korosi pada pabrik gula dan penanganannya
PROSES PRODUKSI GULA

Proses produksi di pabrik gula secara garis besar dibagi menjadi empat tahapan proses, yaitu :
Tahap 1 – Ekstraksi tebu menjadi nira mentah (Gilingan)
Tahap 2 – Nira mentah menjadi Nira Encer (Pemurnian)
Tahap 3 – Nira Encer menjadi Nira Kental (Penguapan)
Tahap 4 – Nira Kental menjadi Gula Kristal (Kristalisasi dan Pemisahan)

Bagan 1. Proses Produksi Gula
1. Penggilingan
Penggilingan gula dilakukan di stasiun gilingan. Proses penggilingan bertujuan untuk mengekstrak kandungan gula yang ada pada tebu, proses ini berperan sangat penting, karena di stasiun gilingan itulah kadar gula yang berada di dalam batang tebu harus dikeluarkan atau dilarutkan secara maksimal untuk mendapatkan gula sebanyak-banyaknya dan supaya kehilangan kristal gula seminimal mungkin. Kerusakan sukrosa akibat terjadinya inversi banyak terjadi pada nira gilingan atau pada nira dengan brix rendah sehingga akan menimbulkan penurunan rendemen dan menaikkan kandungan non sukrosa yang akan menimbulkan gangguan proses dan kapasitas pabrik.
Tahapan kegiatan proses yang ada dalam stasiun gilingan meliputi:
a. Pembongkaran tebu
Pekerjaan pembongkaran tebu dilakukan dengan alat yang ada (Cane Unloading Crane) untuk memindahkan tebu dari truk/lori ke meja tebu atau krepyak tebu, kemudian di proses di alat kerja pendahuluan sebelum diperah niranya.
b. Pekerjaan pendahuluan (cane preparation)
Tujuan utama dari pekerjaan pendahuluan adalah membantu meningkatkan pemerahan nira (ekstraksi) dengan cara merusak struktur tebu sehingga sel-sel penyimpan gula dalam tebu terbuka, yang dilakukan secara mekanis. Tebu yang semula berbentuk lonjoran akan terpotong-potong dan tersayat kecil-kecil seperti sabut.
c. Pemerahan nira (ekstraksi)
Pemeran nira dilakukan dengan menggunakan alat gilingan untuk memerah sebanyak-banyaknya nira dari sabut tebu dan menekan sekecil-kecilnya gula yang terikut dalam ampas.

2. Pemurnian
Tebu yang diekstrak akan menghasilkan nira mentah. Proses selanjutnya adalah pemurnian nira. Dalam nira mentah mengandung sukrosa, gula invert (glukosa+fruktosa), atom-atom (Ca,Fe,Mg,Al) yang terikat pada asam-asam, asam organik dan an organik, zat warna, lilin, asam-asam kieselgur yang mudah mengikat besi, aluminium, dan sebagainya. Nira mentah ini akan dimurnikan melalui berbagai tahapan proses.
Nira yang masih mentah dilakukan proses pemurnian untuk menghilangkan atau mengurangi bukan gula dari nira mentah seoptimal mungkin. Proses pemurnian ini dapat dilakukan secara fisis maupun kimiawi. Secara fisis dengan cara penyaringan sedangkan secara kimia melalui pemanasan, pemberian bahan pengendap.
Pada proses pemurnian nira terdapat tiga buah jenis proses, yaitu :
a.Defekasi
b.Sulfitasi
c. Karbonatasi
Pada saat ini sebagian besar pabrik gula di Indonesia menggunakan proses sulfitasi dalam memurnikan nira. Pada proses sulfitasi nira mentah terlebih dahulu dipanaskan melalui heat exchanger sehingga suhunya naik menjadi 700 C. Setelah itu nira tersebut dialirkan kedalam defekator dicampur dengan susu kapur. Fungsi dari susu kapur ini adalah untuk membentuk inti endapan sehingga dapat mengadsorp bahan bukan gula yang terdapat dalam nira dan terbentuk endapan yang lebih besar. Pada proses defekasi ini dilakukan secara bertahap ( 3 kali ) sehingga diperoleh pH akhir sekitar 9 – 10.
Reaksi yang terjadi antara susu kapur dengan phospat yang ada dalam nira :
CaCO3 —-> CaO + CO2
CaO + H2O —-> Ca(OH)2 + 15.9 Kcal
Ca(OH)2 —-> Ca2+ + 2 OH
3Ca2+ + 2PO43- —-> Ca3(PO4)2
Setelah itu nira akan dialirkan kedalam sulfitator, dan direaksikan dengan gas SO2. Reaksi antara nira dan gas SO2 akan membentuk endapan CaSO3, yang berfungsi untuk memperkuat endapan yang telah terjadi sehingga tidak mudah terpecah. pH akhir dari rekasi ini adalah 7.

3. Penguapan
Hasil dari proses pemurnian adalah nira encer. Nira encer ini mempunyai brix sekitar 12 – 13 %. Langkah selanjutnya dalam proses pengolahan gula adalah proses penguapan. Penguapan dilakukan dalam bejana evaporator. Tujuan dari penguapan nira encer ini adalah untuk menaikkan konsentrasi dari nira mendekati konsentrasi jenuhnya.
Pada proses penguapan menggunakan multiple effect evaporator dengan kondisi vakum. Penggunaan multiple effect evaporator dengan pertimbangan untuk menghemat penggunaan uap. Sistem multiple effect evaporator terdiri dari 3 buah evaporator atau lebih yang dipasang secara seri. Di pabrik gula biasanya menggunakan 4(quadrupple) atau 5 (quintuple) buah evaporator.
Pada proses penguapan air yang terkandung dalam nira akan diuapkan. Uap baru digunakan pada evaporator badan I sedangkan untuk penguapan pada evaporator badan selanjutnya menggunakan uap yang dihasilkan evaporator badan I. Penguapan dilakukan pada kondisi vakum dengan pertimbangan untuk menurunkan titik didih dari nira. Karena nira pada suhu tertentu ( > 125 C) akan mengalamai karamelisasi atau kerusakan. Dengan kondisi vakum maka titik didih nira akan terjadi pada suhu 70 C. Nira yang keluar dari evaporator badan akhir diharapkan mencapai brix 60 - 65 %. Produk yang dihasilkan dalam proses penguapan adalah nira pekat.

4 Kristalisasi dan Pemisahan
Proses selanjutnya adalah kristalisasi dan pemisahan. Proses kristalisasi adalah proses pembentukan kristal gula. Sebelum dilakukan kristaliasi dalam pan masak (crystallizer) nira pekat terlebih dahulu dialiri gas SO2 sebagai bleaching dan untuk menurunkan viskositas masakan (nira). Dalam proses kristalisasi gula dikenal sistem masak ACD, ABCD, ataupun ABC.
Langkah pertama dari proses kristalisasi adalah menarik masakan (nira pekat) untuk diuapkan airnya sehingga mendekati kondisi jenuhnya. Dengan pemekatan secara terus menerus koefisien kejenuhannya akan meningkat. Pada keadaan lewat jenuh maka akan terbentuk suatu pola kristal sukrosa. Setelah itu langkah membuat bibit, yaitu dengan memasukkan bibit gula kedalam pan masak kemudian melakukan proses pembesaran kristal. Pada proses masak ini kondisi kristal harus dijaga jangan sampai larut kembali ataupun terbentuk tidak beraturan.
Setelah diperkirakan proses masak cukup, selanjutnya larutan dialirkan ke palung pendingin untuk proses Na – kristalisasi. Tujuan dari palung pendingin ialah melanjutkan proses kristalisasi yang telah terbentuk dalam pan masak, dengan adanya pendinginan di palung pendingin dapat menyebabkan penurunan suhu masakan dan nilai kejenuhan naik sehingga dapat mendorong menempelnya sukrosa pada kristal yang telah terbentuk. Untuk lebih menyempurnakan dalam proses kristalisasi maka palung pendingin dilengkapi pengaduk agar dapat sirkulasi.
Proses setelah pendinginan adalah pemisahan. Proses pemisahan kristal gula dari larutannya menggunakan alat centrifuge atau puteran. Pada alat puteran ini terdapat saringan, sistem kerjanya yaitu dengan menggunakan gaya sentrifugal sehingga masakan diputar dan strop atau larutan akan tersaring dan kristal gula tertinggal dalam puteran.


POTENSI KOROSI DI PABRIK GULA


Peralatan di pabrik gula yang terbuat dari logam sangat rentan terhadap serangan korosi. Terlebih lagi nira sebagai bahan baku proses pembuatan gula mempunyai kondisi asam, sehingga berpotensi untuk menimbulkan korosi di peralatan.
Peralatan di pabrik gula yang terbuat dari logam sangat rentan terhadap serangan korosi. Terlebih lagi Nira sebagai bahan baku proses pembuatan gula mempunyai kondisi asam, sehingga berpotensi untuk menimbulkan korosi di peralatan.

1. Ketel (Boiler)
Boiler atau ketel merupakan jantung dari pabrik gula. Fungsi dari ketel adalah untuk menyediakan uap yang digunakan untuk proses, yaitu di gilingan, pemanasan nira, penguapan nira, pemasakan nira kental, dan pemutaran. Ketel terdiri pipa-pipa dimana lingkungannya terus menerus kontak dengan air dan uap. Dengan adanya kontak tersebut besar kemungkinan terjadinya erosi pada permukaan pipa, selain itu adanya kontak dengan air yang mampu berperan sebagai larutan elektrolit dapat menyebabkan korosi apalagi didukung dengan adanya uap maka korosi sangat rentan terjadi.

2. Stasiun Gilingan
Pada proses ini tebu digiling menggunakan rol. Potensi terjadinya korosi di rol gilingan cukup besar. Hal itu disebabkan karena gesekan antara ampas dengan rol gilingan. Dengan banyaknya gesekan yang terjadi maka rol akan menjadi mudah terkikis, sehingga meningkatkan kemungkinan terjadinya korosi. Selain itu karakteristik dari nira yang dihasilkan bersifat asam, sehingga menjadi media yang baik untuk terjadinya korosi.

3. Unit Pemurnian
Proses pemurnian nira menggunakan proses sulfitasi. Proses ini akan menghasilkan gas SO2 dengan begitu akan menyebabkan terjadinya korosi. Korosi biasanya diisebabkan oleh kebanyakan senyawa belerang terutama terjadi pada suhu di atas 100 C. Korosi ini dapat mengakibatkan terjadinya kerusakan pada alat-alat pengolahan, terutama pada alat-alat yang bekerja pada suhu tinggi. Pada suhu rendah senyawa belerang yang bersifat korosif adalah hydrogen sulfide dan beberapa senyawa sulfide, disulfide, dan merkaptan yang memiliki titik didih rendah, seperti hydrogen sulfide dalam udara lembab akan mengubah besi menjadi besi sulfide yang rapuh.

Gambar 1. Unit Proses Pemurnian

4. Unit Penguapan
Proses penguapan di Pabrik gula menggunakan evaporator. Pada evaporator permasalahan korosi menelan biaya yang cukup besar dibandingkan dengan unit lain. Pada proses penguapan nira akan diuapkan airnya dari % brix menjadi % brix. Pada proses penguapan ini permasalahan yang sering terjadi adalah timbulnya kerak di dinding pipa evaporator (baik disisi nira maupun di sisi uap). Korosi dan erosi menjadi salah satu masalah serius yang dihadapi oleh evaporator karena tingginya laju dari zat cair dan uap yang ada dalam evaporator. Selain itu kemungkinan terjadinya entrainment di evaporator juga bisa menyebabkan terjadinya korosi.

5. Perpipaan
Pada industri gula perpipaan yang digunakan sebagian besar pipa tertutup, yaitu untuk mengalirkan nira, strop, air, uap, masakan. Pada sistem perpipaan rentan terjadi korosi karena laju dari fluida yang besar dapat menyebabkan erosi pada pipa.


PENGENDALIAN KOROSI DI PABRIK GULA


1. Pengendalian pada Boiler
Air adalah unsur penting dalam pembangkitan uap. Kondisi air yang baik dapat meningkatkan efisiensi dan juga memperpanjang usia boiler. Secara umum permasalahan pada perawatan air pada boiler ada dua macam yaitu berhubungan dengan endapan dan korosi. Karena keduanya saling berinteraksi dan keadaan ini biasa terjadi pada boiler. Endapan dapat menyebabkan korosi dan korosi dapat menyebabkan adanya endapan
Korosi pada sistem kondensor dan boiler atau jalur kondensat diakibatkan oleh reaksi antara permukaan dalam pipa dan tube dengan air boiler atau air kondensat yang terkontaminasi ion tembaga (Cu2+), yang berasal dari produk korosi alat-alat penukar panas. Untuk mengendalikan korosi tersebut ditambahkan sodium phosphate dalam bentuk TSP dan DSP sebagai inhibitor korosi. Laju korosi baja dalam air kondensat tiruan meningkat dengan kehadiran kontaminan CuCl2. Kombinasi DSP-TSP efektif sebagai inhibitor korosi baja dalam air kondensat terkontaminasi CuCl2. Reaksi korosi baja dalam air kondensat tiruan terkontaminasi CuCl2 dengan penambahan inhibitor adalah oksidasi logam Fe menjadi Fe2+ yang irreversibel.

2. Pengendalian pada Stasiun Gilingan
Proses penggilingan tebu menggunakan rol yang terbuat dari bahan Stainless Steel atau Carbon Steel. Stainless steel dibuat dengan paduan besi dengan kandungan Cr lebih dari 10,5 %. Penggunaan stainless steel pada penggilingan tebu tidak memerlukan stainless steel tipe austenitik, yakni stainless steel dengan tambahan nikel karena pada prosses ini bahan yang digiling bukanlah bahan yang terlalu korosif, seperti adanya ion-ion klorida.

3. Pengendalian pada Unit Pemurnian
Senyawa belerang yang bersifat korosif adalah hydrogen sulfide dan beberapa senyawa sulfide, disulfide, dan merkaptan yang memiliki titik didih rendah, seperti hydrogen sulfide. Karena pada proses ini menghasilkan SO2 maka penting untuk melakukan pemilihan bahan kontruksi untuk unit pemurnian. Selain adanya gas SO2 pada proses ini terjadi perubahan pH 7-10 dan suhu sekitar 70 C maka perlu digunakan bahan yang tahan terhadap gas SO2, perubahan pH pada range basa, dan suhu tinggi. Pengendalian korosi pada unit pemurnian ini digunakan bahan yang terbuat dari stailess steel tipe dupleks yaitu besi dengan paduan Cr dan Mo yang ditambahkan dengan Ni.

4. Pengendalian pada Evaporator
Masalah kerak terjadi karena kristalisasi dari mineral yang terbawa
larutan. Kerak yang timbul pada evaporator dapat dipecahkan dengan metode MFC (Magnetic Flow Cleaner) yaitu metode dengan melakukan distorsi dan pemecahan Partikel - partikel mineral dalam larutan menjadi debu - debu yang disebabkan oleh pengaruh medan magnet kuat sehingga tidak akan terjadi kristalisasi.
Solusi terjadinya korosi yang disebabkan oleh entrainment di evaporator dilakukan berbagai upaya untuk mencegah entraintment diantaranya dengan penggunaan mist eliminator. Temperature merupakan permasalahan utama dalam evaporator karena pada system ini terjadi proses pemanaan dengan temperatur mencapai lebih dari 125 C sehingga digunakan paduan logam tembaga. Selain tahan terhadap korosi paduan tembaga bersifat menghantarkan panas sehingga akan mendukung dalam proses penguapan.

5. Pengendalian pada Pipa
Kasus korosi pada pipa banyak yang disebabakan oleh kasus gesekan oleh aliran fluida maka pencegahan korosi yang pertama adalah dengan memilih rancang bangun. Rancang bangun seminimal mungkin untuk terdapat belokan karena pada pipa yang berbelok, jika aliran fluida cukup tinggi akan menyebabkan hantaman berlebih pada belokan sehingga belokan akan cepat terkorosi. Pada daerah yang mudah terkorosi maka intensitas penggantian lebih besar dimana biaya untuk pipa berbelok lebih mahal sehingga sangat tidak efisien terhadap nilai ekonomis. Jika diperlukan pipa berbelok karena terbatasnya area bangun maka dipilih pipa yang digunakan untuk mengalirkan bahan yang tidak terlalu korosif dan dengan laju yang relatif kecil. Selain itu sebisa mungkin belokan pipa dibuat tidak begitu tajam.