Inovasi Tungku Karbonisasi Untuk Meningkatkan Efisiensi Pengolahan Kelapa

 

Proses produksi yang tidak efisien akan mendorong terjadinya pemborosan sehingga mengakibatkan biaya produksi tinggi. Energi adalah faktor penting untuk suatu industri khususnya pada industri pengolahan kelapa terpadu. Karbonisasi atau proses pengarangan tempurung kelapa pada umumnya tidak efisien selain juga menghasilkan banyak polusi asap pada proses pengarangan tersebut, untuk lebih detail bisa dibaca disini. Energi yang banyak terbuang tersebut seharusnya bisa dimanfaatkan untuk berbagai pengolahan kelapa, seperti pembuatan kopra putih, dessicated coconut (DC), nata de coco, dan pengeringan cocofiber ataupun cocopeat. Selanjutnya asap yang keluar dari proses karbonisasi tersebut juga bisa dikondensasikan sehingga menghasilkan produk asap cair (liquid smoke). Dengan konfigurasi di atas maka tungku karbonisasi bisa dimanfaatkan seoptimal mungkin demikian juga limbah atau polusi asap juga bisa diminimalisir sekecil mungkin. Skema sederhana tungku karbonisasi seperti dibawah ini :

Input tungku karbonisasi terutama adalah tempurung kelapa, tetapi sabut, janjang, dan pelepah juga bisa digunakan. Alat penukar panas (heat exchanger) dipasang untuk mengambil atau memanfaatkan panas dari proses karbonisasi tersebut. Udara dari lingkungan setelah melalui alat penukar panas akan menjadi panas. Udara panas yang dihasilkan tersebut selanjutnya bisa dimanfaatkan sesuai keperluan seperti di atas. Pada produksi kopra putih dimana hanya dibutuhkan udara panas bersih, bukan dari asap atau gas sisa pembakaran (flue gas) bisa memanfaatkan udara panas tersebut, demikian juga pada produksi kelapa parut kering / dessicated coconut (DC).  Air kelapa yang masih banyak dibuang sehingga mencemari lingkungan juga sebaiknya diolah menjadi nata de coco atau cuka (vinegar). Proses perebusan air kelapa untuk kedua produk di atas juga bisa memanfaatkan panas dari tungku karbonisasi tersebut. Dengan ongkos atau biaya energi yang bisa dipangkas atau diminimalisir dengan cara tersebut, maka produk-produk olahan kelapa menjadi lebih kompetitif dan memberi tambahan keuntungan bagi produsennya. 

Three in One dengan Inovasi Tungku Karbonisasi

Saat ini masih banyak kita temui pembuatan arang (karbonisasi) yang tidak efisien. Selain menghasilkan banyak polusi juga banyak panas atau energi yang hilang, yang seharusnya bisa digunakan untuk yang lain, misalnya pengeringan kopra maupun memasak air kelapa untuk produksi nata de coco. Apabila proses pengarangan atau karbonisasi tersebut bisa dibuat lebih efisien maka bisa diintegrasikan dengan produksi kopra putih dan nata de coco. Produksi kopra putih dan nata de coco juga menjadi sangat ekonomis karena kebutuhan energi atau panas bisa disuplai dari proses pengarangan atau karbonisasi tersebut. Bahan bakar atau sumber energi bisa diminimalisir bahkan dieliminasi sama sekali. 

Energi panas dari proses pengarangan tersebut sangat besar, sehingga upaya memanfaatkannya adalah hal penting untuk meningkatkan efisiensi produksi. Tungku karbonisasi yang dirancang untuk produksi arang sekaligus menghasilkan panas untuk pengeringan kopra dengan kontak tidak langsung (indirect heating) dan merebus air kelapa untuk produksi nata de coco adalah solusi untuk meningkatkan efisiensi tersebut. Kualitas produk arang yang dihasilkan juga lebih tinggi dan stabil karena kontrol proses produksi yang juga lebih baik. Dengan kapasitas bahan baku minimal 3 ton/hari tempurung kelapa tungku karbonisasi tersebut bisa dioperasikan. Hal tersebut setara dengan pengolahan daging buah kelapa 6,5 ton/hari atau produksi kopra putih sekitar 3,25 ton/hari dan nata de coco 5 ton/hari. Skema rancangan tungku karbonisasi tersebut seperti dibawah ini. 

Kebutuhan arang tempurung kelapa semakin meningkat seiring waktu demikian juga produk-produk kelapa lainnya. Export arang tempurung kelapa Indonesia tercatat250 ribu ton/tahun. Kopra putih juga dibutuhkan untuk produksi minyak kelapa yang kualitas minyaknya lebih baik daripada kopra hitam. Kualitas minyak dari kopra putih lebih bersih dan jernih sehingga bisa langsung dikonsumsi, sedangkan dari kopra hitam berwarna coklat kehitaman yang biasa disebut minyak kelapa mentah (crude coconut oil). Export kopra putih dunia tercatat 137 ribu ton pada tahun 2013 (APCC-Coconut Statistical Yearbook, 2013) dengan total nilai lebih dari 2 trilyun rupiah. Potensi nata de coco juga tidak kalah besar seiring dengan pertumbuhan makanan dan minuman yang rata-rata 8% pertahun dan diperkirakan potensi nasional dari nata de coco mencapai 1,6 trilyun/tahun. Arang tempurung kelapa tersebut juga bisa diolah lanjut menjadi briket maupun arang aktif (activated carbon). Untuk export arang briket dan arang aktif (activated carbon) Indonesia tergolong masih kecil yakni 20 ribu ton/tahun dan 25 ribu ton/tahun. Untuk info detail tungku karbonisasi tempurung kelapa silahkan email di cakbentra@gmail.com

Menghidupkan Industri Kelapa Terpadu Bagian 7 : Integrasi Produksi VCO, Nata de Coco, Dan Arang Tempurung

Pada dasarnya kampanye penyelamatan kebun kelapa (tree of life) adalah menghidupkan industri kelapa terpadu. Rusak dan tidak terpeliharanya perkebunan kelapa akibat tidak adanya pendanaan untuk menjaga, merawat dan mengembangkannya secara berkelanjutan (sustainable).
 
Bioeconomy didefinisikan sebagai produksi berbasis pengetahuan dan menggunakan sumberdaya biologi atau makhluk hidup untuk menghasilkan produk-produk, proses-proses, dan jasa-jasa pada sektor ekonomi dalam kerangka sistem ekonomi berkelanjutan.

Salah satu pertanyaan mendasar tentang industri kelapa terpadu adalah mengapa sebaiknya usaha kelapa dibuat secara terpadu atau terintegrasi? Mengapa tidak mengolah salah satu bagian saja bagian dari kelapa? Hampir di semua wilayah buah kelapa dijual dalam bentuk butiran tanpa sabut. Ketika bahan baku berupa kelapa butiran tersebut maka seluruh bagiannya bisa diolah dan menjadi berbagai produk. Dan ketika hanya mengolah salah satu bagian saja dari kelapa sebagai contoh tempurung untuk produksi arang dan air kelapa untuk produksi nata de coco, maka itu berarti hanya mengambil limbah atau produk samping dari pengolahan atau pemanfaatan kelapa utama yang pada umumnya adalah daging buah kelapa. Kondisi tersebut sangat bergantung pada  pengolahan atau pemanfaatan utama buah kelapa tersebut. Hal serupa mirip dengan industri pengolahan biomasa seperti wood pellet dan briket yang berasal dari limbah penggergajian (sawmill) maupun industri kayu.  Dan ketika seluruh bagian buah kelapa tersebut bisa diolah maka hal itu akan semakin ekonomis dan efisien serta tidak dihasilkan limbah. Kombinasi dari jenis pengolahan kelapa tersebut turut menentukan tingkat efisiensi dan keekonomisan produksinya. Pemanfaatan energi secara efisien adalah salah satu kunci suksesnya. Sehingga apabila kombinasi pengolahan kelapa tersebut bisa mengefisienkan pemakaian energi, sehingga pemakaian energi eksternal bisa dikurangi atau bahkan dihilangkan, maka hal tersebut kondisi terbaik yang dicari.

VCO cukup banyak dikenal dan populer dikalangan masyarakat Indonesia. Beberapa waktu lalu produk ini meledak di pasaran dan banyak industri kecil bermunculan untuk memproduksinya. Sayang trend ini hanya bertahan sebentar saja. Seiring surutnya atau turunnya permintaan VCO di dalam negeri cukup banyak produsen-produsen tersebut yang menutup usahanya dan beralih ke profesi lainnya. VCO memiliki kandungan utama berupa asam laurat (lauric acid), yakni asam lemak rantai sedang (MCFA : Medium Chain Fatty Acid) yang banyak manfaat bagi kesehatan. Mengkonsumsi VCO juga akan memberi tambahan energi instan, dan tidak ditimbun dalam bentuk lemak. Untuk lebih jelas dibaca di sini. Selain terdapat di VCO, asam laurat juga terdapat pada minyak inti sawit (PKO : Palm Kernel Oil) dan ASI (air susu ibu). Pabrik minyak inti sawit (pabrik PKO atau KCP : kernel crushing plant) tidak sebanyak pabrik sawit (pabrik CPO). Banyak pabrik CPO yang tidak memiliki pengolahan kernel (KCP) atau inti sawitnya.  

Minyak inti sawit (PKO) ini juga biasa disebut minyak laurat dan menjadi pesaing bagi VCO. Hal ini seperti juga terjadi antara minyak goreng sawit yang bersaing dengan goreng kelapa. Beberapa pihak mungkin lebih tertarik dengan VCO karena berasal dari kelapa, sedangkan PKO berasal dari sawit dan saat ini sedang mengalami kampanye buruk dari Eropa, walaupun hal tersebut bisa saja sebagai bagian perang dagang. Minyak kelapa dari kopra juga pernah mengalami hal serupa. Indonesia yang dalam sejarahnya pernah menjadi penghasil kopra terbesar selanjutnya industri kelapanya hancur akibat perang dagang dengan minyak kedelai di Amerika Serikat.  

Sedangkan untuk pasar export selain butuh spesifikasi atau kualitas yang lebih baik juga pada umumnya diwajibkan dengan disertai sertifikasi organik. Sertifikasi organik tersebut adalah sesuatu hal yang tidak mudah apalagi untuk usaha kecil. Informasi dari APCC (Asia Pacific Coconut Community) bahwa Philipina adalah produsen terbesar VCO saat ini walaupun luas kebun kelapa masih dibawah Indonesia dengan volume export terus bertambah. Tercatat bahwa export VCO Philipina pada tahun 2006 sebanyak 461 ton selanjutnya sembilan tahun kemudian yakni pada tahun 2015 meningkat menjadi 36.313 ton. Industri kelapa di Philipina juga lebih berkembang daripada di Indonesia, hal ini nampak dari banyaknya komoditas exportnya dari produk kelapa. Philipina mengeksport 30 macam produk kelapa sedangkan Indonesia hanya 14 macam produk.

Kombinasi pengolahan kelapa terpadu yang bisa dikombinasikan dengan produksi VCO adalah produksi nata de coco dan arang tempurung kelapa. Produksi VCO bisa dilakukan dengan skala menengah sehingga tempurung kelapa yang dihasilkan juga tidak begitu banyak sehingga produksi arang dengan tungku karbonisasi secara batch sudah memadai. Panas yang hilang atau terbuang dari proses karbonisasi selanjutnya bisa diambil lagi dan digunakan untuk memasak air kelapa pada produksi nata de coco. Selain itu apabila nata de coco tersebut dijual dalam bentuk siap konsumsi, maka nata de coco perlu dimasak minimal 3 kali sehingga menjadi lunak dan bersih. Pemasakan tersebut juga bisa menggunakan panas limbah dari proses karbonisasi tersebut. Produksi nata de coco tersebut akan menjadi kompetitif dan lebih menguntungkan karena tidak perlu menggunakan energi panas eksternal seperti LPG.  

Konstruksi Carbonisation Furnace Untuk Industri Sawdust Charcoal Briquette

Berbeda dengan tungku pembakaran (combustion furnace) yang banyak digunakan di industri dan kadang menjadi bagian dari unit boiler, tungku karbonisasi (carbonisation furnace) memiliki fungsi dan tujuan yang berbeda. Tungku pembakaran di industri pada awalanya sangat sederha berupa tungku tiga batu di ruangan terbuka sehingga tidak efisien dan banyak terjadi kehilangan panas. Seiring perkembangan zaman tungku tersebut saat ini dibuat sedemikian rupa sehingga panas yang dihasilkan tidak banyak terbuang tetapi secara efektif bisa dimanfaatkan. Teknik pembakaran seperti grate combustion, fluidized bed dan pulverized digunakan untuk memaksimalkan proses pembakaran yang terjadi dan juga material pembuatan tungku juga disesuaikan jenis refractory atau bata tahan apinya. Refractory tersebut menyesuaikan dengan suhu operasi dalam tungku tersebut selain itu refractory tersebut juga berfungsi sebagai isolator sehingga panas yang hilang bisa diminimalisir. Tungku pembakaran di industri memang bertujuan untuk memaksimalkan pengambilan panas yang terjadi dari proses pembakaran yang terjadi di dalamnya.  

Sedangkan tungku karbonisasi bertujuan untuk sarana proses karbonisasi (pyrolysis) dengan output utama berupa arang. Ditinjau dari proses produksi memang ada sedikit perbedaan, hal ini karena pada proses pembakaran (oksidasi) maka oksigen atau udara dibuat berlebih sehingga proses pembakaran bisa sempurna. Sedangkan pada proses karbonisasi (pyrolysis) merupakan proses pembakaran tidak sempurna (oksidasi parsial) sehingga jumlah udara atau oksigen yang masuk ke dalam tungku dibatasi (direct heating) atau bahkan tidak menggunakan oksigen atau udara sama sekali (indirect heating). Suhu operasi pada tungku karbonisasi juga lebih rendah dibandingkan dengan tungku pembakaran, sehingga batu bata biasa tertentu bisa digunakan. Perbedaan lainnya adalah pada tungku pembakaran proses pembakaran yang dilakukan secara kontinyu, sedangkan pada tungku karbonisasi secara batch. Proses karbonisasi pada umumnya juga memakan waktu relatif lama yakni berkisar 7-14 hari.


Tungku karbonisasi dengan model missouri kiln seperti gambar di atas paling umum dan banyak digunakan hari ini. Hal tersebut terutama terkait dengan kualitas produk sawdust charcoal briquette yang dihasilkan. Dengan tungku karbonisasi seperti di atas variabel proses produksi berupa heating rate bisa dikontrol dengan baik dan selain itu biaya pembuatan tungku karbonisasi juga cukup murah karena pada umumnya hampir semua material berasal dari lokal setempat. Tungku karbonisasi jenis lainnya biasanya menawarkan waktu proses lebih singkat tetapi kualitas produk sawdust charcoal briquette lebih rendah.    

Salah satu hal yang umum terjadi pada proses karbonisasi adalah banyaknya kehilangan panas yang terjadi seperti contoh diagram di atas, hal ini karena konversi dari sawdust briquette ke sawdust charcoal briquette berkisar 25%. Panas adalah bentuk energi yang potensial untuk berbagai keperluan, sehingga seharusnya dimanfaatkan (waste heat recovery). Pemanfaatannya antara lain untuk berbagai pengeringan atau pemanasan, sehingga sangat mungkin industri ini diintegrasikan dengan industri lainnya.