Kristalisasi

KRISTALISASI

Regina Indah K., Dedin Finatsiyatul Rosida, Tarissa Ayuni A., Anggraeni Umarta N., Bella Safitri A.

Program Studi Teknologi Pangan Fakultas Teknik

Universitas Pembangunan Nasional "Veteran" Jawa Timur

reginakrisdianti@gmail.com

 

PENDAHULUAN

Kristalisasi merupakan suatu pembentukan partikel padatan di dalam sebuah fasa homogen. Pada umumnya, tujuan dari proses kristalisasi adalah untuk pemisahan dan pemurnian. Tujuan dari proses kristalisasi adalah untuk menghasilkan produk kristal yang mempunyai kualitas seperti yang diinginkan. Prinsip pembentukan kristal yaitu melalui kondisi lewat jenuh untuk suatu larutan (gula dan garam) dan kondisi lewat dingin untuk suatu cairan atau lelehan (air dan lemak). Komponen bahan pangan yang dapat mengalami kristalisasi adalah lemak, gula (laktosa, fruktosa, sukrosa), garam, dan pengemulsi berbasis lemak seperti lesitin, air, pati, asam amino/protein. Contoh produk hasil dari proses kristalisasi antara lain es krim, permen, mentega, cokelat, dan masih banyak lagi.

PROSES KRISTALISASI

Ada 4 faktor yang mempengaruhi kecepatan proses kristalisasi, yaitu konsentrasi larutan, kandungan kotoran (impurities), bahan pemanas, dan jenis alat. Dari keempat faktor tersebut mempengaruhi mekanisme pembentukan kristal. Mekanisme kristalisasi terdiri dari empat tahap, yakni :

Supersaturasi

Supersaturasi merupakan suatu kondisi dimana konsentrasi padatan (solute), dalam suatu larutan melebihi konsentrasi jenuh larutan tersebut, maka pada kondisi inilah kristal pertama kali terbentuk. Empat metode untuk membangkitkan supersaturasi, yaitu pengubahan suhu, penguapan solven, reaksi kimia,  dan pengubahan komposisi solven (Fachry dkk., 2008).

Nukleasi

Nukleasi merupakan pembentukan inti-inti kristal baru. Nukleasi dapat dibagi menjadi dua jenis berdasarkan pembentukannya, yaitu nukleasi primer dan nukleasi sekunder. Nukleasi primer terjadi dalam sistem yang belum terdapat kandungan kristal sama sekali. Nukleasi primer yang terjadi secara spontan disebabkan tercapainya supersaturasi disebut nukleasi homogen, sedangkan nukleasi primer yang terjadi karena induksi partikel lain disebut nukleasi heterogen. Jenis nukleasi yang lain yaitu nukleasi sekunder, yang merupakan nukleasi yang terjadi karena induksi dari kristal yang sudah terkandung dalam larutan induk (Fachry dkk., 2008).

Pertumbuhan Kristal

Pertumbuhan kristal adalah bertambah besarnya ukuran kristal. Pada kondisi supersaturasi yang tidak terlalu tinggi, lebih cenderung terjadi pembesaran kristal daripada terjadi nukleasi. Faktor yang mempengaruhi pertumbuhan antara lain temperatur, ukuran kristal, impurities, kelarutan dan supersaturasi, dan aglomerasi (Fachry dkk., 2008).

Rekristalisasi

Struktur kristal akhir telah dikembangkan selama pemrosesan makanan, perubahan lebih lanjut pada dispersi kristal dapat terjadi. Perubahan ini mungkin didasarkan pada mekanisme pematangan termodinamika, terutama efek Gibbs-Thompson, dimana partikel yang lebih kecil memiliki kelarutan yang sedikit tertekan atau titik leleh yang meningkat, atau pada transisi termodinamika ke keadaan energi kristal yang lebih rendah, seperti yang dapat terjadi selama kristalisasi lipid (Hartel, 2016).

KELEBIHAN DAN KEKURANGAN

Proses kristalisasi memiliki beberapa kelebihan dan kekurangan. Kelebihan dari proses ini yaitu dapat diperoleh kemurnian produk kristal dari solute yang cukup tinggi hanya dalam satu langkah operasi dan produk akhir berupa padatan yang mempunyai bentuk habit, ukuran yang seragam sehingga meningkatkan daya tarik, kemudahan handling, packing dan penjualan ataupun proses selanjutnya. Sedangkan kekurangannya yaitu purifikasi multi komponen (lebih dari satu) dalam suatu larutan tidak bisa dilakukan dengan satu tahapan operasi. Selain itu juga tidak memungkinkan terjadinya pemisahan semua solute dari larutannya dalam satu tahapan operasi kristalisasi, karena terbentur pada sifat kelarutan solute itu sendiri.

ALAT KRISTALISASI

Alat dan mesin pengkristal adalah suatu alat yang berguna untuk proses kristalisasi. Kristalisasi ini ditempuh dengan jalan pemekatan sampai lewat jenuh, kemudian dibiarkan beberapa lama agar mengalami kristalisasi. Setelah terbentuk " mascecuite " , yaitu campuran antara kristal dan sirup, kristalnya dipisahkan dengan jalan pemutaran dengan sentrifusi .

Kadang - kadang campuran tersebut tidak dipisahkan misalnya dalam pembuatan gula tanjung, margarine dan susu kental. Secara umum alat ini bekerja atas dasar pendinginan larutan sampai lewat jenuh , penguapan larutan sampai pekat dan membuat larutan menjadi pekat dengan jalan penurunan tekanan .

Alat dan mesin pengkristal pada dasarnya terdiri dari 4 bagian , yaitu silinder atau bak pengkristal , di mana ke dalamannya dimasukkan larutan yang dikristalkan alat pengaduk alat pendingin dan di alat pemanas. Akan tetapi tiap jenis alat ini tidak selalu terdiri dari bagiaan bagian tersebut. Kelebihan dari proses kristalisasi secara kontinyu yaitu residence time yang kecil,ditunjukkan dengan persamaan t = Vsus/VR dimana Vsus adalah volume suspensi dan VR adalah volumetric flow of product suspention dari kristal yang terbentuk. Sehingga ketika VR / kristal yang terbentuk semakin banyak, maka waktu tinggal yang diperlukan semakin singkat (Crystallization Technology Handbook, 2001). Metode ini berjalan pada kondisi stady state dimana laju alir massa masuk dan keluar tidak mengalami perubahan (Bakhsh, Anis 2013).

DAFTAR PUSTAKA

 

Fachry, A. Rasyidi, Juliyadi Tumanggor, dan Ni Putu Endah Yuni L. 2008. Pengaruh Waktu Kristalisasi Dengan Proses Pendinginan Terhadap Pertumbuhan Kristal Amonium Sufat Dari Larutannya. Jurnal Teknik Kimia, Vol. 15 No.2..

Hartel, Richard. 2016. Kristalisasi Makanan. Universitas Wisconsin, WI, AS.

Muilin, J. W. 2001. Crystallization, 4 ed., pp, 216- 251, Butterworth-Heinemann, Oxford.

Mulyani, Dewi. 2016. Kajian Suhu Kristalisasi dan Konsentrasi Etanol pada Kristalisasi Molase yang Dijernihkan. Skripsi. Program Studi Teknologi Pangan, Universitas Pasundan, Bandung.

Smith, J.M, Van Ness, H.C, Abbott, M.M. 2001. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 6th ed. The McGraw-Hill Companies, Inc. New York.

Widiantoko, R. K. 2019. Prinsip Kristalisasi pada Produk Pangan. (https://lordbroken.wordpress.com/2019/01/25/prinsip-kristalisasi-pada-produk-pangan/, diakses pada tanggal 1 Juni 2022)

Yaws, C. L. 2000. Chemical Properties Handbook: Physical, Thermodynamic, Environmental, Transport, Safety, and Health Related Properties for Organic and Inorganic Chemicals. The McGraw-Hill Companies, Inc. New York.