Engineering Design of Vertical and Horizontal Briquette Printing Machines on Briquette Quality

Angger Bagus Prasetiyo; Aditya Rahayu; Daru Sugati

doi:10.29407/jmn.v9i1.28318

Authors

Angger Bagus Prasetiyo Universitas Tidar https://orcid.org/0000-0001-7558-7940
Aditya Rahayu Institut Teknologi Nasional Yogyakarta
Daru Sugati Institut Teknologi Nasional Yogyakarta

DOI:

https://doi.org/10.29407/jmn.v9i1.28318

Keywords:

briket biomassa, densifikasi, mesin pencetak, gaya tekan, kualitas briket

Abstract

Briket biomassa merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang potensial, namun kualitas briket sangat dipengaruhi oleh mekanisme densifikasi dan orientasi gaya tekan yang dihasilkan oleh mesin pencetak briket. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh desain mesin pencetak briket tipe vertikal dan horizontal terhadap karakteristik fisik dan mekanik briket biomassa. Penelitian dilakukan secara eksperimental dengan pendekatan komparatif menggunakan campuran biomassa berupa arang sekam padi (40%), arang serbuk kayu (40%), perekat tapioka (10%), dan air (10%). Mesin pencetak tipe vertikal menggunakan sistem pemadatan pneumatic-hydraulic dengan variasi tekanan sebesar 206.842, 344.738, 482.633, dan 620.528 Pa, sedangkan mesin tipe horizontal menggunakan mekanisme screw press yang digerakkan motor listrik 1,5 HP dengan diameter screw 6 cm, panjang screw 26 cm, dan kapasitas produksi 200 kg/jam. Tekanan pemadatan pada mesin horizontal tidak dapat dinyatakan sebagai satu nilai tetap seperti pada mesin vertikal karena mekanisme screw press menghasilkan tekanan dinamis yang berubah secara kontinu selama proses pencetakan. Kualitas briket dianalisis berdasarkan densitas, ketahanan mekanik (drop test), water resistance index (WRI), dan laju pembakaran. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan tekanan pemadatan pada mesin vertikal mampu meningkatkan densitas briket dari 0,551 menjadi 0,731 g/cm³ serta menurunkan persentase kerusakan drop test dari 45,15% menjadi 18,51%. Selain itu, laju pembakaran menurun dari 0,215 menjadi 0,158 g/menit yang menunjukkan terbentuknya struktur briket yang lebih padat dan stabil. Mesin horizontal menghasilkan densitas rata-rata sebesar 0,654 g/cm³ dengan laju pembakaran sebesar 0,175 g/menit serta menunjukkan variasi struktur yang relatif lebih besar. Hasil penelitian menunjukkan bahwa orientasi gaya tekan vertikal menghasilkan distribusi tekanan yang lebih merata dan proses densifikasi biomassa yang lebih efektif sehingga menghasilkan briket dengan kekuatan mekanik dan kestabilan pembakaran yang lebih baik. Penelitian ini memberikan kontribusi ilmiah dalam menjelaskan hubungan antara orientasi gaya tekan, mekanisme densifikasi, dan kualitas briket pada sistem pencetakan biomassa.

Downloads

Download data is not yet available.

Abstract views: 0 ,

References

1] A. K. Rai, N. H. Al Makishah, Z. Wen, G. Gupta, S. Pandit, dan R. Prasad, “Recent Developments in Lignocellulosic Biofuels, a Renewable Source of Bioenergy,” Fermentation, vol. 8, no. 4. hal. 161, 2022, doi: 10.3390/fermentation8040161.

[2] M. Guo, W. Song, dan J. Buhain, “Bioenergy and biofuels: History, status, and perspective,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 42, hal. 712–725, 2015, doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.10.013.

[3] K. Sahoo, E. Bilek, R. Bergman, dan S. Mani, “Techno-economic analysis of producing solid biofuels and biochar from forest residues using portable systems,” Appl. Energy, vol. 235, hal. 578–590, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.10.076.

[4] Y. Shiferaw et al., “Conversion of coffee residue waste and Eucalyptus globulus leaf extract into an alternative solid fuel,” Energy Sources, Part A Recover. Util. Environ. Eff., vol. 40, no. 7, hal. 780–786, Apr 2018, doi: 10.1080/15567036.2018.1463309.

[5] T. Wang et al., “Assessment of combustion and emission behavior of corn straw biochar briquette fuels under different temperatures,” J. Environ. Manage., vol. 250, hal. 109399, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2019.109399.

[6] Dermawan, Arfandy, A. Tangkemanda, dan A. N. Muttaqin, “Design and Construction of a Mixing Machine in the Process of Manufacturing Coconut Shell Charcoal Briquettes,” Engineering Proceedings, vol. 84, no. 1. hal. 28, 2025, doi: 10.3390/engproc2025084028.

[7] A. Kaur, M. Roy, dan K. Kundu, “Densification of biomass by briquetting: A review,” Int. J. Recent Sci. Res, vol. 8, no. 10, hal. 20561–20568, 2017.

[8] E. Christoforou dan P. A. Fokaides, Advances in solid biofuels. Springer, 2018.

[9] J. S. Tumuluru, C. T. Wright, J. R. Hess, dan K. L. Kenney, “A review of biomass densification systems to develop uniform feedstock commodities for bioenergy application,” Biofuels, Bioprod. Biorefining, vol. 5, no. 6, hal. 683–707, 2011, doi: 10.1002/bbb.324.

[10] A. Adeleke, J. Odusote, P. Ikubanni, O. Lasode, M. Malathi, dan D. Pasawan, “Physical and mechanical characteristics of composite briquette from coal and pretreated wood fines,” Int. J. Coal Sci. Technol., vol. 8, no. 5, hal. 1088–1098, 2021, doi: 10.1007/s40789-021-00438-0.

[11] A. K. Sunnu, K. A. Adu-Poku, dan G. K. Ayetor, “Production and Characterization of Charred Briquettes from Various Agricultural Waste,” Combust. Sci. Technol., vol. 195, no. 5, hal. 1000–1021, Apr 2023, doi: 10.1080/00102202.2021.1977803.

[12] J. I. Orisaleye, S. O. Jekayinfa, C. Dittrich, O. F. Obi, dan R. Pecenka, “Effects of Feeding Speed and Temperature on Properties of Briquettes from Poplar Wood Using a Hydraulic Briquetting Press,” Resources, vol. 12, no. 1, 2023, doi: 10.3390/resources12010012.

[13] M. Wu, K. Wei, J. Jiang, B. Bin Xu, dan S. Ge, “Advancing green sustainability: A comprehensive review of biomass briquette integration for coal-based energy frameworks,” Int. J. Coal Sci. Technol., vol. 12, no. 1, 2025, doi: 10.1007/s40789-025-00779-0.

[14] A. B. Prasetiyo et al., “Pengaruh Cetakan Briket Terhadap Karakteristik Briket The Influence Of Briquette Molds On Briquette,” SJME Kinemat., vol. 10, no. 1, hal. 21–32, 2025, doi: 10.20527/sjmekinematika.v10i1.606.

[15] R. S. Bello dan M. A. Onilude, “Physico-mechanical Characteristics of High Density Briquettes produced from Composite Sawdust,” J. Appl. Sci. Environ. Manag., vol. 24, no. 5, hal. 779–787, 2020, doi: 10.4314/jasem.v24i5.8.

[16] S. Y. Kpalo, M. F. Zainuddin, L. A. Manaf, dan A. M. Roslan, “A review of technical and economic aspects of biomass briquetting,” Sustain., vol. 12, no. 11, 2020, doi: 10.3390/su12114609.

[17] T. Rajaseenivasan, V. Srinivasan, G. Syed Mohamed Qadir, dan K. Srithar, “An investigation on the performance of sawdust briquette blending with neem powder,” Alexandria Eng. J., vol. 55, no. 3, hal. 2833–2838, 2016, doi: 10.1016/j.aej.2016.07.009.

[18] J. S. Tumuluru, L. G. Tabil, Y. Song, K. L. Iroba, dan V. Meda, “Impact of process conditions on the density and durability of wheat, oat, canola, and barley straw briquettes,” Bioenergy Res., vol. 8, no. 1, hal. 388–401, 2015, doi: 10.1007/s12155-014-9527-4.

[19] R. N. Ossei-Bremang, E. A. Adjei, F. Kemausuor, T. Mockenhaupt, dan T. Bar-Nosber, “Effects of compression pressure, biomass ratio and binder proportion on the calorific value and mechanical integrity of waste-based briquettes,” Bioresour. Technol. Reports, vol. 25, hal. 101724, 2024, doi: https://doi.org/10.1016/j.biteb.2023.101724.

[20] J. I. Orisaleye, S. O. Jekayinfa, A. A. Ogundare, M. R. Shittu, O. O. Akinola, dan K. O. Odesanya, “Effects of Process Variables on Physico-Mechanical Properties of Abura (Mitrogyna ciliata) Sawdust Briquettes,” Biomass, vol. 4, no. 3. hal. 671–686, 2024, doi: 10.3390/biomass4030037.

[21] Y. K. Dalimunthe, D. Sulistyanto, S. Irham, T. A. Rizky, T. Madani, dan A. Lagrama, “The effect of briquette pressure on the mechanical characteristics of peanut shell briquettes,” AIP Conf. Proc., vol. 3223, no. 1, hal. 30001, Jan 2025, doi: 10.1063/5.0243630.

[22] H. A. Ajimotokan, S. E. Ibitoye, J. K. Odusote, O. A. Adesoye, dan P. O. Omoniyi, “Physico-mechanical Properties of Composite Briquettes from Corncob and Rice Husk,” J. Bioresour. Bioprod., vol. 4, no. 3, hal. 159–165, 2019, doi: 10.12162/jbb.v4i3.004.

[23] S. Y. Kpalo, M. F. Zainuddin, L. A. Manaf, dan A. M. Roslan, “Production and characterization of hybrid briquettes from corncobs and oil palm trunk bark under a low pressure densification technique,” Sustain., vol. 12, no. 6, 2020, doi: 10.3390/su12062468.

[24] S. Y. Kpalo, M. F. Zainuddin, L. A. Manaf, A. M. Roslan, dan N. N. Nik Ab Rahim, “Techno-Economic Viability Assessment of a Household Scale Agricultural Residue Composite Briquette Project for Rural Communities in Nigeria,” Sustainability, vol. 14, no. 15. 2022, doi: 10.3390/su14159399.

[25] M. A. Almu, S. Syahrul, dan Y. A. Padang, “Analisa Nilai Kalor dan Laju Pembakaran Pada Briket Campuran Biji Nyamplung (Calophyllm Inophyllum) dan Abu Sekam Padi,” Din. Tek. Mesin, vol. 4, no. 2, hal. 117–122, 2014, doi: 10.29303/d.v4i2.61.

[26] A. D. Seboka, J. Morken, M. S. Adaramola, G. A. Ewunie, dan L. Feng, “Optimization of briquetting parameters and their effects on thermochemical fuel properties of biowaste briquettes,” Bioresour. Technol., vol. 439, hal. 133277, 2026, doi: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2025.133277.

[27] R. Walozi et al., “Critical review of biomass heterogeneity effects on briquette combustion,” Discov. Appl. Sci., vol. 8, no. 3, hal. 309, 2026, doi: 10.1007/s42452-025-08212-6.