PENGHAMBATAN DEGRADASI SUKROSA DALAM NIRA TEBU MENGGUNAKAN GELEMBUNG GAS NITROGEN DALAM REAKTOR VENTURI BERSIRKULASI
TEUKU IKHSAN AZMI
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul Penghambatan Degradasi Sokrosa dalam Nira Tebu Menggunakan Gelembung Gas Nitrogen dalam Reaktor Venturi Bersirkulasi adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, Maret 2008 Teuku Ikhsan Azmi F351040031
ABSTRAK T. IKHSAN AZMI. Penghambatan Degradasi Sukrosa dalam Nira Tebu Menggunakan Gelembung Gas Nitrogen dalam Reaktor Venturi Bersirkulasi. Dibimbing oleh ANI SURYANI, PRAYOGA SURYADARMA dan SAPTA RAHARJA. Degradasi sukrosa yang terkandung dalam nira tebu selama pengolahan disebabkan oleh reaksi inversi enzimatis dan aktivitas mikroba. Inversi sukrosa disebabkan oleh waktu tunggu (dowmtime) karena kerusakan peralatan pada saat proses berlangsung. Proses penghambatan degradasi sukrosa dalam nira tebu dapat dilakukan dengan gelembung gas inert menggunakan reaktor venturi bersirkulasi. Penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan teknologi penghambatan degradasi sukrosa dalam nira tebu menggunakan gelembung gas nitrogen dalam reaktor venturi bersirkulasi. Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju alir nira pada 25 l/min, 20 l/min, dan 15 l/min, dengan kecepatan aliran gas nitrogen antara 0,02 m/det sampai 0,6 m/det menggunakan ukuran nozel 5 mm, 6 mm, dan 8 mm. Hasil penelitian menunjukkan gas hold-up yang terbentuk sangat baik untuk penghambatan degradasi sukrosa, dan menunjukkan adanya korelasi linier antara penghambatan sukrosa dengan gas hold-up. Laju penghambatan degradasi sukrosa pada laju alir nira 25 l/min dan kecepatan aliran gas nitrogen 0,6 m/det menggunakan ukuran nozel 6 mm dan suhu reaktor 70 oC memberikan penghambatan sebesar 4,2 %. Proses penghambatan degradasi sukrosa dengan menggunakan gelembung gas nitrogen dipengaruhi oleh gas hold-up dan ukuran gelembung yang terbentuk. Kata kunci: nira tebu, sukrosa, reaktor venturi bersirkulasi, gas hold-up, laju alir.
ABSTRACT T. IKHSAN AZMI. Inhibition Process on Sucrose Degradation in Sugar Cane Juice by Nitrogen Gas Bubbling Using Loop-Venturi Reactor. Under direction of ANI SURYANI, PRAYOGA SURYADARMA and SAPTA RAHARJA. Degradation of sucrose in sugar cane juice in sugar processing caused by inversion enzymatic reaction and microorganisms activities. Sucrose degradation caused by downtime of machine or maintenance of equipment. The inhibition process on sucrose degradation was done by inert gas bubbling using loop-venturi reactor. The objective of the research is to find the inhibition technology of sucrose degradation in sugar cane juice by nitrogen gas bubbling using loopventuri reactor. The research used variation of flow rate of sugar cane juice, at 25 l/min, 20 l/min and 15 l/min, nitrogen gas velocity ranging from 0,02 to 0,6 m/s and nozzle diameters were 5 mm, 6 mm, and 8 mm. The result showed that the gas hold-up could be effectively for inhibition process on sucrose degradation, and showed significantly linear correlation between inhibition process and gas hold-up. At optimum condition (flow rate sugar cane juice 25 l/min and gas velocity 0,6 m/s using nozzle diameter 6 mm and reactor temperature of 70oC), the inhibition rate of sucrose degradation was 4,2%. The inhibition process of sucrose degradation with gas nitrogen bubbling was affected by gas hold-up and size of bubble gas nitrogen. Keyword: sugar cane juice, sucrose, loop-venturi reactor gas hold-up, flow rate.
RINGKASAN T. IKHSAN AZMI. Penghambatan Degradasi Sukrosa dalam Nira Tebu Menggunakan Gelembung Gas Nitrogen dalam Reaktor Venturi Bersirkulasi. Dibimbing oleh ANI SURYANI, PRAYOGA SURYADARMA dan SAPTA RAHARJA. Industri gula yang ada sekarang tidak mungkin lagi dapat memenuhi kebutuhan gula nasional yang terus meningkat dari tahun ke tahun. Keadaaan ini disebabkan oleh penurunan areal tanaman tebu yang terus terjadi. Kemunduran produksi gula nasional juga disebabkan oleh kondisi pabrik gula yang telah tua. Sekitar 68 % jumlah pabrik gula yang ada telah berumur 75 tahun lebih serta kurang mendapat perawatan yang memadai (Mardianto 2005). Rendahnya produktivitas dan rendemen gula yang dihasilkan oleh pabrik gula dalam negeri merupakan akibat dari teknologi produksi yang belum baik, efisiensi mesin yang terus menurun dan produktivitas lahan yang menurun. Salah satu faktor yang menyebabkan degradasi sukrosa adalah adanya kerusakan gula pada saat alat-alat pengolahan gula mengalami penghentian proses produksi (down time), yang disebabkan oleh kerusakan mesin atau pemeliharaan mesin. Pada saat tersebut, nira tebu menunggu untuk dilakukan pengolahan selanjutnya. Lamanya waktu tunggu tersebut menyebabkan terjadinya degradasi gula (sukrosa) yang disebabkan oleh enzim invertase yang dihasilkan mikroba dalam nira. menjadi gula-gula sederhana (invert), seperti glukosa dan fruktosa atau senyawa turunan lainnya. Penghambatan degradasi sukrosa dalam nira dapat dilakukan dengan cara kimia dan fisika. Secara kimia penghambatan biasanya dilakukan dengan penambahan bahan pengawet atau inhibitor kedalam nira tebu. Secara fisik penghambatan aktivitas enzim dapat dilakukan dengan menggunakan gelembung gas inert (nitrogen). Penghambatan dilakukan dengan memberikan gelembunggelembung gas nitrogen ke dalam larutan enzim, sehingga terbentuk gas-liquid interfaces. Penghambatan dipengaruhi oleh kecepatan aliran gas, waktu dan luas antarmuka kontak gas-cairan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hubungan pengaruh laju alir nira dan kecepatan aliran gas nitrogen terhadap gas hold-up dan pengaruh gas hold- up dalam sistem reaktor venturi bersirkulasi terhadap konsentrasi sukrosa dalam nira tebu. Pengaruh laju alir cairan nira dan kecepatan aliran gas nitrogen terhadap pembentukan gas hold-up dilakukan dengan inkubasi larutan nira dalam reaktor venturi bersirkulasi Pengujian faktor yang berpengaruh meliputi: laju alir cairan nira, kecepatan aliran gas nitrogen, dan ukuran nozel. Laju alir cairan nira yang digunakan adalah 25 l/min, 20 l/min dan 15 l/min. Sedangkan kecepatan aliran gas nitrogen antara 0,02 m/det, 0,1 m/det, dan 0,6 m/det. Tiap perlakuan percobaan digunakan reaktor venturi bersirkulasi dengan distributor cairan menggunakan nozel dengan ukuran 5 mm, 6 mm dan 8 mm dan lama inkubasi selama 420 menit. Pengaruh gas hold-up dan pola aliran dalam reaktor venturi bersirkulasi terhadap degradasi sukrosa dilakukan dengan inkubasi larutan nira dalam reaktor venturi bersirkulasi. Hasil penelitian menunjukkan gas hold-up dipengaruhi oleh laju alir cairan nira dan kecepatan aliran gas nitrogen. Pada
laju alir cairan yang sama gas hold-up dipengaruhi oleh kecepatan aliran gas nitrogen dan bentuk geometri venturi serta sifat fisik cairan dan gas. Semakin besar kecepatan aliran gas nitrogen secara umum meningkatkan gas hold-up. Pada laju alir cairan 25 l/min dengan ukuran nozel 6 mm peningkatan kecepatan aliran gas nitrogen dari 0,1 m/det sampai 0,6 m/det meningkatkan gas hold-up. Peningkatan gas hold-up menunjukkan konsentrasi sukrosa yang dapat dipertahankan dalam nira tebu semakin tinggi. Rejim aliran yang terbentuk dalam venturi juga mempengaruhi jumlah sukrosa yang dapat dipertahankan. Rejim aliran gelembung memberikan penghambatan sukrosa yang lebih besar. Penurunan konsentrasi sukrosa pada penghambatan menggunakan gelembung gas nitrogen dalam reaktor venturi bersirkulasi menggunakan gelembung gas nitrogen dengan inkubasi sampai 30 menit dapat memberi penghambatan 4,2 % pada laju alir nira 25 l/min, kecepatan aliran gas nitrogen 0,6 m/det dan ukuran nozel 6 mm. Penghambatan degradasi sukrosa dalam nira tebu dengan menggunakan gelembung gas nitrogen dipengaruhi oleh gas hold-up dan ukuran gelembung gas. Gas hold-up yang tinggi dan ukuran gelembung gas yang kecil memberikan penghambatan degradasi sukrosa yang tinggi. Gelembung gas yang kecil memperbesar luas antarmuka kontak cairan dan gas, dan akan meningkatkan penghambatan sukrosa dalam nira tebu.
@ Hak Cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2008 Hak Cipta dilindungi undang-undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa seizin IPB
PENGHAMBATAN DEGRADASI SUKROSA DALAM NIRA TEBU MENGGUNAKAN GELEMBUNG GAS NITROGEN DALAM REAKTOR VENTURI BERSIRKULASI
TEUKU IKHSAN AZMI
F 351040031
Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Teknologi Industri Pertanian
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008
Judul Tesis Nama NIM
: Penghambatan Degradasi Sukrosa dalam Nira Tebu Menggunakan Gelembung Gas Nitrogen dalam Reaktor Venturi Bersirkulasi : Teuku Ikhsan Azmi : F351040031
Disetujui Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Ani Suryani, DEA Ketua
Prayoga Suryadarma, STP, MT Anggota
Dr.Ir. Sapta Raharja, DEA Anggota
Diketahui Ketua Program Studi Teknologi Industri Pertanian
Dr. Ir. Irawadi Jamaran
Tanggal Ujian : 6 Maret 2008
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof. Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, MS
Tanggal Lulus :
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas karunia Rahmat dan Hidayah-Nya sehingga penulis bisa menyelesaikan karya ilmiah ini. Shalawat dan salam kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW. Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Maret 2006 sampai Januari 2007, bertempat di Laboratorium
Teknologi
Industri
Pertanian
(TIP)
IPB
dengan
judul
”Penghambatan Degradasi Sukrosa dalam Nira Tebu Menggunakan Gelembung Gas Nitrogen dalam Reaktor Venturi Bersirkulasi”. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang tulus dan sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Dr. Ir. Irawadi Jamaran, selaku ketua program studi Teknologi Industri Pertanian Institut Pertanian Bogor yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan bagi penulis selama pendidikan di program studi Teknologi Industri pertanian IPB. 2. Ibu Dr. Ir. Ani Suryani, DEA sebagai ketua komisi pembimbing dan Bapak Dr. Ir. Sapta Raharja, DEA serta Bapak Prayoga Suryadarma, STP, MT sebagai anggota komisi pembimbing, atas segala bimbingan, masukan, saran dan kritik yang sangat berarti bagi penulis selama pelaksanaan penelitian dan penulisan tesis ini. 3. Dr. Ir Liesbetini Hartoto, MS, atas kesediaanya sebagai dosen penguji luar komosi dan atas segala saran dan masukan untuk kelengkapan penulisan tesis ini. 4. Kepada seluruh keluarga, atas segala doa, dukungan dan kasih sayangnya kepada penulis. 5. Rekan-rekan mahasiswa program studi Teknologi Industri Pertanian Sekolah Pascasarjana IPB angkatan 2004, atas segala dukungan dan kebersamaan selama pendidikan di Pascasarjana IPB. 6. Rekan-rekan mahasiswa IKAMAPA Aceh-Bogor atas kebersamaan dan sukaduka selama pendidikan di Pascasarjana IPB. 7. Semua pihak yang telah membantu dan memberikan dukungan selama pendidikan di SPs-IPB hingga selesainya penulisan tesis ini. Akhir kata penulis berharap semoga hasil penelitian ini bermanfaat.
