Gula adalah salah satu makanan yang paling banyak dikonsumsi di dunia, terutama berasal dari tebu dan bit gula. Memproduksi gula berkualitas tinggi adalah proses kompleks yang melibatkan beberapa tahapan: ekstraksi, penjernihan, penguapan, kristalisasi, dan pemurnian. Pada setiap tahap pengolahan gula, kualitas dan kemurnian sari gula perlu dikontrol secara tepat. Kotoran alami, seperti partikel koloid, protein, pigmen, dan mikroorganisme, dapat sangat memengaruhi efisiensi penjernihan, penyaringan, dan kristalisasi.
Bahan kimia memainkan peran penting dalam proses pembuatan gula modern. Tanpa pengendalian kimia yang tepat, pengotor ini dapat menyebabkan kerak, masalah warna, dan penurunan hasil produksi. Bahan kimia dalam pembuatan gula tidak hanya meningkatkan efisiensi dan hasil produksi, tetapi juga meningkatkan kualitas produk, mengurangi konsumsi energi, dan membantu pabrik memenuhi standar perlindungan lingkungan. Bahan kimia ini dapat:
- Meningkatkan efisiensi penjernihan dan efek pemisahan padat-cair.
- Mencegah pertumbuhan mikroorganisme dalam jus dan sirup buah.
- Meningkatkan efek penghilangan warna pada gula pasir putih dengan kemurnian tinggi.
- Kendalikan pembentukan busa dan kerak di evaporator dan evaporator vakum.
Artikel ini mengambil tebu sebagai contoh untuk merangkum secara komprehensif proses pembuatan gula. Artikel ini juga menjelaskan bagaimana berbagai bahan kimia—flokulan, disinfektan, zat penghilang warna, dan penghilang busa—diterapkan pada setiap tahap untuk memastikan kelancaran operasi dan produksi gula berkualitas tinggi.
Proses Produksi Gula dan Aplikasi Bahan Kimia
Persiapan Bahan Baku
Produksi gula dimulai dengan panen dan persiapan bahan baku. Tebu dicuci dan dipotong untuk menghilangkan tanah, batu, dan daun. Pada tahap ini, jika sari tebu dibiarkan terlalu lama, mikroorganisme akan mulai berkembang biak. Untuk mengurangi beban mikroba pada permukaan bahan baku, mencegah kontaminasi sari tebu atau pembusukan selama proses sakarifikasi, disinfektan terkadang diaplikasikan pada permukaan tebu, air penyimpanan, atau peralatan pembersih.
| Jenis Disinfektan | Konsentrasi yang Disarankan | Metode Aplikasi | Fungsi Utama | Tindakan pencegahan | Keuntungan |
| Natrium Hipoklorit (NaClO) | 50–200 ppm klorin bebas | Menyemprot atau membasahi permukaan tebu selama 5–10 menit. | Sterilisasi spektrum luas, mengurangi beban mikroba. | Kontrol konsentrasi (umumnya 50–200 ppm klorin bebas). Hindari residu klorin yang berlebihan dalam jus untuk mencegah masalah warna atau kristalisasi. Bilas atau tiriskan setelah digunakan jika perlu. | Sterilisasi spektrum luas; biaya rendah. |
| Natrium Dikloroisosianurat (SDIC) | 50–150 ppm klorin bebas | Menyemprot atau membasahi permukaan tebu selama 5–10 menit. | Stabilitas tinggi, efisiensi sterilisasi yang kuat | Kendalikan kadar klorin bebas untuk menghindari pengaruh terhadap kristalisasi dan warna jus. | Lebih stabil daripada natrium hipoklorit; efisiensi tinggi; kadar klorin sisa terkontrol; banyak digunakan di lingkungan pengolahan makanan. |
| Hidrogen Peroksida (H₂O₂) | 0,1%–0,5% | Ditambahkan ke dalam air pembersih atau penyemprotan permukaan. | Sterilisasi, tidak meninggalkan residu, ramah lingkungan. | Kontrol konsentrasi; umumnya 0,1–0,5% untuk perawatan permukaan. Tangani dengan hati-hati selama pengoperasian. | Terurai tanpa meninggalkan residu; aman dan ramah lingkungan. |
| Air Panas / Uap | Air panas pada suhu 80–90°C atau uap pada suhu 100°C | Bilas dengan air panas atau perawatan uap selama 2–5 menit. | Sterilisasi tanpa penambahan bahan kimia | Konsumsi energi tinggi; memerlukan peralatan yang sesuai; perhatikan tindakan pencegahan keselamatan. | Tanpa bahan tambahan kimia; mengurangi residu kimia. |
| Disinfeksi Air untuk Pembersihan Pabrik/Fasilitas | SDIC, 50–100 ppm | Pembersihan peralatan, kendaraan transportasi | Mencegah kontaminasi sekunder | Lakukan penggantian secara berkala dan pantau konsentrasi klorin bebas. | — |
Praktik yang Direkomendasikan
Saat tebu memasuki pabrik, tebu tersebut menjalani pencucian awal dengan air bersih untuk menghilangkan tanah dan kotoran.
Kemudian, disinfeksi permukaan dilakukan dengan menyemprotkan SDIC konsentrasi rendah atau natrium hipoklorit sesuai kondisi.
Sumber air dan peralatan pembersihan pabrik gula juga harus didesinfeksi secara teratur untuk memastikan lingkungan yang higienis secara keseluruhan.
Ekstraksi Jus
Setelah langkah pertama pembersihan dan disinfeksi, langkah selanjutnya adalah mengekstrak sari tebu. Sari tebu biasanya diekstrak dengan cara pengepresan mekanis atau sistem difusi. Langkah ini melibatkan pemecahan struktur keras tebu dan mengekstrak sarinya.
Pada umumnya, mesin pemeras tebu terdiri dari tiga penggiling rol yang dikombinasikan dengan alat pemotong atau pisau berputar. Setelah tebu diproses di satu sabuk konveyor, tebu akan diangkut ke sabuk konveyor lain untuk mengekstrak lebih banyak sari tebu. Namun, sebelum pengangkutan, air akan disiramkan terlebih dahulu untuk mengekstrak sari tebu lebih lanjut. Residu yang tersisa setelah pemerasan disebut bagasse.
Jus mengandung pengotor yang larut dan tersuspensi, termasuk serat tumbuhan, protein, dan bahkan partikel tanah yang telah tercuci bersih. Pengotor ini harus diolah untuk meningkatkan efisiensi proses penjernihan dan kristalisasi selanjutnya.
Klarifikasi Sari Tebu
Klarifikasi jus merupakan langkah paling penting pada tahap awal proses pembuatan gula. Tujuannya adalah untuk menghilangkan kotoran (seperti tanah, protein, koloid, asam organik, dll.) dari jus tebu dan meningkatkan kemurniannya. Umumnya, Proses Kapur diadopsi, dikombinasikan dengan metode flotasi fosfor atau metode karbonasi.
Penggunaan bahan kimia
Kapur (CaO)/susu kapur (Ca(OH))2): Menetralkan zat asam dan mengendapkan kotoran.
Karbon dioksida (CO2)2(digunakan dalam metode karbonasi): Bereaksi dengan kapur membentuk endapan kalsium karbonat, yang menyerap pengotor.
Bahan pembantu flokulan/koagulan: Membantu padatan tersuspensi mengendap dengan cepat.
Yang umum digunakan: Polialuminium klorida (PAC), poliakrilamida (PAM), dll.
Belerang (SO2) atau natrium sulfit: Berperan dalam pemutihan, penghilangan warna, dan sterilisasi dalam flotasi fosfor.
Penyaringan dan Pemanasan Awal
Setelah proses penjernihan, jus perlu disaring untuk menghilangkan endapan. Pemanasan awal jus sebelum penguapan sangat penting, karena membantu mengurangi viskositas jus dan mencegah pertumbuhan mikroba.
Penguapan dan Konsentrasi
Sari buah kemudian dipekatkan menjadi sirup menggunakan evaporator multi-efek, mengurangi kadar air dari sekitar 85% menjadi 30-40%. Penguapan vakum membantu menjaga kualitas gula, tetapi juga menghadirkan beberapa tantangan operasional:
- Protein dan surfaktan yang terlarut menyebabkan pembentukan busa.
- Penumpukan kerak pada permukaan evaporator.
Aplikasi Kimia:
Penghilang busa: Penghilang busa berbahan dasar silikon untuk penekanan busa suhu tinggi. Penghilang busa berbahan dasar polieter dan alkohol lemak yang cocok untuk sistem jus buah dengan busa sedang.
Penghambat/Pendispersi Kerak: Mencegah pembentukan kerak kalsium karbonat atau sulfat di evaporator.
Dampak: Pengendalian busa yang efisien dan pencegahan kerak memastikan penguapan yang lancar, efisiensi perpindahan panas yang lebih tinggi, dan waktu henti yang lebih sedikit.
Kristalisasi
Proses kristalisasi dalam produksi gula (sering disebut dalam industri sebagai perebusan) adalah langkah penting dalam mengubah sirup gula pekat menjadi kristal sukrosa padat. Sirup pekat direbus dalam ketel vakum untuk memulai kristalisasi gula. Kristalisasi yang tepat sangat penting untuk hasil gula, ukuran kristal, dan warna. Ini adalah proses fisikokimia kompleks yang dirancang untuk mengontrol ukuran dan keseragaman kristal sukrosa yang diendapkan.
Zat penghilang busa sering digunakan dalam proses ini. Zat penghilang busa mengontrol pembentukan busa selama perebusan, mencegah sirup meluap.
Kristalisasi yang stabil meningkatkan hasil gula dan mengurangi kehilangan selama sentrifugasi.
Sentrifugasi & Pemisahan
Setelah pembentukan kristal, kristal dipisahkan dari molase menggunakan sentrifugasi dan kemudian dikeringkan melalui pipa panas. Molase tersebut dapat diproses lebih lanjut untuk produksi etanol, pakan ternak, atau penggunaan lainnya.
Dekolorisasi dan Pemurnian
Dekolorisasi dan pemurnian adalah tahap akhir dalam proses pembuatan gula, terutama digunakan dalam produksi gula rafinasi putih dengan kemurnian tinggi (seperti gula pasir atau gula batu). Tahap ini membutuhkan penggunaan sejumlah besar bahan kimia dan adsorben.
Bahan kimia yang umum digunakan meliputi:
Karbon aktif (bubuk atau butiran): Menyerap polifenol, karamel, dan pigmen lainnya.
Resin penghilang warna/resin penukar ion: Menghilangkan senyawa berwarna ionik dan non-ionik.
Hidrogen peroksida (H₂O₂): Mengoksidasi pigmen yang tersisa, sehingga warna sirup menjadi lebih terang.
Zat penghilang warna: Memastikan nilai ICUMSA rendah dan kualitas visual tinggi.
Uraian di atas menguraikan proses utama dan aplikasi kimia dalam industri gula.
Tampilan Bahan Kimia Terkait:
Bagaimana air limbah dari industri gula diolah?
Pabrik gula menghasilkan air limbah selama proses produksi gula. Air limbah ini memiliki kualitas yang kompleks dan beban polusi yang tinggi, sehingga memerlukan pengolahan air secara sistematis sebelum dibuang.
Air limbah terutama berasal dari pencucian bahan baku, pembersihan peralatan, air limbah proses produksi gula, air pendingin/kondensat, dan air buangan boiler. Air limbah ini dicirikan oleh COD dan BOD yang sangat tinggi (karena kandungan gula), kandungan padatan tersuspensi yang tinggi, biodegradabilitas yang kuat, dan terkadang mengandung minyak dan lumpur. Oleh karena itu, kombinasi proses—pra-perlakuan + koagulasi dan sedimentasi + pengolahan biologis + pengolahan lanjutan—biasanya digunakan untuk mengolah air limbah ini. Metode pengolahan umum meliputi pengolahan fisik (seperti sedimentasi dan filtrasi), pengolahan kimia (seperti koagulasi dan netralisasi), dan pengolahan biologis (seperti proses lumpur aktif dan lahan basah buatan).
Bahan kimia apa saja yang dibutuhkan untuk mengolah air limbah dari industri gula?
Langkah-langkah spesifik dan aplikasi bahan kimianya adalah sebagai berikut:
| Tahap Perawatan | Tujuan | Bahan Kimia yang Direkomendasikan | Fungsi Utama |
| 1. Pencucian Bahan Baku & Pra-perlakuan Primer | Singkirkan pasir, lumpur, serat, dan padatan tersuspensi. | PAC (Polialuminium Klorida) | Koagulasi cepat, penghilangan SS dan kekeruhan |
| PAM (Poliakrilamida) – Anionik/Nonionik | Pembentukan flok, meningkatkan pengendapan. | ||
| Penghilang busa | Mengontrol busa yang dihasilkan selama pencucian tebu dan ekstraksi sari tebu. | ||
| 2. Penyeimbangan & Penyesuaian pH | Menstabilkan kualitas air masuk, menyesuaikan pH untuk proses selanjutnya. | Kapur (CaO / Ca(OH)₂) | Meningkatkan pH, menghilangkan sebagian kesadahan |
| Natrium Hidroksida (NaOH) | Penyesuaian pH yang tepat | ||
| Asam Sulfat / Asam Klorida | Menurunkan pH | ||
| Penghilang busa | Mengurangi busa di bak penyeimbang | ||
| 3. Koagulasi & Flokulasi (Sedimentasi Primer) | Hilangkan padatan tersuspensi, koloid, dan warna; kurangi COD. | PAC / PolyDADMAC / Poliamina | Koagulan utama untuk menghilangkan kekeruhan dan warna. |
| PAM (Anionik) | Meningkatkan kekuatan flok dan kecepatan pengendapan | ||
| Bahan Pembantu Koagulan (misalnya, Magnesium Silikat) | Meningkatkan kejernihan dan kinerja pengendapan. | ||
| 4. Pengolahan Biologis Anaerobik (UASB, EGSB) | Kurangi beban organik tinggi (COD, BOD) | Aditif Nutrisi (sumber N & P) | Mempertahankan aktivitas mikroba dan biomassa yang sehat. |
| Pengatur pH | Pertahankan pH optimal (6,8–7,2) untuk bakteri anaerob. | ||
| Penghilang busa | Menekan busa yang dihasilkan oleh biogas | ||
| 5. Pengolahan Aerobik (Lumpur Aktif, SBR) | Kurangi lebih lanjut COD, BOD, dan amonia. | Aditif Nutrisi (N & P) | Memberikan nutrisi seimbang kepada mikroorganisme. |
| Penghilang busa | Mengontrol busa selama aerasi | ||
| Bioenzim / Kultur Mikroba | Meningkatkan efisiensi degradasi biologis | ||
| 6. Perawatan Lanjutan (Jika standar pemulangan yang ketat berlaku) | Meningkatkan kejernihan, menghilangkan sisa COD, SS, dan warna. | Poliamina / PoliDADMAC | Penghilangan warna dan kekeruhan yang kuat |
| PAC | Penghilangan SS dan koloid tambahan | ||
| PAM (Berat Molekul Tinggi) | Flokulasi dan pemolesan akhir | ||
| Karbon Aktif | Menghilangkan warna, bau, dan residu organik. | ||
| 7. Disinfeksi & Penggunaan Kembali Air | Pastikan keamanan mikrobiologis untuk pembuangan atau penggunaan kembali. | Kalsium Hipoklorit | Disinfeksi yang ampuh |
| Natrium Hipoklorit | Disinfektan dosis online umum | ||
| SDIC (Natrium Dikloroisosianurat) | Pelepasan klorin yang stabil dan tahan lama. | ||
| TCCA (Asam Trikloroisosianurat) | Kandungan klorin tinggi, klorinasi pelepasan lambat. |
Produksi gula merupakan proses industri yang kompleks dan membutuhkan kontrol yang tepat di setiap tahapnya—mulai dari persiapan bahan baku dan pemerasan hingga penjernihan, penguapan, kristalisasi, pemurnian, dan pengolahan air limbah. Setiap tahap menghadirkan tantangan tersendiri, termasuk padatan tersuspensi, warna, aktivitas mikroba, pembentukan busa, dan penumpukan kerak. Dengan mengintegrasikan bahan kimia yang tepat ke dalam setiap tahap proses produksi gula, pabrik gula dapat meningkatkan hasil produksi, meningkatkan kualitas kristal, meningkatkan warna, mengurangi kerugian, dan meminimalkan waktu henti. Secara bersamaan, solusi kimia yang dioptimalkan berkontribusi pada perlindungan lingkungan melalui pengolahan air limbah yang lebih efisien dan pengurangan limbah kimia.
Memilih mitra kimia yang tepat memungkinkan pabrik gula untuk meningkatkan efisiensi produksi, memastikan kualitas produk yang konsisten, memperpanjang umur peralatan, dan mencapai keunggulan operasional jangka panjang.