## UNJUK KERJA VACUUM EVAPORATOR UNTUK MENGHASILKAN GULA CAIR AREN
Slamet Wiyono * , Erwin Erwin * , Syarif Abdullah **
*Dosen Tetap Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa **Alumni Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Email: erwin@untirta.ac.id

## ABSTRAK
Teknologi  pengolahan nira  konvensional digunakan di  tingkat  pengerajin,  menggunakan  peralatan  yang sangat  sederhana.  Penggunaan  alat  yang  sederhana  ini  mempengaruhi  kapasitas  dan  kualitas  produksi sehingga kualitas produk yang dihasilkan relatif rendah. Dari penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, proses Vacuum Evaporator dapat menurunkan kadar air gula cair, namun produk yang dihasilkan masih rendah kualitasnya. Penelitian ini bertujuan untuk memperbaiki  unjuk kerja unit Vacum Evaporator dan menguji kinerja unit tersebut untuk menghasilkan gula aren cair yang berkualitas sesuai standar sukrosa cair NO. 8779.2019. Hasilnya perbaikan didapatkan untuk waktu 9 jam 40 menit dan tekanan vacuum 0.25 atm, kadar air 21%, sesuai standar gula cair yang ditetapkan oleh rancangan standar gula cair Indonesia.
Kata kunci: Vacuum Evaporator, gula cair

## ABSTRACT
Conventional technology is used at the craftsman level, using very simple equipment. The use of simple tools affects the production capacity and quality which is relatively low. From previous research conducted through internal grants, the vacuum evaporation process resulted in lowering the water content of liquid sugar, but because the liquid sap was processed for almost 8 hours after the preheating process for 1 hour. The  resulting  product  is  still  fermenting.  This  study  aims  to  improve  the  performance  of  the  vacuum evaporator unit and test the performance of the unit to produce quality liquid palm sugar according to the liquid sucrose NO standard. 8779.2019. The result is within 9 hours 40 minutes at ATM 0.25, the water content reaches 21%, following the liquid sugar standard set by the draft Indonesian liquid sugar standard.
Key Words: Vacuum Evaporator, liquid sugar

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1. Latar Belakang
Aren atau enau (Arrenga pinnata Merr) adalah salah satu keluarga palma yang memiliki potensi nilai ekonomi yang tinggi dan dapat tumbuh subur di wilayah tropis seperti Indonesia. Tanaman aren bisa tumbuh pada segala macam kondisi tanah, baik tanah berlempung, berkapur maupun berpasir. Namun pohon aren tidak tahan pada tanah yang kadar asamnya terlalu tinggi. Di  Indonesia,  tanaman  aren  dapat  tumbuh  dan  berproduksi  secara  optimal  pada  tanah  yang memiliki  ketinggian  di  atas  1.200  meter  di  atas  permukaan  laut  dengan  suhu  udara  rata-rata 250 o C.
Untuk memasok industri usaha gula aren semut, biasanya pengrajin hanya memproduksi bahan setengah jadi, yaitu gula aren semut dengan kadar air yang masih di atas 5%. Bahan tersebut kemudian dikumpulkan ke sentra produksi oleh para pengumpul. Selanjutnya, gula aren setengah jadi  dihaluskan  dan  dikeringkan  kembali  hingga  kadar  airnya  di  bawah  3%.  Proses pengeringannya dilakukan dengan dua cara yaitu dengan panas matahari dan menggunakan oven. Usaha gula aren di lokasi penelitian terkonsentrasi pada sentra-sentra produksi. Hasil produksinya kemudian dijual ke pasar dan pedagang besar di kota-kota besar seperti Tangerang dan Jakarta.
Sedangkan, keuntungan yang diperoleh dibagikan di antara anggota (pengrajin dan pengumpul) dengan proporsi yang sudah ditentukan.

## 1.2. Tujuan Penelitian
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  melakukan  pengujian  performa prototype  vacuum evaporator untuk menghasilkan gula cair aren yang berkualitas.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1. Teknologi proses gula aren
Teknologi usaha gula aren dapat dibagi menjadi 2, yaitu:
a. Teknologi Tradisional Teknologi tradisonal digunakan di tingkat pengrajin, yaitu dengan menggunakan peralatan yang sangat sederhana. Penggunaan alat sederhana berpengaruh pada kapasitas produksi dan mutu yang relatif rendah.
b. Teknologi Mekanisasi Teknologi  ini  umumnya  digunakan  pada  skala  industri  kecil.  Teknologi mekanisasi  yang  biasanya  dipakai  antara  lain:  mesin  penggiling,  mesin pengayak dan oven pengering.

## 2.2. Proses produksi gula semut
Proses  produksi  gula  semut  dimulai  dari  penyadapan  nira,  pemasakan  nira, pengadukan dan pemasakan.
Penyadapan nira aren biasanya dilakukan dua kali sehari yaitu pada pagi dan sore hari. Sebelum menyadap, lodong  atau bambu  penampung  diberi  sedikit  air kapur pada dasarnya yang bertujuan untuk mengurangi resiko rusaknya nira aren akibat pembiakan organisme  mikro.  Nira  hasil  sadapan  pagi  disaring  menggunakan  ijuk  dari  pohon  aren kemudian dituang di kuali dan dimasak hingga matang agar menjadi gula cetak setengah jadi kemudian disimpan. Tujuan memasak nira sebelum disimpan adalah untuk menjaga daya tahan, karena nira aren mentah hanya tahan 3 jam.
Nira  yang  disadap  sore,  langsung  di  proses  di  alat  vaccum  drying  untuk menghasilkan gula cair aren dengan kadar air dibawah 15%.

## 2.3. Penelitian untuk penyempurnaan teknologi yang diterapkan
Dari proses Vaccum Evaporator , terbukti dapat mengurangi kandungan air dari gula cair, namun karena nira cair diolah hampir 8 jam setelah proses pemanasan awal selama 1 jam. Menghasilkan produk yang masih berfermentasi,
Sehingga  perlu  dilakukan  proses  pengurangan  kadar  air  dengan  proses  dibawah temperature 100 o C dengan tekanan dibawah 1 atm, langsung sesaat setelah nira diambil dari pohon.
Prototype vaccum evaporator (Gambar 1) dibawa ke tempat penghasil air nira, dan air nira akan langsung dipanasi segera setelah di sadap. Alat ini dapat mendidihkan nira pada suhu hanya sekitar 60 o C. Pada saat mendidih, uap air akan naik memisahkan diri dengan nira, sehingga Nira yang ditinggalkan oleh masa air sedikit-demi sedikit menjadi semakin kental. Nira yang semula berkadar gula sekitar 10-15 % itu setelah dimasukkan alat vaccum evaporator ini akan menjadi sirup (Gula Cair) yang kental dengan kadar gula 75 %.
Gambar 1. Skema alat vacuum evaporator

## 3. METODE PENELITIAN

## Gambar 2. Setup Eksperimen
Keterangan Gambar 2:
1) Nira diletakkan didalam vacuum container dan ditutup rapat, kemudian dipanaskan.
2) Pompa  air  dinyalakan  menghisap  air  dari  wadah  air  menuju  ke vacuum  ventury, vacuum  ventury akan  menghisap  gas  dari vacuum  container dan  menyebabkan tekanan vacuum didalam vacuum container .
3) Dengan tekanan vacuum, nira akan mendidih pada temperatur dibawah 100 o C
4) Sensor tekanan dan sensor temperatur digunakan untuk mengatur performa pompa dan kompor pemanas.

## 3.1. Prosedur Penelitian
1. Pengujian  kinerja  vacuum  evaporator  dilakukan  dengan  mendidihkan  air  dengan memberikan efek vacuum dalam kompartemen pemanas.  Untuk pengujian ini disiapkan vacuum    pot,  pompa  jet,  tungku,  sensor  temperature,  sensor  tekanan,    ventury,  dan instalasi perpipaan nya.
2. Pada pengujian awal ini didapatkan beberapa hal seperti tekanan bisa dicapai hingga 0.5 atm, masih terdapat beberapa titik kebocoran halus pada sambungan kabel thermocouple dan sambungan dudukan pressure gauge.

## Gambar 3 . Prototype pertama Alat vacuum drying gula aren

## 3.2. Pengujian Proses produksi gula aren cair dengan vacuum evaporation
Pada  pengujian  awal  sebelumnya,  dimana  bahan  baku  nira  cair  mengalami  proses transportasi sekitar 8 jam hingga di proses dilaboratorium. Ternyata kualitas air nira nya sudah menurun  dan  menghasilkan  keasamanan  dan  gas  yang  mengurangi  kualitas  gula  cair  yang dihasilkan. Pada penelitian ini akan dibuat prosedur proses produksi secara langsung dari air nira setelah di sadap, diharapkan ini dapat menghasilkan gula aren cair yang berkualitas lebih baik.
Tempat pengambilan sampel adalah Kp. Ciluluk RT.007 RW 004 Ds Pasangrahan Kec. Munjul Kabupaten  Pandeglang yang merupakan salah satu sentra produksi gula aren.

## 3.3. Lokasi Penelitian
Lokasi  Penelitian dilakukan  di  Laboratorium  Rekayasa  Energi  Baru  Terbarukan  bekerja sama dengan Pusat Unggulan Inovasi Perguruan Tinggi Inovasi Pangan Lokal Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Banten.

## 3.4. Pelaksanaan Pengujian
Tahap awal dilakukan perencanaan pengambilan bahan baku aren cair yang baru disadap (Gambar 4). Beberapa hari sebelum pengambilan bahan baku, dilakukan koordinasi kepada petani aren, dan penentuan waktu pengambilan. Jarak tempuh sekitar 120 km sehingga waktu tempuh mencapai  3  jam.  Pengambilan  pertama  dilakukan  sore  hari  hasil  sadap  aren  siang  hari.  Pada pengambilan bahan baku di ambil pagi hari. Proses produksi dimulai sesampainya bahan baku di laboratorium.
Gambar 4. Bahan baku Nira Cair
Eksperimen pertama ditujukan untuk melihat performa vacuum menghasilkan caramel dari nira cair. Eksperimen kedua dilakukan untuk mendapatkan kondisi setting  eksperimen yang baik. Pada  eksperimen  ke  tiga  dilakukan  eksperimen  dengan  setting  terbaik  dan  di  catat  performa vacuum evaporator.
Gambar 5. Pendidihan nira cair pada panci vacuum evaporator di Lab Rekayasa EBT

## A. Pengujian pertama
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui performa awal dari vacuum evaporator yg dibuat dan untuk mendapatkan parameter pengaturan awal dan  karakteristik produk gula cair yg dihasilkan (Gambar 1).

## B. Pengujian kedua
Berdasarkan hasil pengujian pertama ditentukan parameter temperature, tekanan dan perbaikan unit vacuum evaporator. Pengujian ini bertujuan untuk mendapatkan setting produksi  gula  cair.  Setelah  seting  didapat di  pengujian  kedua,  pemgujian  ketiga  ini bertujuan untuk melakukan proses produksi secara langsung hingga didapat produk gula aren cair yang baik.
Hasil pengujian (lihat Tabel 1):
1. Berat air nira 23,4 kg, pada tekanan 0.32 atm mendidih pada temperature 77 O C dipanaskan hingga 24 jam menyebabkan air nira berubah menjadi caramel.
2. Dari experiman pertama pendidihan air nira dilakukan 9 jam.
Tabel 1.

## Hasil Pengujian kedua
Waktu (jam) Tinggi nira dalam wadah (cm) Kadar air % Berat (kg) Warna Brix meter 10.00 13.5 20.5 Kuning pucat  20 12.00 13 4 20.3 Kuning 20 14.00 12.5 7 19.5 Kuning 25 19.00 10 26 16.5 kuning 28
Dikarenakan  pendidihan  selama  9  jam  hanya  mengurangi  kadar  air  26  %,  maka disimpulkan vacuum harus diperbaiki.

## C. Pengujian ketiga
Pada  pengujian  ini  dilakukan  pengujian  dengan  menggunakan  ventury  yang berdiameter 0.5 inch, namun ternyata pompa tidak mampu untuk menghasilkan debit yang  sesuai  dengan  ventury  untuk  mendapatkan  tekanan  vacuum.  Maka  diputuskan penggunaan  ventury  berdiameter  0.25  inch.  Beberapa  kebocoran  diperbaiki  untuk mendapatkan vacuum yang lebih baik. Setelah vacuum diperbaiki, pada pengujian ini dilakukan juga pengukuran penggunaan gas elpiji selama pendidihan air nira. Tekanan vacuum yang digunakan pada pengujian ke tiga ini adalah 0.24 atm.

## Tabel 2.
Data pengujian ke tiga Waktu (jam) Tinggi nira dalam wadah (cm) Kadar air % Temperatur ( o C) 13.15 18.5 100 69 15.00 16.5 89 73 16.07 14.5 78 70 16.57 13.5 73 69 17.59 12.6 68 70 19.20 10.2 55 70 20.47 8.5 46 72 22.55 3.8 21 72
Gambar 6. Kurva Kadar air gula aren cair
Dalam waktu 9 jam 40 menit mencapai 21 % kadar air (data dan hasil pengujian lihat Tabel 2 dan Gambar 6), sesuai dengan standar gula cair yang ditetapkam oleh rancangan standar gula cair Indonesia. Penggunaan gas LPG sebagai pemanas selama proses evaporasi (7.1 kg – 5.9 kg = 1.3 kg) . Perbandingan fisik gula cair hasil produksi menggunakan vacum evaporasi dan hasil produksi manual lihat Gambar 7.
0 20 40 60 80 100 120 13,15 15 16,07 16,57 17,59 19,2 20,47 22,55 Per se n (%)
Waktu (jam)
Gambar 7. Perbandingan fisik gula hasil vacuum evaporasi
(kiri) gula cair hasil produksi manual (kanan)

## 5. KESIMPULAN
1. Pengujian dengan tekanan Vacuum 0.24 atm, menghasilkan pengurangan kadar air hingga 80% dalam waktu kurang lebih 9 jam (table 1).
2. Gula cair nira yg dihasilkan memiliki index kemanisan lebih dari 30 index brix meter.

## DAFTAR PUSTAKA
E  Listijorini  and  S  Wiyono,  Rice  husk  gasification  performance  to  decrease  water  content  in liquid palm sugar, IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 673 012121, 2019
Abas, S. dan IGH Nirawan. 1980. Peningkatan teknologi pembuatan gula merah lontar. BPK Surabaya. BPPI. Dep. Perindustrian.
Anonim. 1995. Standar Nasional Indonesia Gula Palma. SNI 013743-1995. Badan Standardisasi Nasional. 5 hal.
Jensen, P.N. dan J. Risbo. 2007. Oxidative stability of snack and cereal products in relation to moisture sorption. Food Chemistry 103: 717–724.
Karouw, S. dan A. Lay. 2006. Nira aren dan teknik pengendalian produk olahan. Buletin Palma (31): 116125.
Lay, A., R. Barlina, R.T.P. Hutapea, S. Karouw dan P.M. Pasang. 2004a. Teknik pengawetan nira aren untuk pengolahan gula semut skala industri pedesaan. Laporan Tahunan 2004. Balai Penelitian Tanaman Kelapa dan Palma Lain, Manado.
Lay, A., R.T.P. Hutapea, J. Tujuwale, J.O. Sondakh dan A.L. Polakitan. 2004b. Pengembangan komoditas aren di daerah Minahasa Sulawesi Utara. Prosiding
Seminar Nasional “Pengembangan Tanaman Aren”, 9 Juni 2004 di Tondano. Hal. 83106.
Jayanudin  et  all Phenolic  Analysis  and  Characterization  of  Palm  Sugar  (Arenga  pinnata) Produced by The Spray dryer, Oriental Journal Of Chemistry, Vol. 35, No.(1): Pg. 150- 156, 2019
Phisut  Naknean,  Changes  in  properties  of  palm  sugar  syrup  produced  by  an  open  pan  and  a vacuum  evaporator  during  storage,  International  Food  Research  Journal  20(5):2323- 2334, January 2013
Listijorini, E. and S. Wiyono. "Rice husk gasification performance to decrease water content in liquid  palm  sugar."  IOP  Conference  Series:  Materials  Science  and  Engineering 673 : 012121. (2019)
Badan Standardisasi Nasional [BSN].. Gula Palma. SNI 01-3743-1995. 1995
Muhammad T Asghar, Processing of coconut sap into sugar syrup using rotary evaporation, microwave, and open-heat evaporation techniques Volume  100, Issue10 Pages 4012-4019, August 2020
Yosephine A. Djohan and Mutita Meenune, Effect of heating conditions on physical and chemical characteristics of sugar syrup, Asia - Pacific Journal of Science and Technology: Volume: 26. Issue: 01, 2021.
H.  Aripin  et  al,  Automated  Temperature  Control  with  Adjusting  Outlet  Valve  of  Fuel  in  the Process of Cooking Palm Sugar  IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 336 012018. 2018