Teknologi Membran untuk Produktifitas dan Efisiensi Industri Gula
Oleh : Wisnu EN
Teknologi proses produksi gula yang digunakan di sebagian besar pabrik gula di Indonesia tidak banyak mengalami perubahan yang signifikan dari tahun ke tahun, sedangkan komponen biaya produksi semakin meningkat. Hal ini akan berpengaruh terhadap produktifitas dan efisensi proses produksi industri gula.
Usaha-usaha untuk meningkatkan produktifitas dan efisiensi proses secara umum dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu : menekan kuantitas kehilangan sukrosa dan menghilangkan kontaminasi non sukrosa semaksimal mungkin.
Tahapan proses pemurnian nira merupakan tahapan untuk menghilangkan kontaminasi non sukrosa dari nira mentah. Sebagian besar pabrik gula di Indonesia menggunakan cara sulfitasi dimana impuriti dipisahkan dengan penambahan susu kapur dan asam fosfat pada temperatur tertentu yang dilanjutkan dengan penambahan gas belerang. Endapan yang terbentuk kemudian dipisahkan dengan filtrasi hampa. Selanjutnya nira jernih masuk ke tahap kristalisasi dengan terlebih dahulu dipekatkan dengan mengurangi kadar airnya. Pemurnian dengan metode ini masih dihadapkan pada tingginya impuritas dalam produk dan besarnya kehilangan sukrosa.
Teknologi memban yang saat ini sedang dikembangkan di berbagai negara sangat memiliki peran yang penting dalam industri. Teknologi membran tidak hanya berhasil menggantikan teknik pemisahan konvensional pada berbagai indutri, namun juga telah berhasil untuk memecahkan persoalan pemisahan massa dimana teknik konvensional tidak berhasil atau sangat mahal biaya operasionalnya. Teknologi membran dipercaya dapat memisahkan padatan terlarut, partikel koloid, senyawa terlarut dengan berat molekul tinggi seperti polisakarida, warna, protein, jamur, dan bakteri.
Pada proses produksi gula hampir semua tahapan proses merupakan proses pemisahan, karena itu teknologi membran mempunyai potensi yang sangat besar untuk meningkatkan produktifitas dan efisiensi dalam proses produksi gula.
Selain untuk proses pemisahan, penggunaan teknologi membran memungkinkan langkah diversifikasi produk berbasis gula atau turunan gula yang memiliki nilai ekonomi tinggi seperti alkohol absolut, laktosukrosa, enzim dan turunan gula lain.
Pemurnian Nira dengan Ultrafikasi
Ultrafikasi (UF) merupakan proses pemisahan dengan teknologi membran berdasarkan beda tekanan yang telah diketahui memiliki rentang aplikasi yang sangat luas dibidang bioteknologi, biomedikal, pengolahan limbah cair, serta di berbagai industri makanan. Konsumsi energi teknologi ini sangat rendah dengan tingkat kemurnian produk yang tinggi dan ramah lingkungan.
Para ahli telah melakukan penelitian tentang penggunaan membran untuk pemisahan nira dengan hasil sebagai berikut : (1) Pengotor-pengotor non gula dengan berat molekul rendah dan air dapat terpisahkan dari gula (Zanto, dkk). (2) Menghasilakan juice dengan kemurnian yang tinggi, intensitas warna yang rendah serta bebas pati dan partikel-partikel yang tidak mudah terlarut (Kishihara, dkk). (3) Mampu mereduksi 67% zat warna dan 47% partikel non gula, penurunan viskositas 20% (Day). (4) Campuran nira dan larutan kapur dingin hasil defekasi sangat efisien dipisahkan dengan ultrafikasi pada pH 7,2 (Madsen).
Walaupun proses pemurnian nira untuk industri gula masih dalam tahap wacana dan uji coba, namun di berbagai literatur unjuk kerja membran untuk clarified juice skala industri menunjukkan peningkatan kemurnian hingga 95%, penyisihan dextran 98%, pati 70%, total polisakarida 80%, dan warna 14%, serta penurunan viskositas 25%.
Dengan demikian sangat jelas bahwa teknologi membran dapat memisahkan padatan terlarut, partikel koloid, senyawa terlarut berberat molekul tinggi seperti polisakarida, warna dan protein, serta bakteri dan jamur. Pemisahan kotoran ditentukan oleh ukuran pori dari membran yang digunakan, mulai dari 0,45 µm hingga 0,2 µm (mikrofiltrasi).
Reverse Osmosis (RO) untuk Pemekatan Nira
Pemekatan nira ditujukan untuk meningkatkan konsentrasi nira dari 13-16 Bx menjadi 55-65 Bx agar gula dapat dikristalkan yang biasa dilakukan dengan menguapkan sebagian besar air yang ada pada nira pada tekanan hampa dan temperatur rendah.
RO merupakan proses berbasis membran dengan gaya dorong tekanan, biasa digunakan untuk pemisahan zat terlarut dari pelarutnya dengan memberikan tekanan di atas tekanan osmotiknya.
Dari kajian yang telah dilakukan, aplikasi teknologi RO untuk peningkatan konsentrasi 20 Bx dapat mengurangi beban evaporasi sekitas 50% sehingga konsumsi energi dapat ditekan. Selain itu beberapa keuntungan lain penggunaan RO adalah :
1. Kebutuhan energi rendah karena tidak terjadi perubahan fase.
2. Temperatur operasi rendah sehingga dapat mengurangi kerusakan gula.
3. Perancangan sistem sederhana.
