Pada bab ini akan dibahas mengenai karakteristik nira, hubungan pengaruh laju alir nira dan kecepatan aliran gas terhadap gas hold-up serta pengaruh gas hold-up dan rejim aliran dalam venturi terhadap degradasi sukrosa menggunakan gelembung gas nitrogen dalam reaktor venturi bersirkulasi. Bab ini juga akan membahas degradasi sukrosa nira tebu menggunakan gelembung gas nitrogen dalam reaktor venturi bersirkulasi yang dilanjutkan dengan analisa awal kelayakan teknis penggunaan reaktor venturi bersirkulasi untuk penghambatan degradasi sukrosa pada pengolahan gula.
Karakteristik Nira Tebu
Tebu yang diperoleh dari kebun dibersihkan dari daun-daun kering dan kotoran-kotoran yang melekat sebelum digiling. Penggilingan dilakukan tanpa penambahan air imbibisi sehingga nira yang diperoleh memiliki konsentrasi yang tinggi.
Nira yang baru digiling masih mengandung sejumlah pengotor, seperti tanah, ampas, kotoran tersuspensi seperti senyawa-senyawa organik, protein, lilin, getah dan bahan anorganik lainnya. Nira yang baru digiling berwarna coklat dan kuning kehijauan serta memiliki aroma yang khas. Warna nira berasal dari pigmen batang tebu dan kotoran-kotoran yang ikut terbawa bersama batang tebu saat penggilingan dilakukan. Nira yang telah di giling selanjutnya di saring dari kotoran-kotoran kasar. Hasil karakterisasi nira disajikan dalam Tabel 6.
Hasil analisis kadar sukrosa pada nira tebu adalah sebesar 14,6%. Kadar sukrosa dipengaruhi oleh umur panen dan penanganan bahan setelah panen. Kadar sukrosa dalam tebu menurut Moerdikusumo (1993) berkisar antara 11 % sampai 14 %. Kadar gula pereduksi agak tinggi mencapai 1,64 %, hal ini sesuai dengan kisaran kadar gula pereduksi dalam nira tebu menurut Moerdikusumo (1993) yang berkisar antara 0,5 % sampai 2,0 %. Gula pereduksi ini oleh mikroba akan diubah menjadi asam-asam organik.
Tabel 6 Karakteristik nira
Komposisi nira Parameter
Hasil karakterisasi Literatur *) 1. Nilai pH
2. Kandungan sukrosa (%) 3. Kandungan gula pereduksi (%)
- glukosa - fruktosa
4. Kandungan zat anorganik (%) 5. Kandungan zat organik (%) 4. Viskositas (µl) (kg/m.det) 5. Densitas (ρl) (kg/m3) 6. Tegangan permukaan(σl) (N/m2) 7. Warna 6. Rasa 5,4 14,6 0,675 0,965 - - 0,0125 1052,941 4, 91 x 10-2 Coklat, kuning kehijauan Manis 5,5 – 6,0 11 – 14 0,5 – 2,0 0,5 – 2,0 0,5 - 2,5 0,15 – 0,20 0,01543**) 1053,873**) 3 x 10-2 – 5 x 10-2 Coklat, kuning kehijauan Manis *) Moerdokusumo (1993) ** ) Pancoast (1980)
Pada proses pengolahan gula, kadar gula pereduksi yang tinggi akan menyebabkan perkembangan pertumbuhan mikroba yang mendegradasi sukrosa dan menghambat proses kristalisasi sukrosa sehingga menurunkan rendemen gula. Pertumbuhan mikroba seperti bakteri pembentuk lendir (gum) terutama Leuconostoc mesenteroides dapat menyebabkan penyumbatan sistem perpipaan dan pompa pada proses pengolahan gula.
Karakterisasi nira lainnya adalah pH. Nilai pH nira pada penelitian adalah 5,4 yang menunjukkan nira tebu berada dalam keadaan asam. Menurut Moerdikusumo (1993) keasaman nira antara pH 5,5 – 6,0.
Hubungan Laju Alir Nira dan Kecepatan Aliran Gas Nitrogen Terhadap Gas hold-up
Nira yang telah diekstrak dan disaring dari kotoran kemudian dimasukkan ke dalam reaktor venturi bersirkulasi dengan volume kerja 2 liter. Laju alir nira diatur pada 25 l/min, 20 l/min dan 15 l/min menggunakan flowmeter cairan.
Sebagai distributor cairan digunakan nozel dengan ukuran 5 mm, 6 mm dan 8 mm. Volume gas yang masuk dalam reaktor diukur menggunakan flowmeter gas. Tekanan reaktor diatur konstan pada 0,5 kg/cm2 menggunakan valve pengatur tekanan pada bagian atas reaktor.
Hubungan antara kecepatan aliran gas dan gas hold-up pada reaktor venturi bersirkulasi dengan ukuran nozel 5 mm disajikan pada Gambar 15. Pada laju alir 15 l/min, gas hold-up menurun seiring dengan peningkatan kecepatan aliran gas yaitu dari 0,02 m/det sampai 0,6 m/det. Penurunan gas hold-up tersebut menunjukkan fraksi gas dalam cairan berkurang dengan bertambahnya kecepatan aliran gas. Pada laju alir cairan nira rendah, energi kinetik yang dibangkitkan tidak mampu mendispersi gas nitrogen dengan baik dalam cairan nira. Energi tekanan cairan yang rendah menghasilkan beda tekanan kecil sehingga gas tidak terhisap sempurna ke dalam leher venturi.
0,00 0,02 0,04 0,06 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Kec. gas (m/dt) Ga s h o ld -u p
Gambar 15 Hubungan kecepatan aliran gas dengan gas hold-up pada diameter nozel 5 mm dan laju alir nira 25, 20 dan 15 l/min.
Pada laju alir cairan nira 20 l/min terjadi peningkatan gas hold-up pada kecepatan aliran gas dari 0,02 m/det sampai 0,1 m/det. Peningkatan kecepatan aliran gas dari 0,1 m/det sampai 0,3 m/det menyebabkan terjadi penurunan gas hold-up, selanjutnya peningkatan kecepatan aliran gas sampai 0,6 m/det menghasilkan gas hold-up relatif stabil. Peningkatan kecepatan aliran gas antara
0,3 m/det-0,6 m/det fraksi gas dalam cairan tidak berubah. Pada laju alir cairan nira 25 l/min, peningkatan kecepatan aliran gas dari 0,02 m/det sampai 0,1 m/det gas hold-up yang terbentuk relatif stabil, kemudian meningkat sampai dengan kecepatan aliran gas 0,6 m/det. Peningkatan gas hold-up pada kecepatan aliran gas rendah ( dibawah 0,1 m/det) pada laju alir cairan 20 l/min disebabkan oleh massa jet cairan menghisap gas lebih banyak sehingga membentuk jet cairan yang diselimuti oleh gas yang pada akhirnya akan pecah membentuk gelembung- gelembung gas.
Pada laju alir cairan tinggi (25 l/min dan 20 l/min) untuk nozel ukuran 5 mm, fase cairan didorong sedemikian kuat melewati ruang percampur sehingga dispersi massa gas ke dalam massa cairan terjadi pada bagian difuser atau draft tube. Massa cairan dengan kecepatan tinggi melewati venturi pada bagian poros leher venturi. Dispersi massa gas pada bagian difuser ini tidak membentuk selimut jet pada dinding venturi, sehingga pembentukan gelembung rendah. Menurut Shirsat et al. (2003), pada laju alir cairan tetap peningkatan kecepatan aliran gas memperkecil gas hold-up untuk ukuran nozel kecil (4 mm) dan peningkatan perbandingan laju alir gas dan laju alir cairan tidak meningkatkan gas hold-up.
Gas hold-up pada ukuran nozel 5 mm relatif lebih rendah disebabkan pada ukuran nozel 5 mm energi kinetik cairan sewaktu keluar nozel terlalu besar sehingga cairan terdorong keluar melewati leher venturi. Gambar 15 menyajikan, peningkatan kecepatan aliran gas pada laju alir cairan tetap tidak mempengaruhi gas hold-up. Nozel ukuran 5 mm dispersi fase cairan-gas dan pembentukan gelembung gas efektif terjadi pada laju cairan nira 20 l/min dengan kecepatan aliran gas nitrogen dibawah 0,1 m/det.
Hubungan antara kecepatan aliran gas dan gas hold-up pada reaktor venturi bersirkulasi dengan ukuran nozel 6 mm disajikan pada Gambar 16. Pada laju alir cairan nira 15 l/min dan 20 l/min peningkatan kecepatan aliran gas dari 0,02m/det sampai 0,05 m/det gas hold-up meningkat. Peningkatan gas hold-up menunjukkan fraksi gas dalam cairan bertambah. Pada laju alir 15 /min peningkatan kecepatan aliran gas lebih lanjut dari 0,05 m/det sampai 0,6 m/det gas hold-up relatif stabil, tetapi pada laju alir cairan nira 20 l/min gas hold-up
meningkat secara perlahan sampai kecepatan aliran gas 0,6 m/det. Pada laju alir cairan nira 25 l/min pada kecepatan aliran gas rendah (dibawah 0,05 m/det) gas hold-up tidak menunjukkan peningkatan. Pada kecepatan aliran gas ini volume gas yang terhisap ke dalam venturi terlalu kecil sehingga pembentukan gelembung gas tidak optimal Peningkatan kecepatan aliran gas dari 0,1m/det sampai 0,6 m/det gas hold-up yang terbentuk meningkat secara dratis.
0,07 0,09 0,11 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Kec. gas (m/dt) G a s hol d- up
Gambar 16 Hubungan kecepatan aliran gas dengan gas hold-up pada diameter nozel 6 mm dan laju alir nira 25, 20 dan 15 l/min.
Laju alir cairan 15 l/min dengan ukuran nozel 6 mm, energi tekanan cairan pada saat melewati nozel rendah, sehingga tidak mampu membangkitkan beda tekanan yang besar sehingga massa gas yang terhisap ke dalam venturi rendah. Pada laju alir cairan tersebut fraksi gas yang terperangkap dalam selimut jet cairan kecil dan gelembung gas yang terbentuk sedikit.
Pada laju alir cairan 20 l/min dan 25 l/min untuk ukuran nozel 6 mm, energi tekanan cairan yang melewati nozel tinggi. Cairan mengalami percepatan sewaktu keluar nozel dan energi kinetiknya bertambah. Ekspansi cairan ke dalam leher venturi menyebabkan tekanan bagian leher venturi berkurang, sehingga gas terhisap ke dalam venturi. Massa gas yang terhisap akan terperangkap dalam
selimut jet cairan yang terbentuk sepanjang dinding venturi. Selimut jet cairan dan gas ini semakin besar dan pecah menghasilkan gelembung-gelembung gas yang bergerombolan dan meninggalkan venturi menuju tangki reaktor. Pada laju cairan tinggi menyebabkan gas terhisap ke dalam venturi, hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Liudan Evan (1990).
Nozel ukuran 6 mm menghasilkan gas hold-up yang besar pada laju alir cairan nira 25 l/min. Pada laju cairan ini energi kinetik cairan mampu menghasilkan gelembung-gelembung gas yang banyak. Menurut Shirsat et al. (2003), nozel dengan diameter 6 mm memberikan kinerja yang lebih baik untuk menghasilkan gas hold-up pada reaktor bubble column.
Penggunaan nozel yang lebih besar lagi menyebabkan penurunan energi kinetik dari cairan, sehingga massa cairan tidak bercampur efektif dengan gas. Hal ini disajikan pada Gambar 17, dengan ukuran nozel yang digunakan 8 mm. Pada laju alir cairan nira 15 l/min peningkatan kecepatan aliran gas 0,02 m/det sampai 0,1 m/det gas hold-up meningkat, peningkatan kecepatan aliran gas lebih lanjut dari 0,1 m/det sampai 0,6 m/det gas hold-up relatif stabil. Peningkatan kecepatan aliran gas (0,02 m/det sampai 0,6 m/det) pada laju alir cairan 25 l/min dan 20 l/min menurunkan gas hold-up secara dratis. Pada laju alir cairan nira 20 l/min dan 25 l/min energi kinetik cairan keluar nozel rendah dan beda tekanan cairan dalam nozel dan dalam leher venturi rendah sehingga gas tidak terhisap ke dalam venturi. Pada laju alir cairan ini massa gas yang membentuk selimut jet kecil dan gas tidak bercampur sempurna dengan fase cairan.
Energi tekanan nozel yang rendah disebabkan oleh ukuran dari nozel relatif lebih besar, sehingga cairan tidak mengalami percepatan waktu keluar nozel. Pada ukuran nozel 8 mm menghasilkan gas hold-up yang besar pada laju alir cairan nira 15 l/min. Pada laju alir ini gelembung yang terbentuk lebih besar dari pada nozel ukuran 6 mm.
Hubungan laju alir cairan dan kecepatan aliran gas (Gambar 15 sampai Gambar 17) menggambarkan bahwa gas hold-up dipengaruhi oleh laju alir cairan, kecepatan aliran gas dan ukuran nozel. Menurut Otake et al. (1981) gas hold-up dipengaruhi oleh laju alir cairan, kecepatan aliran gas dan perbandingan diameter nozel terhadap diameter laher venturi. Pada nozel 6 mm peningkatan laju alir
cairan dan peningkatan kecepatan aliran gas akan memperbesar gas hold-up. Nozel 6 mm dengan laju alir nira 25 l/min memberikan energi kinetik cairan yang cukup untuk membentuk selimut jet cairan dan menghasilkan gas entertaiment yang besar sehingga massa cairan bercampur efektif dengan massa gas pada bagian leher venturi.
0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 kec. gas (m/dt) G a s hol d- u p
Gambar 17 Hubungan kecepatan aliran gas dengan gas hold-up pada diameter nozel 8 mm dan laju alir nira 25, 20 dan 15 l/min.
Sifat fisik cairan dan gas seperti densitas dan viskositas juga mempengaruhi pembentukan gas hold-up. Menurut Shirshat, et al. (2003) pembentukan gas hold-up pada reaktor venturi bersirkulasi dapat dinyatakan sebagai fungsi dari laju alir cairan (Ql), laju alir gas (Qg), sifat fisik cairan (ρl, µl) dan gas (ρg, µg) serta bentuk geometri dari venturi (dc, dn, hc). Secara matematis dapat ditulis:
αg = f (Ql, ρl, µl, Qg, ρg, µg, dc, dn, hc, g)
Bentuk geometri dari venturi menentukan perubahan tekanan dalam venturi. Beda tekanan yang terjadi sepanjang venturi menunjukkan kemampuan isap gas dan muatan jet cairan yang dihasilkan oleh nozel. Muatan jet cairan yang dihasilkan nozel dan peningkatan tekanan gas dalam venturi mempengaruhi pembentukan
gelembung gas. Data geometri reaktor venturi bersirkulasi dan sifat fisik cairan nira dan gas nitrogen disajikan pada Lampiran 2.
Hubungan Gas hold-up dan Rejim Aliran dalam Reaktor Venturi Bersirkulasi Terhadap Konsentrasi Sukrosa dalam Nira Tebu
Rejim aliran yang terbentuk dianalisa dari bilangan weber, untuk kecepatan aliran cairan rendah pada bilangan weber lebih kecil dari 500 ada tiga kemungkinan rejim aliran, yaitu aliran gelembung, aliran slug dan aliran anular. Aliran anular terjadi pada nozel yang digunakan 6 mm dan 8 mm pada perbandingan kecepatan aliran gas dan cairan tinggi, pada laju cairan rendah tetapi kecepatan aliran gas cukup tinggi. Aliran anular pada Gambar 18 dapat dilihat berada pada garis paling atas dengan nisbah kecepatan aliran gas dan kecepatan aliran cairan lebih besar dari 1.
Aliran slug terbentuk pada nozel yang digunakan 8 mm dan 6 mm, pada kecepatan aliran cairan dan kecepatan aliran gas relatif rendah, dispersi gas terjadi dalam leher venturi, sehingga gelembung yang dihasilkan lebih besar dari leher venturi. Dalam aliran anular dan aliran slug, energi kinetik cairan pada ujung nozel rendah sehingga venturi tidak mampu menggunakannya secara efektif untuk menghasilkan gelembung-gelembung kecil.
Pada kecepatan aliran cairan tinggi dengan bilangan weber lebih besar dari 500, ada tiga kemungkinan rejim aliran, yaitu aliran gelembung, aliran anular dan aliran jet. Aliran jet terjadi pada nozel yang digunakan 5 mm pada kecepatan aliran cairan cukup tinggi dan kecepatan aliran gas rendah. Pada nozel dengan ukuran 5 mm, kecepatan aliran cairan didorong sedemikian kuat melewati ruang percampur sehingga dispersi terjadi dalam difuser atau draft tube. Pada aliran jet energi kinetik cairan terlalu besar sehingga cairan keluar melewati leher venturi dan tidak sempat membentuk selimut jet dengan massa cairan.
Nozel dengan diameter 6 mm dan 8 mm tidak membentuk rejim aliran jet. Pada nozel ukuran tersebut, kecepatan aliran cairan pada nozel tidak terlalu besar, sehingga energi kinetik cairan pada ujung nozel rendah. Pada nozel dengan diameter 6 mm dan 8 mm rejim aliran yang terbentuk adalah aliran slug, anular
dan gelembung, aliran slug pada kecepatan aliran cairan rendah, atau aliran gelembung pada kecepatan aliran sedikit tinggi.
Aliran gelembung dapat terbentuk pada bilangan weber lebih kecil dari 500 atau lebih besar 500, dengan perbandingan laju alir gas dan laju alir cairan rendah. Aliran gelembung dapat terjadi pada nozel yang digunakan 5 mm, 6 mm dan 8 mm dengan laju alir cairan tinggi dan laju alir gas rendah. Dalam aliran gelembung dipersi gas terjadi dalam leher venturi, energi kinetik cairan yang dihasilkan oleh nozel cukup untuk membentuk gelembung-gelembung kecil dalam leher venturi. Dispersi gas pada aliran gelembung terjadi dalam leher venturi. Nozel dengan ukuran 5 mm dan 8 mm dapat membentuk rejim aliran ini, jika kecepatan aliran cairan sedikit lebih tinggi dari aliran slug.
Rejim aliran mempengaruhi distribusi ukuran gelembung. Pada aliran slug dan anular peningkatan nisbah laju alir gas dan laju alir cairan menyebabkan distribusi ukuran gelembung bervariasi lebih lebar. Pada aliran gelembung dan jet, peningkatan kecepatan aliran fase cairan akan memperkecil distribusi ukuran gelembung, sedangkan perubahan nisbah laju alir gas dan laju alir cairan tidak mempengaruhinya.
Peningkatan bilangan weber untuk nisbah laju alir cairan dan gas rendah sangat baik untuk pembentukan gelembung, seperti disajikan pada Gambar 18. Pada laju alir gas yang tinggi gelembung-gelembung yang terbentuk lebih besar dan terjadi penggabungan gelembung-gelembung kecil. Pada nozel dengan ukuran 5 mm kemungkinan terbentuk aliran gelembung pada laju aliran rendah, tetapi jika laju alir cairan ditingkatkan akan berubah menjadi aliran jet. Perubahan ini karena laju alir cairan terlalu tinggi dan percampuran tidak lagi terjadi diruang percampuran.
Nozel dengan diameter ukuran 6 mm memberikan aliran gelembung yang baik dengan ukuran gelembung lebih kecil dan seragam. Pembentukan aliran gelembung dengan ukuran gelembung yang kecil akan memperbesar luas antarmuka kontak cairan dan gas. Pembentukan aliran ini juga dipengaruhi oleh bentuk geometri dari venturi. Menurut Zahradnik (1997) venturi yang mempunyai kinerja yang baik dan efisien harus memiliki parameter geomeri dalam batasan- batasan seperti disajikan pada Persamaan 7 sampai Persamaan 9.
Gambar 18 Jenis rejim aliran yang terbenturk dalam reaktor venturi bersirkulasi berdasarkan hubungan nisbah kecepatan aliran gas
cairan dengan bilangan weber. Pada aliran gelembung, peningkatan kecepatan aliran gas menghasilkan gelembung gas nitrogen yang banyak tanpa meningkatkan diameter gelembung sehingga meningkatkan luas antarmuka spesifik. Peningkatan kecepatan aliran gas lebih tinggi lagi mengakibatkan pembentukan gelembung yang lebih besar dan terjadi pengabungan gelembung gas sehingga luas antarmuka spesifik turun dratis dan rejim aliran menjadi aliran jet. Pada Gambar 18 aliran jenis ini terjadi pada nozel 5 mm dengan bilangan weber lebih besar dari 500.
Hubungan Rejim Aliran Terhadap Degradasi Sukrosa
Proses degradasi sukrosa oleh enzim invertase dan mikroba dalam nira dipengaruhi oleh suhu, pH dan kondisi proses pengolahan. Penggunaan gelembung gas nitrogen untuk penghambatan degradasi sukrosa dipengaruhi oleh laju alir cairan nira dan kecepatan aliran gas nitrogen yang membentuk gelembung gas dalam fase cair-gas. Lamanya inkubasi nira dalam reaktor yang diuji adalah 90 menit. Parameter yang diukur adalah konsentrasi sukrosa yang dapat
dipertahankan setelah waktu inkubasi. Kadar sukrosa merupakan parameter yang berkaitan langsung pada pengujian kerusakan nira tebu.
Suhu yang digunakan dalam pengujian ini adalah 70 oC. Menurunnya tingkat degradasi sukrosa yang dihasilkan karena pengaruh suhu disebabkan aktivitas invertase yang menurun. Penurunan aktivitas enzim disebabkan terjadinya denaturasi protein pada enzim sehingga formasi struktur sisi aktif enzim berubah dan kemampuan biokatalis enzim terhadap substrat hilang. Menurut Vorster dan Federik (1998), pemanasan enzim invertase pada suhu 90 oC selama 2 menit akan mematikan aktivitasnya.
Suhu dapat juga mempengaruhi perkembangan mikroba dalam nira. Suhu yang digunakan dalam percobaan ini dapat membunuh atau menghambat pertumbuhan mikroba. Pada suhu tinggi menyebabkan membran penyusun sel mikroba menjadi lebih liquid hingga akhirnya sel dapat mengalami lisis (Paustin 2007).
Gelembung gas nitrogen dapat menghambat degradasi sukrosa dalam nira dimana gas membentuk lapisan antarmuka pada permukaan enzim atau molekul sukrosa, sehingga mencegah interaksi antara molekul sukrosa dan enzim. Penghambatan juga dapat terjadi karena sisi aktif dari enzim diisi oleh gas nitrogen dan aktivitas invertase menjadi berkurang.
Hubungan perubahan konsentrasi sukrosa pada rejim aliran yang berbeda dapat dilihat pada Gambar 18. Bentuk dan ukuran gelembung yang terbentuk mempengaruhi konsentrasi sukrosa yang dapat dipertahankan. Dalam cairan nira, gelembung gas nitrogen membentuk lapisan tipis sekeliling massa cairan sukrosa yang mencegah sukrosa berikatan dengan molekul enzim. Pada rejim aliran slug dan anular, konsentrasi sukrosa yang dapat dipertahankan dari cairan nira lebih rendah dari pada aliran gelembung. Pada rejim aliran slug dan anular energi kinetik cairan pada ujung nozel rendah sehingga venturi tidak mampu menggunakannya secara efektif untuk menghasilkan gelembung. Rendahnya konsentrasi sukrosa yang dapat dipertahankan pada aliran slug dan anular disebabkan laju alir gas dan kecepatan aliran gas relatif rendah, dispersi gas terjadi dalam leher venturi, sehingga menghasilkan gelembung gas lebih besar dari leher
venturi. Gelembung gas yang besar menurunkan luas antarmuka gas nitrogen dengan massa cairan nira.
Pada rejim aliran jet, konsentrasi sukrosa yang dapat dipertahankan juga relatif rendah. Pada aliran jet energi kinetik massa cairan nira terlalu besar sehingga massa cairan nira terdorong keluar melewati leher venturi tanpa mengalami percampuran yang sempurna dengan gas nitrogen.
Dalam aliran gelembung, energi kinetik massa cairan nira yang dihasilkan oleh nozel cukup untuk membentuk gelembung-gelembung kecil dalam leher venturi, dimana intentitas percampuran antara cairan nira dan gas nitrogen besar. Peningkatan intentitas percampuran ini menyebabkan peningkatan luas antarmuka massa cairan nira dan gas nitrogen. Luas antarmuka spesifik gas-cairan menunjukkan besarnya luas permukaan molekul sukrosa atau molekul enzim yang tertutupi oleh gas nitrogen. Gas nitrogen yang menyelimuti permukaan molekul sukrosa akan menghambat degradasi sukrosa oleh enzim.
Pada rejim aliran gelembung konsentrasi sukrosa yang dapat dipertahankan lebih tinggi seperti disajikan pada Gambar 19. Rejim aliran gelembung menghasilkan percampuran gas-cairan yang tinggi dengan pembentukan lapisan antarmuka gas-cairan yang besar. Konsentrasi sukrosa sisa pada setiap laju alir cairan nira disajikan dalam Lampiran 3.
13,00 13,08 13,16 13,24 13,32 13,39 13,47 13,55 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 Gas hold-up [S u k ro s a ] ( % )
Gambar 19 Hubungan gas hold-up dengan konsentrasi sukrosa dalam nira pada rejim aliran yang berbeda.
Rejim aliran yang terbentuk dalam reaktor venturi bersirkulasi dipengaruhi oleh laju alir cairan dan kecepatan aliran gas serta bentuk geometri dari venturi dan nozel. Rejim aliran yang berbeda menyebabkan distribusi dan pembentukan gelembung-gelembung gas nitrogen yang berbeda pula. Pola rejim aliran cairan nira yang terbentuk dapat digunakan untuk memprediksi laju cairan nira dan kecepatan aliran gas nitrogen yang optimal untuk menghasilkan luas antarmuka antara cairan nira dan gas nitrogen yang baik.
Hubungan Gas Hold-up Terhadap Degradasi Sukrosa
Penghambatan degradasi sukrosa dalam nira dilakukan dalam reaktor venturi bersirkulasi yang dilengkapi pendistribusi gas nitrogen. Penghambatan sukrosa dalam nira dipengaruhi oleh jumlah fraksi gas (gas hold-up) dalam cairan nira dan ukuran gelembung gas nitrogen. Gas nitrogen yang terdispersi dalam massa cairan nira akan membentuk gelembung-gelembung kecil. Gelembung-gelembung gas nitrogen yang terbentuk akan membentuk lapisan film di sekeliling enzim,
