rendemen dan kualitas asap cair yang dihasilkan.
1.4 MANFAAT PENELITIAN
4
Manfaat yang diperoleh dalam penelitian ini adalah sebagai berikut.
1. Bagi Peneliti
Dapat memberikan wawasan tambahan dalam bidang ilmu pengetahuan
terkait penerapannya dalam mengkonversi limbah menjadi produk yang
memiliki nilai ekonomi yang lebih tinggi
2. Bagi Perguruan Tinggi
Dapat dijadikan sebagai bahan pertimbangan untuk melakukan penelitian
selanjutnya.
3. Bagi Masyarakat
Dapat memanfaatkan limbah pelepah kelapa sawit menjadi sesuatu hal
yang lebih bermanfaat.
4
Universitas Sumatera Utara
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
Lokasi proses pembuatan asap cair adalah Laboratorium Proses Industri
Kimia dan Laboratorium Penelitian Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara, Medan. Adapun lokasi untuk analisis asap cair yang
dihasilkan akan dilakukan di Laboratorium Kimia Analisa, Departemen Teknik
Kimia Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara dan Laboratorium Penelitian,
Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara.
Variabel-variabel dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Variabel tetap:
a. Jenis bahan baku: pelepah kelapa sawit
b. Massa pelepah kelapa sawit : 1 kg
c. Pelepah kelapa sawit dalam bentuk cacahan
d. Waktu pengendapan : 2 x 24 jam [23]
2. Variabel bebas:
a. Waktu pirolisis : 60, 90, dan 120 menit
5
b. Suhu pirolisis : 150 oC, 200 oC, dan 250 oC
Analisis yang akan dilakukan di dalam penelitian ini meliputi analisis pada
bahan baku dan produk yang dihasilkan yaitu asap cair. Adapun analisis yang
dilakukan terdiri dari:
1. Analisis kadar air bahan baku
2. Perhitungan rendemen asap cair
3. Analisis total asam asap cair
4. Analisis kadar fenol asap cair
5. Pengukuran pH asap cair
5
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1.1 Rangkuman penelitian terdahulu tentang pembuatan asap cair
Penulis / Tahun
Judul
Bahan Baku / Variabel
Proses
Hasil
Anggraini S.P dan Utilization of Various Sabut kelapa, cangkang Yield : 32,35%, 30,50%, 29,53%, 31,65%
Susy Yuniningsih/2014 Types of Agricultural kelapa,
jerami
padi, Fenol : 2,97%, 3,04%, 1,30%, 1,38%
[15]
Waste Became Liquid tongkol jagung / 3 kg ; 400 Asam : 6,8%, 7,3%, 1,6%, 1,3%
Smoke Using Pyrolisis oC ; 5 jam
Process
6
Haji, Abdul Gani / 2013 Komponen Kimia Asap Cangkang, tandan kosong Rendemen rata-rata:
[19]
Cair
Hasil
Pirolisis (tankos), janjang / 150
cangkang = 52,02% dan terdapat 27 senyawa
o
Limbah Padat Kelapa gram; 500 C; 5 jam
tankos = 29,59% dan terdapat 13 senyawa
Sawit
janjang = 34,88% dan terdapat 11 senyawa
Komponen kimia asam asetat dan fenol
memiliki konsentrasi tinggi
Swastawati, Fronthea, Liquid
smoke Bongkol Jagung, Kayu Kayu Lamtoro :
Tri Winarti Agustini, Performance of Lamtoro Lamtoro / 2,5 kg; 400 oC
rendemen : 1,31 liter
Ys Darmanto, dan Eko Wood and Corn Cob
pH : 3
nurcahaya Dewi/2007
Tongkol jagung
[10]
rendemen : 1,5 liter
pH : 2,9
Ayudiarti, Diah Lestari Asap cair dan Aplikasinya Tempurung kelapa/ 500 Rendemen asap cair : 48,10 %
dan Rodiah Nurbaya pada produk perikanan
gram; 8 jam; 227- 251,8oC Arang : 31,33 %
Sari/ 2010 [20]
Universitas Sumatera Utara