KRISTALISASI

Pada stasiun kristalisasi akan diperoleh hasil (produk) dari seluruh  rangkaian proses yang telah dilalui sebelumnya. Hasil yang diperoleh ini berupa kristal gula yang tentunya harus sesuai dengan sasaran yang dikehendaki, ialah kristal gula yang memenuhi persyaratan pasar. Di Indonesia, mutu gula yang dihasilkan harus sesuai dengan ketentuan yang telah dibuat yakni berdasarkan mutu SNI.

Tabel 5.1. SNI 01-3140-2001 untuk Gula Kristal Putih

Dalam memperoleh kualitas seperti diatas masih perlu ditambahkan, dalam memperoleh kristal gula harus memenuhi beberapa ketentuan :

1.    Kehilangan dalam proses serendah mungkin

2.    Waktu proses sependek mungkin

Untuk mendapatkan hasil seperti yang diharapkan, maka proses dilaksanakan mengikuti cara yang sesuai.

 

1.    KRISTALISASI

a.    Proses Kristalisasi

Proses kristalisasi adalah proses pengkristalan molekul-molekul sukrosa dari bentuk cair ke bentuk padat / Kristal, pada pan kristalisasi dengan cara menguapkan airnya secara terkendali. Terbentuknya kristal dari nira dipengaruhi oleh sifat komponen nira, khususnya sifat kelarutan bahan. Karena yang akan dibuat adalah kristal sukrosa, maka yang utama berpengaruh adalah sifat sukrosa untuk digunakan sebagai pengendali didalam proses kristalisasi. Hal-hal yang perlu dikuasai untuk mengendalikan proses adalah :

1. Sifat kelarutan sukrosa.

2. Mekanisme kristalisasi.

3. Sifat komponen nonsukrosa dalam nira dihubungkan dengan proses kristalisasi yang akan terjadi.

sifat kelarutan sukrosa didalam air diteliti oleh HERZFELD yang menemukan bahwa kelarutan gula dalam air dipengaruhi suhu dan komponen lain yang terlarut bersama gula. Untuk kelarutan gula murni didalam air, hubunganya dengan suhu dinyatakan sebagai berikut:

S  =  64,1835  +  0,13477t  +  0,0005307t²

Dimana :

S = kadar sukrosa

T = suhu larutan

Dari hubungan diatas dapat disimpulkan bahwa makin tinggi suhu makin besar kadar sukrosanya dan kebalikanya bila suhunya diturunkan. Bila larutan sukrosa pada suhu t^oC akan mengandung sukrosa maksimal (kelarutan sukrosa) = S %, maka selanjutnya diketahui bila :

1.  Suhu larutan sukrosa tersebut ditinggikan t₁ (t₁ > t), larutan tersebut menjadi tidak jenuh

2.  Suhu larutan sukrosa tersebut didinginkan t₂ (t₂ < t), larutan tersebut menjadi kelewat jenuh, (akan muncul kristal yang tidak dapat terlarut lagi)

Dengan keterangan diatas,dapat disimpulkan bahwa terbentuknya kristal terjadi pada kondisi kelewat jenuh. Untuk larutan gula, (termasuk larutan gula teknis=nira) pada umumnya kondisi jenuh didapat apabila kadar sukrosa > 65% dengan demikian jumlah air pada kondisi terbentuknya kristal selalu pada kadar air <35%, maka pada proses kristalisasi banyak dilakukan dengan menggunakan perbandingan sukrosa % air.

Hubungan antara sukrosa dan air didalam larutan dijelaskan oleh d’ORASI dengan rumusnya:

SUKROSA % AIR  =   

Perbedaan kandungan bahan didalam nira berpengaruh pada kelarutan sukrosa. Perbedaan komposisi ini disebabkan komponen batang tebu yang ada dan ini dipengaruhi oleh :

a.    Jenis (varietas) tebu.

b.    Tempat tumbuh (iklim dan kondisi tanah)

c.    Perlakuan dikebun (teknologi penanaman,pengolahan tanah,dan perlakuan saat panen)

Karena kelarutan sukrosa dipengaruhi oleh adanya komponen lain, maka kadar sukrosa jenuh pada suhu tertentu akan tergantung dari faktor kejenuhan yang besarnya telah diteliti oleh THIME.

HK	Faktor Kejenuhan
100 – 86	1,00 – 0,95
86 – 68	0,95 – 0,90
68 – 58	0,90 – 0,85
58 – 50	0,85 – 0,80
50 – 42	0,80 – 0,75
42 – 35	0,75 – 0,70
35 – 30	0,70 – 0,65

Perbandingan antara sukrosa % air suatu larutan dibandingkan sukrosa % air jenuh disebut koefisien lewat jenuh = KLJ

KLJ  =  1,00  =  larutan encer

KLJ  <  1,00  =  larutan encer

KLJ  >  1,00  =  larutan lewat jenuh

Suatu larutan sukrosa (dengan HK = r) pada suhu t^oC memiliki sukrosa % air = Yt, dan larutan sukrosa jenuh murni pada t^oC memiliki sukrosa % air = St dan memiliki faktor kejenuhan (dari tabel yang sesuai dengan HK = r) = fr, maka larutan ini akan memiliki

KLJ  =   

Bila nira mengalami penguapan, kandungan air akan berkurang dan % brix akan menaik berarti nilai sukrosa % air menaik pula dan menyebabkan perubahan nilai KLJ. Jadi dengan penguapan, larutan encer akan dapat berubah menjadi larutan lewat jenuh.

Nira kental dari penguapan yang memiliki zat kering terlarut sekitar 65% adalah merupakan suatu larutan dibawah jenuh (larutan encer). Untuk dapat melakukan proses kristalisasi konsentrasi nira kental harus dinaikkan, penaikkan konsentrsi ini dilakukan dengan melanjutkan penguapan airnya tetapi kecepatan penguapan airnya harus dapat dikendalikan agar tujuan mendapatkan kristal dengan syarat-ayarat tertentu dapat dicapai, sehingga kadang-kadang terpaksa harus melakukan sesuatu yang bertentangan dengan tujuan penguapan air tetapi malahan menambah air agar diperoleh hasil yang sesuai dengan yang dikehendaki.

Menurut Honig, proses kristalisasi melewati 3 phase yaitu:

1.      Phase pembentukan inti kristal

2.      Phase pembesaran kristal sampai didapat ukuran yang dikehendaki

3.      Phase merapatkan kristal/mengakhiri konsentrasi dari masakan (memasak tua) untuk mendapatkan hasil yang tertinggi

Untuk mendapatkan hasil yang baik, harus dipahami sifat-sifat sukrosa didalam larutan pada tiap daerah kejenuhan.

Nama Larutan	Nilai KLJ	Sifat Sukrosa Didalam Larutan
Encer	< 1,00	Kristal didalam larutan encer masih dapat larut
jenuh	= 1,00	kristal sukrosa tidak dapat melarut lagi
Meta Mantab	> 1, 00	Molekul sukrosa mampu menempel pada kristal sukrosa yang terdapat disekitarnya (daerah pembesaran)
Intermediate Zone	> 1,00	Molekul sukrosa mampu membentuk kristal kalau disekitarnya telah ada kristal yang lain
Labil Zone	> 1,00	Molekul sukrosa dalam larutan mampu membentuk kristal tanpa adanya kristal lain.

Dalam semua proses kristalisasi lebih disukai bila dihasilkan kristal yang sendiri-sendiri (tidak rapat) dan memiliki besar kristal rata dan teratur. Dalam phase pembentukan inti kristal larutan dibawa sampai konsentrasi tinggi, besarnya berbeda-beda tergantung dari kemurnian larutan yang dikerjakan, pada proses ini mula-mula molekul sukrosa membentuk rantai-rantai kemudian diantara rantai-rantai tersebut saling bergabung membentuk inti kristal. Dalam phase kedua inti kristal yang telah terbentuk tersebut dibesarkan dengan cara penambahan larutan saccharosa kepada inti kristal yang telah terbentuk tadi. Selama pembesaran kristal dijaga supaya konsentrasi larutan tidak menaik, sebab akan mengakibatkan inti kristal yang baru (kristal palsu). Sebaliknya konsentrasi juga jangan menurun dibawah jenuh karena akan menyebabkan larutnya kristal yang sudah jadi. Proses kristalisasi dilakukan dalam sebuah pan masakan (pan kristalisasi). Pan kristalisasi memiliki bentuk yang mirip dengan pan penguapan.yang merupakan suatu bejana berbentuk selinder didalamnya ada suatu sekat yang dihubungkan oleh pipa-pipa. Bahan pemanas berada diluar pipa-pipa sedang larutan sukrosa bersikulasi dalam pipa-pipa nira. Dibagian atas dari bejana kristalisasi terdapat cukup ruang untuk menjaga bila terjadi pemuncratan dari bahan-bahan yang sedang diolah juga terdapat alat penangkap nira. Bahan pemanas yang digunakan adalah uap nira dan uap bekas sebagai suplesi. Dalam melakukan proses kristalisasi dimulai dengan penarikan larutan/bahan, dikentalkan, kemudian babonan/einwurf dimasukan, bila inti kristal telah terbentuk segera larutan diencerkan dengan menambahkan bahan baru dari luar, penambahan diatur sedemikian rupa sehingga inti kristal yang telah tarbentuk tadi akan dapat dibesarkan. Karena larutan sukrosa telah berubah menjadi kristal maka setiap saat harus selalu menambahkan larutan/bahan baru dari luar. Penambahan larutan di PG Semboro dilakukan secara terputus (diskontinyu) dengan bertambahnya larutan yang dimasukan berarti semakin besar kristal dari pan, penambahan diakhiri bila sarat besar kristal telah terpenuhi, untuk selanjutnya proses kristalisasi dalam pan dengan melanjutkan penguapan airnya sebanyak mungkin kemudian menurunkan hasil kritalisasi tarsebut kedalam palung pendingin.

Di PG semboro stasiun masakan dioperasikan dengan skema masakan ACD, dengan HK masakan A > 80

Masakan A di buat dari nira kental serta bahan-bahan lain yang kemurniannya tinggi( babonan,klare SHS, gula leburan) sedangkan masakan C bahan utamanya adalah stroop A dan masakan D bahan utamanya adalah stroopA/Klare C.

Makin kebelakang bahan dasar dan masakannya memiliki kemurniannya yang semakin menurun, sehingga semakin kebelakang proses kristalisasi semakin sukar dan semakin lama waktunya.