karakterisasi asap cair hasil pirolisis ampas tebu serta pengujiannya

KARAKTERISASI ASAP CAIR HASIL PIROLISIS AMPAS TEBU
SERTA PENGUJIANNYA UNTUK PENGAWETAN DAGING AYAM
Ayu Saputri*, dan Setiadi
Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Indonesia, Depok 16424, Indonesia
*
e-mail: [email protected]
Abstrak
Asap cair merupakan produk pirolisis kayu yang didapat dari degradasi termal selulosa,
hemiselulosa dan lignin. Ampas tebu dapat dijadikan salah satu bahan baku asap cair karena
memiliki kandungan yang serupa dengan kayu. Kualitas produk asap cair dipengaruhi oleh
beberapa faktor seperti suhu pirolisis. Variasi suhu yang digunakan untuk mencari kondisi
optimal adalah 350, 400, 450, 500 ℃. Salah satu fungsi asap cair adalah sebagai pengawet
makanan. Komponen yang berperan penting adalah fenol. Hasil penelitian menyarankan asap
cair hasil pirolisis ampas tebu dapat digunakan menjadi pengawet bahan makanan terutama
daging ayam dan hasil asap cair sebagai pengawet yang terbaik adalah asap cair pada suhu
450 ℃.
Kata kunci : asap cair; hemiselulosa; lignin; selulosa; suhu pirolisis,
Abstract
Liquid smoke is a wood pyrolysis product obtained from cellulose, hemicellulose and lignin
thermal degradation. Bagasse can be used as liquid smoke raw material because it has similar
contents with wood. Liquid smoke quality is influenced by several factor like temperature.
Temperature variation which is used to find optimal condition are 350, 400, 450, 500 ℃. One
of liquid smoke function is as a food preservation. The most important component for food
preservation is phenol. The result of this research is liquid smoke obtained from bagasse
pyrolysis can be used as food preservation especially chicken meat and liquid smoke with the
best performance as food preservation is liquid smoke with 450 ℃ as pyrolysis temperature.
Key word : liquid smoke; hemicellulose; lignin; cellulose; pyrolysis temperature
1. Pendahuluan
Asap cair dihasilkan dari pirolisis kayu yang dilanjutkan dengan kondensasi yang
mengandung sejumlah besar senyawa yang terbentuk akibat pirolisis konstituen kayu seperti
selulosa, hemi selulosa dan lignin. Senyawa-senyawa yang terkandung dalam kayu
merupakan senyawa-senyawa yang dapat terekstraksi menjadi senyawa fenol, karbonil dan
asam karboksilat yang merupakan senyawa penting dalam penggunaannya sebagai bahan
pengawet karena bersifat antimikrobia dan antioksidan. Kualitas asap cair ditinjau dari
Karakterisasi Asap..., Ayu Saputri, FT UI, 2013
persentase kandungan senyawa yang berfungsi sebagai bahan pengawet. Salah satu faktor
yang mempengaruhi kualitas asap cair adalah suhu dan lama waktu pirolisis (Ramakhrisnan,
2002). Perbedaan suhu dan lama waktu pirolisis berpengaruh langsung terhadap persen
rendemen, kadar keasamaan dan tar yang terendapkan serta kandungan senyawa penting
dalam hubungannya sebagai bahan pengawet.
Hasil samping industri gula terdiri dari terdiri dari ampas (bagasse), blotong (filter
mud), dan abu ketel (boiler ash). Terdapat 68 industri gula dengan luas areal tanaman tebu
sekutar 365 ribu hektar dan produksi tebu giling sebanyak 28 juta ton. Di Indonesia sekarang
ini luas areal tanaman tebu adalah 429 ribu hektar dengan produksi tebu giling sebanyak 33
juta ton. Dengan produksi tebu giling sebanyak 39,9 juta ton akan menghasilkan hasil
samping (limbah) ampas, blotong dan abu ketel masing-masing sebanyak 12,768 juta ton,
1,588 juta ton dan 0,12 juta ton. Jika diproyeksikan pada data tahun 2010, maka hasil samping
(limbah) ampas, blotong dan abu ketel masing-masing sebanyak 10,56 juta ton, 1,313 juta ton
dan 0,1 juta ton. Hasil samping ini dapat digunakan sebagai bahan baku asap cair karena
memiliki kandungan lignin, selulosa dan hemiselulosa yang penting dalam pembuatan asap
cair. Untuk itu perlu adanya sebuah penelitian untuk mendapatkan kondisi optimal pirolisis
ampas tebu untuk mendapatkan kualitas asap cair yang paling baik.
Terdapat beberapa penelitian terhadap pengaruh suhu dan lama waktu pirolisis seperti
yang dilakukan pada pirolisis cangkang sawit (Ratnawati, 2010) dan sampah organik (Haji,
2007), Bahan baku lain yang pernah digunakan untuk pembuatan asap cair yaitu tempurung
serta sabut kelapa yang memiliki antioksidan berupa fenol (Mappiratu, 2009). Selain itu
terdapat beberapa penelitian terhadap analisis pengawetan baso ikan dengan asap cair dari
cangkang kelapa (Zuraida, 2011) dan pengawetan sosis asap ikan lele dumbo dengan asap cair
(Wahyuni, 2007)
Pirolisis adalah proses penguraian yang tidak teratur dari bahan-bahan organik atau
senyawa kompleks menjadi zat dalam tiga bentuk yaitu padatan, cairan dan gas yang
disebabkan oleh adanya pemanasan tanpa berhubungan dengan udara luar pada suhu yang
cukup tinggi. Asap terbentuk karena pembakaran yang tidak sempurna, yaitu pembakaran
dengan jumlah oksigen terbatas yang melibatkan reaksi dekomposisi bahan polimer menjadi
komponen organik dengan bobot yang lebih rendah, karena pengaruh panas. Selain itu kondisi
operasi juga mempengaruhi kualitas asap cair yang dihasilkan. Beberapa variabel yang
mempengaruhi kualitas asap cair adalah temperatur dan lama waktu pirolisis.
Pada proses ini beberapa alat yang digunakan diantaranya adalah pirolisator, pemanas,
pipa penyalur asap, kolom kondensasi dan penampung distilat. Dengan penelitian ini, akan
Karakterisasi Asap..., Ayu Saputri, FT UI, 2013
dihasilkan asap cair dengan alternatif bahan baku utama yang berbeda sehingga dapat
dimanfaatkan sebagai bahan pengawet makanan pengganti formalin. Selain itu, akan
diketahui pengaruh variabel-variabel bebas seperti temperatur operasi terhadap kualitas asap
cair yang dihasilkan sehingga didapat kondisi operasi yang optimal.
Rumusan masalah dari penelitian ini adalah Bagaimanakah menentukan kondisi
optimum suhu pembuatan asap cair dari ampas tebu agar mendapatkan produk yang
berkualitas baik dan bagaimanakah kemampuan asap cair untuk pengawetan makanan agar
kesegaran makanan tetap terjaga. Sehingga tujuan penelitian ini adalah mendapatkan kondisi
optimal suhu pirolisis terhadap pengolahan ampas tebu menjadi asap cair dan mengetahui
kemampuan asap cair hasil pirolisis tersebut sebagai pengawet makanan.
2. Metode Penelitian
Tahapan penelitian ini terbagi menjadi 3 bagian yaitu tahap pembuatan produk asap cair
menggunakan metode pirolisis dan analisisnya serta tahap analisis uji pengawetan daging
ayam.
2.1
Analisis Asap Cair
a. Rendemen
b. Nilai pH
c. Analisis Karakterisasi GC-MS
2.2
Analisis Uji Pengawetan Daging Ayam
a. Kadar Air
b. Nilai Ph
c. TPC (Total Plate Count)
3. Hasil dan Pembahasan
3.1
Analisis Asap Cair
a. Rendemen
Tabel 1 Produk Asap Cair dengan Variasi Suhu Pirolisis
Jumlah
Jumlah
Jumlah Bobot
Kondensat (%b/b)
Arang (%b/b)
yang Hilang (%)
350
6,56
64,63
28,80
2
400
10,89
54,32
34,79
3
450
30,72
32,61
36,67
4
500
33,73
32,40
33,86
No
Suhu (oC)
1
Karakterisasi Asap..., Ayu Saputri, FT UI, 2013
Hasil persen rendemen tertinggi yang didapat pada penelitian ini tidak jauh
berbeda dengan penelitian Haji (2007) yang memiliki kisaran persen rendemen antara
32,87 hingga 37,83 % namun masih kurang jika dibandingkan dengan penelitian
Ramakrishnan (2002) yang mencapai 59,6%.
Asap cair dengan suhu pembakaran 350oC memiliki jumlah persen rendemen
yang paling rendah yaitu 6,56 %. Asap cair dengan suhu pembakaran 500oC memiliki
jumlah persen rendemen yang paling tinggi yaitu 33,73%. Persen arang yang tersisa
juga semakin sedikit yaitu 32,40%. Namun, jumlah bobot yang hilang juga cukup tinggi
mencapai 33,86%.
b. Nilai pH
Tabel 2. Nilai pH Asap Cair Penelitian dengan Variasi Suhu Pirolisis dan Asap Cair Komersial
Suhu (oC)
Komersial
Nilai pH
350
400
450
500
3,4
3,6
3,2
3,4
2,8
Dari tabel 2 dapat dilihat bahwa asap cair hasil penelitian dan asap cair
komersial bersifat asam. Asap cair komersial memiliki nilai pH yang paling rendah
yaitu 2,8. Nilai pH asap cair hasil pirolisis yang paling rendah adalah 3,2 dan paling
tinggi adalah 3,6.
Karakterisasi Asap..., Ayu Saputri, FT UI, 2013
c. Analisis Karakterisasi GC-MS
Puncak-puncak spektra atau peak menunjukkan jenis-jenis komponen yang
dikandung oleh asap cair. Pada asap cair hasil pirolisis jumlah komponen yang
teridentifikasi sebanyak 68 peak. Namun, hasil yang akan ditabulasikan hanyalah peak
komponen yang memiliki persentasi kualitas lebih dari 85 % yang berarti peak tersebut
memiliki kemiripan lebih dari 85 % dari database yang digunakan.
Komponen utama asap cair adalah fenol, senyawa asam, senyawa oksigenat
dan senyawa aromatik. Pada asap cair komersial, senyawa dengan komposisi terbesar
adalah fenol sedangkan pada asap cair hasil pirolisis senyawa dengan komposisi
terbesar adalah 2-Furancarboxaldehydeatau biasa disebut dengan furfural. Hal ini
semakin memperkuat analisis sebelumnya yaitu analisis pH yang menyatakan bahwa
kedua larutan asap cair ini bersifat asam.
Hasil ini serupa dengan salah satu penelitian sebelumnya dengan furfural
sebagai komponen dengan persen area terbanyak yaitu 20,44 % dari analisis asap cair
yang terbuat dari cangkang sawit (Ratnawati, 2010).
3.2
Analisis Uji Pengawetan Daging Ayam
a. Kadar Air
Kadar air dalam daging ayam meningkat seiring lamanya penyimpanan.
Semakin tinggi kemiringan kurva maka semakin tinggi pula kenaikan kadar air dalam
daging ayam selama penyimpanan. Daging ayam dengan kenaikan kadar air tertinggi
adalah daging ayam yang disimpan tanpa diberi perlakuan perendaman dalam larutan
asap cair dengan kemiringan 1,138 sedangkan kenaikan kadar air terendah adalah pada
daging ayam yang disimpan setelah sebelumnya diberi perlakuan perendaman asap cair
hasil pirolisis pada suhu 400 oC dengan kemiringan 0,306. Hasil analisis kadar air ini
sedikit lebih baik dari hasil analisis kadar air daging ayam yang diberi perlakuan
perendaman dengan asap cair komersial yaitu 27,26% pada penyimpanan hari ke – 9.
b. Nilai Ph
Nilai pH dalam daging ayam meningkat seiring lamanya penyimpanan. Nilai pH
tertinggi adalah pada daging ayam yang disimpan tanpa diberi perlakuan perendaman
dalam larutan asap cair sedangkan nilai pH terendah adalah pada daging ayam yang
disimpan setelah sebelumnya diberi perlakuan perendaman asap cair hasil pirolisis pada
suhu 450 ℃ dengan nilai Ph 5,3 pada penyimpanan hari ke - 9. Hasil analisis nilai pH
Karakterisasi Asap..., Ayu Saputri, FT UI, 2013
ini sedikit lebih baik dari hasil analisis nilai pH daging ayam yang diberi perlakuan
perendaman dengan asap cair komersial yaitu 6 pada penyimpanan hari ke – 9.
c. TPC (Total Plate Count)
Total bakteri dalam daging ayam meningkat seiring lamanya penyimpanan.
Total bakteri tertinggi adalah pada daging ayam yang disimpan tanpa diberi perlakuan
perendaman dalam larutan asap cair yang mencapai 1,8×10! pada penyimpanan hari ke
– 9 sedangkan total bakteri terendah adalah pada daging ayam yang disimpan setelah
sebelumnya diberi perlakuan perendaman asap cair hasil pirolisis pada suhu 450 ℃
dengan total bakteri 3,6×10! pada penyimpanan hari ke - 9. Hasil analisis total bakteri
ini sedikit lebih baik dari hasil analisis total bakteri daging ayam yang diberi perlakuan
perendaman dengan asap cair komersial yaitu 3,7×10! pada penyimpanan hari ke – 9.
Semua sampel daging ayam memiliki total bakteri lebih rendah dari standar TPC
dari SNI yaitu 107 CFU/ml pada penyimpanan hari ke – 9 sedangkan daging ayam tanpa
diberi perlakuan perendaman dalam asap cair telah melewati batas standar tersebut pada
penyimpanan hari ke – 7. Hal ini dapat dilihat pada gambar 4.9 yang menunjukkan
perbedaan daging ayam setelah diberi perlakuan dan tanpa diberi perlakuan pada
penyimpanan hari ke – 9.
5. Kesimpulan
•
Nilai pH terendah pada asap cair hasil pirolisis ampas tebu didapat pada suhu 450 oC
yaitu 3,2 sedangkan pH asap komersial adalah 2,8. Hal ini membuktikan bahwa asap
cair bersifat asam. Berdasarkan analisis GC-MS, komponen yang memiliki persen area
terbesar adalah furfural yang berperan sebagai antimikrobial pada asap cair.
•
Semakin lama rentang penyimpanan daging ayam, maka akan semakin tinggi pula
nilai kadar air, pH dan total bakteri yang terdapat pada daging ayam tersebut. Daging
ayam dengan perendaman asap cair memiliki nilai parameter lebih rendah dari daging
ayam tanpa perendaman asap cair. Asap cair hasil pirolisis ampas tebu dapat
digunakan sebagai pengawet bahan makanan terutama daging ayam dan memiliki
kemampuan yang hampir serupa dengan asap cair komersial. Berdasarkan analisis
karakterisasi asap cair dan analisis uji pengawetan makanan, asap cair hasil pirolisis
pada suhu 450 oC adalah asap cair yang memiliki kemampuan pengawetan yang
paling baik di antara asap cair hasil pirolisis lainnya.
Karakterisasi Asap..., Ayu Saputri, FT UI, 2013
6. Saran
•
Mengoptimalkan proses kondensasi asap menjadi asap cair
•
Melakukan pengujian bahan makanan dengan parameter yang berbeda seperti kadar
abu, kadar lemak, kadar protein dan total kapang dan khamir.
7. Daftar Rujukan:
Haji, A.G. 2007. Karakterisasi asap cair hasil pirolisis sampah organik padat. Jurnal
Teknologi Industri Pertanian 16 (3) : 111-118.
Mappiratu. 2009. Kajian teknologi produksi asap cair dari sabut kelapa. Media Litbang
Sulteng 2 (2) : 104-109.
Ramakrishnan, S. 2002. Liquid smoke : product of hardwood pyrolisis. Fuel Chemistry
Division Preprints 47 (1) : 366.
Ratnawati. 2010. Pengaruh suhu pirolisis cangkang sawit terhadap kuantitas dan kualitas asap
cair. Jurnal Sains Materi Indonesia 12 (1) : 7-11.
Wahyuni, R. 2007. Pengaruh persentase dan lama perendaman asap cair terhadap kualitas
sosis asap ikan lele dumbo (Clarias gariepinus). Primordia 3 (2) : 95-104.
Zuraida, I. 2011. Antibacterial activity of coconut shell liquid smoke (CS-LS) and its
application on fish ball preservation. International Food Research Journal 18 : 405410.
Karakterisasi Asap..., Ayu Saputri, FT UI, 2013