Adapun uraian proses pembuatan gula dari tebu pada Pabrik Gula Kwala Madu dibagi menjadi beberapa stasiun, yaitu stasiun gilingan, stasiun pemurnian, stasiun penguapan, stasiun masakan, stasiun putaran dan penyelesaian.
1. Pengerjaan Pendahuluan
Tebu yang telah ditebang diangkut ke pabrik dengan truk. Sebelum sampai halaman pabrik, truk yang berisikan tebu ditimbang, kemudian tebu diturunkan di halaman pabrik, maka truk ditimbang kembali untuk mengetahui
berat bersih (netto). Sedangkan waktu antara penebangan dengan proses awal tidak lebih dari 24 jam. Tebu yang diangkut truk dengan kapasitas 5-6 ton naik ke truck tipller dan kemudian dijungkitkan dengan tenaga pompa hidrolik sehingga tebu jatuh ke feeding cane carrier. Sedangkan yang diangkut dengan truk berkapasitas 8-10 ton yang menggunakan tali pengangkut dibongkar dengan cane lifter hilo ke dalam cane feeding table, dimana kabel hilo dihubungkan dengan tali pengangkut tebu pada truk. Berikutnya tenaga hidrolik digerakkan sehingga posisi terangkat miring dan tebu tumpah ke feeding cane table, lalu pemasukan tebu ke cane carrier diatur sedemikian rupa sehingga memenuhi kapasitas giling yang direncanakan. Oleh feeding cane carrier tebu dibawa masuk ke cane leveller guna pengaturan pemasukan tebu menuju cane cutter I. Kemudian dipotong-potong secara horizontal, dan selanjutnya dibawa ke cane cutter II untuk dicacah lebih halus lagi. Sebelum jatuh ke gilingan, logam-logam besi yang terikut pada potongan tebu disaring oleh tramp iron separator dan potongan-potongan tebu diatur masuknya ke gilingan.
2. Stasiun Gilingan (Mill Station)
Tebu yang telah halus dipotong-potong dari Cane Cutter I dan Cane Cutter II selanjutnya masuk ke dalam mesin giling agar lebih halus lagi sehingga mudah untuk diperas dan memperbesar kapasitas pemerasan. Fungsi dan tujuan dari penggilingan ini adalah untuk mendapatkan air nira sebanyak mungkin. Penggilingan atau pemerasan dilakukan lima kali dengan lima unit
gilingan (five set three roller mill) yang disusun seri dengan memakai tekanan hidrolik yang berbeda-beda. Ada tiga buah rol yang berbentuk V dengan sudut 300 pada alat ini yang digunakan untuk memperlancar aliran nira dan mengurangi terjadinya slip. Jarak antara roll atas dengan roll belakang lebih kecil dari pada antara roll atas dengan roll depan. Besarnya tekanan maksimum pada penggilingan adalah 1500-2000 Kg/cm2 dengan putaran yang berbeda, dimana gilingan I sekitar 5,3 rpm; gilingan II 5,0 rpm; gilingan III 5,0 rpm; gilingan IV 5,2 rpm; gilingan V 4,2 rpm.
Adapun mekanisme kerja dari stasiun pengilinggan ini adalah sebagai berikut:
a. Tebu halus setelah dicacah dibawa cane carrier elevator ke gilingan pertama. Nira dari gilingan I ditampung pada bak penampungan I dan ampas tebu dari gilingan I masuk pada gilingan II untuk diperas lagi. Nira hasil perasan gilingan masuk dalam bak penampungan nira yang diperoleh dari bak penampungan I, yang disebut dengan Primary Juice.
b. Nira atau air perasan dari gilingan I dan II masih terdapat ampas yang nantinya sama-sama ditampung pada bak penampungan I, nira pada bak penampungan I disaring pada juice strainer kemudian ampasnya dimasukkan pada gilinggan II dan nira yang disaring ditampung dalam satu tangki (Raw Juice Tank) dan kemudian disalurkan pada stasiun pemurnian melalui pompa.
c. Ampas tebu (bagasse) dari gilingan II masuk ke gilingan III untuk diperas lagi. Kemudian nira (air perasan) ditampung pada bak penampung II dan digunakan untuk menyiram ampas pada gilingan I. Demikian seterusnya
sampai gilingan V. Air dari gilingan V ditampung pada bak IV dan digunakan untuk menyiram ampas pada gilingan IV. Ampas dari gilingan IV diberi air imbibisi (60–700C) yang berasal dari kondensat evaporator badan IV dan V.
d. Ampas tebu dari gilingan V kemudian diangkut melalui 1 unit konveyor, dimana ampas kasar dibawa ke boiler untuk bahan bakar dan dipisahkan dengan ampas halus yang akan digunakan untuk membantu proses penyaringan pada alat vacum filter.
3. Stasiun Pemurnian
Nira yang diperoleh dari stasiun gilingan dipompakan menuju stasiun pemurnian. Tujuan proses pada stasiun pemurnian adalah untuk memisahkan kotoran dari dalam nira sehingga nira yang dihasilkan lebih murni mengandung sukrosa. Di dalam proses pemurnian ada beberapa tahap yang dilakukan, yaitu:
a. Timbangan Nira Mentah (Juice Weighting Scale)
Nira mentah yang tertampung pada tangki penampungan dipompakan ke tangki nira mentah tertimbang melalui pipa saringan. Nira mentah ditimbang dengan menggunakan timbangan Maxwelt Bolouge yang bekerja secara otomatis dengan berat timbangan 5,5 ton. Adapun sistem kerja dari alat ini adalah sistem keseimbangan gaya berat bejana dan bandul, yang menunjukkan bahwa nira akan berhenti ke tangki penampungan secara gravitasi.
b. Pemanasan Nira 1 (Juice Heater 1)
Nira yang di dalam tangki penampungan selanjutnya dipompakan ke alat pemanas 1 (primary heater) yang memiliki 2 unit pemanas. Tujuan dari pemanas 1 adalah untuk menyempurnakan reaksi yang telah terjadi dan mematikan mikroorganisme, sehingga komponen yang ada dapat dipisahkan dari nira pada bejana pengendapan. Nira kemudian dipanaskan hingga suhu 700C pada tangki juice heater 1, kemudian nira dipanaskan hingga temperatur menjadi 750C pada juice heater 2.
c. Tangki Defekasi (Defecator)
Nira yang terdapat di dalam tangki pemanas 1 (pemanas 1 nira) dipompakan ke tangki defeksi untuk pembubuhan susu kapur dengan fungsi untuk mengubah pH nira 5,6 menjadi 8,0-8,5. Pemasukan susu kapur bertujuan untuk membuat asam-asam yang terdapat pada nira menjadi basa karena gula akan rusak bila dalam keadaan asam. Pemasukan atau penambahan susu kapur ini dilakukan dengan mengatur control value yang dikendalikan oleh pH indicator controler.
d. Tangki Sulfitas
Tangki sulfitas digunakan untuk mencampurkan nira terkapur dengan gas SO2. Nira terkapur tersebut dikirim ke tangki sulfitas tipe sekat parabolis untuk menetralkan kembali nira yang terdapat dalam tangki defekasi.
Sekat parabolis berguna untuk membantu proses pencampuran sehingga dapat berjalan dengan kontinu. Penambahan gas SO2 dilakukan supaya pada suhu 700-750C nira terkapur mengalami penurunan pH menjadi
6,0-6,5 dengan waktu 5 menit dan selanjutnya dinetralkan kembali pada netralizing tank sehingga Ph menjadi 7,0-7,2.
e. Tangki Tunggu
Nira mentah dari sulfitator disalurkan ke tangki peti tunggu dengan waktu 6 menit. Fungsi dari tangki tunggu adalah untuk mendapatkan koloid-koloid berupa kotoran.
f. Tangki Netralisasi
Tangki netralisasi berfungsi untuk mengatur pH nira. Di dalam tangki netralisasi ini nira diaduk dengan alat pengaduk mekanis. Jika pH nira
<7,0 maka susu kapur ditambah lagi sehingga pH nira menjadi 7,0-7,2.
g. Pemanasan Nira 2 (Juice Heater 2)
Nira dari peti tunggu dipompakan ke juice heater 2 dengan menggunakan mesin pompa centrifugal yang juga memiliki dua unit badan pemanas.
Nira dipanaskan dengan temperatur 1000C dengan menggunakan juice heater 2, prinsip kerjanya sama dengan pemanas nira 1 (juice heater 1).
h. Tangki Pengembang (Flash Tank)
Nira yang berasal dari juice heater 2 disalurkan ke tangki pengembang (flash tank). Tangki pengembang ini berfungsi untuk menghilangkan udara dan gas-gas yang terlarut dalam nira. Bila udara dan gas-gas yang terlarut dalam nira tidak dihilangkan, maka pemisahan kotoran-kotoran dari nira di tangki pengendapan akan terganggu.
i. Tangki Pengendapan (Door Clalifier)
Nira di tangki pengembang dialirkan ke tangki pengendapan, sehingga nira yang jernih (bagian atas) dan nira kotor (bagian bawah) terpisah. Nira jernih dialirkan ke stasiun penguapan (evaporator), sedangkan nira kotor yang mengendap di bagian bawah akan dibawa ke mud feed mixer untuk dicampur dengan ampas halus yang berasal dari stasiun penggilingan.
Tangki pengendapan bekerja secara kontinu dan memiliki empat compartment yang dipergunakan untuk mempermudah proses pengendapan. Endapan yang terbentuk disapu dengan skrap yang bergerak lambat. Endapan jatuh ke tepi tiap-tiap peralatan. Selanjutnya dipompakan ke mud feed mixer, sedangkan nira jernih keluar melalui pipa-pipa yang dipasang pada tiap compartment. Agar pengendapan lebih cepat, maka diberikan floculant, dimana pemberiannya dilakukan saat nira masuk ke tangki pengendapan. Pencampuran ini bertujuan untuk membantu pada saat penyaringan (vacum filter) yang memisahkan nira dengan kotoran.
Nira hasil saringan (disebut filtrate) selanjutnya dikembalikan ke timbangan nira mentah. Sedangkan kotoran yang tersaring disebut dengan blotong yang selanjutnya dibuang atau dijadikan pupuk.
4. Stasiun Penguapan (Evaporator Station)
Stasiun penguapan pada proses pengolahan gula di Pabrik Gula Kwala Madu menggunakan empat unit evaporator yang disebut quadruple evaporator yang bertujuan untuk menguapkan air dan nira yang menggunakan proses vakum.
Tujuan dari stasiun penguapan adalah untuk menguapkan air yang terkandung dalam nira encer, sehingga nira lebih mudah dikristalkan. Penguapan dilakukan pada temperatur 500C-1100C dan penurunan tekanan di dalam evaporator dilakukan untuk menghindari kerusakan sakarosa maupun monosakaridanya. Evaporator yang tersedia ada lima unit yaitu empat unit beroperasi dan satu unit sebagai cadangan bila ada pembersihan. Selama proses berlangsung temperatur dari masing-masing evaporator berbeda-beda.
Untuk menghemat panas yang diperlukan, maka media panas untuk evaporator 1 digunakan untuk uap bekas yang berasal dari low pressure tekanan <1 kg, sedangkan media pemanas bagi evaporator yang lain memanfaatkan kembali uap yang sebelumnya. Hal ini disebut vapour, temperatur pada evaporator 1 sebesar 1100C dan berangsur-angsur turun sampai temperatur 50-550C pada evaporator 4. Hal ini dapat dilakukan dengan menurunkan tekanan yang berbeda-beda dari evaporator 1 sampai dengan evaporator 4. Peristiwa mengalirnya uap dari evaporator 1 ke tormol pada evaporator 2 disebabkan pada evaporator 1 setelah masuk ke dalam bagian shell pada evaporator 2 akan melepaskan panas sehingga mengembun.
Terkondensinya uap menyebabkan terjadinya penurunan tekanan dalam shell sehingga air nira evaporator 1 dapat mengalir pada evaporator 2 dan seterusnya. Uap nira evaporator 4 masuk ke dalam kondensor untuk diembunkan (dikondensasikan) dan dijatuhkan bersama air injeksi, sedangkan uap-uap yang tidak terkondensasikan dibiarkan keluar ke udara. Peristiwa mengalirnya nira dari evaporator 1 ke evaporator 2 dan seterusnya
disebabkan karena adanya perbedaan tekanan vakum pada masing-masing evaporator. Nira encer yang masuk pada setiap evaporator akan bersikulasi sampai mencapai brix tertentu dan secara otomatis valve akan terbuka sehingga nira mengalir menuju evaporator berikutnya. Demikian seterusnya sampai ke evaporator 4.
5. Stasiun Masakan
Pada stasiun masakan ini terjadi proses kristalisasi dengan tujuan untuk mencapai kualitas gula dalam nira kental. Nira dipanaskan dengan temperatur masakan 50-650C dengan cara menguapkan sampai berbentuk kristal. Metode penguapan ini tergantung pada harkat kemurnian gula dan dilakukan beberapa cara, yaitu:
Sistem 4 (empat) tingkat : ABCD (untuk HK lebih dari 8,3)
Sistem 3 (tiga) tingkat : ABC atau ACD (untuk HK antara 70 sampai 80) Sistem 2 (dua) tingkat : AD (untuk HK kurang dari 70)
Proses produksi gula di Pabrik Gula Kwala Madu tergolong pada sistem 3 (tiga) tingkat ABD karena mempunyai HK gula sekitar 80, pada masakan A dan B diusahakan harkat kemurnian (HK) yang tertinggi. Masakan D diusahakan HK gula sekitar 58-60, sedangkan untuk gula tetes HK <30.
Proses masakan harus dilakukan pada tekanan hampa supaya pemecahan sukrosa tidak terjadi, karena akan membentuk caramel yang berwarna gelap pada suhu yang tinggi sehingga mutu gula rendah. Titik didih larutan gula lebih besar dari titik didih air murni karena adanya zat yang terlarut. Adapun
langkah-langkah yang harus yang dilaksanakan dalam proses masakan adalah sebagai berikut:
a. Menarik Hampa
Sebelum proses masakan dimulai, tangki masakan terlebih dahulu dibuat hampa udara dengan tekanan vakum 40 cmHg lalu saluran penghubung dengan tangki penguapan dibuka perlahan-lahan sampai terbuka penuh, sehingga keadaan maksimum tekanan 66 cmHg, sementara itu sistem pemanas dibuka lebih kecil untuk pemasakan.
b. Pembuatan Bibit
Pembuatan bibit dilakukan dengan fodan, dimana inti kristal yang memiliki bentuk kristal yang baik dan memiliki ukuran yang sama. Inti ini dapat dibuat dengan menggiling kristal yang kasar sehingga menjadi kristal halus dan dapat dibuat di luar pan masakan. Besar kristal dan kondisi masakan dapat diketahui dengan sogokan yang terdapat di tangki masakan dengan cara meletakkan kristal gula pada kaca transparan dan diamati pada sinar lampu.
c. Memperbesar Kristal
Bila bibit yang dibuat cukup, maka diperbesar sampai ukuran yang diharapkan yaitu 0,8-0,9 mm, hal ini dapat dilakukan dengan pemberian bibit yang baik, sehingga diperoleh kondisi kristal gula yang baik.
d. Masakan Tua
Masakan tua adalah apabila telah tercapai ukuran kristal sesuai dengan ketentuan. Tujuan masakan tua adalah melanjutkan masakan dalam pan
kristalisasi tanpa menambahkan larutan baru dengan kesepakatan setinggi-tingginya agar tidak terjadi kemungkinan yang tidak diinginkan pada kristal baru. Apabila ketentuan diatas telah terpenuhi, maka terjadilah kristal yag cukup rapat dan dengan pengkristalan yang telah sesuai.
e. Palung Pendingin
Masakan tua yang ukurannya 0,8-0,9 mm akan dikeluarkan dari tangki masakan dan dimasukan ke dalam palung pendingin yang terdapat di tangki masakan. Penurunan masakan dimulai dengan penghilangan tekanan hampa. Penghilangan tekanan hampa dengan cara menutup hubungan dengan pan masakan dengan bejana penghubung, kemudian kran yang menghubungkan pan masakan akan jatuh ke bawah, steam pemanas ditutup setelah seluruh masakan diturunkan, pan masakan dicuci dengan steam (uap) panas untuk membersihkan sisa-sisa kristal gula dan larutan-larutan yang tertinggal, agar pada masakan selanjutnya tidak mengganggu proses pengkristalan dan kualitas gula yang terbentuk.
Larutan dari pan masakan dialirkan ke stasiun putaran.
f. Pemisahan Masakan D
Hasil dari pemisahan masakan D dihasilkan gula dan tetes. Gula akan diputar untuk kedua kalinya menggunakan putaran pada masakan D sehingga diperoleh klare babonan (bibit). Bibit tersebut lalu dipompakan ke tangki bibitan sebagai bibit untuk masakan A dan B.
g. Pemisahan Masakan A dan B
Hasil pemisahan masakan A akan dihasilkan gula A dab stroop A, dimana stroop A, merupakan bahan dasar untuk masakan B. Hasil pemisahan masakan dasar untuk masakan D, gula A, dan gula B diperoleh dari hasil pemisahan dikirim ke alat mixer A/B dan dicampur menjadi gula A/B.
Kemudian gula A/B diputar kembali dengan menggunakan alat pemutar sentrifugal sehingga diperoleh gula dengan kemurnian yang lebih tinggi sebagai produk.
6. Stasiun Pemutaran/Pemisahan
Hasil dari proses pengkristalan adalah campuran antara kristal gula, stroop dan tetes. Stasiun pemutaran berfungsi untuk memisahkan kristal gula dari stroop dan tetes tersebut dengan menggunakan saringan sehingga dapat mengasilkan kristal dalam bentuk murni. Alat ini bekerja berdasarkan gaya sentrifugal.
Saringan untuk massa campuran ini menggunakan kekuatan putaran. Massa dimasukan dalam alat sentrifugal, maka massa akan terlempar menjauhi sumbu proses. Karena ada saringan, kristal akan tertahan, sedangkan larutan akan menembus lubang-lubang saringan. Dengan demikian terpisahlah antara larutan dengan kristalnya. Sesudah pemutaran sebagian larutan akan terpisah tetapi masih ada larutan yang menempel pada kristal. Untuk menghilangkan larutan tersebut, maka dibantu siraman air sehingga larutan tersebut akan terlarut dalam air sehingga putaran kedua akan diperoleh kristal gula produk.
7. Stasiun Penyelesaian
Kristal gula yang diturunkan pada putaran SHS langsung ke grasshopper conveyor untuk penampungan, mendinginkan kemudian disalurkan ke grasshopper conveyor untuk memperbesar area pendinginan dan meratakan gula SHS terhadap gula elevator. Pengeringan pendinginan perlu dilakukan untuk mendapatkan gula SHS yang terstandar. Gula SHS tersebut dimasukkan ke dalam sugar dryfer dan cooler dimana sistem pemanasan dan pengeringan dilakukan dengan cara mekanis dengan udara panas dan suhu kira-kira 80-900C yang dialirkan melalui air dryer langsung ke dryer cooler. Setelah itu gula tersebut dimasukan ke bucket elevator dan diteruskan ke vibrating screen. Pada vibrating screen, kristal gula SHS telah mencapai kekeringan dan pendinginan. Pada sugar dryer dan cooler dilengkapi suatu alat pemompa yang digunakan untuk menarik gula halus yang akan dialirkan melalui pipa rangkap dan secara otomatis diinjeksikan dengan air imbibisi oleh pemisahan nozle untuk menangkap partikel gula halus. Setelah itu, partikel-partikel gula halus tersebut dimasukkan ke bak penampungan dan dialirkan ke stasiun masakan. Sedangkan gumpalan-gumpalan gula dimasukkan ke dalam tangki peleburan gula, selanjutnya dikirim ke stasiun masakan untuk proses selanjutnya. Gula standar dimasukkan ke alat pembawa gula melalui penyadap logam yang mana penyadap logam ini berfungsi untuk menangkap partikel-partikel logam yang terbawa atau tercampur dengan gula produksi. Untuk mengoptimalkan gula SHS dari kadar logam tersebut diatas diperlukan pembersihan secara bertahap dengan jangka waktu 3 kali dalam 8 jam.
Kemudian gula bersih dibawa menuju penampungan gula untuk pengemasan.
8. Pengemasan dan Penggudangan Gula Produksi
Penampungan gula berlangsung secara otomatis, dimana pada penampungan gula ini terdapat dua alat pengisi, dimana setiap alat pengisi mempunyai timbangan dengan ketentuan 50 kg/karung. Badan metrologi dan BULOG bekerjasama untuk menjamin keamanan dan keselamatan produksi gula SHS dengan standar yang ditetapkan oleh pihak direksi. Gula produksi SHS dikemas dan dikirim ke gudang untuk penyimpanan sementara dengan suhu gudang 30-350C dan dengan kelembapan udara dalam ruang sekitar 73-82%.
Kapasitas gudang 12.740 ton, namun kapasitas optimum yang dipakai adalah 10.056 ton untuk pendistribusian dan pemasaran.
Salah satu yang paling berpengaruh dalam kelancaran proses produksi gula ini adalah mesin produksi. Seperti mesin giling pada stasiun penggilingan yang sering mengalami kerusakan. Apabila salah satu mesin giling tidak berfungsi, maka hasil nira yang diperoleh tidak optimal, sehingga mengakibatkan hasil produksi gula menurun.