Proses Kristalisasi Gula

Salah satu langkah dalam proses pembuatan gula adalah kristalisasi. Proses kristalisasii merupakan salah satu pekerjaan proses agar mendapatkan bahan murni yang berupa gula kristal yang berwarna putih, berbentuk padat, sehingga gula dapat terpisah dari larutan induknya dalam bentuk kristal. Sebagai hasil dari proses kristalisasi tersebut dihasilkan suatu magma yang terdiri atas larutan induk dan kristal gula. Campuran dari larutan induk dan kristal tersebut biasanya disebut masakan atau dalam bahasa Perancis disebut “massecuite”, yang berarti massa, dan cuite berarti diproses atau dimasak.

Proses kristalisasi terjadi di dalam suatu pan masak, yang proses kerjanya dilakukan pada suasana atau kondisi vakum (hampa udara). Disamping itu, proses kristalisasi dilakukan secara single efek (badan tunggal), jadi berbeda dengan kegiatan dalam pan penguapan yang dilakukan secara multiple effect (badan rangkap, > 1 badan). Proses kristalisasi dilakukan pada kondisi vakum untuk mencegah kerusakan dari nira.

Bahan Dasar Proses Kristalisasi

Dalam proses pembuatan gula, yang dimulai dari pemerahan tebu menghasilkan nira mentahh, kemudian dengan pemurnian untuk menghilangkan kotoran dan penguapan untuk menguapkan air maka akan diperoleh nira kental. Nira kental ini adalah bahan baku utama dalam proses kristalisasi. Dari rangkaian proses sebelumnya nira masih mengandung kotoran dan kadar air. Di proses kristalisasi ini kadar kotoran dan air yang ada dalam nira akan dihilangkan. Di nira kental masih terkandung kotoran sebesar 15 – 20 % zat terlarut, sedangkan kadar airnya 35 – 40 % (memiliki brix 60 – 65). Nira kental sebagian besar mempunyai brix sebesar 60 – 65 % dengan tujuan supaya larutan tersebut mendekati konsentrasi jenuhnya.

Faktor – Faktor yang Berpengaruh Terhadap Proses Kristalisasi

Pelbagai faktor yang dipandang dapat mempengaruhi proses pemasakan atau proses kristalisasi, a.l. suhu, vakum, proses penguapan sebelumya, kerataan kristal, kadungan kotoran dalam larutan, viskositas larutan dan pencampuran atau sirkulasi larutan.

Kelarutan sakarosa

Sakrosa atau gula dapat larut dalam air. Jumlah kelarutannya bergantung pada suhu dan keberadaan komponen lainnya di dalam larutan gula tersebut. Untuk gula murni, di dalam air akan terlarut bergantung pada suhu larutannya sesuai dengan suatu korelasi atau hubungan dalam persamaan berikut ini.

Y = 64,1835 + 0,13477 t + 0,0005307 t² (Herzfeld)

di mana Y = gula (%),

t = suhu larutan ^oC

Sesuai persamaan di atas menunjukkan bahwa pada suhu t ^oC jumlah gula yang terlarut maksimal = Y (%). Dan apabila larutan gula pada t ^oC, dengan kadar = Y %, maka dapat dikatakan bahwa larutan gula sudah jenuh (=kenyang = “verzadig” = “saturated”). Dan penambahan gula ke dalam larutan tersebut sudah pasti tidak larut lagi. Suatu misal pada suhu t ^oC larutangula dengan kadar x %, di mana harga x < Y,maka larutan tersebut belum dapat dikatakan kenyang atau di bawah jenuh, atau larutan masih encer.

Larutan encer yang dipekatkan dengan cara penguapan lama kelamaan akan mencapai kejenuhannya, dan apabila proses penguapan dilanjutkan maka akan terjadilah proses kristalisasi dari gula. Hal ini terjadi karena pada suhu tertentu air hanya dapat melarutkan gula sejumlah tertentu pula, sehingga kelebihannya akan berubah menjadi kristal. Oleh karena yang dapat larut adalah air, maka jumlah air yang terdapat dalam larutan juga menentukan jumlah gula yang ditahan dalam larutan, dan untuk dapat memperoleh gambaran tentang hubungan air dengan gula yang terlarut pada suhu t ^oC, maka oleh peneliti terdahulu menunjukkan hubungan sebagai berikut :

Sakarosa % air = 26420 / 151 – t di mana t = suhu larutan dalam ^oC

Pengukuran derajat kejenuhan, dilingkungan pabrik gula di buat suatu tetapan besaran yang dikenal dengan istilah :

KKJ = kosien kelewat jenuh

OVC = over verzadiging coefisien

SS = super saturation

OVC didefinisikan sebagai berikut :

Dari definisi tersebut, maka akan dijumpai keadaan sebagai berikut :

OVC < 1 : larutan encer

OVC = 1 : larutan jenuh

OVC > 1 : larutan kelewat jenuh

Daerah-Daerah Kejenuhan dan Sifatnya

Berdasarkan kenyataan terbentuknya cristal dengan penguapan ataupun penjenuhan larutan terjadi pada konsentrasi lewat jenuh, pada kosien kejenuhan berapakah terjadinya cristal ini sumar untuk ditentukan dengan pasti karena componen-komponen nira akan turut mempengaruhi, sehingga tebu yang berasal dari tempat berlainan ataupun tebu dengan jenis yang berbeda akan memerlukan derajat kejenuhan berbeda untuk dapat terjadinya pengkristalan.

Untuk itu para ahli membagi daerah kejenuhan menjadi :

Larutan Encer :

Larutan pada daerah kejenuhan dibawah kosien kejenuhan 1,00 dimana larutan masih dapat melarutkan cristal sukrose.

Larutan Jenuh :Larutan yang memiliki kosien kejenuhan tepat 1,00 (KK = 1,00) dimana akan terjadi kesetimbangan antara jumlah sucrosa yang melarut dan sucrosa yang mengkristal.

Larutan yang tidak dapat melarutkan sucrosa lagi.

Daerah Meta Mantap :

Larutan yang terletak pada daerah konsentrasi diatas kosien kejenuhan 1,00 (KK > 1,00) dimana molekul sukrosa dalam larutan hanya dapat menempelkan diri pada kristal yang telah ada. Daerah ini juga disebut daerah pembesaran kristal.

Daerah Pertengahan :

Larutan yang terletak pada daerah konsentrasi dimana molekul sukrosa dalam larutan telah mampu membentuk inti kristal apabila terdapat atau hadir kristal sukrosa dalam larutan.

Daerah Goyah :

Larutan yang terletak pada konsentrasi diatas daerah pertengahan dimana molekul sukrosa dalam larutan telah mampu membentuk inti kristal dengan serentak tanpa adanya kristal yang lain.

Langkah-langkah proses kristalisasi adalah sebagai berikut :

a. Menarik larutan dan pemekatan

Bahan dasar yang akan dikristalkan dipanaskan sampai mendekati suhu masak, selanjutnya pemekatan dimulai. Dengan demikian koefisien kejenuhannya berangsur-angsur meningkat. Pada keadaan lewat jenuh akan terbentuk suatu pola kristal sukrosa. Proses kristalisasi dijaga pada suhu rendah karena molekul sukrosa akan mudah rusak pada suhu tinggi, oleh karena itu digunakan vakum. Pemekatan tidak boleh melewati daerah metastabil, karena akan terjadi inti baru berupa kristal-kristal halus.

b. Membuat bibitan

v Pembuatan bibit dengan cara serentak (spontan)

- Larutan diuapkan sampai berada pada daerah goyah (A)

- Bila akan mulai memasak larutan dialihkan ke daerah metastabil dengan menaikkan suhu. (B)

- Apabila kristal yang terbentuk kurang maka larutan diarahkan ke daerah goyah lagi (C)

- Bila inti kristal telah cukup maka ditarik bahan masak lagi, kemudian menurunkan vakum agar kembali ke daearah metastabil. (D)

v Pembuatan bibit dengan cara kejutan (shock seeding)

- Larutan gula dikentalkan sampai daerah intermediate kemudian dimasukkan gula halus.

- Bila kristal telah terbentuk dan terlihat besar kristal merata maka dikembalikan lagi ke daerah metastabil.

v Pembuatan bibit dengan cara pemberian inti penuh (full seeding)

Pada cara ini dengan menggunakan bibit (seeding) yang sudah jadi dan dimasukkan pada daearah metastabil. Untuk bahan bibitan sistem ini bisa menggunakan fondan atau FCS (Fine Crystal Seed).

b. Membesarkan Inti Kristal.

Pada langkah pembesaran kristal diusahakan untuk menempelkan sebanyak mungkin molekul sukrosa pada kristal yang telah jadi dalam waktu yang singkat.

c. Merapatkan Inti Kristal

Apabila pembesaran dirasa telah cukup dengan kristal yang kuat, maka selanjutnya adalah merapatkan inti kristal. Tujuannya adalah supaya jarak antara kristal yang satu dengan yang lain berdekatan sehingga kecepatan kristalisasi tidak berkurang.

d. Menurunkan masakan

Masakan yang sudah tua akan diturunkan kedalam palung pendingin. Fungsi palung pendingin adalah untuk mendinginkan masakan dan juga untuk kristalisasi lanjut. Pada dasarnya masakan boleh diakhiri dan diturunkan kedalampalung pendingin apabila :

- Brix masakan sudah tinggi, artinya masakan sudah tua. Dan perlu dimengerti bahwa tuanya masakan bukan hanya karena hampir habis airnya, tetapi masakan harus banyak mengandung pasir. Jika tidak banyak pasirnya maka sewaktu masakan tadi berada di dalam palung pendingin (trog), kemungkinan sangat besar akan rusak atau menjadi kotor. Akibatnya masakan lalu sukar diputar. Jika masakan sukar diputar, biasanya terpaksa diencerkan atau di cuci, sehingga strop yang diperoleh banyak, sedang gula pasirnya menjadi berkurang.

- Karena itu masakan sewaktu turun harus dalam keadaan tua karena banyak mengandung pasir keras. Tanda-tandanya adalah masakan harus poro, tidak terasa ngayiyat (tidak seperti berlendir tidak licin), kalau ditekan dengan jari terasa pasir. Untuk masakan D kecuali tanda-tanda tersebut, kalau dilemparkan ( ke dinding pan misalnya), tidak mudah menjadi gepeng dan keras.

TAHAP MASAKAN

Dalam kegiatan proses masak gula tahapan prosesnya tergantung dari tinggi rendahnya HK nira kental/deksap/cing, maka masakan dapat bertahap 3 atau 4 tahap A, B, C, D, ABD atau ACD. Untuk saat ini kebanyakan pabrik gula di Indonesia menggunakan system masaka ACD. Pada system ACD masakan A sebagai produk, sedangkan masakan C dan D akan diolah sebagai bibit untuk masakan A.

Sumber : http://www.risvank.com/proses-kristalisasi-gula.html