Risvan Kuswurj

Oleh :
B.E. SANTOSO dan MARTOYO
Pusat Penelitian Perkebunan Gula Indonesia
Jl. Pahlawan No. 25 Pasuruan 67126

ABSTRAK

Pada kesetimbangan proses pembuatan gula dari tebu, di stasiun gilingan dikenal istilah air tebu bebas brix dan di stasiun pengolahan dikenal istilah faktor pol yang tidak dapat mengkristal. Air tebu bebas brix = 100 - kadar nira tebu - kadar sabut tebu. Faktor pol yang tidak dapat mengkristal = (Pol tebu - Rendemen) : (Brix tebu - Pol tebu). Rumus ini adalah rumus dasar yang digunakan pada umumnya untuk mengontrol proses pembuatan gula. Untuk pabrik gula yang mengolah tebu dengan kualitas standar dan efisiensi pabrik standar, air tebu bebas brix = 3 % tebu dan faktor pol yang tidak dapat mengkristal = 0,5. Ingin diketahui sebenarnya seberapa besar air tebu bebas brix dan faktor pol yang tidak dapat mengkristal untuk pabrik gula di Indonesia kaitannya dengan kualitas tebu dan kondisi pabrik di Indonesia pada saat ini. Pada tahun 1997 s.d. 2003 telah dilakukan uji kinerja pabrik di 9 pabrik gula di Jawa dan Sumatera masing-masing selama 5 - 6 hari efektif sehingga keseluruhannya terdapat 60 pasang data harian. Data yang dihasilkan antara lain: Pol nira perahan pertama (npp), brix npp, pol tebu, brix tebu, sabut tebu dan rendemen. Dari data tersebut dihitung air tebu bebas brix dan faktor pol yang tidak dapat mengkristal. Hasilnya menunjukkan bahwa air tebu bebas brix untuk pabrik gula tersebut berkisar antara 0,3 s.d. 7,7; kuartil bawah 1,3; median 2,4; kuartil atas 3,7 atau rata-rata 2,7 dengan simpangan baku 1,8. Angka ini tidak begitu berbeda dengan standar air tebu bebas brix. Sedangkan faktor pol yang tidak dapat mengkristal berkisar antara 0,47 s.d. 1,18; kuartil bawah 0,63; median 0,76; kuartil atas 0,90 atau rata-rata 0,78 dengan simpangan baku 0,17. Angka ini berbeda dan lebih tinggi daripada standar faktor pol yang tidak dapat mengkristal. Hal ini menunjukkan bahwa gula yang tidak dapat dikristalkan tinggi disebabkan oleh kualitas tebu dan efesiensi pabrik yang rendah (kemurnian npp rendah = 75,50 %; rekoveri total rendah = 67,59 %). Air tebu bebas brix dan faktor pol yang tidak dapat mengkristal bermanfaat untuk memformulasikan rumus rendemen empirik yang komponennya berdasarkan pol npp (P), brix npp (B) dan sabut tebu (S) yaitu rendemen = 1,78 P . [ { 100 - ( S + 8 ) : 100 ] - 0,78 B . [ (100 - (S + 3 ) : 100 ].

Kata kunci: Air tebu bebas brix, pol yang tidak dapat mengkristal, uji kinerja pabrik.

PENDAHULUAN

Bahan baku utama dalam proses pembuatan gula tebu (sukrosa) pabrik gula di Indonesia adalah tebu. Tebu diolah di dalam alur proses tersebut melalui tahapan-tahapan pemerahan dengan imbibisi (ekstraksi), pengendapan dan penapisan (pemurnian), penguapan, musakan, sentrifugasi dan penyelesaian. Di stasiun gilingan tebu diperah di unit-unit gilingan dengan menambahkan air imbibisi, dihasilkan ampas dan nira mentah. Terdapat neraca berat: Tebu = Nira mentah + Ampas - Air imbibisi = Nira aseli dalam nira mentah + Nira aseli dalam ampas + Sabut tebu + Air tebu bebas brix = Nira tebu + Sabut tebu + Air tebu bebas brix. Nira aseli banyak mengandung gula, sedangkan air tebu bebas brix adalah air di dalam tebu yang tidak mengandung brix. Istilah ini muncul berdasarkan suatu kenyataan bahwa apabila sejumlah berat tebu diperah dengan gilingan, selalu dihasilkan sejumlah berat nira tebu dan sabut tebu yang totalnya lebih rendah sedikit dari berat tebu yang diperah. Selisih dari neraca ini kemudian dinyatakan sebagai air tebu bebas brix, pada umumnya berkisar antara 1 - 5 % tebu, standar air tebu bebas brix = 3 % tebu (Deer, 1983; Keer, 1970; Chen & Chou, 1993; Hugot, 1973; Honig, 1963).

Nira aseli dalam nira mentah yang banyak mengandung gula ini selanjutnya diolah sampai dihasilkan gula kristal putih (GKP). Gula (pol) yang terdapat dalam tebu terdistribusi sebagian kecil terikut ke dalam ampas di unit ekstraksi, sebagian kecil terikut ke dalam blotong di unit pemurnian, sebagian kecil terikut ke dalam tetes di unit sentrifugasi, sebagian besar menjadi GKP di unit penyelesaian dan sebagain kecil lainnya hilang tak diketahui baik karena mekanis maupun khemis. Gula yang terikut ke dalam ampas, blotong, tetes dan hilang tak diketahui ini secara keseluruhan dinyatakan sebagai gula yang tidak dapat dikristalkan emnjadi GKP atau dengan istilah umum gula yang tidak dapat mengkristal. Berdasarkan hasil-hasil penelitian untuk pabrik gula yang mengolah tebu dengan kualitas standar (HK npp = 85) dan efisiensi pabrik standar (80 %) disimpulkan bahwa setiap bagian dari gula dalam tebu 0,5 bagian pol tidak mengkristal. Nilai 0,5 ini disebut faktor pol yang tidak dapat mengkristal. Untuk keperluan rutin, gula dalam tebu didekati dengan pol tebu; bukan gula dalam tebu didekati dengan (brix tebu - pol tebu). Dengan demikian dalam alur proses pembuatan gula terdapat neraca: GKP yang dapat diperoleh % tebu atau rendemen secara empirik = Pol tebu - 0,5 (Brix tebu - Pol tebu) = 1,5 Pol tebu - 0,5 Brix tebu (Deer, 1983; Keer, 1970; Chen & Chou, 1993; Hugot, 1973; Honig, 1963).

Di Indonesia besaran tersebut, baik air tebu bebas brix maupun faktor pol yang tidak dapat mengkristal, belum ditetapkan dengan pasti seperti yang telah dilakukan di Australia; karena pada hakekatnya kedua besaran tersebut bergantung kepada kualitas tebu yang diolah dan efesisiensi pabrik. Kedua besaran tersebut sangat penting artinya dalam kontrol proses pembuatan GKP dari tebu. Menurut Mochtar (1993; 1994) air tebu bebas brix dapat ditoleransi sekitar 10 - 30 % sabut dan faktor pol tidak dapat mengkristal identik dengan faktor tetes sehingga besarnya bergantung dengan kemurnian tetes yang dihasilkan. Tujuan tulisan ini adalah untuk menetapkan air tebu bebas brix dan faktor pol yang tidak dapat mengkristal pada kondisi kualitas tebu dan efisiensi pabrik pada periode 1997 - 2003 yang bermanfaat sebagai unsur untuk memformulasikan rumus rendemen berdasarkan recoverable sugar.

BAHAN DAN METODE

Rata-rata data harian kadar sabut dan ampas tebu yang berpasangan dikumpulkan dari hasil pengamatan unjuk kerja pabrik di 9 pabrik gula (PG) di Jawa [PG A (Oktober 1997), PG B (Juli 1999 dan Agustus 2000), PG C (Agustus 1999), PG D (Agustus 2000), PG E (September 2000), PG F (Juni 2001), PG G (Juli 2003) dan PG H (September 2003) ] dan di Sumatera (PG J (Agustus 1997 dan Oktober 2003) masing-masing 5 - 6 hari pengamatan (Mochtar dan Santoso, 1997; Martoyo dan Santoso, 1997, 1998, 1999, 2000, 2003; Martoyo et al, 2003; Sumarno dan Santoso, 2001; Bahri et al, 2003). Pengamatan dan penghitungan analisa nira-nira di stasiun gilingan (nira perahan pertama, nira perahan kedua, nira perahan terakhir dan nira mentah) dilakukan per 1 jam; analisa ampas tebu, nira encer dan blotong masing-masing per 2 jam; analisa bahan alur proses untuk taksasi kristal dalam boiling house (nira kental, musimkan, setroop, tetes, gula dan gula kristal putih) dilakukan setiap hari jam 05.00 pagi. Penentuan berat tebu, berat imbibisi dan berat nira mentah dilakukan per 1 jam; berat blotong, berat bahan alur proses untuk taksasi kristal dalam boiling house per hari. Jadi dapat dikumpulkan 60 data berpasangan rata-rata harian yang selanjutnya antara lain dihitung pol nira perahan pertama (npp), brix npp, pol tebu, brix tebu, sabut tebu dan rendemen. Dari data tersebut kemudian dihitung air tebu bebas brix dan faktor pol yang tidak dapat mengkristal.

Air tebu bebas brix (% tebu) = A = 100 - Sabut tebu, % - Kadar nira tebu, %

A diuji kebenarannya, apakah A = 3,0 atau sesuai standar air tebu bebas brix
dengan hipotesis nol (H₀): A = 3,0 dan hipotesis alternatif (H₁): A ¹ 3,0
jika hasil pengujian menunjukkan H₀ diterima berarti A = 3,0
sebaliknya jika H₀ ditolak berarti A ¹ 3,0; atau A = data yang dihasilkan seperti pada hasil perhitungan pada persamaan (1)

Rendemen, % = Pol tebu - F . (Brix tebu, % - Pol tebu, %)

H₀ : F = 0,5 dengan H₁ : F ¹ 0,5
jika didapat H₀ berarti F = 0,5
sebaliknya H₀ ditolak berarti F = data yang dihasilkan seperti pada hasil perhitungan pada persamaan (2)

Analisis data statistik yang digunakan untuk mengevaluasi hipotesis di atas adalah uji signifikansi T (Widasari, 1987).

Rumus Comercial Cane Sugar (CCS) dipakai sebagai referensi formula recoverable sugar pada standar operasional industri gula di Australia (Keer, 1970).

CCS, % = Pol tebu, % - 0,5 . ( Brix tebu, % - Pol tebu, % )
= 1,5 . Pol tebu, % - 0,5 . Brix tebu, %
Brix tebu, % = Brix npp, % . [ { 100 - (Sabut tebu, % + 3)} : 100 ]
Pol tebu, % = Pol npp, % . [ { 100 - (Sabut tebu, % + 5)} : 100 ]
sehingga

dengan P = Pol npp, %
B = Brix npp, %
S = Sabut tebu, %

HASIL DAN PEMBAHASAN

Deskripsi statistik kualitas nira perahan pertama (npp) [pol npp, brix npp, HK] dan kualitas tebu {pol tebu, brix tebu, sabut tebu), efisiensi pabrik dan rendemen harian di beberapa pabrik gula di Indonesia pada segmen musim giling 1997 - 2003 disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Data kualitas tebu, efisiensi pabrik dan rendemen harian di beberapapabrik gula di Indonesia pada segmen musim giling 1997 - 2003

Deskripsi	Nira Perahan Pertama			Tebu				Efisiensi	Rend.
Statistik	Pol, %	Brix, %	HK	Pol, %	Brix, %	HK	Sabut, %	Pabrik, %	%
Banyaknya data	60	60	60	60	60	60	60	60	60
Data Minimal	9,40	13,55	68,76	7,27	11,46	63.44	12,07	49,80	4,18
Kuartil Bawah	11,53	15,85	72,29	8,67	12,67	68.36	13,60	63,57	5,64
Median	12,55	16,44	75,30	9,70	13,58	71.29	15,25	68,88	6,83
Kuartil Atas	13,74	17,48	78,59	10,66	14,33	74.08	17,59	71,33	7,45
Data P(75 %)	13,56	17,51	77,88	10,44	14,27	73.14	17,32	71,84	7,34
Data Maksimal	15,37	19,06	82,24	11,56	15,57	77.09	21,21	82,20	9,10
Rata-rata	12,55	16,58	75,50	9,64	13,52	71.05	15,73	67,59	6,63
Simpangan Baku	1,49	1,36	3,51	1,17	1,10	3.30	2,35	6,24	1,0

Catatan: HK = harkat kemurnian , Rend = rendemen efektif
Data P(75 %) = data pada probabilitas 75 % (sebagian besar data populasi)

Pada Tabel 1 nampak bahwa kualitas npp (pol, brix, HK) dan kualitas tebu (pol, brix, sabut), efisiensi pabrik dan rendemen beberapa pabrik gula di Indonesia pada segmen musim giling 1997 - 2003 sangat bervariasi, namun pada umumnya masih dikatakan rendah. Sebagian besar pol npp, HK npp, pol tebu, brix tebu, sabut tebu, rendemen dan efisiensi pabrik berturut-turut berkisar antara 9,40 - 13,56 %, 68,76 - 77,88 %, 7,27 - 10,44 %, 11,46 - 14,27 %, 12,07 - 17,32 %, 4,18 - 7,34 % dan 49,80 - 71,84 %.

Dari data pada Tabel 1 di atas dihitung air tebu bebas brix dan faktor pol yang tidak dapat mengkristal seperti pada rumus persamaan (1) dan (2), deskripsi disajikan pada Tabel 2.

Tabel 2. Air tebu bebas brix dan faktor pol tak dapat mengkristal di beberapa pabrik gula di Indonesia pada segmen musim giling 1997 - 2003

Deskripsi Statistik	A	F
Banyaknya data	60	60
Data Minimal	0,28	0,47
Kuartil Bawah	1,26	0,63
Median	2,38	0,76
Kuartil Atas	3,74	0,90
Data Maksimal	7,74	1,18
Rata-rata	2,65	0,78
Simpangan Baku	1,80	0,1

Catatan: A = air tebu bebas brix (% tebu); F = faktor pol tidak dapat mengkristal

Pada Tabel 2 nampak bahwa data harian dari air tebu bebas brix dan faktor pol tidak dapat mengkristal sangat bervariasi. Air tebu bebas brix berkisar antara 0,28 - 7,74; kuartil bawah 1,26; median 2,38; kuartil atas 3,74 atau rata-rata 2,65 dengan simpangan baku 1,80. Sedangkan faktor pol tidak dapat mengkristal berkisar antara 0,47 - 1,18; kuartil bawah 0,63; median 0,76; kuartil atas 0,90 atau rata-rata 0,78 dengan simpangan baku 0,17. Jadi 50 % data air tebu bebas brix berkisar antara 1,26 - 3,74; sedangkan 50 % data faktor pol tidak dapat mengkristal berkisar antara 0,63 - 0,90. Kelihatannya untuk air tebu bebas brix sebesar 3,0 seperti ditetapkan di Australia dicakup dalam rentang Indonesia, sedangkan faktor pol tidak dapat mengkristal yang ditetapkan Australia di bawah rentang Indonesia. Hipotesis ini perlu diuji, seperti disajikan pada Tabel 3.

Tabel 3. Uji Hipotesis kesamaan data

Deskripsi Statistik	A	F
Banyaknya data	60	60
X di dapat	2,65	0,78
Simpangan Baku	1,80	0,17
Ho: X= X0 dengan X0 =	3,0	0,5
Beda X dengan X0	-0,35	0,28
Simpangan baku dari perbedaan	1,80	0,17
Error dari perbedaan	0,23	0,02
t - hitung	-1,50	12,71
Kesimpulan H0	diterima	ditolak

Catatan: A = air tebu bebas brix (% tebu); F = faktor pol tidak dapat mengkristal

Hipotesis air tebu bebas brix (% tebu) = 3,0 diterima, sedangkan Faktor pol tidak dapat mengkiristal = 0,5 ditolak, lihat Tabel 3. Dengan demikian dapat dinyatakan bahwa air tebu bebas brix dan faktor pol tidak dapat mengkristal di beberapa pabrik gula di Jawa dan Sumatera pada segmen musim giling 1997 - 2003 berturut-turut 3,0 % tebu dan 0,78 poin. Angka 0,78 ini berbeda dan lebih tinggi daripada standar faktor pol yang tidak dapat mengkristal. Hal ini menunjukkan bahwa pol yang tidak dapat dikristalkan tinggi disebabkan oleh kualitas tebu dan efesiensi pabrik yang rendah (kemurnian npp rendah = 75,50 %; rekoveri total rendah = 67,59 %), lihat Tabel 1.

Manfaat air tebu bebas brix dan faktor pol tidak dapat mengkristal

Air tebu bebas brix (A) dan faktor pol yang tidak dapat mengkristal (F) dapat dipakai untuk menghitung rendemen secara empirik (rendemen komersial).

Dari uraian di atas didapat A = 3 sehingga persamaan (1) menjadi:

Brix tebu = Brix npp . [{100 - (Sabut tebu + 3)} : 100] ………………………. (4)

Dengan cara yang sama seperti pada penguraian brix tebu di atas, maka terhadap data pol tebu, pol npp dan sabut tebu pada Tabel 1 jika diuraikan akan didapat persamaan untuk pol tebu yaitu:

Pol tebu = Pol npp . [{100 - (Sabut tebu + 8)} : 100] ………………………. (5)

Brix = Pol : HK x 100; sehingga persamaan (4) dapat juga ditentukan dengan cara mensubtitusikan Pol tebu : HK tebu x 100 ke dalam Brix tebu, dan mensubtsitusikan Pol npp : HK npp x 100 ke dalam Brix npp pada persamaan (3), di mana HK tebu = 71,05 dan HK npp = 75,50 seperti disajikan pada Lampiran 1.

Dari uraian di atas juga didapat F = 0,78 sehingga persamaan (2) menjadi:

Rendemen = Pol tebu - 0,78 (Brix tebu - Pol tebu)

= 1,78 Pol tebu - 0,78 Brix tebu ………………………. (6)

Persamaan (4) dan (5) disubstitusikan ke dalam persamaan (6), sehingga didapat:

Rendemen = 1, 78 Pol npp . [{100 - (Sabut tebu + 8)} : 100 ] - 0,78 Brix npp .

[{100 - (Sabut tebu - 3)} : 100] ……………………….. (7)

disederhanakan lagi menjadi:

dengan P = Pol npp, B = Brix npp dan S = Sabut tebu ……………………… (8)

Contoh perhitungan:
Jika diketahui pol npp = 13,50 %, brix npp = 17,25 % dan sabut tebu = 14,50 % maka rendemen sesuai dengan persamaan (8) di atas adalah

Rendemen = 1,78 . 13,50 . (92 - 14,50) : 100 - 0,78 . 17,25 . (97 - 14,50) : 100
= 1,78 . 13.50 . 0,775 - 0,78 . 17,25 . 0,825
= 7,60 %

Data sesungguhnya pada salah satu dari 60 data yang digunakan menunjukkan rendemen = 7,59 %, rumus empirik yang sangat baik.

Rumus rendemen tersebut setelah diuji di beberapa pabrik gula, apabila hasilnya akurat akan diusulkan menjadi salah satu formula rendemen alternatif yang berbasiskan recoverable sugar dengan faktor pabrik tetap. Artinya petani / pemasok tebu prestasinya akan dinilai dari kualitas tebunya dalam hal ini pol dan brix npp serta kadar sabut tebu, sedangkan faktor pabrik tetap untuk semua pabrik gula sesuai kondisi operasi standar sehingga petani menggiling tebunya ke PG manapun akan memperoleh rendemen yang sama.

KESIMPULAN

Dari uraian tentang ai tebu bebas brix dan faktor pol yang tidak dapat mengkristal dalam proses pembuatan gula kristal pada segmen musim giling 1997 - 2003 di beberapa pabrik gula di Indonesia dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut:

· Air tebu bebas brix untuk pabrik gula di Jawa dan Sumatera berkisar antara 0,3 s.d. 7,7; kuartil bawah 1,3; median 2,4; kuartil atas 3,7 atau rata-rata 2,7 dengan simpangan baku 1,8. Angka ini tidak begitu berbeda dengan standar air tebu bebas brix. Faktor pol yang tidak dapat mengkristal berkisar antara 0,47 s.d. 1,18; kuartil bawah 0,63; median 0,76; kuartil atas 0,90 atau rata-rata 0,78 dengan simpangan baku 0,17. Angka ini berbeda dan lebih tinggi daripada standar faktor pol yang tidak dapat mengkristal. Hal ini menunjukkan bahwa gula yang tidak dapat dikristalkan tinggi disebabkan oleh kualitas tebu dan efesiensi pabrik yang rendah (kemurnian npp rendah = 75,5 %; rekoveri total rendah = 67,59 %).

· Air tebu bebas brix dan faktor pol yang tidak dapat mengkristal bermanfaat untuk dapat dipakai memformulasikan rendemen secara empirik yang komponennya berdasarkan pol npp (P), brix npp (B) dan sabut tebu (S), yaitu rendemen = = 1,78 P . [ { 100 - ( S + 8 ) : 100 ] - 0,78 B . [ (100 - (S + 3 ) : 100 ].

DAFTAR PUSTAKA

Chen, J. C. P. and C. C. Chou. 1993. Cane sugar handbook. 12^th ed. John Wiley & Sons, Singapore, New York.

Deer, N. 1983. Classics papers of sugar cane teknologist. Elseiver.

Honig, P. 1963. Principles of sugar technology. Vol III. Elseiver.

Hugot, E. 1972. Handbook of cane sugar enginering. Elsevier.

Keer, H. W. 1970. Laboratory manual for Queensland Sugar Mills. Brisbane. Queensland. 5^th edition.

Mochtar, M. 1993. Komunikasi pribadi tentang uji kinerja pabrik.

Mochtar, M. 1994. Perkembangan teknologi dan peralatan pabrik gula dalam dua dasa warsa terakhir. Prosiding Pertemuan Teknis. P3GI. Pasuruan.