makalah kimia PROSES PEMBUATAN GULA PASIR (Karbonatasi)

                                                                MAKALAH KIMIA

TENTANG

PROSES PEMBUATAN GULA PASIR

                                                                (Karbonatasi)

Oleh :

Eka Murniati

NBP.1301331002

JURUSAN TEKNOLOGI PERTANIAN

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN

POLITEKNIK PERTANIAN NEGERI PAYAKUMBUH

2013

I.   PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Masyarakat masa kini terus meningkat akan kebutuhan mereka dengan mengkonsumsi gula pasir setiap hari. Industri yang menggunakan bahan baku gula pasir juga semakin meningkat, meningkatnya konsumsi akan hal tersebut hendaknya disertai dengan peningkatan produksi gula. Namun, produksi gula dalam negeri belum mencukupi kebutuhan tersebut, sehingga masih dibutuhkan gula impor. Berbagai upaya telah dilakukan pemerintah agar terpenuhi kebutuhn akan gula pasir. Untuk mempercepat proses produksi pembuatan gula pasir tidak dilakukan secara tradisional lagi, melainkan menggunakan mesin-mesin pembuatan gula.

Produksi gula menggunakan mesin lebih efektif dan efisien dibandingkan dengan pembuatan gula secara tradisional. Pabrik-pabrik gula tradisional biasanya hanya menghasilkan gula dalam skala kecil. Hasil dari pembuatan gula tradisional kualitasnya lebih rendah, karena gula yang dihasilkan berwarna kecoklatan ataun kuning. Hal ini menjadikan masyarakat enggan membeli dan distribusi gula jenis ini hanya terbatas padas masyarakat sekitar pabrik. Sementara itu, pabrik modern menghasilkan dalam skala besar dengan gula berwarna putih dan mutunya baik.

Berdasarkan kenyataan diatas, maka penyusun memilih ssebuah karya tulis yang berjudul “PROSES PEMBUATAN GULA PASIR (KARBONATASI)”. Dalam karya tulis ini penyusun membahas mengenai proses pembuatan gula pasir (karbonatasi).

II.                PERMASALAHAN

22.1. Morfologi Tanaman Tebu

Nama hanya dikenal di Indonesia. Di lingungan internasional tanaman ini lebih dikenal dengan nama ilmiahnya, Saccharum Officinarum L. Jenis ini termasuk dalam family Gramineae atau lebih dikenal sebagai kelompok rumput-rumputan. Secara morfologi, tanaman tebu dapat dibagi menjadi beberapa bagian, yaitu batang, daun, akar, dan bunga (Indriani dan Sumiarsih, 1992).

11.      Batang

Batang tanaman tebu berdiri lurus dan beruas-ruas yang dibatasi dengan buku-buku. Pada setiap buku terdapat mata tunas. Batang tanaman tebu berasal dari mata tunas yang berada dibawah tanah yang tumbuh keluar dan berkembang membentuk rumpun. Diameter batang antara 3-5 cm dengan tinggi batang antara 2-5 meter dan tidak bercabang.

22.      Akar

Akar tanaman tebu termasuk akar serabut tidak panjang yang tumbuh dari cincin tunas anakan. Pada fase pertumbuhan batang, terbentuk pula akar dibagian yang lebih atas akibat pemberian tanah sebagai tempat tumbuh.

33.      Daun

Daun tebu berbentuk busur panah seperti pita, berseling kanan dan kiri, berpelepah seperti daun jagung dan tak bertangkai. Tulang daun sejajar, ditengah berlekuk. Tepi daun kadang-kadang bergelombang serta berbulu keras

44.       Bunga

Bunga tebu berupa malai dengan panjang antara 50-80 cm. Cabang bunga pada tahap pertama berupa karangan bunga dan pada tahap selanjutnya berupa tandan dengan dua bulir panjang 3-4 mm. Terdapat pula benangsari, putik dengan dua kepala putik dan bakal biji.

55.      Buah

Buah tebu seperti padi, memiliki satu biji dengan besar lembaga 1/3 panjang biji. Biji tebu dapat ditanam di kebun percobaan untuk mendapatkan jenis baru hasil persilangan yang lebih unggul (Syakir, 2010).

22.2.Kandungan tebu

Menurut Indriani dan Sumiarsih, 1992, Bila tebu dipotong terlihat serat-serat dan terdapat cairan yang manis. Serat dan kulit batang biasa disebut sabut dengan persentase sekitar 12,5% dari bobot tebu. Cairannya disebut nira dengan persentase 87,5%. Nira terdiri dari air dan bahan kering. Bahan kering tersebut ada yang larut dan ada pula yang tidak larut dalam nira. Gula yang merupakan produk akhir dari pengolahan tebu terdapat dalam bahan kering yang larut dalam nira.

Nira yang terlihat berupa cairan mengandung banyak unsur-unsur penting, antara lain sebagai berikut.

11.      Amylum atau karbohidrat

22.      Sakrosa atau gula tebu.

Bentuk sakrosa murni berupa Kristal/hablur, tidak berair, dengan rasa manis, dan berwarna putih jernih. Bila dipanaskan pada suhu 100-160%, sakrosa akan meleleh menjadi cair. Apabila suhu lebih panas lagi, air akan menguap sehingga terbentuk karamel. Kandungan sakrosa optimal, yakni menjelang berbunga. Apabila ditambah air, sakrosa akan terurai menjadi glukosa dan fruktosa.

33.      Glukosa dan fruktosa atau gula terurai atau gula invert.

          Glukosa murni berupa kristal bentuk tiang dan bebas air dengan titik lebur 146ºC. Bila tanaman semakin tua, kandungan glukosanya semakin tinggi. Fruktosa murni berupa kristal berbentuk jarum, banyak terdapat sewaktu tanaman masih muda. (Indriani dan Sumiarsih, 1992).

      Pada proses pembuatan gula kasar dengan defekasi, penghilangan warna belum berlangsung efektif karena hanya sebagian kecil zat pembentuk warna yang dapat dihilangkan. Selain itu, masih terdapat bahan pengotor, seperti asam amino dan gula pereduksi yang dapat membentuk warna dengan mekanisme reaksi pencoklatan non enzimatik pada proses penguapan dan pemasakan sehingga zat warna tersebut terkristalkan dalam gula kasar. Oleh karena itu, proses pemucatan gula kasar menjadi sangat penting dalam meningkatkan kualitas gula kristal (Namiki, 1988 cit ardriansah, 2007).

    Proses penghilangan bahan pengotor, termasuk zat warna dari larutan gula kasar dengan karbonatasi adalah lebih baik dibandingkan dengan defekasi dan sulfitasi (Goutara dan Wijandi, 1975 cit ardriansah, 2007). Dalam karbonatasi, terjadi reaksi pembentukan endapan senyawa kalsium karbonat (CaCO3) oleh kalsium hidroksida (Ca(OH)2) dan gas karbondioksida (CO2). Senyawa kalsium karbonat akan mengadsorpsi dan mengendapkan bahan-bahan pengotor termasuk zat warna (Mathur, 1978). Peningkatan suhu reaksi akan mempercepat terbentuknya senyawa kalsium karbonat, mempercepat penghilangan bahan pengotor, dan pemucatan larutan gula kasar. Namun, meningkatnya suhu akan menyebabkan terjadinya karamelisasi gula pereduksi dan meningkatnya 3reaksi Maillard (Whitfield, 1992, cit Ardiansah, 2007).

III.             PEMBAHASAN

33.1. Pengolahan Gula Pasir

Pengolahan tebu menjadi gula pasir biasanya dilakukan dengan menggunakan peralatan yang sebagian besar bekerja secara otomatis. Beberapa tahap pengolahan gula putih, yaitu ektraksi nira, penjernihan, penguapan, kristalisasi, pemisahan Kristal, dan pengeringan, pengemasan, serta penyimpanan.

1.      Ekstraksi nira

Ekstraksi adalah proses pemerahan cairan tebu (nira) dari batangnya dengan menggunakan gilingan yang terbuat dari kayu atau dari logam. Penggilingan dari kayu merupakan alat sederhana yang biasa digunakan petani secara tradisional. Tenaga penggeraknya berupa sapi. Alat penggiling tebu yang digunakan PG berupa satu rangkaian alat pengerja pendahuluan (Voorbeweer Kers) yang dirangkai dengan alat gilingan dari logam. Alat pengerja pendahuluan berfungsi sebagai pemotong dan pencacah tebu. Sedangkan alat gilingan dari logam digunakan untuk memerah nira setelah batang tebu mengalami pencacahan.

2.      Pemurnian Gula

Proses pemurnian gula adalah proses menghilangkan bahan pengotor secara maksimum. Tujuan dari proses pemurnian ini adalah (1) membuang bahan pengotor dengan mempercepat pemisahan atau penghancuran anorganik bukan gula yang terdapat dalam nira pada keadaan koloid karena hal tersebut dapat meningkatkan konsentrasi gula yang tersedia untuk dikristalkan, (2) memisahkan bahan padat yang tersuspensi di dalam nira pada keadaan koloid. Kotoran ini tidak bisa dipisahkan dengan penyaringan sederhana, sehingga diperlukan aksi dari susu kapur dan panas. (Mathur, 1978 cit Ardiansah, 2007).

Proses pemurnian raw sugar terdapat beberapa cara antara lain defekasi, magnesia, karbonatasi, sulfitasi, dan fosfatasi (Mathur, 1978). Pada penambahan lime atau kapur dapat ditambahkan pada suhu nira 35-40°C , 72-76°C atau pada 100°C (Reece, 2003). Bahan pengotor yang dapat dihilangkan dengan defekasi, sulfitasi, dan karbonatasi adalah 12,7%, 11,7%, dan 27,9%. (Mathur, 1978 cit Ardiansah, 2007). Larutan nira terdiri dari beberapa komposisi yang dapat dilihat pada Tabel 2.

       Tabel 2. Komposisi nira tebu

No	Komponen	Komposisi (%)
1	Sukrosa	11-14
2	Gula pereduksi	0,5-2
3	Senyawa organic	0,15-2,0
4	Zat anorganik	0,5-2,5
5	Sabut	10-15
6	Zat Warna, malam dan gum	7,5-15
7	Air	60-80

Sumber : Moerdokusumo (1993)

3.      Proses Penjernihan Dengan Cara Karbonatasi

Proses karbonatasi merupakan reaksi yang terjadi akibat interaksi susu kapur (Ca(OH)₂) dan gas CO₂ membentuk senyawa kalsium karbonat (CaCO₃). Susu kapur (Ca(OH)₂) dibuat dengan mereaksikan kapur tohor (CaO) dengan air (H₂O) (Soejardji, 1987). Mekanisme pembentukan senyawa kalsium karbonat (CaCO₃) dapat dilihat pada persamaan 1, 2, 3, 4 dan 5 (Chen dan Chou, 1993; Mathur, 1978 cit adriansah,2007).

CaO + H₂O (Ca(OH)₂) …..............................(1)

Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2OH^- ..................................(2)

CO₂ + H₂O H₂CO₃ …..............................(3)

Ca²⁺ + CO₃^2- → CaCO₃ …..............................(4)

Ca(OH)₂+CO₂ CaCO₃ + H₂O ..................................(5)

Proses karbonatasi akan terjadi adsorbsi bahan pengotor, bahan penyebab warna, gum, asam organik, dan lain-lain. Namun reaksi karbonatasi tidak hanya berlangsung sederhana tetapi terjadi dalam beberapa tahapan. Penambahan susu kapur menyebabkan terjadinya dua aksi, yang pertama reaksi susu kapur dengan CO₂ membentuk kristal CaCO₃, yang kedua reaksi susu kapur dengan sukrosa membentuk kalsium sakarat. Jika kalsium sakarat direaksikan dengan CO₂, maka akan terbentuk senyawa intermediet kalsium hidrosukrokarbonat. Jika pada senyawa tersebut dikenakan penambahan panas, maka senyawa tersebut akan terurai menjadi kristal CaCO₃, sukrosa, dan air. Kristal CaCO₃ yang dihasilkan dari kedua aksi susu kapur tersebut saling berikatan membentuk kesatuan kristal CaCO₃ yang mampu mengadsorpsi bahan-bahan pengotor. (Chen dan Chou, 1993; Mathur, 1978 cit adriansah, 2007).

4.      Penguapan Nira (Evaporasi)

Nira jernih masih banyak mengandung uap air. Untuk menghilangkan kadar air dilakukan penguapan (evaporasi).

Dipabrik gula penguapan dilakukan dengan menggunakan beberapa evaporator dengan sistem multiple effect yang disusun secara interchangeable agar dapat dibersihkan bergantian. Evaporator bisanya terdiri dari 4-5 bejana yang bekerja dari satu bejana sebagai uap pemanas bejana berikutnya. Total luas bidang pemanas 5990m² vo.

Dalam bejana Nomor 1 nira diuapkan dengan menggunakan bahan pemanas uap bekas secara tidak langsung. Uap bekas ini terdapat dalam sisi ruang uap dan nira yang diuapkan terdapat dalam pipa-pipa nira dari tombol uap. Dari sini, uap bekas yang mengembun dikeluarkan dengan kondespot. dalam bejana nomor 2, nira dari bejana nomor 1 diuapkan dengan menggunakan uap nira dari bejana penguapan nomor 1. Kemudian uap nira yang mengembun dikeluarkan dengan Michaelispot. Di dalam bejana nomor 3, nira yang berasal dari bejana nomor 2 diuapkan dengan menggunakan uap nira dari bejana nomor 2. Demikian 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.

5.      Kristalisasi

Nira kental dari sari stasiun penguapan ini diuapkan lagi dalam suatu pan vakum, yaitu tempat dimana nira pekat hasil penguapan dipanaskan terus-menerus sampai mencapai kondisi lewat jenuh, sehingga timbul kristal gula.

Sistem yang dipakai yaitu ABD, dimana gula A dan B sebagai produk,dan gula D dipakai sebagai bibit (seed), serta sebagian lagi dilebur untuk dimasak kembali. Pemanasan menggunakan uap dengan tekanan dibawah atmosfir dengan vakum sebesar 65 cmHg, sehingga suhu didihnya 65⁰c. Jadi kadar gula (sakarosa) tidak rusak akibat terkena suhu yang tinggi. Hasil masakan merupakan campuran kristal gula dan larutan (Stroop). Sebelum dipisahkan di putaran gula, lebih dulu didinginkan pada palung pendinginan (kultrog).

6.      Pemisahan Kristal Gula

Pemisahan kristal dilakukan dengan menggunakan saringan yang bekerja dengan       gaya memutar (sentrifungal). Alat ini bertugas memisahkan gula terdiri dari :

1.    3 buah broadbent 48” X 30”untuk gula masakan A.

2.    4 buah bactch sangerhousen 48” X 28” untuk masakan B.

3.    2 buah western stated CCS untuk D awal.

4.    6 buah batch sangerhousen 48” X 28” untuk gula SHS.

5.    3 buah BNA 850 K untuk gula D.

Dalam tingkatan pengkristalan, pemisahan gula dari tetesnya terjadi pada tingkat B. Pada tingkat ini terjadi poses separasi (pemisahan). Mekanismenya menggunakan gaya sentrifugal. Dengan adanya sistem ini, tetes dan gula terpisah selanjutnya pada tingkat D dihasilkan gula melasse (kristal gula) dan melasse (tetes gula).

7.      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, melalui talang ini gula diharapkan dapat kering dan dingin. Proses pengeringan dengan cara ini membutuhkan ruang yang lebih luas dibandingkan cara pemanasan. Cara ini bekerja atas dasar prinsip aliran berlawanan dengan aliran udara panas.

Penimbangan termasuk tahap pengemasan. Ini bisa dilakukan secara otomatis atau manual. Demikian pula pengerjaan menjahit karung, bisa dijahit tangan maupun mesin. Kondisi gudang untuk penyimpanan harus memenuhi syarat tertentu yaitu kadar air anara 10-15%. Penyimpanan dilakukan dengan cara penumpukkan karung yang diatur serapat mungkin dan teratur.

IV. PENUTUP

A. Kesimpulan

Produksi gula diupayakan terus meningkat baik dari segi kualitas maupum kuantitas,  penggunaan mesin-mesin (mekanisaai)  merupakan salah satu upaya untuk meningkatkan produksi gula. Meskipun mesin-mesin yang digunakan bukan mesin berteknologi  canggih. Pada umumnya mesin-mesin yang digunakan oleh pabrik-pabrik gula di Indonesia pengoprasiannya dilakukan oleh manusia. Mesin-Mesin tersebut bekerja secara manual tidak secara komputerisasi.

Pembuatan gula terdiri dari beberapa tahapan dan setiap tahap menggunakan mesin-mesin tersendiri. Adapun tahapan-tahapan pembuatan gula itu adalah :

1. Tahapan pemerahan nira (ekstasi);

2. Tahapan pemurnian nira;

3. Tahapan penguapan nira;

4. Tahapan kristalisasi;

5. Tahapan pemisahan kristal; dan

6. Tahapan pengeringan.

Mesin-mesin yang digunakan dalam tahapan-tahapan pembuatan gula di atas digerakan oleh tenaga yang berasal dari pembangkit listrik dan pembangkit tenaga uap. Sedangkan bahan bakar untuk pembangkitan tenaga uap itu sendiri berupa ampas tebu yang dihasilkan dari proses pemerahan nira.

Produksi gula menggunakan  mesin manual lebih menghemat energi dibandingkan dengan produksi gula menggunakan mesin yang berteknologi canggih. Kekurangan produksi gula menggunakan mesin manual adalah tingkat produksi gula belum mampu mengimbangi tingkat konsumsi masyarakat.

B. Saran

Penggunaan mesin-mesin pembuat gula (mekanisasi) memang telah mampu meningkatkan produksi gula, tetapi hasilnya belum cukup memuaskan. Tingkat produksi gula belum mampu mengimbangi tingkat konsumsi masyarakat karena itu, uapnya untuk meningkatkan produksi gula dalam negeri masih harus diupayakan. Kalau selama ini mesin-mesin yang digunakan di pabrik gula masih bersifat manual (tidak berteknologi canggih), mungkin untuk masa yang akan datang mesin-mesin yang digunakan harus lebih canggih. Dengan mesin-mesin berteknologi tinggi (canggih ) produksi gula akan lebih meningkat, baik dari segi kualitas maupun kuantitas dibanding dengan produksi gula saat ini.

IV.             DAFTAR PUSTAKA

Indriani, Y. H. dan Sumiarsih, E.sawah dan tegalan.,1994. Pembudidayaan tebu di lahan. Jakarta. 112                hal.

Moerdokusumo, A. 1993. Pengawasan Kualitas dan Teknologi Pembuatan Gula di Indonesia.                              Penerbit ITB Bandung. Bandung.

Syakir, M. 2010. Budidaya dan pasca panen tebu. Jakarta. 40 hal.

Achyadi N.S dan I. Maulidah. 2004. Pengaruh Banyaknya Air Pencuci Dan Ketebalan Masakan Pada                Proses Sentrifugal Terhadap Kualitas Gula. Jurnal Informasi dan Teknologi Vol 6 No 4.

Chen, J. C. P dan C. Chou. 1993. Cane Sugar Handbook. Twelfth Edition. Elsevier Scientofic                            Publishing Company. Amsterdam-Oxford-New York.

Soedjarji, 1987. Dasar-dasar Teknologi Gula. Lembaga Pendidikan Perkebunan, Yogyakarta.

Standar raw sugar. 1996. Sekretariat Dewan Gula Indonesia.

Ardiansah, A., 2007, optimasi karbonatasi untuk pemucatan raw sugar dengan menggunakan reactor venturibersirkulasi. http://repository.ipb.ac.id/bitstream/handle/123456789/2506/F07aar.pdf;jsessionid=EEDC57C68E5A6DE48F8CF9E6E77A6386?sequence=4 (12 Oktober 2013)