Minggu, 10 Januari 2010

SEGALA SESUATU TENTANG RENDEMEN GULA (KEHILANGAN GULA (SUKROSA) PADA PROSES PEMBUATAN GULA TEBU)

Proses pembuatan gula dari tebu melalui beberapa tahap dimulai dari lahan sampai ke emplasemen gilingan, mengesktrak nira di gilingan, pemurnian nira, penguapan, kristalisasi, puteran sampai pengepakan gula dalam karung. Dari berbagai tahap tersebut terjadi kehilangan gula dalam hal ini sukrosa sehingga jumlah sukrosa yang seharusnya bisa dikristalkan menjadi gula berkurang. Oleh karena itu sebenarnya Pabrik Gula bukanlah tempat untuk membuat gula, PG hanya berkewajiban untuk menyelamatkan gula (sukrosa) yang ada dalam tebu. Proses pembentukan sukrosa sendiri terjadi di lahan melalui proses fotosintesis. Penyebab kehilangan sukrosa dapat dikategorikan sebagai berikut :
1. Karena zat kimia yaitu kondisi asam
2. Kehilangan secara fisik
3. Kehilangan yang disebabkan oleh mikroba
Langkah pertama pada proses pembuatan gula tebu adalah tahapan tebang angkut. Sebelum tebu ditebang kehilangan gula dapat disebabkan karena penyakit, hama, atau oleh cuaca. Setelah ditebang tebu akan mengalami kerusakan yang disebabkan oleh enzyme, bahan kimia dan mikroba. Enzim invertase yang terdapat pada tebu akan mengkonversi sukrosa menjadi gula reduksi (glukosa dan fruktosa) sehingga kemurnian dari nira berkurang. Kerusakan oleh mikroba disebabkan oleh bakteri Leuconostoc, dimana bakteri ini dapat menyebabkan terbentuknya dextran. Pembentukan dextran yang berlebihan akan menimbulkan kesulitan dalam proses. Oleh karena itu untuk mengurangi kehilangan gula selama tebang angkut, hendaknya proses tebang angkut dilakukan secara efisien sehingga tebu setelah ditebang dapat digiling secepatnya.
Kehilangan gula juga dapat terjadi di stasiun gilingan, dimana tebu akan diekstrak dan diambil niranya. Karena kondisi nira secara alami bersifat asam, maka pertumbuhan bakteri akan semakin cepat dan dapat menyebabkan inversi. Untuk meminimalisasi kehilangan dilakukan sanitasi gilingan dengan baik, diantaranya adalah dengan menyemprotkan uap ke gilingan pada periode tertentu dan juga penggunaan biocide untuk mengurangi pertumbuhan bakteri. Kehilangan gula ke ampas juga harus ditekan seminimal mungkin dengan menekan pol ampas < 2 %, yaitu dengan setelan gilingan yang baik.
Di stasiun pemurnian nira dimurnikan dengan menghilangkan kotoran bukan gula. Pada proses ini nira dipanaskan sampai suhu 70 – 1000 C dengan kondisi asam dan basa. Kemungkinan kehilangan gula cukup besar karena dengan suhu tinggi dan kondisi asam inverse sukrosa berjalan semakin cepat. Oleh karena itu pada tahap-tahap proses pemurnian misalnya pada defekator dilakukan dengan cepat. Untuk reaksi di defekator membutuhkan waktu kurang lebih 3 menit. Selain itu kehilangan gula juga bisa dari blotong yang disebabkan karena saringan rotary vacuum filter bocor atau kondisi vakum yang optimal.
Pada stasiun penguapan kehilangan gula dapat terjadi karena adanya entrainment pada badan akhir evaporator. Selain kehilangan gula entrainment dapat mencemari air kondensat sehingga tidak dapat digunakan untuk proses atau air boiler.
Pada proses pemuteran juga rentan terjadi kehilangan gula, penyebabnya antara lain :
1. Saringan yang bocor sehingga kristal lolos dari saringan.
2. Kristal gula yang melarut lagi

Selain lari ke ampas dan blotong, pada proses pembuatan gula, kehilangan gula terbesar adalah dari tetes. Penekanan kehilangan gula dalam tetes dilakukan pada proses pemuteran gula D1, yaitu dengan mengatur penambahan air dan suhu dari magma yang diputar.

PENGARUH DEKSTRAN PADA PROSES PEMBUATAN GULA TEBU
Dekstran adalah polimer glukosa (glucan) yang dihubungkan satu sama lain terutama oleh ikatan alfa – (1 –> 6), paling sedikit 50 – 60% dan dengan ikatan alpha – (1 –> 4) dan ikatan alpha – (1 –> 3) pada cabang. Dekstran yang diisolasi di Indonesia berat molekulnya berada pada kisaran 2 x 104 sampai 5 x 106, larut dalam air, tidak larut dalam ethanol 50 % dengan putaran spesifik [alpha] diatas +215 C.
Nira segar yang baru diperah tidak mengandung dekstran, tetapi mengandung senyawa polisakarida yang terdiri dari galaktosa, arabinosa, manosa, xylosa dan sedikit glukosa dengan perputaran spesifik -460. Senyawa tersebut dinamakan ISP (ingenious sugar cane polysacharides). Dekstran tidak terdapat dalam nira segar dari tebu sehat, tetapi terdapat pada tebu wayu. Dekstran terbentuk dari sukrosa karena adanya bakteri Leuconostoc mesenteorides yang menghasilkan enzim dekstran sukrase. Menurut M. Mochtar rata-rata kadar dekstran dalam nira mentah pabrik gula di Indonesia antara 0.037 – 0.085 % brix, dalam nira kental 0.024 - 0.080 % brix, dalam tetes 0.111 – 0.353 % brix dan gula putih 0.029 - 0.053 % brix.
Pembentukan Dekstran Dalam Pasca Panen
Dengan berkembangnya metode pemanenan tebu secara mekanis yang disertai dengan pembakaran tebu, tebu dipotong-potong dan waktu tunda prosesing yang lama menimbulkan permasalahan baru dalam industri gula. Dengan sistem tersebut maka dalam tebu akan terbentuk polisakarida antara lain dekstran yang diikuti dengan naiknya viskositas dan perubahan bentuk hablur sehingga menyulitkan pengolahan.
Pembentukan dekstran juga dipengaruhi oleh perlakuan pada proses tebang. Pada saat ini kebanyakan proses tebang dengan cara membakar lahan. Pembakaran tebu memang dapat meningkatkan kapasitas tebang baik secara manual maupun mekanis dan menekan kadar kotoran (daun, pucuk, pelepah, dll), akan tetapi apabila setelah dibakar terlambat ditebang atau diproses pembentukan dekstran akan lebih cepat daripada tebu yang ditebang tanpa pembakaran lahan.
Mekanisme pembentukan dekstran dari sukrose oleh Leuconostoc Mesenteroides, yaitu sukrose berperan donor dan penerima gugus glukosil :

Dengan terbentuknya dekstran dapat menimbulkan kesukaran dalam pemrosesan dan dalam analisa gula. Adanya dekstran 0,1 % menyebabkan pembacaan polarimeter sebagai sukrosa palsu 0,3 %. Pembacaan sukrosa palsu ini dapat mengacaukan perhitungan angka-angka dalam neraca massa proses yang didasarkan pada pol seperti ekstraksi, winter rendemen dan lain-lain.

EKSTRAKSI PADAT CAIR (DIFFUSER) NIRA TEBU
Pada saat ini di Indonesia terdapat 61 pabrik gula (PG) dimana pada proses pemerahan nira dari tebu kebanyakan memakai gilingan. Ada metode lain yang dapat digunakan untuk memerah nira dari tebu, yaitu menggunakan ‘DIFFUSER” atau ekstraksi padat cair (EPC). Dari 61 PG hanya ada 2 pabrik gula yang menggunakan diffuser yaitu PG. Kedawung (1984) dan PG. Bungamayang (1994).
Eksperimen penggunaan difusi untuk mengesktrak nira dari tebu dimulai sejak 1886 – 1889 oleh Spencer di Lousiana. Diffuser skala pilot telah dicoba dan dan dievaluasi pada tahun 1950 an di pabrik gula di Hawaii. Pada kongres XII di Puerto Rico ekstraksi nira menggunakan diffuser menjadi topik pembahasan yang hangat.
Keuntungan dari pemakaian alat EPC antara lain dengan mudah dapat mencapai ekstraksi 97 – 98 %, biaya operasi lebih rendah, kebutuhan tenaga lebih rendah dan demikian pula investasi yang diperlukan relatif lebih rendah daripada sistim gilingan. Suhu yang cukup tinggi diperlukan untuk memperbaiki denaturasi dari sel-sel tebu, sanitasi dan viskositas. Pemberian kapur sampai pH yang ditetapkan untuk mengurangi proses inversi dan korosi. Untuk mencegah atau mengurangi terjadinya korosi dan abrasi maka permukaan dari diffuser paling sedikit setinggi lapisan cacahan (2 meter) dan penampung nira dilapisi dengan baja tahan karat.

Untuk mencapai hasil ekstraksi yang tinggi seperti halnya di gilingan, diperlukan pencacahan tebu yang cukup, imbibisi yang cukup, suhu dalam diffuser sekitar 750 C. pH dalam EPC 6 – 6.5 dan waktu ekstraksi 50 – 60 menit. Sirkulasi yang optimal dalam diffuser dapat menghasilkan ekstraksi yang cukup tinggi pada imbibisi dibawah 300 % sabut dan dengan pengaturan aliran nira / deflektor.
PROSES EKSTRAKSI PADAT CAIR (diffuser)
Proses ekstraksi gula dari batang tebu giling sebelum dimasukkan ke gilingan atau alat diffuser terlebih dahulu melalui peralatan preparasi tebu, antara lain : cane cutter, shredder, hammer shredder dll, sehingga dihasilkan cacahan tebu atau preparation index (PI) yang baik.
Pencacahan dilakukan sampai batas tertentu 90 – 92 % untuk selanjutnya hasil cacahan dimasukkan kegilingan atau ke dalam alat diffuser dengan feeder sehingga cacahan tebu dapat terbagi rata selebar diffuser. Dalam pelaksanaannya cacahan tebu tersebut bergerak dari arah depan ke belakang melalui rantai pengangkut dengan kecepatan 0.9 – 1.2 m/min atau 50 – 60 menit, supaya nira dalam diffuser tidak tinggal terlalu lama dan mengurangi inversi karena seringnya sirkulasi.
Alat EPC (diffuser) tipe horisontal terdiri dari 12 tray, gambar 1. Tiap-tiap tray terdapat deflektor. Kegunaan deflektor adalah untuk mengatur jatuhnya nira yang dipompa atau disirkulasi dari tray berikutnya dan alat ini dapat dirubah-rubah sesuai dengan kapasitas giling. Pada tray no. 2 dan no. 10 dipasang lifting screw sepanjang lebar diffuser, gunanya untuk mengaduk cacahan tebu supaya tidak padat. Untuk mengurangi terjadinya inversi, maka ditambahkan susu kapur sehingga pH nira terjaga pada pH 6 – 6.5.
Pemberian air imbibisi panas kedalam EPC dilakukan dengan countercurrent dimana cacahan tebu bergerak dari depan ke belakang dan cairan dipompa dari belakang ke depan sehingga proses ekstraksi akan berjalan dengan sendirinya. Pada tray paling depan atau tray no. 1 dihasilkan konsentrasi nira yang paling tinggi atau kandungan saccharosanya tinggi, makin ke belakang kandungan saccharosanya makin rendah. Nira pada tray no. 1 selanjutnya dipompa ke proses pengolahan untuk proses lebih lanjut sampai menghasilkan gula produk.
Ampas yang keluar dari diffuser melewati sebuah dewatering drum untuk mengurangi kandungan airnya, selanjutnya ampas diperah pada dewatering mill dimana nira hasil pemerahan dipompa dan dikembalikan ke diffuser dan ampasnya untuk bahan bakar boiler.
Keuntungan dan Kerugian pemakaian EPC (Hugot, 1986) :
1. Keuntungan teknis
• Penggunaan power lebih rendah dibandinkan dengan gilingan.
• Retention time yang lebih lama pada EPC berpengaruh terhadap ekstraksi, sehingga dapat dicapai > 97 %
• Suhu kerja yang tinggi 80 – 900 C mengakibatkan kenaikan ekstraksi disamping mereduser munculnya bakteri yang mengaikbatkan inversi pada sukrosa.
• Beban juicer rendah rendah, karena nira di diffuser suhunya tinggi
• Penggunaan tenaga operator lebih sedikit.
• Cara operasional alat EPC lebih mudah
2. Keuntungan dari segi ekonomis
• Harga EPC ± 70 % lebih rendah dari gilingan dengan kapasitas yang sama.
• Biaya perawatan lebih murah.
• Peningkatan ekstraksi ± 3 %.
3. Kerugian :
• Pemakaian uap lebih besar daripada gilingan.
• Keasaman dalam diffuser harus dijaga supaya tidak terjadi korosi dan inversi.
• Pemakaian imbibisi lebih besar, sehingga menambah beban evaporator.
Menurut Rein dan Ingham (1992) mengatakan jumlah air imbibisi bukan merupakan faktor utama untuk mendapatkan ekstraksi yang tinggi akan tetapi ditentukan oleh bagaimana cara mengatur sirkulasi yang baik, dapat diharapkan kecepatan perkolasi yang maksimal sehingga bisa didapatkan pula hasil ekstraksi yang tinggi.
Pengaruh kondisi operasional terhadap ekstraksi, antara lain :
1. Ukuran partikel
Biasanya diukur dengan angka preparation index (PI) yang ditentukan oleh kesiapan alat pencacah (cane cutter, shredder, hammer shredder)
2. Perbedaan konsentrasi
Ditentukan dengan jumlah dan pencampuran imbibisi nira dan air yang diberikan dipompa dengan cacahan tebu di masing-masing tray.
3. Kecepatan perkolasi
Kecepatan imbibisi nira atau air dalam menembus lapisan cacahan tebu dalam tray. Kecepatan perkolasi tentunya akan dipengaruhi oleh ukuran partikel, bila ukuran partikel terlalu halus akan mengakibatkan banjir atau dengan perkataan lain jumlah imbibisi yang ditambahkan lebih cepat dibanding yang mampu menembus cacahan tebu
4. Waktu tinggal
Pengaruh positif atas kenaikan waktun tinggal terhadap ekstraksi harus diperhitungkan dengan kenaikan inversi dan peningkatan warna nira apabila waktu tinggal terlalu lama
5. Suhu dan pH
Suhu yang tinggi akan berpengaruh positif terhadap ekstraksi karena adanya peningkatan kecepatan difusi dan penurunan viskositas namun akan berpengaruh negatif terhadap kecepatan perkulasi karena cacahan tebu akan semakin kompak. pH yang terlalu tinggi akan menurunkan kecepatan perkolasi hal ini mungkin karena pengaruh endapan kalsium fosfat pada lapisan tebu, tetapi pH yang terlalu rendah akan menyebabkan inversi.

EFISIENSI PABRIK
Efisiensi dari pabrik gula secara umum dinyatakan dalam tingkat ekstraksi di stasiun gilingan dan perolehan gula di stasiun pengolahan (boiling house). Overal Recovery diperoleh dengan mengalikan tingkat ekstraksi di stasiun gilingan dengan perolahan gula di stasiun pengolahan. Di Indonesia sistem perhitungan yang digunakan adalah dengan menggunakan Faktor Rendemen (FR)
Faktor Rendemen = KNT x HPB x PSHK x WR
KNT = Kadar Nira Tebu = Sap Gehalte Riet
Merupakan suatu angka yang menunjukkan jumlah nira tebu yang berhasil diperah oleh stasiun gilingan (nira tebu % tebu).
Yang mempengaruhi KNT antara lain :
1. Mutu tebu, jenis tebu, kadar sabut
2. Umur tebu : makin tua makin rendah
3. Kesegaran tebu
4. Kebersihan tebu
5. Mutu tebangan
6. Kotoran-kotoran tanah
7. Timbangan tebu dan nira
8. Timbangan air imbibisi.
Rendemen adalah perbandingan berat gula kristal (sukrosa) terhadap berat tebu yang giling. Sebagai contoh, bila dinyatakan rendemen 10% maka untuk setiap 1000 kg tebu giling diperoleh sukrosa 100 kg (10% x 1000 kg). Definisi tersebut tampaknya sangat sederhana, namun dalam prakteknya pengukuran rendemen tidak mudah. Angka perbandingan sukrosa terhadap tebu yang benar baru bisa diperoleh jika pabrik gula (PG) berhenti beroperasi. Semua bahan baku digiling dan semua gula ditampung, kemudian keduanya dihitung dan dibandingkan. Dalam kenyataanya, tebu yang masuk ke PG dimiliki oleh ratusan bahkan ribuan petani. Tebu masuk secara kontinyu dan menghasilkan gula kristal yang kontinyu pula. Dalam kondisi seperti itu, tentu tidak gampang untuk membedakan rendemen tebu petani yang satu dengan petani lainnya. PG tidak bisa dihentikan sementara hanya untuk menghitung rendemen masing-masing petani.
Untuk mengatasi hal itu, maka penetapan rendemen di Indonesia dilakukan dengan menggunakan pendekatan rumus Hommes. Hommes menyatakan bahwa rendemen merupakan suatu besaran yang ditentukan oleh faktor luar pabrik dan faktor dalam pabrik. Yang dimaksud dengan faktor luar pabrik adalah nilai nira perahan pertama (NPP), sedangkan faktor pabrik tercakup dalam faktor rendemen (FR). Nilai NPP sepenuhnya tergantung kepada kualitas tebu yang digiling. FR juga memuat faktor-faktor luar pabrik yang secara detail akan dijelaskan kemudian. FR adalah suatu besaran tanpa satuan yang mengacu kepada kinerja PG. Secara matematis rumus penentuan rendemen dinyatakan sebagai berikut:
Rendemen = FR x Nilai Nira Perahan Pertama
Sebagai contoh, bila berdasarkan analisis diperoleh nilai nira perahan pertama 13,60% dan FR PG = 0,67, maka nilai rendemen adalah 9,11% (13,60 x 0,67). Secara lebih rinci, pengukuran nilai nira perahan pertama dan faktor rendemen akan dijelaskan pada uraian berikutnya. Rendemen yang diukur dengan cara di atas selnjutnya dinyatakan sebagai rendemen sementara. Rendemen nyata atau aktual ditetapkan kemudian dengan memasukkan faktor koreksi.

Sebelum diberlakukan Inpres No. 9 tahun 1975 usaha tani tebu berada di bawah satu manajemen (PG). Angka rendemen hanya dibutuhkan oleh PG guna keperluan intern mereka, terutama untuk mengukur kinerja proses. Namun sejak Inpres no.9 tahun 1975 berjalan, dimana petani berperan sebagai pemasok tebu dan memperoleh bagi hasil atas gula dari tebu mereka, maka penentuan rendemen sebagaimana rumus Hommes di atas ditetapkan dengan SK Mentan No. 013/SK/Mentan/BPB/1976.
Berdasarkan SK Mentan di atas, nilai nira perahan pertama diambil dari setiap contoh tebu yang minimal bisa memenuhi waktu giling 30 menit. Pada PG berkapasitas 2000-3000 TCD dalam waktu giling 30 menit diperlukan sekitar 60 ton tebu. Oleh karena itu, analisis nira perahan pertama dilakukan untuk setiap 60 ton tebu.
Cara pengambilan NPP di atas pada awalnya tidak menimbulkan masalah karena petani tebu umumnya bergabung membentuk kelompok tani, sehingga mereka bisa mencukupi sejumlah tebu yang diling (60 ton) untuk keperluan analisis rendemen. Akan tetapi, perkembangan berikutnya menunjukkan bahwa hal itu sulit dilaksanakan. Petani tebu banyak yang berdiri sendiri tanpa bergabung dengan kelompok tani. Jumlah tebu miliki petani secara individu tidak dapaqt memenuhi kebutuhan analisis.
Sementara itu, guna menjamin pembagian gula bagi petani yang cukup layak, pemerintah kemudian menetapkan nilai FR minimum melalui SK Mentan No. 126/Kpts/Um/3/1980. FR minimum ditentukan berdasarkan nilai rata-rata FR yang dicapai oleh PG. Bila nilai FR nyata pada saat giling lebih rendah dari FR minimum, maka untuk menghitung rendemen dipakai nilai FR minimum.

Ngitung rendemen
Pengertian Faktor Rendemen
Faktor rendemen merupakan suatu besaran yang bila dikalikan dengan nilai nira perahan pertama akan menghasilkan angka rendemen. FR merupakan cerminan dari faktor pabrik dan faktor luar pabrik, sebagaimana dinyatakan rumus berikut:
Faktor Rendemen = Nira % Tebu x HPBtotal x PSHK nm x WR
npp
dimana:
Nilai Nira (NN) adalah perbandingan jumlah hablur yang dihasilkan terhadap jumlah nira yang diolah, dalam hal ini nira perahan pertama. Jika Nilai Nira dinyatakan dengan rumus Winter Carp maka :
(1) Nilai Nira Perahan Pertama = {Pol – 0,40 (Brix – Pol)}
Nilai Brix adalah gambaran seberapa banyak zat pada terlarut dalam nira. Di dalam padatan terlarut tersebut terkandung gula dan komponen bukan gula. Di industri gula Indonesia, Brix ditetapkan dengan 2 metoda, yaitu berdasarkan berat jenis dan index bias larutan gula.
Pol didefinisikan sebagai jumlah gula (g) yang terlarut dalam setiap 100 g larutan. Pol diukur dengan alat polarimeter, yang didasarkan atas putaran optik larutan sukrosa.
Dari formula di atas, Nilai Nira dihitung sebagai selisih antara pol dan 40% bukan gula. Dengan asumsi nilai Brix tetap, maka dengan semakin tinggi pol nira, maka Nilai Nira juga akan semakin besar. Sebagai gambaran, bila diperoleh nilai Brix 17% dan pol 12,75% maka ini berarti dalam setiap 100 bagian nira terdiri dari 17 bagian Brix dan 83 bagian air. Dari 17 bagian Brix ini terdapat 12,75 bagian pol dan 4,25 bagian bukan gula, sehingga bila dimasukkan kedalam rumus di atas diperoleh:
Nilai Nira = {12,75- 0,4 (17-12,75) } = 11,05 %
Dengan demikian, bila angka-angka tadi dikonversi lebih jauh maka untuk setiap 100 Brix terdapat 75 bagian pol (HK nira = 75) dan 25 bagian buka gula (Gambar 1 dan 2).
(2) Nira % tebu = Brix % tebu x 100%
% Brix npp
Nira % tebu merupakan cerminan faktor di luar pabrik dalam hal ini kualitas tebu yang digiling. Nilai tersebut menunjukkan persentase berat nira terhadap berat tebu giling atau disebut juga sebagai kadar nira tebu.
(3) HPBtotal = kuintal Brix dalam nira mentah x 100%
kuintal Brix dalam tebu
Hasil Pemerahan Brix Total adalah persentase (perbandingan) jumlah Brix dalam nira mentah terhadap jumlah Brix dalam tebu. Angka ini merupakan hasil pemerahan brix dari seluruh unit gilingan. Nilai HPB total yang tinggi menunjukkan kinerja gilingan yang baik. Ini bisa merefleksikan hasil stelan gilingan yang tepat, jumlah dan umpan tebu ke gilingan yang teratur, serta kualitas tebu yang baik.
(4) PSHK nm = 1,40 HKnm – 40
npp 1,40 HKnpp – 40
PSHK adalah Perbandingan Setara Hasil Bagi Kemurnian, nm singkatan dari nira mentah dan npp singkatan dari nira perahan pertama. Nilai PSHK menunjukkan prestasi kinerja stasiun gilingan. Apabila PSHKnm = PSHKnpp, maka pembagian rumus pada ruas kanan atau
1,40 HKnm – 40 = 1
1,40 HKnpp – 40
Nilai HKnm sama dengan HKnpp menggambarkan bahwa nira tidak mengalami perubahan. Kadar gula yang terkandung dalan nira mentah sama dengan yang terdapat dalam nira perahan pertama. Ini berarti bahwa tidak terjadi pengurangan gula akibat mikroorganisme atau proses inversi. Kondisi di atas sebenarnya adalah kondisi ideal yang harus dicapai di stasiun gilingan. Sanitasi di stasiun gilingan perlu dipelihara dengan baik supaya tidak terjadi kontaminasi mikroba yang bisa menurunkan kadar gula dalam nira. Selain itu, tebu yang masuk gilingan juga diupayakan agar selalu bersih, bebas dari berbagai kotoran terutama tanah dan abu yang menempel.
Dari penjelasan di atas, maka komponen-komponen :
HPBtotal dan PSHK nm
npp
disebut juga Faktor Gilingan atau nilai kerja stasiun Gilingan. Di stasiun gilingan harus selalu diupayakan agar nilai
HPBtotal dan PSHK nm
npp
setinggi-tingginya hingga mendekati angka standar yang berlaku. Beberapa langkah yang bisa dilakukan untuk meningkatkan kedua nilai di atas, antara lain:
1. Meningkatkan angka preparation index (PI) atau indeks pencacahan tebu. Nilai PI sebanding dengan banyak nira yang diperah.
2. Optimalisasi sistem imbibisi dengan peningkatan jumlah air imbibisi dan distribusi air imbibisi. Pemberian air imbibisi membantu ekstraksi nira.
3. Melakukan stelan gilingan yang sesuai dengan kondisi bahan dan peralatan yang ada di PG masing-masing. Stelan gilingan perlu disesuaikan dengan kondisi bahan baku (kebersihan).
4. Menekan jam berhenti giling dengan peningkatan kualitas pemeliharaan peralatan dan pengawasan operasional yang lebih ketat. Tingginya jam berhenti gilingan akan meningkatkan penggunaan energi dan menyebabkan kontaminasi tebu dan nira.
Winter Rendemen
Winter rendemen (WR) dinyatakan dengan persamaan:
Rendemen Winter = Sukrosa yang terdapat dalam gula hasil
Sukrosa yang terdapat dalam nira mentah
WR menunjukkan persentase jumlah hablur akhir yang efektif dihasilkan terhadap jumlah hablur yang terdapat dalam nira mentah yang diolah. Hablur yang dimaksud dihitung sebagai standar gula pasir (Equivalent Sugar Granulated) yakni kristal 100% murni atau gula kristal putih.
Karena winter rendemen menunjukkan kemampuan stasiun pengolahan dalam mengambil sukrosa dari nira mentah, maka nilai WR sebenarnya menggambarkan efisiensi stasiun pengolahan. Nira mentah yang dihasilkan oleh stasiun gilingan dibawa ke stasiun pengolahan untuk diambil dan dikristalkan sukrosanya.
Nilai WR biasanya kurang dari 100%, karena beberapa bagian sukrosa akan hilang selama proses pengolahan. Tujuan stasiun pengolahan selain menghasilkan kristal juga harus menekan kehilangan gula sesedikit mungkin. Kehilangan tersebut bisa karena sukrosa terbawa kedalam blotong setelah proses klarifikasi, terangkut ke dalam tetes, atau secara kimia sukrosa berubah menjadi senyawa lain. Kehilangan sukrosa yang biasanya dinyatakan dalam pol % tebu pada PG-PG di Jawa Timur berkisar antara 1,5 hingga 2,5%. Nilai ini secara relatif masih cukup tinggi karena idealnya kehilangan pol maksimal hanya 1,5%. Untuk itu, dibutuhkan pengawasan yang lebih intensif di stasiun pengolahan, terutama melalui:
1. Optimalisasi stasiun pemurnian nira dengan mengawasi dan mengkoreksi kondisi operasi defekator, sulfitir, pemanas nira dan filter vakum sehingga mutu nira jernih terjaga. Dengan demikian kehilangan gula dalam blotong dan kehilangan tak diketahui bisa diminimalkan.
2. Menjaga kondisi operasi stasiun evaporator sesuai standar, yaitu kekuatan vakum badan akhir minimal 65 cmHg , tekanan uap bekas 0,5 atm sehingga dicapai kecepatan penguapan minimal 24L/m2.jam dan Brix nira kental minimal 65, serta warna nira yang ringan (jernih).
3. Optimalisasi stasiun masakan dengan menjaga vakum pada setiap pan sesuai dengan yang diperlukan. Sistem masak disesuaikan dengan kondisi masing-masing PG.
4. Optimalisasi kristalisasi lanjut masakan D dengan memberi waktu dan pendinginan yang cukup untuk pemerahan gula D yang optimal.
5. Menjaga kondisi mesin sentrifugal terutama untuk low grade agar gula yang lolos kedalam tetes seminimal mungkin.

PROSESING NIRA TEBU MENJADI GULA
Proses pembuatan gula pasir atau gula kristal putih di PG pada dasarnya adalah pemisahan sukrosa dari bahan-bahan non-sukrosa, kemudian diikuti dengan proses pengkrisatalan sukrosa. Bahan-bahan lain yang ada dalam nira tebu telah diuraikan pada Bab 3 di atas. Secara umum, sukrosa yang terkandung pada tanaman tebu di Jawa Timur berada pada kisaran 5-12% meskipun untuk kasus-kasus tertentu kadarnya bisa lebih tinggi lagi.
Kandungan sukrosa dalam tebu tergantung kepada kualitas tebu itu sendiri serta proses pemerahannya di PG. Umumnya bila kandungan sukrosa dalam tebu tinggi akan diikuti oleh hasil prosesing yang tinggi juga. Karena itu, tugas PG sebenarnya bukan membuat gula, tetapi sebatas hanya mengambil gula. Gula atau sukrosa sepenuhnya dihasilkan oleh tanaman dan disimpan dalam batang. Namun demikian, tentu saja kinerja PG yang kurang baik akan berdampak terhadap proses pengambilan gula. Pada PG dengan tingkat efisiensi rendah, jumlah sukrosa yang terambil akan lebih sedikit dibanding PG dengan efisiensi baik.
Proses pembuatan gula pasir di PG meliputi beberapa tahapan, yaitu penggilingan atau ekstraksi, pemurnian, pemanasan dan evaporasi, kristalisasi, pemisahan kristal (sentrifugasi), serta pengeringan dan pengepakan (Gambar 5). Proses penggilingan tebu atau ekstraksi nira dari tebu diling dilakukan di stasiun gilingan. Proses selanjutnya mulai dari pemurnian nira hingga pengepakan berlangsung di stasiun pengolahan. Kinerja PG secara keseluruhan merupakan gabungan antara kinerja stasiun gilingan dan stasiun pengolahan. Satu stasiun lain yang berfungsi sebagai sumber energi untuk PG adalah stasiun pembangkit uap. Akan tetapi, stasiun terakhir ini tidak dibahas dalam tulisan ini.
Ekstraksi Nira
Tebu yang diangkut ke PG dimasukkan ke meja tebu, kemudian dicacah dengan pisau membentuk potongan-potongan kecil. Potongan tebu masuk kedalam tandem gilingan-3 rol, yang biasanya terdiri atas 4 atau 5 unit gilingan yang disusun secara seri. Nira yang terekstrak (nira mentah) dari batang akan jatuh ke bagian bawah gilingan, sementara ampas akan terus bergerak hingga gilingan akhir. Untuk meminimumkan kehilangan gula yang terbawa ampas, dilakukan pencucian ampas dengan air (imbibisi) menjelang ampas masuk ke unit gilingan akhir. Dalam proses penggilingan yang baik, lebih dari 95% sukrosa tebu akan masuk kedalam nira mintah dan hanya sedikit yang terangkut ampas.
Kinerja stasiun gilingan dinyatakan dalam mill extraction (ME). Nilai ini menunjukkan jumlah sukrosa yang berhasil di ekstrak (dalam nira mentah) dibandingkan terhadap kadar sukrosa dalam tebu. Semakin tinggi nilai ME, semakin baik kinerja stasiun gilingan. Nilai ME PG di Jawa Timur rata-rata sekitar 91%. Ini menunjukkan bahwa pengambilan sukrosa dari tebu yang digiling di PG Jawa Timur baru mencapai 91% dan menyisakan sekitar 9% di dalam ampas.
PG-PG di Jawa Timur hanya memiliki satu macam unit gilingan, yaitu unit gilingan 3 rol yang dilengkapi dengan tekanan hidrolik untuk membantu pemerahan. Akan tetapi, unit gilingan biasanya dilengkapi oleh peralatan lain yang bervariasi seperti Donnelly chute, pressure feeder, fourth roller, feeder roller, dan lain-lain.
Ampas yang keluar dari gilingan akhir mengandung gula yang tidak terekstrak (terperah), serat-serat selulosa serta 45-55% air. Ampas selanjutnya dibawa ke boiler (ketel) sebagai bahan bakar. Pada PG yang kelebihan ampas, ampas digunakan untuk bahan baku pembuatan kertas, particle board, pakan ternak atau produk komersial lainnya.
Tebu yang masuk ke gilingan sebaiknya memiliki kualitas yang baik atau memenuhi kriteria manis, bersih dan segar (MBS). Manis artinya tebu dalam kondisi kemasakan optimal sehingga mengandung banyak sukrosa. Sukrosa dalam nira biasanya dinyatakan dalam % pol. Nilai pol pada nira berkualitas baik adalah lebih dari 10%. Bersih berarti tebu bebas dari trash (daun, sogolan, pucukan, dll.), tanah, dan kotoran lainnya. Kadar trash dan kotoran pada tebu giling harus dibawah 5%. Tebu segar menggambarkan bahwa tebu digiling dalam rentang waktu kurang dari 24 jam setelah ditebang. Tebu yang lambat tergiling bisanya mengandung pati dan dekstran dalam jumlah banyak sehingga akan menganggu proses pemurnian dan menurunkan perolehan sukrosa.
Pemurnian Nira
Nira mentah yang dihasilkan dari gilingan umumnya asam dan keruh, sehingga harus dimurnikan lebih lanjt. Tujuan pemurnian adalah menghilangkan sebanyak mungkin bahan bukan gula (non sugar), baik yang tidak larut seperti bagasilo, partikel koloid maupun yang larut seperti polisakarida, protein, dan koloran (zat warna) sehingga nira menjadi jernih dan lebih murni. Secara umum, bahan untuk klarifikasi nira mentah menggunakan susu kapur dan panas. Susu kapur sekitar 0,5 kg per ton tebu akan menetralisir nira dengan membentuk garam kapur yang tidak larut (kalsium fosfat). Pemanasan nira yang tercampur susu kapur akan menyebabkan koagulasi protein, lemak, lilin dan gum, sehingga bahan-bahan ini akan mengendap ke bawah membentuk butiran atau partikel.
Nira yang mengandung susu kapur dinetralkan kembali dengan penambahan sulfat (sulfitasi) atau karbonat (karbonatasi). Nira selanjutnya dipanaskan sampai 105°C, ditambah flokulan, terus dialirkan ke clarifier (bejana pengendap) untuk proses pengendapan.
Sebagian besar PG di Indonesia melakukan proses netralisasi pH nira secara sulfitasi. Proses pemurnian karbonatasi kurang populer saat ini karena kendala biaya pengadaan bahan pembantu yang lebih mahal serta kebutuhan tenaga kerja lebih banyak.
Nira jernih yang berada di bagian atas bejana pengendap mengalir ke tangki nira jernih. Endapan yang ada di bagian bawah tangki dipompa ke tangki nira kotor untuk kemudian ditapis dalam rotary vacuum filter. Hasil penapisan berupa nira tapis dan blotong. Nira tapis dikembalikan ke tangki nira mentah, sementara blotong dipisahkan sebagai endapan pengotor. Nira keruh tidak dapat diolah lebih lanjut karena dapat menyebabkan pembentukan warna dan masakan menjadi sangat kental, yang bisa berakibat kepada penurunan perolehan dan kualitas gula.
Sisa kapur yang masih terbawa ke dalam nira jernih harus diusahakan sesedikit mungkin. Sisa kapur yang terbawa dapat mendorong pembentukan kerak pada pipa evaporator. Pada tebu giling yang tidak segar pH nira biasanya masam sehingga perlu susu kapur lebih banyak. Akibatnya, sisa susu kapur yang terbawa kedalam nira jernih juga meningkat.
Penguapan Nira
Nira jernih selanjutnya dibawa ke evaporator untuk diuapkan airnya. Nira jernih memiliki kadar air sekitar 85% dan mempunyai komposisi yang sama dengan nira mentah, kecuali bahan-bahan yang telah terendapkan dalam proses klarifikasi. Evaporator terdiri dari 4 atau 5 bejana silindris vertical (effects) yang disusun seri. Bejana terakhir dihu¬bungkan dengan kondensor untuk menghasilkan kondisi vacuum. Penguapan pada bejana I dilakukan menggunakan uap bekas, pada bejana II menggu¬nakan uap nira dari bejana I, pada bejana III menggunakan uap nira bejana II, dan seterusnya. Susunan bejana-bejana seperti diatas tersebut disebut multiple effect. Sekitar 2/3 dari air yang ada dalam nira diuapkan dalam alat ini.
Kristalisasi
Nira kental yang airnya sebagian besar sudah diuapkan pada evaporator, kemudian dikristalkan dalam bejana silindris yang disebut pan masak (Gambar 10). Pan masak adalah suatu bejana vakum dengan bagian dilengkapi tubular heat exchanger. Bagian atas pan masak merupakan tempat masakan yang dihubungkan dengan peralatan vakum (kondensor).
Untuk menghasilkan gula berkualitas baik, brix nira kental harus tinggi agar proses kristalisasi berjalan efisien dan warna nira kental harus terang (jernih). Kristalisasi bertujuan untuk mengambil gula dalam bentuk kristal dari nira kental. Larutan nira kental diuapkan secara perlahan-lahan dalam bejana vakum, sampai pada tingkat kejenuhan tertentu. Selanjutnya, bibit gula dalam ukuran tertentu ditambahkan secukupnya sehingga akan mendorong proses pembesaran kristal sukrosa dari larutan nira. Kondisi terus dipertahankan dengan cara mengatur penguapan dan umpan nira kental secara seimbang. Setelah kristal mencapai ukuran tertentu, penguapan diteruskan hingga mencapai brix tertentu. Campuran kristal dan larutan gula (mother liquor) dinamai masakan. Kristal dipisahkan dari mother liquor (sirup) dengan cara sentrifugasi. Proses masak pada PG-PG di Jawa Timur umumnya dilakukan secara bertingkat, yaitu: A, C dan D.
Masakan A
Proses masak tahap pertama dengan menggunakan bahan baku nira mentah dinamakan masakan A. Bibit gula dalam proses masak A adalah gula hasil proses masakan C, dengan dengan ukuran kristal sekitar 0,4 mm. Kristal yang dihasilkan dari proses masak ini disebut gula A dan sirupnya disebut sirup A. Gula A dicampur dengan air atau klare dipisahkan dengan mesin sentrifugal menghasilkan gula putih dan larutan klare. Gula putih selanjutnya dikeringkan dan dikemas sebagai gula produk.
Masakan C
Didalam sirup A masih terkandung banyak sukrosa yang belum jadi kristal. Sukrosa tersebut kemudian diambil kembali melalui proses masak berbahan baku sirup A atau biasa disebuit masakan C. Pada proses masakan C, bibit yang digunakan adalah gula D dengan ukuran kristal sekitar 0,2 mm. Proses masak berlangsung sebagaimana pada masakan A, namun karena kandungan sukrosa pada sirup A sudah menurun, maka kristalisasi pada masak C butuh waktu lebih lama. Gula C diambil dengn cara sentrifugasi, sedangkan sirupnya digunakan untuk bahan baku pada masak D.

Masakan D
Masakan D bisanya menggunakan bahan baku campuran sirop C dan sirup A. Proses masak D berlangsung jauh lebih lama dibanding masak A, karena tingkat kemurnian sukrosa bahan yang digunakan rendah. Khusus untuk masakan D, setelah turun dari bejana masak dilanjutkan dengan kristalisasi lanjut dengan pendinginan di palung pendingin sampai lebih dari 24 jam. Setelah dipisahkan di mesin sentrifugal, gula D dilebur kembali dan dicampur dengan nira kental dan sirup D atau lebih dikenal dengan tetes.
Sentrifugasi
Pemisahan kristal sukrosa dari mother liquor (tetes atau sirup) yang berasal dari hasil masak A, C dan D dilakukan dengan menggunakan mesin pemutar kecepatan tinggi atau sentrifus. Ada dua sistem sentrifuse yang digunakan di PG, yaitu sistem batch dan kontinyu (Gambar 11). Sistem yang pertama dipakai untuk memisahkan sukrosa dari masakan A, sedangkan sistem yang kedua dipakai untuk mengambil sukrosa dari masakan C dan D.
Proses sentrifugasi masakan A akan menghasilkan gula dengan grade yang tinggi (dulu biasa disebut SHS). Gula yang keluar dicuci dengan air, kemudian dikeringkan kembali dengan menggunakan uap panas. Gula C dan D tidak diperlakukan seperti gula A, karena kedua gula tersebut dijadikan sebagai bibit pada masakan A.

Pengeringan dan Pengemasan
Gula hasil proses sentrifugasi memiliki kandungan air sekitar 1%, sehingga tidak bisa langsung dikemas dan perlu dikeringkan terlebih dulu. Pengeringan gula biasanya dilakukan dalam talang goyang. Talang goyang ini sekaligus juga berfungsi sebagai sortasi ukuran gula. Gula yang sudah kering didinginkan sebentar, kemudian dimasukkan ke dalam karung. Gula hasil sortiran, yaitu yang berukulan terlalu kecil atau kristalnya berdempetan tidak terpisah, selanjutnya dilebur kembali.
Tolok Ukur Kinerja PG
Dalam proses ekstraksi dan kristalisasi sukrosa di PG yang kemudian menghasilkan gula pasir dibutuhkan suatu parameter yang bisa dijadikan ukuran apakah proses tersebut sudah berjalan dengan baik atau belum. Secara keseluruhan ukuran yang digunakan disebut overall recovery (OR). OR ini mencerminkan efisiensi PG karena menggambarkan jumlah gula yang bisa diperoleh dari tebu.
Overall recovery merupakan hasil kerja gabungan antara stasiun gilingan dengan stasiun pengolahan. Hasil kerja stasiun gilingan sebagaimana dijelaskan sebelumnya dinyatakan dalam mill extraction (ME), yang menggambarkan persentase gula yang berhasil dieks¬traksi dalam nira mentah terhadap gula yang terkandung di dalam tebu. Hasil kerja stasiun pengolahan dinyatakan dalam boiling house recovery (BHR) yang mencerminkan persentase gula riil yang diperoleh terhadap gula yang berada dalam nira mentah. Nilai ME, BHR dan OR yang menunjukkan tingkat efisiensi PG yang tinggi ditampilkan pada Tabel berikut:
Tabel Nilai ME, BHR dan OR pada PG yang Efisien
Tolok Ukur Nilai
ME, % > 96,0
BHR, % > 91,0
OR, % > 87,5

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar