P a g e | 1

PENGUAPAN NIRA

(OPEN EVAPORATOR)

SLAMET SULAIMAN

P a g e | 2

PENGUAPAN NIRA PALMA

Penguapan nira palma di pengrajin gula merah cetak tradisonal, sampai sekarang masih menggunakan penguap terbuka dengan api langsung dibawahnya, ada dua model yang paling banyak populasinya di sentra sentra pengrajin gula palma tradisional , yaitu model satu tungku satu jedi dan satu tungku dua jedi, thermal effisiendi dari satu tungku dua jedi lebih baik daripada model satu tungku satu jedi.

1, Penguapan gula palma tradisional dengan penguap terbuka dengan api langsung (open evaporator direct firing)

A .Satu tungku dengan satu jedi.

Satu tungku untuk satu wajan diameter 80 cm (Pengrajin Wonorejo Kediri). App 8 kg air diuapkan per jam – 0,7 kg kayu bakar per kg air diuapkan

MODEL SATU TUNGKU SATU JEDI

TEST NO JUICE EFFICIENCY EVAP TIME WOOD PWR OUTPUT (KG) (%) (MIN/KG) (KG/KG Water) (KW)

1 49.5 26.3 4.4 0.74 9.96 2 45.9 29.2 4.2 0.6 10.35 3 31.7 26 7.1 0.7 6.17 4 52.8 27.3 4.5 0.7 9.84 5 69 23.7 4.8 0.9 9.23 6 64.9 26.5 4.3 0.68 10.12 7 66.5 28.4 3.4 0.61 13.09 8 44 24.9 5.9 0.72 7.63 9 35.5 20.5 6 0.96 7.33

10 29.2 24.6 4.8 0.73 9.01

rerata 48.9 25.6 4.9 0.73 9.27 On Farm Development The Research Extention Process of Palm Sugar Technology

P Thammaratwasik, P Pichit –Vorapanit CS

P a g e | 3

B Satu tungku dengan dua jedi.

Satu tungku dua wajan diameter 80 cm (Pengrajin Sepawon – Pare).

App 16 mkg air diuapkan perjam – 0,5 kg kayu per kg air diuapkan

P a g e | 4

MODEL SATU TUNGKU DUA JEDI

TEST NO JUICE EFFICIENCY EVAP TIME WOOD PWR OUTPUT

(KG) (%) (MIN/KG) (KG/KG Water) (KW) 1 80.3 37.4 3 0.47 12.35 2 98.3 40 3.6 0.46 12.38 3 87.7 38 3.7 0.46 11.95 4 55.4 35.3 3.9 0.5 11.39 5 41.6 33.7 4.6 0.69 9.66 6 38 33.1 4 0.7 10.97 7 127.7 34.5 2.9 0.65 15.52 8 83.3 35.8 2.2 0.51 20.16 9 60.3 33.9 3 0.62 15.28

10 78.7 32.2 2.1 0.59 21.23 11 108 36 2.1 0.53 21.01 12 55.9 32.8 3.2 0.62 15.43

rerata 76.3 35.2 3.2 0.57 14.78

On Farm Development The Research Extention Process of Palm Sugar Technology

P Thammaratwasik, P Pichit –Vorapanit CS

Satu tungku dua wajan diameter 80 cm (Pengrajin Kalirejo Banyuwangi).

App 16 mkg air diuapkan perjam – 0,5 kg kayu per kg air diuapkan

P a g e | 5

Persediaan kayu bakar,

Penguapan terbuka dengan api langsung model satu jedi dan dua jedi kebanyakan dioperasikan pengrajin gula palma tradisional.

2, Penguapan gula merah tebu tradisional dengan penguap terbuka dengan api langsung (open evaporator direct firing)

Penguap terbuka dengan api langsung dengan system batterij artinya banyak jedi dipasang seri diatas tungku api, kebanyakan digunakan untuk gula tebu tradisional, karena jumlah nira yang harus diuapkan lebih banyak darp pada nira palma yang diusahakan secara individu.

Model dibawah ini digunakan sejak jaman gula tebu di jaman VOC ( 1600 sd 1800) dan bahkan sampai sekarang masih digunakan oleh pengrajin gula merah tradisional dengan beberapa modifikasi antara lain jumlah jedi yang dipasang seri, bentuk jedi merupakan bentuk perahu dll.

P a g e | 6

Chinece fornuizen dikenal sebagai Jamaica train. Van Suikermolen tot Groote Bedrijft – Leidel Meyer.

Terlihat bahwa hamper semua modifikasi bertujuan meningkatkan thermal effisiensi dengan menambah luas panas (heating surface) yang bersentuhan dengan sumber panas.

Jedi dipasang serie memanjang.

P a g e | 7

Bagian ujung dekat cerobong berbentuk prahu

Pengrajin tradisional Kediri.

THERMAL EFFISIENSI.

No Sistem Thermal effisiensi

Air diuapkan per kg ampas

1 Single pan 16 -19.7% 2 Two Pan 29.3 % 1.92

Peformance Evaluation of Two Pan Furnace For Jaggery Making Dr RD Singh – Dr B Baboo – Dr AK Singh- Dr S I Anwar

P a g e | 8

3.UKURAN JEDI.

Dibawah ini ukuran jedi produk Amerika pada awal abad 20.

Galon A B C D E Lb No Kapasitas feet Inch inch inch inch inch Berat 00 20 2 10 12 3 3 1.5 110

0 30 3 4 13 4 3 1.5 120 1 40 3 8 14 4 3 1.5 160

1.5 50 4 1 4 3 1.5 240 2 60 4 3 15 4 3 1.5 290 3 80 4 8 16 4 3 1.5 380 4 100 5 17 5 4 1.5 420 5 150 5 8 21 5 5 1.5 700 6 200 6 3 24 5 4 2.5 1040

GOLDEN MILLS . EVAPORATORS AND KETTELS CATALOG 53 - 1933

Beberapa kelemahan dengan penguap terbuka dan api langsung pada industry/ pengrajin gula, baik gula palma maupun gula tumbu adalah:

1. Efisensi panas yang relative rendah , sehingga kebutuhan bahan bakar cukup tinggi, bahkan pada pengrajin gula merah tebu dengan berat ampas 35 sd 40 % dari berat tebupun masih belum mencukupi untuk proses pemanasan- penguapan sampai pengentalan siap cetak, sehingga pengrajin harus menambbah bahan bakar lain dari luar (daun tebu kering/ daduk, sekam padi, kayu dll)

P a g e | 9

Perlu tambahan sekam padi.

2. Temperature proses yang sangat sulit dikontrol sering sering mengakibatkan over caramel.

3. Waktu proses juga sulit untuk di pastikan secara akurat , artinya membuat gula dengan waktu yang bervariasi.

4. Proses tidak memenuhi GMP maupun CPMB.

P a g e | 10

PERBAIKAN OVERALL PERFORMANCE.

A.MODIFIKASI PENGUAP TEBUKA DENGAN PEMANAS API LANGSUNG DENGAN SISTEM PIPA PEMANAS.

Sasaran perbaikan efisiensi panas, kemudahan pembersihan untuk daerah terpencil yang belum ada tenaga listriknya, investasi relative tidak mahal, dibuat unit prototype di Jombang seperti dibawah

Pemanas terbuka dengan api langsung , seperti fire tube boiler/ ketel pipa api.

Data design prototype open pan

- Heating surface = 4.27 sqm ( 8 kali open pan tradisionel dia 80 cm). - Volume max = 350 liter - Ratio volume/HS = 82 liter/sqm heating surface. - Volume final = 125 liter - Pengapian = fire tube ( BSA Medium Galvanised carbon steel). - Pembakaran = tungku api (bahan bakar ( kayu, by produk pertanian).

P a g e | 11

Uji Pendidihan air

Laju penguapan dengan air > 75 liter perjam karena tidak perlu kendali temperature (tidak ada kekhawatiran rusaknya mutu)

P a g e | 12

Uji Pendidihan Nira.

Nira brix 14 diuapkan sampai syrup brix 65

Persiapan, penyalaan, pendidihan pengeluaran bx > 70 Didapatkan hasil uji sbb:

Jam Beaume Brix Temperature 07.30 8 14 < 100 Celsius 09.30 13 23 < 100 Celsius 10.30 16 29 < 100 Celsius 11.30 19 34 < 100 Celsius 12.30 25 45 < 100 Celsius 13.30 30 55 < 100 Celsius 14.30 35 65 < 100 Celsius

Kecepatan penguapan rata rata 50 kg air diuapkan tiap jam dengan kendali temperature < 100 Celsius.

P a g e | 13

Penggunaan bahan bakar. Penggunaan bahan bakar 100 kg kayu untuk menguapkan app 350 kg air ( 0,3 kg kayu per kg air diuapkan), dengan model open pan tradisional dengan diameter 80 cm - single pan didapatkan data konsumsi kayu 0.7 kg per kg air diuapkan – kecepatan penguapan 8 kg air diuapkan perjam, sedangkan open pan tradisional diameter 80 cm – double/ seri – konsumsi kayu 0.5 kg per kg air diuapkan – kecepatan penguapan untuk 16 kg air diuapkan per jam.

No Penguap Kg kayu/kg air diuapkan

Suhu didih celsius

1 Single jedi 0.73 > 100 2 Double Jedi 0.58 >100 3 Pipa pemanas 0.30 App 95

Pengamatan uji coba. Berbeda dengan tradisional open evaporator (jedi terbuka) karena hanya pada bagian bottom pan yang mendapat panas maka tidak terjadi efeck pengadukan, dengan model prototype terjadi pengadukan alami dari bagian depan yang panas ke bagian belakang, sehingga karena nira selalu bergerak bagian nira yang tersentuh panas terus menerus relative kecil atau tingkat karamelisasi lebih terkendali.

- Unit pemanas dan tungku portable/ knock down tidak memerlukan fondasi dll, tidak memerlukan listrik sehingga sesuai untuk ditempatkan di kawasan terpencil.

- Apabila di lokasi terdapat listrik dapat dilengkapi dengan pompa tahan panas dan asam untuk proses

- Unit pemanas ini dapat difungsikan sebagai unit pemurnian, dimana pada saat temperature nira tercapai dapat diberikan larutan flok untuk dibiarkan mengendap, hasil nira jernih dipindah ke tangki nira jernih selanjutnya unit diisi lagi dengan nira mentah untuk dipanaskan.

- Apabila nira mentah telah selesai dimurnikan unit pemanas dapat dioperasikan untuk penguapan/ pengentalan sampai dengan brix yang diinginkan.

- Unit ini juga bisa digunakan untuk menghasilkan produk caramel yang terukur dan konsisten.

P a g e | 14

B. MODIFIKASI PENGUAP TEBUKA DENGAN PEMANAS UAP (STEAM EVAPORATOR).

Sistem ini lebih sedikit komplek , memerlukan ketel meskipun tekanan rendah , dipasang pada kawasan yang tersedia tenaga listrik, kebutuhan listrik app 900 kva hanya diperlukan untuk pengisian air ketel yang dioperasikan secara automatic/ dilengkapi level control, temperature proses lebih mudah diatur meskipun titik didih tidak bisa serendah system vacuum.

Pipa pemanas uap diletakkan didalam tangki terbuka, dan di aliri uap dari ketel.

Sistim di pasang di pabrik gula Banyuwangi.

P a g e | 15

Ketel penghasil uap

sistem terpasang di Jombang

P a g e | 16

SUMMARY.

1. Thermal efiisiensi. Sistem penguap terbuka (under atmosphere condition) Dari empat system dibawah selain di nyatakan perkiraan thermal effisensi beberapa catatan adalah no 1 dan 2 pengaturan temperaturenya relative sulit, no 3 temperature lebih mudah di kendalikan sedangkan no 4 adalah penguapan dengan temperature didih yang paling stabil karena lebih mudah mengendalikan temperature uap pemanas nya dan tidak berfluktuasi. Dengan tekanan uap 0,5 kg/cm2 didapatkan suhu stabil dalam kisaran 115 celsius.

No Sistem penguap effisiensi Keterangan 1 Pan terbuka tunggal App 20% 2 Pan terbuka ganda 29 % 3 Pan pipa api 35% 4 Pan pipa uap 40%

2. Investasi. Dengan ukuran nilai 100 untuk pan pipa uap dan dengan kapasitas yang sama proyeksi investasi seperti dibawah.

No Sistem penguap Investasi Keterangan 1 Pan terbuka tunggal 15 2 Pan terbuka ganda 20 3 Pan pipa api 40 4 Pan pipa uap 100

3. General condition

Kesesuaian dengan GMP proses dan CPMB.

No Sistem penguap Keterangan 1 Pan terbuka tunggal Tidak terpenuhi 2 Pan terbuka ganda Tidak terpenuhi 3 Pan pipa api Mungkin terpenuhi 4 Pan pipa uap Terpenuhi

P a g e | 17

4. Lain lain

No Sistem penguap Kapasitas Keterangan 1 Pan terbuka tunggal Kecil Remote area

non elektrikal 2 Pan terbuka ganda Kecil idem 3 Pan pipa api Kecil sd Medium Perlu elektrikal 4 Pan pipa uap Medium sd besar Perlu elektrikal

5. Kwalitas produk

No Sistem penguap Kwalitas Keterangan 1 Pan terbuka tunggal Rendah Temperature & waktu susah

dikontrol , kontaminasi dari luar memungkinkan

2 Pan terbuka ganda Rendah idem 3 Pan pipa api Medium Temp dan waktu lebih bisa

di control, kontaminasi bisa di eliminir

4 Pan pipa uap Baik Temp dan waktu terkontrol, kontaminasi dari luar dpt di hindarkan