EVAPORASI

Komponen terbesar dari nira encer yang dihasilkan stasiun pemurnian adalah air (brix 10 – 12 % berarti kandungan air 88 – 90 %). Didalam brix nira terdapat gula yang akan diambil dalam bentuk hablur (kristal) maka kandungan airnya harus dihilangkan. Didalam langkah penghilangan air ini perlu diperhatikan agar tidak terjadi kehilangan atau kerusakan gula. Penghilangan air atau penguapan di pabrik gula dilaksanakan dalam dua tahap, yaitu pada stasiun penguapan yang sasaranya menghilangkan air sebanyak mungkin sehingga dicapai kondisi mendekati jenuh, sedang tahap kedua adalah melanjutkan penguapan sampai lahir kristal sukrosa yang dilakukan di stasiun kristalisasi. Pada stasiun penguapan akan dihilangkan air sampai nira mendekati jenuh, dengan kadar brix sekitar 62 – 70 %. Nira dengan kandungan brix sebesar ini didalam pabrik gula disebut nira kental. Mutu proses penguapan dinilai dari :

1.      Pencapaian brix nira kental  64 %,  angka penguapan 24 – 28 kg/m²/jam

2.      Kenaikan warna   5 %,  kenaikan turbidity    10 %

3.      Inversi    0,2 %,  glucose ratio turun    4 %

4.      Penurunan pH    0,3 poin,  gula dalam kondensat maupun air jatuhan  0 (nol)

5.      Kapasitas tercapai

      Proses Penguapan

Proses penguapan adalah  proses perubahan air menjadi uap sehingga air dapat dipisahkan dari nira. Pada proses penguapan akan terjadi proses perpindahan panas dari bahan pemanas ke nira sehingga air yang tadinya berada pade fase cair didalam nira berubah menjadi fase gas. Panas yang diperlukan untuk mengubah fase cair menjadi fase gas ini disebut Panas Penguapan. Didalam peristiwa ini, proses perpindahan panas akan dapat berlangsung bila ada daya dorong terjadinya perpindahan panas, dan daya dorong terjadinya perpindahan panas adalah selisih suhu antara sumber/bahan pemanas dengan nira yang akan dipanaskan. Makin besar selisih ini akan makin besar pula jumlah panas yang berpindah, berarti semakin banyak air yang diuapkan. Proses perpindahan panas ini secara umum dapat dituliskan dalam term :

Q  =  U.A.∆T

dimana :

Q   = panas yang berpindah  (kkal/jam)

A   = luas bidang perpindahan panas  (kkal/m²/jam/^oC)

U   = koefisien perpindahan panas  (m²)

∆T = selisih suhu  (C)

Agar proses penguapan berjalan cepat berarti panas yang berpindah (Q) harus besar, maka daya dorong perpindahan panas (∆T) diusahakan besar. Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan guna mendapatkan laju perpindahan panas yang tinggi, antara lain :

a.  Bahan pemanas harus memiliki suhu tinggi dan mudah dikendalikan,

b.  Proses transfer panas harus berjalan dengan baik tanpa banyak kehilangan panas.

Bahan pemanas yang mudah dikendalikan suhunya adalah uap, dimana suhu uap dapat berubah sesuai dengan tekanannya. Dikarenakan sukrosa dapat rusak akibat suhu yang tinggi maka suhu bahan pemanas akhirnya dibatasi dibawah 135^oC (Kestner) (akibat suhu tinggi sukrosa akan mengalami karamelisasi). Selanjutnya, karena penguapan membutuhkan banyak uap, maka untuk menghemat pemakaian uap tersebut penguapan dilakukan secara berganda dan pada kondisi hampa (vacuum). Penghematan pemakaian uap ini dijelaskan oleh RILLEUX :

1.      Dalam penguapan “multiple effect”maka setiap satuan bahan pemanas dapat menguapkan air sebanyak jumlah badan penguapnya.

2.      Pada proses pengambilan uap nira untuk pemanas nira (vapour bleeding) sebanyak W dari badan ke M dalam satu seri badan penguap yang terdiri dari N badan, maka penghematan setum yang diperoleh : 

  x W

Dengan mengoperasikan proses penguapan pada kondisi hampa, diperoleh beberapa keuntungan, yaitu :

1.      Kecepatan penguapan menjadi lebih tinggi sehingga air diuapkan lebih banyak, (kapasitas giling lebih besar).

2.      Suhu saat penguapan lebih rendah, kerusakan sukrosa lebih sedikit dan pembentukan zat warna lebih rendah,  (kualitas gula yang dihasilkan lebih tinggi).

Pada proses penguapan, yang dikehendaki hanyalah menghilangkan kandungan air dari nira, jika hanya ini yang terjadi berarti hanya proses fisika yang terjadi yaitu berubahnya air dari fase cair menjadi fase gas. Tetapi ada proses lain yang tidak dikehendaki terjadi selama proses ini berlangsung, hal ini dapat ditunjukan dari :

1. Air embun dari hasil penguapan tidak murni.

2. HK nira kental berbeda dengan nira encer.

3. Perubahan intensitas warna nira.

4. Terjadi tambahan kekeruhan nira.

5. Terjadi perubahan pH.

6. Terjadi pengerakan.

Dikarenakan didalam pabrik berat nira kental tidak ditimbang, maka jumlah air diuapkan diperoleh dengan cara dihitung.

Air Diuapkan = W =  [ 1 -   ] x NE

dimana :

bne = % brix nira encer

bnk = % brix nira kental

NE  = berat nira encer

PURIFIKASI

Tujuan utama pemurnian nira adalah menghilangkan kotoran / bukan gula yang terkandung dalam nira sebanyak mungkin yang dapat dilakukan tanpa menimbulkan kehilangan gula selama proses tersebut sehingga diperoleh nira yang bersih dan dengan biaya serendah mungkin. Selama pemurnian harus dijaga agar kerusakan sukrosa maupun monosakarida sekecil mungkin karena dapat menimbulkan kerugian-kerugian pada proses berikutnya. Nira mentah terdiri dari berbagai komponen yaitu :

1. Air
2. Brix

-          Pol (gula)

-          Bukan Gula (kotoran)

Setelah diketahui komponen nira, maka pada stasiun pemurnian ini akan diusahakan untuk dapat mengambil sukrosa dalam bentuk murni, atau dengan kata lain menyisihkan (menghilangkan) kotoran-kotoran (bukan gula) baik organik maupun anorganik, dari dispersa besar, kasar hingga molekuler yang terdapat dalam nira, meskipun dalam pelaksanaanya belum dapat dihilangkan secara sempurna, khususnya kotoran-kotoran yang terlarut dan melayang.

Mekanisme penghilangan kotoran :

1.    Cara kimia

Penghilangan kotoran secara kimia dengan menggunakan suatu zat yang dapat bereaksi dengan niranya. Nira yang bersifat asam harus dinetralkan dengan suatu basa yang dapat menimbulkan efek pemurnian yang baik. Produk yang terbentuk dari reaksi penetralan tersebut diharapkan berupa suatu bahan yang tidak larut di dalam nira (mengendap), sehingga komponen bukan gula yang terdapat dalam nira dapat mengendap. Yang berarti terjadi pemurnian terhadap komponen tersebut dari nira.

1.    Cara kimia fisika

Proses penghilangan kotoran cara kimia fisika peristiwanya bersumber dari cara kimia. Suatu peristiwa yang disebut absorbsi yaitu kemampuan suatu bahan untuk dapat menarik benda-benda lain disekitarnya ke permukaan benda tersebut. Dalam cara kimia tadi dimana terbentuk endapan. Endapan ini dapat menyerap partikel-partikel kecil dari sekitarnya ke permukaan endapan sehingga turut terbawa mengendap. Dengan demikian terjadi penghilangan kotoran lembut dari nira sehingga nira menjadi jernih.

2.    Cara fisika

Penghilangan kotoran secara fisika digolongkan beberapa cara seperti pengendapan, penyaringan dan pengapungan. Keberhasilan proses penghilangan kotoran secara fisis tergantung dari hasil pekerjaan secara kimia fisika.

Mutu proses pemurnian dinilai dari:

a.    Pemisahan bukan gula =efek pemurnian (12-16%)

b.    Kenaikan HK (+/-2 point)

c.    Mutu nira encer :

turbidity(+/- 100 ppm),

warna (+/-650 IU)

Kadar kapur (+/-800ppm)

d.   Pol blotong(+/-2 %)

e.    Pemakaian kapur(+/- 0,1 ton CaO/100 ton tebu)

f.     Pemakaian belerang(+/- 0,035 ton/ton tebu)

g.    Kapasitas tercapai.

MUTU TEBU

Tebu yang layak giling harus memenuhi kriteria B-S-M;
B = bersih , kotoran yang terikut/trash tidak boleh > 5%
S = segar , waktu dari mulai ditebang hingga di giling < 24 jam
M = manis , ( tebu berada pada kondisi masak dimana kandungan sukrosa tertinggi )
untuk menentukan kemasakan dimana kandungan gula maksimal pada batang tebu maka pertumbuhan tebu perlu di ikuti perkembanganya dari waktu kewaktu ( kandungan gulanya ).
1. Faktor kemasakan
bagian batang tebu yang paling manis di mulai dari bagian terbawah yg berada dekat dengan akar, dengan bertambah umur tebu kandungan gulanya pun meningkat dan semakin menyebar hingga ke pucuk batang.faktor kemasakan menyajikan data peningkatan kandungan gula pada batang tebu (dari dasar hingga pucuk ). hingga jika tebu yang sudah masak nilai faktor kemasakan akan semakin rendah.
untuk memutuskan tebu sudah masak sebaiknya tidak hanya melihat dari hasil analisa faktor kemasakan saja. oleh sebab itu, analisa ini tidak boleh dilakukan sekali saja,tetapi beberapa kali ( 3 kali ) yang tujuanya mengikuti dan terus membandingkan hingga akhirnya di dapatkan waktu yang paling tepat untuk memanen tebu yg telah benar-benar masak.
2. Koefisien daya tahan
seperti telah di jelaskan di atas, berarti nilai koefisien daya tahan dari 1 jadwal periode analisa ke periode analisa berikutnya akan menunjukan nilai > 100 yang artinya pertambahan kandungan sukrosa masih terjadi. KDT = 100 sudah tepat, karena pertambahan kandungan gula sudah berhenti ( maksimal ) jika KDT telah menunjukan nilai < 100 hal ini terjadi akibat pertumbuhan generatif dari tebu setelah melewati masa kemasakanya.

BAHAN BAKU PROSES DI PABRIK GULA TEBU

Bahan baku proses pabrik gula adalah tanaman yang banyak mengandung gula. Kandungan gula dalam tanaman ini berasal dari hasil proses asimilasi yang terjadi dalam tanaman ini. Tanaman sebagai bahan baku pabrik gula di Indonesia terutama adalah tebu,memang ada banyak tanaman yang juga dapat menghasilkan gula seperti kelapa,enau,nipah,dan sebagainya. Tanaman yang paling banyak digunakan sebagai sumber bahan baku pabrik gula di Indonesia adalah tebu. Tebu adalah tanaman keluarga rumput-rumputan ( graminae ) yang mempersyaratkan iklim banyak hujan saat mulai ditanam dan sedikit hujan ( kemarau ) saat dipanen. Kondisi ini sesuai kondisi iklim di Indonesia yang memiliki dua macam iklim ialah musim penghujan ( banyak air ) dan musim kemarau ( sedikit hujan ). Tebu yang digunakan sebagai bahan baku pabrik merupakan tanaman keturunan hasil persilangan antara tebu alam dan pimping. Untuk pertunbuhanya sendiri,juga mempersyaratkan kondisi tanah tempat tumbuhnya. Maka untuk memperoleh hasil yang sesuai dengan yang diharapkan,agar ditanam jenis ( varietas ) tertentu yang sesuai dengan kondisi tanah dan iklim ( suhu,angin,dan intensitas curah hujan ) agar didapat hasil gula yang cukup tinggi.

Gula sebagai hasil proses asimilasi disimpan oleh tanaman didalam cairan sel tebu. Cairan sel ini dilingkungan pabrik gula disebut nira. Selanjutnya mudah dimengerti bahwa didalam nira dari tanaman ini pasti gula tercampur dengan bahan-bahan lain yang diperlukan didalam pertumbuhan tanaman.

Beberapa masalah yang perlu diperhatikan dan memerlukan tindakan lanjutan antara lain :

1.       Gula yang terdapat didalam tanaman tebu merupakan hasil proses asimilasi. Proses asimilasi hanya dapat dilakukan tanaman yang memiliki zat hijau daun ( klorofil ) dan dengan bantuan sinar matahari. Karena terbentuknya gula dengan cara ini maka dapat dikatakan yang mampu membuat gula hanyalah tanaman ( termasuk tanaman tebu ). Karena itu, segala usaha yang dilakukan pabrik gula haruslah mengupayakan agar terbentuknya gula dalam tebu adalah maksimal.

2.       Gula yang sudah terbentuk didalam batang-batang tebu secara maksimal itu harus diusahakan agar selama proses dipabrik diusahakan agar gula yang telah terbentuk tersebut tidak hilang maupun rusak.

Untuk dapat memperoleh hasil sesuai dengan rencana diatas,maka perlu diikuti perkembangan terbentuknya gula ditanaman tebu maupun langkah pabrikasi didalam mengambil gula yang sudah terdapat didalam tebu. Agar gula yang telah terbentuk itu tidak hilang dan tidak rusak maka petugas yang bertanggung jawab menangani kegiatan dipabrik harus dapat mengikuti proses yang terjadi,baik semenjak proses menghasilkan gula ditanaman maupun dalam proses pengambilan gula dari tanaman didalam pabrik.

1.       PENETAPAN KEMASAKAN

Agar diperoleh kandungan gula yang maksimal dalam tebu maka perlu diketahui/diikuti perkembangan kandungan sukrosa didalam batang tebu ( tingkat kemasakan batang tebu ). Untuk itu perlu dianalisa dari waktu kewaktu kandungan sukrosa  didalam batang tebu. Untuk maksud ini diambil contoh tebu dari kebun. Contoh harus menggambarkan kondisi sebenarnya tanaman. Maka contoh yang dianalisa merupakan contoh yang benar-benar menggambarkan kondisi nyata keadaan tanaman di kebun ( harus dapat merepresentasikan keadaan nyata tebu dikebun ).

2.       PENGAMBILAN CONTOH TEBU

Contoh tebu harus dapat menggambarkan keadaan nyata dari kebun. Untuk itu contoh tebu sudah ditetapkan beberapa bulan sebelum pelaksanaan panen ( tebang dilakukan) .

Rumpun yang akan digunakan sebagai contoh ditetapkan sebelum pengambilan agar merata seluruh bagian kebun demikian pula kemungkinan adanya kejadian pada tebu yang digunakan sebagai contoh. Batang-batang dalam rumpun diberi nomor urut sesuai dengan periode analisa. Penetapan rumpun contoh dilakukan menurut cara-cara tertentu. Yang umum dilakukan dengan cara lurus atau zig-zag. Misalkan setiap petak contoh terdiri dari 100 juringan maka tumpun contoh diambil dari rumpun dalam juringan ke 50 lurus atau rumpun ke 25 dengan juringan rumpun ke 75.

Tebu memerlukan suhu tinggi dan air yang cukup selama pertumbuhannya. Dengan bantuan sistem penangkaran,varietas tebu dapat dihasilkan pada suatu iklim yang luas,tahan terhadap kekeringan,dan tahan terhadap penyakit.

Gula secara sintetis dibuat oleh batang tebu yaitu air dan co₂ ( atmosfer ). Pertama dibentuk hexose, selanjutnya selama fase pertumbuhan terbentuklah sukrosa ( gula kristal yang umum kita kenal ). Tebu masak normal pada bulan-bulan yang lebih dingin sedangkan masa tebang  dilakukan pada musim dingin ( winter ). Atau didaerah tropis, pada musim penghujan adalah untuk pertunbuhan , sedang masa tebang pada musim kering ( kemarau ).

PROSES FOTOSINTESIS OLEH TANAMAN TEBU

Pabrik gula tidak membuat gula ( sukrosa ), pabrik gula hanya mengambil gula yang telah dihasilkan pada batang tanaman tebu yaitu dengan proses fotosintesis. Reaksi fotosintesis meliputi 2 hal, yaitu:

1.       Proses penyerapan cahaya matahari agar dapat dipakai oleh sel-sel organisme agar tetap hidup ( pada siang hari )

2.       Perubahan zat anorganik menjadi zat okum berupa gula ( sukrosa )

Persyaratan terjadinya reaksi fotosintesis adalah :

·         Tanaman tebu sehat, pertumbuhannya baik ,dan tersedianya klorofil ( zat hijau daun )

·         Adanya sinar matahari yang cukup

·         Pupuk tercukupi, terutama yang mengandung phospat

·         Pengairan yang baik agar kebutuhan air tecukupi.

·         Sirkulasi udara dikebun cukup baik, CO₂ terserap dan pembuangan O₂ lancar

 

klorofil

REAKSI FOTOSINTESIS :

Sinar matahari

Reaksi  I   :        6 CO₂  +   6 H₂O                                               C₆H₁₂O₆   +   6 O₂

hexose

Enzym

Reaksi  II  :        C₆H₁₂O₆   +   C₆H₁₂O₆                                                   C₁₂H₂₂O₁₁   +   H₂O

Reaksi-reaksi diatas terjadi dalam proses yang cukup komplek yang terdiri dari reaksi cahaya ( reaksi fotokimia ) dan reaksi gelap ( reaksi kimia murni ) yang dapat digambarkan sebagai berikut :

1.      

Cahaya

REAKSI CAHAYA  ( FOTOKIMIA )

CO2

         Khloroplast  +  H₂O  +  ADP  +  Pa  +  NADP                              ¹/₂ O₂  +  ATP  +  NADPH₂

                            

2.       REAKSI GELAP  ( Kimia murni )

Khloroplast  +  CO₂  +  ATP  +  NADPH₂             Pa  +  NADPH₂  +  gula

Catatan :

                Pa  =  Phospat anorganik

                ADP  =   Adenosin Diphospat

                ATP   =   Adenosin Triphospat

                NADP   =   Nikotamida Adenin Dinukleotida Phospat

                ADP , ATP , NADP adalah komponen asam nukleat