l. TEBU DAN KARAKTERISTIKNYA
Tebu (sugar cane) adalah tanaman yang ditanam untuk bahan baku gula . Tanaman ini hanya dapat tumbuh di daerah beriklim tropis. Tanaman ini termasuk jenis rumput-rumputan. Umur tanaman sejak ditanam sampai bisa dipanen mencapai kurang lebih 1 tahun. Di Indonesia tebu banyak dibudidayakan di pulau Jawa dan Sumatera .
Untuk pembuatan gula, batang tebu yang sudah dipanen diperas dengan mesin pemeras (mesin press) di pabrik gula. Sesudah itu, nira atau air perasan tebu tersebut disaring, dimasak, dan diputihkan sehingga menjadi gula pasir yang kita kenal. Dari proses pembuatan tebu tersebut akan dihasilkan gula 5%, ampas tebu 90% dan sisanya berupa tetes (molasse) dan air. Daun tebu yang kering (dalam bahasa Jawa , dadhok) adalah biomassa yang mempunyai nilai kalori cukup tinggi. Ibu-ibu di pedesaan sering memakai dadhok itu sebagai bahan bakar untuk memasak, selain menghemat minyak tanah yang makin mahal, bahan bakar ini juga cepat panas.
Dalam konversi energi pabrik gula, daun tebu dan juga ampas batang tebu digunakan untuk bahan bakar boiler, yang uapnya digunakan untuk proses produksi dan pembangkit listrik.
II. PROSES PEMBUATAN GULA TEBU
Tebu dapat dipanen dengan cara manual atau menggunakan mesin-mesin pemotong tebu. Daun kemudian dipisahkan dari batang tebu, kemudian baru dibawa kepabrik untuk diproses menjadi gula. Tahapan-tahapan dalam proses pembuatan gula dimulai dari penanaman tebu, proses ektrasi, pembersihan kotoran, penguapan, kritalisasi, afinasi, karbonasi, penghilangan warna, dan sampai proses pengepakan sehingga sampai ketangan konsumen.
1. Ekstraksi
Tahap pertama pembuatan gula tebu adalah ekstraksi jus atau sari tebu. Caranya dengan menghancurkan tebu dengan mesin penggiling untuk memisahkan ampas tebu dengan cairannya. Cairan tebu kemudian dipanaskan dengan boiler.
2. Pengendapan kotoran dengan kapur (Liming)
Jus tebu dibersihkan dengan menggunakan semacam kapur (slaked lime) yang akan mengendapkan sebanyak mungkin kotoran , kemudian kotoran ini dapat dikirim kembali ke lahan. Proses ini dinamakan liming.
3. Penguapan (Evaporasi)
Setelah mengalami proses liming, proses evaporasi dilakukan untuk mengentalkan jus menjadi sirup dengan cara menguapkan air menggunakan uap panas (steam). Terkadang sirup dibersihkan lagi tetapi lebih sering langsung menuju ke tahap pembuatan kristal tanpa adanya pembersihan lagi.
4. Pendidihan/ Kristalisasi
Pada tahap akhir pengolahan, sirup ditempatkan ke dalam wadah yang sangat besar untuk dididihkan. Di dalam wadah ini air diuapkan sehingga kondisi untuk pertumbuhan kristal gula tercapai. Pembentukan kristal diawali dengan mencampurkan sejumlah kristal ke dalam sirup. Sekali kristal terbentuk, kristal campur yang dihasilkan dan larutan induk (mother liquor) diputar di dalam alat sentrifugasi untuk memisahkan keduanya, bisa diumpamakan seperti pada proses mencuci dengan menggunakan pengering berputar. Kristal-kristal tersebut kemudian dikeringkan dengan udara panas sebelum disimpan.
5. Penyimpanan
Gula kasar yang dihasilkan akan membentuk gunungan coklat lengket selama penyimpanan dan terlihat lebih menyerupai gula coklat lunak yang sering dijumpai di dapur-dapur rumah tangga. Gula ini sebenarnya sudah dapat digunakan, tetapi karena kotor dalam penyimpanan dan memiliki rasa yang berbeda maka gula ini biasanya tidak diinginkan orang.
6. Afinasi (Affination)
Tahap pertama pemurnian gula yang masih kasar adalah pelunakan dan pembersihan lapisan cairan induk yang melapisi permukaan kristal dengan proses yang dinamakan dengan “afinasi”. Gula kasar dicampur dengan sirup kental (konsentrat) hangat dengan kemurnian sedikit lebih tinggi dibandingkan lapisan sirup sehingga tidak akan melarutkan kristal, tetapi hanya sekeliling cairan (coklat). Campuran hasil (‘magma’) di-sentrifugasi untuk memisahkan kristal dari sirup sehingga kotoran dapat dipisahkan dari gula dan dihasilkan kristal yang siap untuk dilarutkan sebelum proses karbonatasi.
7. Karbonatasi
Tahap pengolahan cairan (liquor) gula berikutnya bertujuan untuk membersihkan cairan dari berbagai padatan yang menyebabkan cairan gula keruh. Pada tahap ini beberapa komponen warna juga akan ikut hilang. Selain karbonatasi, t eknik yang lain berupa fosfatasi. Secara kimiawi teknik ini sama dengan karbonatasi tetapi yang terjadi adalah pembentukan fosfat dan bukan karbonat. Fosfatasi merupakan proses yang sedikit lebih kompleks, dan dapat dicapai dengan menambahkan asam fosfat ke cairan setelah liming seperti yang sudah dijelaskan di atas.
8. Penghilangan warna
Ada dua metoda umum untuk menghilangkan warna dari sirup gula, keduanya mengandalkan pada teknik penyerapan melalui pemompaan cairan melalui kolom-kolom medium. Salah satunya dengan menggunakan karbon teraktivasi granular [granular activated carbon, GAC] yang mampu menghilangkan hampir seluruh zat warna. GAC merupakan cara modern setingkat “bone char”, sebuah granula karbon yang terbuat dari tulang-tulang hewan. Karbon pada saat ini terbuat dari pengolahan karbon mineral yang diolah secara khusus untuk menghasilkan granula yang tidak hanya sangat aktif tetapi juga sangat kuat. Karbon dibuat dalam sebuah oven panas dimana warna akan terbakar keluar dari karbon.
Cara yang lain adalah dengan menggunakan resin penukar ion yang menghilangkan lebih sedikit warna daripada GAC tetapi juga menghilangkan beberapa garam yang ada. Resin dibuat secara kimiawi yang meningkatkan jumlah cairan yang tidak diharapkan.
9. Pendidihan
Sejumlah air diuapkan di dalam panci sampai pada keadaan yang tepat untuk tumbuhnya kristal gula. Proses ini dapat diumpamakan dengan tahap pengeringan pakaian dalam mesin cuci yang berputar. Kristal-kristal tersebut kemudian dikeringkan dengan udara panas sebelum dikemas dan/ atau disimpan siap untuk didistribusikan.
III. AMPAS TEBU DAN PRODUK TURUNANNYA
Yield furfural dari ampas tebu sekitar 9 – 10 %. Dengan menggunakan asam sulfat selain dapat diproduksi furfural juga dapat menghasilkan asam levulinic, gambar 1. Yield yang dapat dihasilkan sekitar 25 %, dimana efisiensi konversinya 56 %.
Dengan menggunakan uap dan mendistilasi uap air nya, dari 14 ton ampas kering dapat dihasilkan : 1 ton furfural, 500 unit asam asetat, 20 unit alkohol dan 95 % dari sabut diproses kembali sebagai bahan bakar boiler. Furfural juga dapat diproduksi dari daun tebu.
Penemuan ini terjadi baru-baru ini di Australia. Melalui proses bio-engineering selulosa pada ampas tebu disulap menjadi kertas dan karton waterproof. Kalau sudah tak terpakai, tidak perlu dimasukkan ke incinerator cukup dibawa ke tempat pembuangan sampah biasa nanti akan hancur dengan sendirinya dimakan bakteri. Atau sampahnya didaur ulang kembali menjadi kertas dan karton waterproof. Sekarang karton yang dipakai perusahaan movers dilapisi dengan lilin berbasis produk minyak atau berlapis plastik sehingga karton tidak dapat didaur ulang. Selama ini berapa ribu ton ampas tebu kita bakar begitu saja yang hanya menambah pencemaran udara. Padahal dari ampas tebu kita dapat membuat karton waterproof yang sangat kita perlukan untuk industri packaging yang punya nilai komersial tinggi.
Kegiatan ini memerlukan sinergi antara perkebunan tebu – pabrik gula – pabrik kertas untuk menghasilkan karton kemasan dan kertas waterproof terbikin dari limbah bahan nabati yang sepenuhnya dapat didaur ulang serta ramah lingkungan.
IV. BIOETANOL DARI TEBU
Etanol dari tebu bukan hanya bisa diperoleh dari tetes tetapi juga bisa berasal dari ampas (bagasse) dan daun. Ini sekaligus untuk menepis kritik soal etika berkaitan persaingan penggunaan sumber pangan dan energi. Pengunaan bahan-bahan yang bisa langsung dikonversi menjadi etanol seperti tetes, jagung, singkong, gandum, dan umbi-umbian sejauh ini menuai banyak kritik karena akan menurunkan suplai bahan pangan. Nah, kalau kembali ke tebu, maka hal tersebut bisa dihindari. Ampas (32% tebu) dan trash (14% tebu) merupakan senyawa lignoselulosa. Lignoselulosa dipecah menjadi selulosa, lignin dan hemiselulosa. Selulosa diuraikan menjadi glukosa terus menjadi etanol. Selulosa didegradasi menjadi silosa yang bisa diubah lebih lanjut menjadi silitol (silitol merupakan pemanis alternatif yang baik bagi kesehatan karena berkalori rendah dan tidak merusak gigi). Dengan cara ini, produksi etanol per ha tebu akan meningkat 2-3 kali lipat. Bila hanya mengandalkan tetes, produksi etanol per ha tebu kira-kira 1.200 liter. Dengan konversi ampas dan trash akan dihasilkan lebih dari 2.500 liter etanol per ha.
V. FERMENTASI AMPAS TEBU UNTUK PAKAN TERNAK
Ampas tebu merupakan Iimbah pabrik gula yang sangat mengganggu apabila tidak dimanfaatkan. Saat ini belum banyak peternak menggunakan ampas tebu tersebut untuk bahan pakan ternak, hal ini mungkin karena ampas tebu memiliki serat kasar dengan kandungan lignin sangat tinggi ( 19.7%) dengan kadar protein kasar rendah (28%). namun limbah ini sangat potensi scbagai bahan pakan ternak. Melalui fermentasi menggunakan probiotik, kualitas dan tingkat kecernaan ampas tebu akan diperbaiki sehingga dapat digunakan sebagai bahan pakan. Tahapan fermentasi ampas tebu sama dengan fermentasi jerami. namun perlu ditambahkan beberapa bahan unutuk melengkapi kebutuhan mineral yang diperlukan dalam bahan pakan tersebut.
Tebu (sugar cane) adalah tanaman yang ditanam untuk bahan baku gula . Tanaman ini hanya dapat tumbuh di daerah beriklim tropis. Tanaman ini termasuk jenis rumput-rumputan. Umur tanaman sejak ditanam sampai bisa dipanen mencapai kurang lebih 1 tahun. Di Indonesia tebu banyak dibudidayakan di pulau Jawa dan Sumatera .
Untuk pembuatan gula, batang tebu yang sudah dipanen diperas dengan mesin pemeras (mesin press) di pabrik gula. Sesudah itu, nira atau air perasan tebu tersebut disaring, dimasak, dan diputihkan sehingga menjadi gula pasir yang kita kenal. Dari proses pembuatan tebu tersebut akan dihasilkan gula 5%, ampas tebu 90% dan sisanya berupa tetes (molasse) dan air. Daun tebu yang kering (dalam bahasa Jawa , dadhok) adalah biomassa yang mempunyai nilai kalori cukup tinggi. Ibu-ibu di pedesaan sering memakai dadhok itu sebagai bahan bakar untuk memasak, selain menghemat minyak tanah yang makin mahal, bahan bakar ini juga cepat panas.
Dalam konversi energi pabrik gula, daun tebu dan juga ampas batang tebu digunakan untuk bahan bakar boiler, yang uapnya digunakan untuk proses produksi dan pembangkit listrik.
II. PROSES PEMBUATAN GULA TEBU
Tebu dapat dipanen dengan cara manual atau menggunakan mesin-mesin pemotong tebu. Daun kemudian dipisahkan dari batang tebu, kemudian baru dibawa kepabrik untuk diproses menjadi gula. Tahapan-tahapan dalam proses pembuatan gula dimulai dari penanaman tebu, proses ektrasi, pembersihan kotoran, penguapan, kritalisasi, afinasi, karbonasi, penghilangan warna, dan sampai proses pengepakan sehingga sampai ketangan konsumen.
1. Ekstraksi
Tahap pertama pembuatan gula tebu adalah ekstraksi jus atau sari tebu. Caranya dengan menghancurkan tebu dengan mesin penggiling untuk memisahkan ampas tebu dengan cairannya. Cairan tebu kemudian dipanaskan dengan boiler.
2. Pengendapan kotoran dengan kapur (Liming)
Jus tebu dibersihkan dengan menggunakan semacam kapur (slaked lime) yang akan mengendapkan sebanyak mungkin kotoran , kemudian kotoran ini dapat dikirim kembali ke lahan. Proses ini dinamakan liming.
3. Penguapan (Evaporasi)
Setelah mengalami proses liming, proses evaporasi dilakukan untuk mengentalkan jus menjadi sirup dengan cara menguapkan air menggunakan uap panas (steam). Terkadang sirup dibersihkan lagi tetapi lebih sering langsung menuju ke tahap pembuatan kristal tanpa adanya pembersihan lagi.
4. Pendidihan/ Kristalisasi
Pada tahap akhir pengolahan, sirup ditempatkan ke dalam wadah yang sangat besar untuk dididihkan. Di dalam wadah ini air diuapkan sehingga kondisi untuk pertumbuhan kristal gula tercapai. Pembentukan kristal diawali dengan mencampurkan sejumlah kristal ke dalam sirup. Sekali kristal terbentuk, kristal campur yang dihasilkan dan larutan induk (mother liquor) diputar di dalam alat sentrifugasi untuk memisahkan keduanya, bisa diumpamakan seperti pada proses mencuci dengan menggunakan pengering berputar. Kristal-kristal tersebut kemudian dikeringkan dengan udara panas sebelum disimpan.
5. Penyimpanan
Gula kasar yang dihasilkan akan membentuk gunungan coklat lengket selama penyimpanan dan terlihat lebih menyerupai gula coklat lunak yang sering dijumpai di dapur-dapur rumah tangga. Gula ini sebenarnya sudah dapat digunakan, tetapi karena kotor dalam penyimpanan dan memiliki rasa yang berbeda maka gula ini biasanya tidak diinginkan orang.
6. Afinasi (Affination)
Tahap pertama pemurnian gula yang masih kasar adalah pelunakan dan pembersihan lapisan cairan induk yang melapisi permukaan kristal dengan proses yang dinamakan dengan “afinasi”. Gula kasar dicampur dengan sirup kental (konsentrat) hangat dengan kemurnian sedikit lebih tinggi dibandingkan lapisan sirup sehingga tidak akan melarutkan kristal, tetapi hanya sekeliling cairan (coklat). Campuran hasil (‘magma’) di-sentrifugasi untuk memisahkan kristal dari sirup sehingga kotoran dapat dipisahkan dari gula dan dihasilkan kristal yang siap untuk dilarutkan sebelum proses karbonatasi.
7. Karbonatasi
Tahap pengolahan cairan (liquor) gula berikutnya bertujuan untuk membersihkan cairan dari berbagai padatan yang menyebabkan cairan gula keruh. Pada tahap ini beberapa komponen warna juga akan ikut hilang. Selain karbonatasi, t eknik yang lain berupa fosfatasi. Secara kimiawi teknik ini sama dengan karbonatasi tetapi yang terjadi adalah pembentukan fosfat dan bukan karbonat. Fosfatasi merupakan proses yang sedikit lebih kompleks, dan dapat dicapai dengan menambahkan asam fosfat ke cairan setelah liming seperti yang sudah dijelaskan di atas.
8. Penghilangan warna
Ada dua metoda umum untuk menghilangkan warna dari sirup gula, keduanya mengandalkan pada teknik penyerapan melalui pemompaan cairan melalui kolom-kolom medium. Salah satunya dengan menggunakan karbon teraktivasi granular [granular activated carbon, GAC] yang mampu menghilangkan hampir seluruh zat warna. GAC merupakan cara modern setingkat “bone char”, sebuah granula karbon yang terbuat dari tulang-tulang hewan. Karbon pada saat ini terbuat dari pengolahan karbon mineral yang diolah secara khusus untuk menghasilkan granula yang tidak hanya sangat aktif tetapi juga sangat kuat. Karbon dibuat dalam sebuah oven panas dimana warna akan terbakar keluar dari karbon.
Cara yang lain adalah dengan menggunakan resin penukar ion yang menghilangkan lebih sedikit warna daripada GAC tetapi juga menghilangkan beberapa garam yang ada. Resin dibuat secara kimiawi yang meningkatkan jumlah cairan yang tidak diharapkan.
9. Pendidihan
Sejumlah air diuapkan di dalam panci sampai pada keadaan yang tepat untuk tumbuhnya kristal gula. Proses ini dapat diumpamakan dengan tahap pengeringan pakaian dalam mesin cuci yang berputar. Kristal-kristal tersebut kemudian dikeringkan dengan udara panas sebelum dikemas dan/ atau disimpan siap untuk didistribusikan.
III. AMPAS TEBU DAN PRODUK TURUNANNYA
Tebu
digiling kemudian diekstrak niranya, hasil samping dari proses giling
ini adalah ampas tebu. Rata – rata ampas yang diperoleh dari proses
giling 32 % tebu. Dengan produksi tebu di Indonesia pada tahun 2007
sebesar 21 juta ton potensi ampas yang dihasilkan sekitar 6 juta ton
ampas per tahun. Selama ini ampas hanya digunakan sebagai bahan bakar
boiler. Apabila Pabrik gula dapat efisien dalam penggunaan bahan bakar
maka ada potensi ampas lebih. Potensi ampas yang berlebih dapat
dimanfaatkan untuk diproses sebagai produk turunan. Ampas dapat diproses
menjadi produk antara lain :
- Partikel Board
- Plastik
- Pith
- Xylitol
- Furfural
Yield furfural dari ampas tebu sekitar 9 – 10 %. Dengan menggunakan asam sulfat selain dapat diproduksi furfural juga dapat menghasilkan asam levulinic, gambar 1. Yield yang dapat dihasilkan sekitar 25 %, dimana efisiensi konversinya 56 %.
Dengan menggunakan uap dan mendistilasi uap air nya, dari 14 ton ampas kering dapat dihasilkan : 1 ton furfural, 500 unit asam asetat, 20 unit alkohol dan 95 % dari sabut diproses kembali sebagai bahan bakar boiler. Furfural juga dapat diproduksi dari daun tebu.
- Kertas Waterproof
Penemuan ini terjadi baru-baru ini di Australia. Melalui proses bio-engineering selulosa pada ampas tebu disulap menjadi kertas dan karton waterproof. Kalau sudah tak terpakai, tidak perlu dimasukkan ke incinerator cukup dibawa ke tempat pembuangan sampah biasa nanti akan hancur dengan sendirinya dimakan bakteri. Atau sampahnya didaur ulang kembali menjadi kertas dan karton waterproof. Sekarang karton yang dipakai perusahaan movers dilapisi dengan lilin berbasis produk minyak atau berlapis plastik sehingga karton tidak dapat didaur ulang. Selama ini berapa ribu ton ampas tebu kita bakar begitu saja yang hanya menambah pencemaran udara. Padahal dari ampas tebu kita dapat membuat karton waterproof yang sangat kita perlukan untuk industri packaging yang punya nilai komersial tinggi.
Kegiatan ini memerlukan sinergi antara perkebunan tebu – pabrik gula – pabrik kertas untuk menghasilkan karton kemasan dan kertas waterproof terbikin dari limbah bahan nabati yang sepenuhnya dapat didaur ulang serta ramah lingkungan.
IV. BIOETANOL DARI TEBU
Etanol dari tebu bukan hanya bisa diperoleh dari tetes tetapi juga bisa berasal dari ampas (bagasse) dan daun. Ini sekaligus untuk menepis kritik soal etika berkaitan persaingan penggunaan sumber pangan dan energi. Pengunaan bahan-bahan yang bisa langsung dikonversi menjadi etanol seperti tetes, jagung, singkong, gandum, dan umbi-umbian sejauh ini menuai banyak kritik karena akan menurunkan suplai bahan pangan. Nah, kalau kembali ke tebu, maka hal tersebut bisa dihindari. Ampas (32% tebu) dan trash (14% tebu) merupakan senyawa lignoselulosa. Lignoselulosa dipecah menjadi selulosa, lignin dan hemiselulosa. Selulosa diuraikan menjadi glukosa terus menjadi etanol. Selulosa didegradasi menjadi silosa yang bisa diubah lebih lanjut menjadi silitol (silitol merupakan pemanis alternatif yang baik bagi kesehatan karena berkalori rendah dan tidak merusak gigi). Dengan cara ini, produksi etanol per ha tebu akan meningkat 2-3 kali lipat. Bila hanya mengandalkan tetes, produksi etanol per ha tebu kira-kira 1.200 liter. Dengan konversi ampas dan trash akan dihasilkan lebih dari 2.500 liter etanol per ha.
V. FERMENTASI AMPAS TEBU UNTUK PAKAN TERNAK
Ampas tebu merupakan Iimbah pabrik gula yang sangat mengganggu apabila tidak dimanfaatkan. Saat ini belum banyak peternak menggunakan ampas tebu tersebut untuk bahan pakan ternak, hal ini mungkin karena ampas tebu memiliki serat kasar dengan kandungan lignin sangat tinggi ( 19.7%) dengan kadar protein kasar rendah (28%). namun limbah ini sangat potensi scbagai bahan pakan ternak. Melalui fermentasi menggunakan probiotik, kualitas dan tingkat kecernaan ampas tebu akan diperbaiki sehingga dapat digunakan sebagai bahan pakan. Tahapan fermentasi ampas tebu sama dengan fermentasi jerami. namun perlu ditambahkan beberapa bahan unutuk melengkapi kebutuhan mineral yang diperlukan dalam bahan pakan tersebut.