makalah industri gula

INDUSTRI GULA

I.               PENDAHULUAN

Gula merupakan salah satu kebutuhan pokok bagi masyarakat dan

industri yang saat ini masih terus menjadi masalah karena kekurangan

produksi dalam negeri, sementara kebutuhan terus meningkat.

II.               KARAKTERISTIK GULA

Gula memiliki karakteristik seperti berikut :

1.        Nama senyawa                               : Sukrosa

2.        Rumus molekul                               : C₁₂H₂₂O₁₁

3.        Berat molekul                                 : 342,3 g/mol

4.        Bentuk                                            :  Padatan

5.        Warna                                             :  Putih

6.        Bau                                                 : Khas karamel

7.        Densitas                                          : 1,587 g/cm³

8.        Kelarutan, 25^oC                              : 2000 g/L air

9.        Titik leleh, 1 atm                             : 186⁰C

III.               BAHAN BAKU DAN SUMBER

Sumber gula di Indonesia sejak masa lampau adalah cairan bunga (nira) kelapa atau enau, serta cairan batang tebu. Tebu adalah tumbuhan asli dari Nusantara, terutama di bagian timur. Tebu sebagai bahan baku utama industri gula di Indonesia merupakan tanaman yang efisien. Nama tebu hanya terkenal di Indonesia, di lingkungan Internasional tanaman ini lebih dikenal dengan nama ilmiahnya Saccharum officinarum L. Jenis ini termasuk dalam famili Gramineae atau kelompok rumput-rumputan.

3.1.        Komposisi atau Kandungan Tebu

Umumnya tebu memiliki komposisi sebagai berikut:

Komposisi	Kadar
Sukrosa	11-19%
Gula reduksi	0,5-1,5%
Senyawa anorganik	0,5-1,5%
Asam anorganik	0,15%
Sabut	16-19%
Zat warna	8-9%
Air	65-75%

IV.               PROSES PEMBUATAN GULA DALAM INDUSTRI

Tujuan daripada pabrik gula adalah : membuat sukrosa ( gula ) yang terlarut dalam nira, menjadi kristal sukrosa yang murah.

Dalam pabrik gula, batang tebu ditinjau menurut tiga bagian, yaitu :

1.             Gula, yaitu sukrosa

2.             Non sukrosa ( yang terbanyak adalah air )

3.             Bahan serabut, yang menjadi amapas untuk bahan bakar.

Kadang-kadang juga dapat dibagi menurut 2 bagian saja, yaitu :

1.             Gula

2.             Bagian yang tak menjadi gula.

4.1.       Langkah-langkah Proses

4.1.1.          Proses Penggilingan Tebu

Setelah tebu dipanen, langkah selanjutnya dalam proses pembuatan gula adalah pemerahan tebu di gilingan. Tebu diperah menghasilkan “nira” dan “ampas”. Untuk menggiling tebu diperlukan 4-6 set gilingan yang terdiri dari rol baja. Setiap set terdiri dari 3 buah rol, satu berada di atas dua lainnya. Masing-masing set gilingan berada dalam ukuran alur(groove) dan jarak antar rol, dan semakin kebelakang jarak antar rol semakin sempit hingga pemerasan menjadi lebih baik.

Untuk melarutkan nira yang melekat dalam serabut dilakukan penyemprotan dengan air (air imbibisi). Penambahan air imbibisi harus diperhitungkan agar tidar mengganggu proses penguapan atau pemborosan energi. Penambahan air imbibisi sekitar 15-16% berat tebu yang digiling. Ampas yang dihasilkan pada proses pemerahan ini digunakan untuk berbagai macam keperluan. Diantaranya digunakan sebagai bahan bakar ketel uap, atau sebagai bahan baku untuk pulp dan apabila berlebih bisa digunakan sebagai bahan partikel board, furfural, xylitol dan produk lain.

Nira yang dihasilkan dari penggilingan dapat mencapai 80-90% berat tebu. Nira inilah yang mengandung gula dan akan di proses lebih lanjut di pemurnian.

4.1.2.          Pemurnian Nira Mentah

Setelah tebu diperah dan diperoleh “nira mentah” (raw juice), lalu dimurnikan. Dalam nira mentah mengandung  sukrosa, gula invert (glukosa+fruktosa) ;  zat bukan gula, terdiri dari atom-atom (Ca,Fe,Mg,Al) yang terikat pada asam-asam, asam organik dan anorganik, zat warna, lilin, dan sebagainya. Pada proses pemurnian zat-zat bukan gula akan dipisahkan dengan zat yang mengandung gula.

Pemurnian dimaksudkan untuk memisahkan kotoran-kotoran yang terbawa nira, hingga diperoleh gula yang jernih.

Proses pemurnian ini dapat dilakukan baik secara fisis maupun kimiawi. Secara fisis dengan cara penyaringan sedangkan  secara kimia melalui pemanasan, dan pemberian bahan pengendap.

Berdasarkan cara penjernihan nira dikenal 3 macam cara penjernihan:

a.             Defekasi

Dalam cara ini nira mentah ditambah Ca(OH)₂ dalam keadaan dingin sampai suasana larutan nira menjadi alkalis, kemudian dididihkan dan dibiarkan agar kotoran mengendap.

Kelebihan cara defekasi adalah prosesnya pemurniannya dengan biaya lebih murah dan produk yang dihasilkan bebas residu belerang.

Kelemahan cara defekasi adalah pengendapan kurang baik dibandingkan proses sulfitasi dan karbonatasi, sehingga produksi gula yang dihasilkan kurang seragam.

b.             Sulfitasi

Bahan additive dalam proses ini adalah Ca(OH)₂ dan gas SO₂. Ke dalam nira, mula-mula ditambahkan Ca(OH)₂ berlebih yaitu sekitar 1% lebih banyak dari berat kapur yang diperlukan (diperhitungkan).

Maksud penambahan Ca(OH)₂ yang berlebih adalah untuk menetralkan asam-asam yang terdapat dalam nira, dan membantu pengendapan.

Sisa Ca(OH)₂ yang masih ada dinetralkan dengan jalan memasukkan gas SO₂, proses netralisai ini dilakukan pada suhu 70-80⁰ C.

Reaksi yang terjadi pada proses ini:

Ca(OH)_2(aq) + H₂SO_3(aq)                  CaSO_3(s) + 2H₂O_(l)

Reaksi antara nira dan gas SO₂ akan membentuk endapan CaSO₃, yang berfungsi untuk memperkuat endapan yang telah terjadi sehingga tidak mudah terpecah.

Gas SO₂ selain berlaku sebagai zat penetral, juga bersifat sebagai zat penghilang warna (bleaching agent). Dengan cara SO₂ memperlambat reaksi antara asam amino dan gula reduksi yang dapat mengakibatkan terbentuknya zat warna gelap. Cara sulfitasi ini menghasilkan gula SHS (Superior Head Sugar) yang berwarna putih.

c.             Karbonatasi

Pada pemurnian secara karbonatasi, bahan aditif yang ditambahkan adalah Ca(OH)₂ dan gas CO₂. Kapur yang diberikan banyaknya sekitar 10 x berat yang digunakan dalam proses sulfitasi. Sisa kapur dalam nira dinetralkan dengan gas CO₂ dari pembakaran batu kapur(CaCO₃).

Reaksi yang terjadi pada proses ini yaitu:

Ca(OH)_2(aq) + CO_2(g)                  CaCO_3(S)

Endapan CaCO₃ dapat menyerap zat-zat berwarna dan gum (pentosan).

Proses karbonatasi dapat dilakukan pada suhu rendah maupun suhu tinggi. Jika suhu sangat tinggi, di atas 90⁰ C, maka gula pereduksi akan mengalami dekomposisi dan warna nira menjadi gelap. Bila suhu proses dipertahankan 55⁰ C, akan dihasilkan gula yang sangat putih, lebih putih daripada gula hasil proses sulfitasi.

Proses penjernihan secara karbonatasi menghasilkan gula SHS berwarna putih. Kotoran-kotoran yang telah menggumpal dari proses-proses di atas selanjutnya diendapkan di dalam pesawat pengendap, (clarifier). Kemudian endapan dipisahkan dari nira jernih encer. Terhadap endapan yang masih mengandung nira, dilakukan filtrasi untuk mendapatkan niranya dengan menggunakan alat filter-frame press atau filter vakum yang berputar.

4.1.3.          Penguapan Nira Encer

Langkah selanjutnya dalam proses pengolahan gula adalah proses penguapan. Penguapan dilakukan dalam vakum multiple effect evaporator. Tujuan dari penguapan ini adalah untuk memisahkan air yang terkandung dalam nira encer sehingga didapatkan larutan nira pekat.

Penggunaan multiple effect evaporator dengan pertimbangan untuk menghemat penggunaan uap. Sistem multiple effect evaporator terdiri dari 3 buah evaporator atau lebih yang dipasang secara seri. Di pabrik gula biasanya menggunakan 4(quadrupple) atau 5 (quintuple) buah evaporator.

Pada proses penguapan air yang terkandung dalam nira akan diuapkan. Uap baru digunakan pada evaporator badan I sedangkan untuk penguapan pada evaporator badan selanjutnya menggunakan uap yang dihasilkan evaporator badan I. Penguapan dilakukan pada kondisi vakum dengan pertimbangan untuk menurunkan titik didih dari nira. Karena nira pada suhu tertentu ( > 125⁰ C) akan mengalamai karamelisasi atau kerusakan. Dengan kondisi vakum maka titik didih nira akan terjadi pada suhu 70⁰ C. Produk yang dihasilkan dalam proses penguapan adalah ”nira kental” .

Nira dari bejana nomor 1 diuapkan dengan menggunakan penambahan uap. Uap bekas ini terdapat dalam sisi ruang uap dan nira yang diuapkan terdapat dalam pipa-pipa nira dari tombol uap. Kemudian uap bekas dialirkan ke dalam bejana nomor 2.  Selanjutnya nira kental yang berasal dari bejana nomor 1 ke bejana nomor 2. Dalam bejana nomor 2 nira kental diuapkan dengan menggunakan uap nira dari bejana nomor 1. Kemudian nira kental dai bejana nomor 2 dialirkan ke bejana nomor 3 dan diuapkan menggunakan uap nira dari bejana nomor 2. Demikian dan  seterusnya, sampai pada bejana terakhir  merupakan nira kental yang berwarna gelap dengan kepekatan sekitar 60 brik. Nira kental ini diberi gas SO₂ sebagai belancing dan siap dikristalkan. Sedangkan uap yang dihasilkan dibuang ke kondensor sentral dengan perantara pompa vakum.

4.1.4.          Kristalisasi Nira Kental

Proses kristalisasi adalah proses pembentukan kristal gula. Sebelum dilakukan kristaliasi dalam pan masak ( crystallizer ) yaitu  tempat dimana nira pekat hasil penguapan dipanaskan terus-menerus sampai mencapai kondisi lewat jenuh, sehingga timbul kristal gula. Sedangkan campuran nira kental dan kristal gula disebut massecuite.

4.1.5.          Pemisahan Kristal

Setelah masakan didinginkan proses selanjutnya adalah pemisahan. Proses ini bertujuan Untuk memisahkan kristal gula dari cairannya(molasse), dalam proses ini dapat dilakukan dengan cara pemutaran menggunakan puteran(centrifuge). Dalam pemisahan ini, terlebih dahulu viskositas molasse dikurangi dengan memberikan air. Kemudian dilakukan pemutaran dan kristal gula yang diperoleh dikeringkan.

Pada alat centrifuge ini terdapat saringan. Sistem kerja lat ini yaitu dengan menggunakan gaya sentrifugal sehingga masakan diputar dan strop(Campuran larutan dan kristal gula) akan tersaring dan kristal gula tertinggal dalam puteran. Pada proses ini dihasilkan gula kristal dan tetes. Gula kristal didinginkan dan dikeringakan untuk menurunkan kadar airnya. Tetes di transfer ke Tangki tetes untuk di jual.

4.1.6.          Pengeringan  Kristal Gula

Air yang dikandung kristal gula hasil sentrifugasi masih cukup tinggi, kira-kira 20% . Gula yang mengandung air akan mudah rusak dibandingkan gula kering, untuk menjaga agar tidak rusak selama penyimpanan, gula tersebut harus dikeringkan terlebih dahulu. pengeringan dapat dilakukan dengan cara alami atau dengan memakai udara panas kira-kira 80⁰C.

Pengeringan gula secara alami  dilakukan dengan melewatkan SHS pada talang goyang yang panjang. Dengan melalui talang ini gula diharapkan dapat kering dan dingin. Proses pengeringan dengan cara ini membutuhkan ruang yang lebih luas dibandingkan cara pemanasan. Karena itu, pabrik-pabrik gula menggunakan cara pemanasan. Cara ini bekerja atas dasar prinsip aliran berlawanan dengan aliran udara panas.

V.               PENUTUP

Kesimpulan yang diperoleh dari makalah ini adalah sebagai berikut

1.        Sumber gula di Indonesia sejak masa lampau adalah cairan bunga (nira) kelapa atau enau, serta cairan batang tebu

2.        Sukrosa memiliki rumus molekul C₁₂H₂₂O_11, dengan berat molekul 342,3 g/mol, memiliki bentuk padatan dan berwarna putih. Sukrosa berbau khas karamel dengan densitas 1,587 g/cm³ kelarutan, 25^oC            2000 g/L air serta titik leleh, 1 atm186⁰C

3.        Ada beberapa metode pemanenan tebu, diantaranya adalah dengan cara ditebang langsung dan  dibakar terlebih dahulu.

4.        Proses pembuatan gula dari bahan baku tebu secara umum dilakukan dengan tahap yaitu penggilingan tebu, pemurnian nira mentah, penguapan nira encer, kristalisasi nira kental, pemisahan kristal dan pengeringan kristal.

5.        Produksi gula di Indonesia rata-rata menghasilkan 100-400 ton per tahun

6.        Pada pemrosesan gula dari tebu menghasilkan limbah atau hasil samping, antara lain ampas, blotong dan tetes yang dapat digunakan sebagai pakan ternak, pupuk, dan pulp.