Pemurnian defekasi merupakan tahapan krusial dalam industri gula untuk menghilangkan kotoran pada nira tanpa menyebabkan kehilangan sukrosa. Penelitian ini bertujuan untuk mengoptimalkan dosis flokulan, derajat keasaman (pH), dan waktu tinggal pada proses pemurnian defekasi guna meningkatkan kualitas nira jernih di PG Glenmore. Simulasi proses dilakukan menggunakan metode uji jar test. Desain eksperimen dibangun menggunakan Response Surface Methodology (RSM) dengan rancangan Box-Behnken Design (BBD) yang terdiri dari 17 unit percobaan. Variabel bebas yang dianalisis meliputi dosis flokulan 3–7 ppm, pH nira 7,0–7,6, dan waktu tinggal 45–75 menit. Sementara itu, parameter kualitas yang diukur adalah warna larutan (IU), turbidity (ppm SiO2), persentase endapan (%), dan persentase kenaikan kemurnian (%). Hasil penelitian menunjukkan bahwa ketiga variabel bebas memberikan pengaruh yang signifikan terhadap kualitas nira jernih. Parameter warna dan turbidity mengikuti model regresi kuadratik, sedangkan parameter endapan dan kenaikan kemurnian mematuhi model linier. Kondisi operasional paling optimal tercapai pada formulasi dosis flokulan 5,87 ppm, pH nira 7,56, dan waktu tinggal 69,51 menit. Pada kondisi tersebut, model memprediksi bahwa nira jernih memiliki nilai warna larutan 22.229 IU, turbidity 82,67 ppm SiO2, persentase endapan 19,29%, dan kenaikan kemurnian sebesar 2,48%. Formulasi ini telah memenuhi dan melampaui standar baku mutu yang ditetapkan oleh perusahaan.