Persiapan bahan baku pembuatan gula tebu
Tebu adalah tanaman yang ditanam untuk bahan baku gula. Tebu ini
termasuk jenis rumput-rumputan. Tanaman tebu dapat tumbuh hingga 3 meter
di kawasan yang mendukung. Umur tanaman sejak ditanam sampai bisa
dipanen mencapai kurang lebih 1 tahun.
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.
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. Jus yang dihasilkan masih berupa cairan yang kotor:
sisa-sisa tanah dari lahan, serat-serat berukuran kecil dan ekstrak dari
daun dan kulit tanaman, semuanya bercampur di dalam gula.
Jus
dari hasil ekstraksi mengandung sekitar 50 % air, 15% gula dan serat
residu, dinamakan bagasse, yang mengandung 1 hingga 2% gula. Dan juga
kotoran seperti pasir dan batu-batu kecil dari lahan yang disebut
sebagai “abu”.
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.
Jus hasil ekstraksi dipanaskan sebelum dilakukan liming untuk
mengoptimalkan proses penjernihan. Kapur berupa kalsium hidroksida atau
Ca(OH)2 dicampurkan ke dalam jus dengan perbandingan yang diinginkan dan
jus yang sudah diberi kapur ini kemudian dimasukkan ke dalam tangki
pengendap gravitasi: sebuah tangki penjernih (clarifier). Jus mengalir
melalui clarifier dengan kelajuan yang rendah sehingga padatan dapat
mengendap dan jus yang keluar merupakan jus yang jernih.
Kotoran berupa lumpur dari clarifier masih mengandung sejumlah gula
sehingga biasanya dilakukan penyaringan dalam penyaring vakum putar
(rotasi) dimana jus residu diekstraksi dan lumpur tersebut dapat
dibersihkan sebelum dikeluarkan, dan hasilnya berupa cairan yang manis.
Jus dan cairan manis ini kemudian dikembalikan ke proses.
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.
Jus yang sudah jernih mungkin hanya mengandung 15% gula tetapi cairan
(liquor) gula jenuh (yaitu cairan yang diperlukan dalam proses
kristalisasi) memiliki kandungan gula hingga 80%. Evaporasi dalam
‘evaporator majemuk’ (multiple effect evaporator) yang dipanaskan dengan
steam merupakan cara yang terbaik untuk bisa mendapatkan kondisi
mendekati kejenuhan (saturasi).
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.
Larutan induk hasil pemisahan dengan sentrifugasi masih mengandung
sejumlah gula sehingga biasanya kristalisasi diulang beberapa kali.
Sayangnya, materi-materi non gula yang ada di dalamnya dapat menghambat
kristalisasi. Hal ini terutama terjadi karena keberadaan gula-gula lain
seperti glukosa dan fruktosa yang merupakan hasil pecahan sukrosa. Olah
karena itu, tahapan-tahapan berikutnya menjadi semakin sulit, sampai
kemudian sampai pada suatu tahap di mana kristalisasi tidak mungkin lagi
dilanjutkan.
Sebagai tambahan, karena gula dalam jus tidak dapat diekstrak
semuanya, maka terbuatlah produk samping (byproduct) yang manis:
molasses. Produk ini biasanya diolah lebih lanjut menjadi pakan ternak
atau ke industri penyulingan untuk dibuat alkohol (etanol) . Belakangan
ini molases dari tebu di olah menjadi bahan energi alternatif dengan
meningkatkan kandungan etanol sampai 99,5%.
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. Oleh karena itu
gula kasar biasanya dimurnikan lebih lanjut ketika sampai di negara
pengguna.
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.
Cairan yang dihasilkan dari pelarutan kristal yang telah dicuci
mengandung berbagai zat warna, partikel-partikel halus, gum dan resin
dan substansi bukan gula lainnya. Bahan-bahan ini semua dikeluarkan dari
proses.
Karbonatasi
Tahap pertama 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.
Salah satu dari dua teknik pengolahan umum dinamakan dengan
karbonatasi. Karbonatasi dapat diperoleh dengan menambahkan kapur/ lime
[kalsium hidroksida, Ca(OH)2] ke dalam cairan dan mengalirkan gelembung
gas karbondioksida ke dalam campuran tersebut.
Gas karbondioksida ini akan bereaksi dengan lime membentuk
partikel-partikel kristal halus berupa kalsium karbonat yang
menggabungkan berbagai padatan supaya mudah untuk dipisahkan. Supaya
gabungan-gabungan padatan tersebut stabil, perlu dilakukan pengawasan
yang ketat terhadap kondisi-kondisi reaksi.
Gumpalan-gumpalan yang terbentuk tersebut akan mengumpulkan sebanyak
mungkin materi-materi non gula, sehingga dengan menyaring kapur keluar
maka substansi-substansi non gula ini dapat juga ikut dikeluarkan.
Setelah proses ini dilakukan, cairan gula siap untuk proses selanjutnya
berupa penghilangan warna.
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.
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.
Cairan jernih dan hampir tak berwarna ini selanjutnya siap untuk
dikristalisasi kecuali jika jumlahnya sangat sedikit dibandingkan dengan
konsumsi energi optimum di dalam pemurnian. Oleh karenanya cairan
tersebut diuapkan sebelum diolah di panci kristalisasi.
Pendidihan
Sejumlah air diuapkan di dalam panci sampai pada keadaan yang tepat
untuk tumbuhnya kristal gula. Sejumlah bubuk gula ditambahkan ke dalam
cairan untuk mengawali/memicu pembentukan kristal. Ketika kristal sudah
tumbuh campuran dari kristal-kristal dan cairan induk yang dihasilkan
diputar dalam sentrifugasi untuk memisahkan keduanya.
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.