ICUMSA
Satu fungsi dasar dalam gula rafinasi adalah warna. Jadi warna merupakan parameter penting dalam pengawasan mutu proses rafinasi gula. Meskipun terdapat dalam jumlah yang sangat sedikit (0,1%) zat warna dalam gula sangat menentukan kualitas gula. Warna larutan gula setelah proses karbonatasi dianalisis dengan metode ICUMSA GS1-7 (1994).
Pada proses yang melibatkan reaksi antara gas dan cair seperti pada proses pemurnian raw sugar secara karbonatasi dengan RVB, terjadi fenomena gas entrainment dan gas hold-up yang dapat menentukan kondisi pindah massa terbaik. Kondisi pada saat diperoleh nilai gas hold-up maksimum dan nilai gas entrainment minimum merupakan kondisi dimana terjadinya pindah massa maksimum (Duveen, 1998). Dengan adanya kondisi tersebut pada RVB, diharapkan proses pemurnian raw sugar dapat berjalan maksimal. Fenomena tersebut dapat tercipta karena adanya pengaruh dari laju cairan dan laju gas. Gambaran umum verifikasi antara gas entrainment dan gas hold-up terhadap unit warna ICUMSA dapat dilihat pada Tabel 12.
Tabel 12. Penentuan Hubungan Peningkatan Laju Gas dan Cairan, Serta Gas Entrainment dan Gas Hold-up Terhadap Parameter Unit Warna ICUMSA Gas hold-up Gas entrainment ICUMSA (IU) Laju clarified juice (m/s) Laju gas CO2 model eksperimen 1.2 0.88 0.026 0.59 0.21 180 5.8 7.4 0.13 0.075 0.036 325
Berdasarkan Tabel 12, pada laju cairan dan gas yang rendah (1.2 dan 0.88 m/s), nilai ICUMSA yang dihasilkan rendah (180 IU). Nilai tersebut menunjukan hasil yang baik. Namun, pada laju cairan dan gas yang tinggi (5.8 dan 7.4 m/s), nilai ICUMSA yang dihasilkan tinggi (325 IU). Nilai tersebut menunjukan hasil yang kurang baik.
ICUMSA yang rendah (180 IU) dihasilkan pada saat nilai gas entrainment rendah (0.026) dan nilai gas hold-up tinggi (0.59 untuk model dan 0.21 untuk eksperimen), sedangkan ICUMSA yang tinggi (325 IU) dihasilkan pada saat nilai gas entrainment tinggi (0.13) dan gas hold-up rendah (0.075 untuk model dan 0.036 untuk eksperimen).
Rendahnya unit warna ICUMSA yang dihasilkan setelah melalui proses karbonatasi dengan RVB mengindikasikan proses pemucatan warna larutan gula kasar semakin baik. Artinya, adsorpsi senyawa penyebab warna dalam larutan gula kasar seperti pigmen warna, asam-asam organik, senyawa hasil reaksi karamelisasi dan reaksi Maillard semakin baik. Adanya pengaruh
gas hold-up yang tinggi dan pengaruh gas entrainment yang rendah menyebabkan waktu tinggal gas CO2 di dalam larutan gula yang telah terdefekasi semakin tinggi sehingga dicapai pindah massa yang tinggi pula karena meningkatkan kontak antara gas CO2 dan larutan gula yang telah terdefekasi, sehingga penghilangan warna dapat dimaksimumkan, akibatnya unit warna ICUMSA yang dihasilkan rendah (180 IU).
Pada laju cairan 1.2 m/s dan laju gas CO2 0.88 m/s, menghasilkan unit warna ICUMSA sebesar 180. Pada kondisi tersebut, total energi yang dibawa oleh cairan rendah, volume gas CO2 yang masuk ke dalam volume cairan juga rendah. Hal itu mengindikasikan tingkat penangkapan gas CO2 oleh clarified juice yang rendah, namun mempermudah pembungkusan gas CO2 oleh selimut jet, karena gas CO2 memiliki waktu tinggal yang relatif lebih lama di dalam badan jet clarified juice. Lamanya waktu tinggal gas CO2, menyebabkan reaksi karbonatasi berjalan lebih efektif. Pembentukan senyawa kalsium karbonat (CaCO3) untuk menghilangkan bahan pengotor (sulfat, fosfat, senyawa asam karboksilat, senyawa asam polisakarida) termasuk senyawa penyebab warna dalam larutan gula kasar secara ionik akan semakin efektif. Begitu pula pada proses pengendapan kalsium karbonat yang akan mengendapkan pengotor, menjadi efektif juga, sehingga meningkatkan reduksi warna dalam larutan gula.
Pada laju cairan 5.8 m/s dan laju gas CO2 7.4 m/s, menghasilkan unit warna ICUMSA sebesar 325. Pada kondisi tersebut, total energi yang dibawa oleh cairan tinggi, volume gas CO2 yang masuk ke dalam cairan juga tinggi. Hal itu mengindikasikan bahwa jumlah gas CO2 yang masuk ke dalam cairan banyak, namun mempersulit pembungkusan gas CO2 oleh selimut jet, karena gas CO2 memiliki waktu tinggal yang relatif lebih singkat di dalam jet cairan, sehingga menyebabkan reaksi karbonatasi berjalan lebih lambat. Pembentukan senyawa kalsium karbonat (CaCO3) untuk menghilangkan bahan pengotor (sulfat, fosfat, senyawa asam karboksilat, senyawa asam polisakarida) termasuk senyawa penyebab warna dalam larutan gula kasar juga akan semakin lambat. Begitu pula pada proses pengendapan kalsium karbonat yang akan mengendapkan pengotor, menjadi lebih lambat, sehingga menyebabkan
penurunan reduksi warna dalam larutan gula. Selain itu, banyaknya gas CO2
yang masuk ke dalam cairan, menyebabkan cairan menjadi jenuh akan gas CO2, sehingga mengganggu proses adsorpsi pengotor oleh struktur kristal CaCO karena CO berlebih akan kembali melarutkan endapan CaCO3 2 3 yang sebelumnya terbentuk (Mathur, 1975).
Jika dibandingkan dengan unit warna ICUMSA hasil karbonatasi pada industri gula rafinasi serta penelitian yang telah dilakukan El-Syiad (1999), unit warna ICUMSA yang diperoleh berdasarkan hasil penelitian dapat dikategorikan lebih baik. Perbandingan nilai unit warna ICUMSA dapat dilihat pada Tabel 13.
Tabel 13. Perbandingan nilai unit warna ICUMSA hasil karbonatasi Kondisi
karbonatasi
Hasil El-Syiad (1999) Industri gula rafinasi penelitian ICUMSA (IU) 180 678 821 Alat RVB Tangki berpengaduk Tangki berpengaduk Dosis CaO 75 g/L 0.07% 75 g/L o Suhu ( C) 55 70 55 Laju cairan (m/s) 1.2 - 3.02 Laju gas CO2 0.88 - -
Tekanan alat (atm) 1.48 - 1.48
Berdasarkan Tabel 13, unit warna ICUMSA hasil karbonatasi pada penelitian, yaitu sebesar 180 IU, lebih rendah dibandingkan unit warna ICUMSA hasil karbonatasi yang telah dilakukan El-Syiad (1999), yang bernilai 678 IU dan industri gula rafinasi, yang bernilai 821 IU. Hal tersebut mengindikasikan bahwa karbonatasi raw sugar menggunakan RVB sebagai alat karbonatasi dengan kondisi proses seperti tertulis pada Tabel 13, mampu menghasilkan nilai ICUMSA yang lebih baik dibandingkan penggunaan tangki berpengaduk seperti penelitian yang telah dilakukan El-Syiad (1999) dan pada industri gula rafinasi.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Nilai gas entrainment dan gas hold-up mengalami perubahan pada peningkatan laju cairan dan gas. Peningkatan laju gas dan cairan dapat meningkatkan nilai gas entrainment. Selain itu, peningkatan laju cairan dan gas juga dapat menurunkan atau meningkatkan nilai gas hold-up.
Gas entrainment mengalami peningkatan pada peningkatan laju cairan dan pada peningkatan laju gas. Gas entrainment mengalami peningkatan dari 0.022 - 0.14 pada peningkatan laju cairan dari 0.98 - 6.4 m/s pada laju gas konstan. Gas entrainment pun meningkat dari 0.022 - 0.14 pada peningkatan laju gas dari 0.88 - 7.4 m/s pada UL konstan.
Gas hold-up model mengalami penurunan dari 0.67 menjadi 0.072 pada peningkatan laju cairan dari 0.98 - 6.4 m/s pada laju gas konstan. Gas hold-up model mengalami penurunan dari 0.67 menjadi 0.072 pada peningkatan laju gas dari 0.88 – 7.4 m/s pada laju cairan konstan. Gas hold-up eksperimen juga mengalami penurunan dari 0.21 menjadi 0.067 pada peningkatan laju cairan dari 0.98 - 6.4 m/s pada laju gas konstan. Namun pada peningkatan laju gas dari 0.88 - 3.14 m/s pada laju cairan konstan, gas hold-up eksperimen meningkat dari 0.12 menjadi 0.46, kemudian mengalami penurunan dari 0.11 menjadi 0.067 pada peningkatan laju gas dari 3.93 - 6.4 m/s pada laju cairan konstan.
ICUMSA yang rendah (180 IU) dihasilkan pada saat nilai gas entrainment rendah (0.026) dan nilai gas hold-up tinggi (0.59 untuk model dan 0.21 untuk eksperimen), sedangkan ICUMSA yang tinggi (325 IU) dihasilkan pada saat nilai gas entrainment tinggi (0.13) dan gas hold-up rendah (0.075 untuk model dan 0.036 untuk eksperimen).
B. Saran
1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang perhitungan gas entrainment dan gas hold-up dengan menggunakan beberapa model
sehingga dapat dibandingkan model yang paling sesuai untuk pemurnian raw sugar secara karbonatasi dengan RVB,
2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai hubungan antara gas hold-up, gas entrainment dan distribusi ukuran gelembung.