Proses kristalisasi garam

Pengertian Kristalisasi

Kristalisasi merupakan istilah yang menunjukkan beberapa fenomena yang berbeda berkaitan dengan pembentukan struktur kristal. Empat tahap pada proses kristalisasi meliputi pembentukan kondisi lewat jenuh atau lewat dingin, nukleasi atau pembentukan kristal inti kristal, pertumbuhan kristal, dan rekristalisasi atau pengaturan kembali struktur kristalin sampai mencapai energi terendah.

Kristalisasi menunjukkan sejumlah fenomena yang berkaitan dengan pembentukan struktur matriks kristal. Prinsip pembentukan kristal adalah sebagai berikut:

1. Kondisi lewat jenuh untuk suatu larutan seperti larutan gula atau garam.

2. Kondisi lewat dingin untuk suatu cairan atau lelehan (melt) seperti air dan lemak.

Untuk membentuk kristal, fase cairan (liquid) harus melewati kondisi lewat dingin (untuk lelehan). Kondisi tersebut dapat tercapai melalui pendinginan dibawah titik leleh suatu komponen (misalnya air) atau melalui penambahan sehingga dicapai kondisi lewat jenuh (misalnya garam dan gula) pada kondisi tidak seimbang ini, molekul-molekul pada cairan yang mengatur diri dan membentuk struktur matriks kristal. Kondisi lewat jenuh atau lewat dingin pada produk pangan diatur melalui proses formulasi atau kondisi lapangan.

Prinsip dasar kristalisasi

Pemisahan dengan teknik kristalisasi didasari atas pelepasan pelarut dari zat terlarutnya dalam sebuah campuran homogeen atau larutan, sehingga terbentuk kristal dari zat terlarutnya. Kristal dapat terbentuk karena suatu larutan dalam keadaan atau kondisi lewat jenuh (supersaturated) yaitu kondisi dimana pelarut sudah tidak mampu melarutkan zat terlarutnya, atau jumlah zat terlarut sudah melebihi kapasitas pelarut. Proses pengurangan pelarut dapat dilakukan dengan empat cara yaitu, penguapan, pendinginan, penambahan senyawa lain dan reaksi kimia. Nah, untuk petani garam tradisional menggunakan cara penguapan menggunakan bantuan sinar matahari langsung.

Ilustrasi kristalisasi di laboratorium

Untuk mengetahui bagaimana proses sederhana kristalisasi di laboratorium, perhatikan ilustrasi berikut!

Bagaimana proses terbentuknya garam dari air laut?

Air laut dialirkan kedalam tambak dan selanjutnya ditutup. Air laut yang ada dalam tambak dibiarkan  terkena sinar matahari secara langsung sehingga mengalami proses penguapan. Setelah beberapa hari (tergantung panas cahaya matahari) jumlah air berkurang, dan mengering bersamaan dengan itu pula kristal garam terbentuk. Kristal-kristal garam yang telah terbentuk kemudian dikumpulkan untuk diproses lebih lanjut sehingga menghasilkan kristal garam yang bersih dan terbebas dari kotoran.

Sumber :

http://garinknowledge.blogspot.com/2013/10/proses-kristalisasi-garam.html

Animasi proses penjernihan air

Proses Pengolahan Tebu menjadi Gula Kristal Putih

1.Panen Tebu

Umur panen tebu mulai dari saat penanaman sampai dengan siap penen adalah 12 bulan. Tebu dipenen dengan cara memotong batang tebu dibagian bawah dan atas. Tebu yang berkualitas baik untuk pembuatan gula harus dijaga saat pemanenan. Penebang secara manual, hasilnya lebih baik dibandingkan dengan mesin pamanen tebu. Penebangan meliputi seluruh bagian tebu. Bagian pucuk dan daun tebu di buang dan hanya batang tebu yang digunakan karena yang menggandung sukrosa adalah batang tebu. Setelah itu dikumpulkan dan segera dikirim ke pabrik sebelum rusak sukrosa yang terkandung karena proses kimia, mikroba,dll.  Untuk gambar tebu yang siap dipanen dapat dilihat pada Gambar 1.

 2.Setelah Panen Tebu

Setelah dipenen tebu hanya boleh dibiarkan maksimal 2x24jam, apabila dibiarkan lebih lama tebu akan menjadi asam sehingga kadar sukrosa dalam batang tebu akan semakin sedikit. Tebu yang telah siap panen langsung dangkut dengan truk dan dibawa kestasiun penerimaan bahan baku. Distasiun ini tebu ditimbang dan disortasi secara manual. Tebu yang tidak normal akan dipisahkan, secara fisik  yang termasuk sebagai tebu tidak normal adalah tebu muda, tebu kering (layu), tebu terbakar, tebu yang kotor.

3.Pengolahan Tebu

Proses pengolahan tebu menjadi gula kristal putih di pabrik gula Sei Semayang dilakukan dengan terdiri atas beberpa tahapan stasiun pengerjaan, yaitu stasiun penggilingan, stasiun pemurnian, stasiun penguapan (evaporator), stasiun pemasakan, stasiun putaran dan pengeringan.

-Penggilingan tebu

Tebu yang telah selesai disortasi dan telah melewati beberapa pengerjaan pendahuluan selanjutnya batang tebu dimasukkan kestasiun penggilingan untuk proses pemerasan nira tebu. Dipabrik gula Sei Semayang terdapat 5 unit gilingan yang disusun secara seri, pada satu unit gilingan terdiri dari 3 buah rol gilingan. Untuk mendapatkan perahan yang maksimal unit gilingan diseting dengan memperhatikan:

1.    Pengaturan celah jarak antara rol atas dan bawah, muka rol belakang sesuai dengan kapasitas

2.    Pengaturan kecepatan putaran rol, disesuaikan dengan kapasitas

3.    Pengaturan daya yang disuplay oleh turbin uap, semakin banyak beban yang digiling maka semakin besar pula daya yang harus disuplay

4.      Konstruksi gilingan dibuat dengan bentuk permukaan seperti V dengan maksud agar rol mempunyai daya cengkram yang kuat, serta agar diperoleh hasil perasan yang maksimal.

Sedangkan untuk perawatan dalam masa penggilingan yang harus dilakukan antara lain adalah pelumasan metal gilingan, control air pendingin, mengamati suara dan getaran gilingan serta pada saat tertentu mengadakan pengecekan pada ukuran bukaan gilingan dan daya yang disuplay mesin uap.

            Stasiun penggilingan adalah tempat untuk mendapatkan nira dari tebu, bertujuan utamanya adalah untuk mendapatkan nira dari tebu semaksimal mungkin dengan cara menekan kehilangan hasil seminimal mungkin. Untuk itu diguanakan air ambibisi dalam proses penggilingan. Air ini ditambahkan dengan tujuan untuk mengencerkan kandungan gula dari batang tebu. Air ambibisi diperoleh dari hasil gilingan 3,4 dan 5 yang dipanaskan dengan uap samapi suhu 60⁰C. Pada stasiun penggilingan ini tebu akan melewati 5 unit penggilingan, hasil gilingan 1 dan 2 berupak nira mentah, sedangkan hasil gilingan 3,4 dan 5 digunakan untuk air ambibisi pada penggilingan berikutnya. Selanjutnya ampas  tebu akan digunakan untuk bahan bakar ketel uap.

  

-Pemurnian  

Tujuan utama dari pemurnian adalah memisahkan kotoran dari nira tebu. Nira yang dihasilkan dari stasiun penggilingan tidak dapat langsung diolah menjadi gula kristal putih karna banyak mengandung kotoran.

Pada tahap pemurnian ini digunakan bahan pembantu pemurnian berupa gas belerang (SO₂) dan dan air kapur (Ca(OH)₂). Air kapur berfungsi utuk menjernihkan nira, sehingga diperoleh nira yang bersih. Sedangkan gas belerang berfungsi untuk mengendapkan kotoran-kotorang yang ada dalam nira. Sehingga setelah pemurnian akan diperoleh hasil berupa nira jernih dan endapan kotoran (blotong). Nira jernih akan masuk ketabung penampung nira dan siap diolah menjadi gula kristal putih, sedangkan blotong akan diolah kembali melalui saringan dan hasil saringan akan langsung masuk ke tabung penampung nira, selanjutnya blotong yang sudah tidak bisa diolah akan dijadikan pupuk organik tanaman tebu. 

-Penguapan

Stasiun penguapan (evaporasi) berfungsi untuk mengentalkan nira yang telah jernih dengan menguapkan sebagian air yang terkandung didalam nira encer sampai kandungan air 35%. Untuk proses penguapan ini sumber panas yang diguanakan bersumber dari uap bekas dari turbin uap.

Untuk memperoleh hasil penguapan yang baik diperlukan pengaturan dan pengamatan suhu yang baik pada stasiun penguapan ini. Pada satsiun ini terdapat empat evaporator, kepekatan nira akan bertambah pada evaporator keempat dan diiringi dengan kenaikan titik didih. Oleh karena itu tekanan dan titik didih perlu dikurangi untuk menghindari kerusakan sukrosa (gula). Maka selama proses penguapan temperature tiap evaporator akan berbeda, temperature akan semakin menurun dari evaporator 1 sampai 4. Temperature atau suhu evaporator dari evaporator 1 sampai 4 berturut-turut adalah 110⁰, 90⁰, 70⁰, 60⁰ C.

-Masakan  

Setelah dikentalkan nira akan masuk stasiun pemasakan. Fungsi dari stasiun pemasakan adalah untuk mengkristalkan gula. Nira kental yang masuk ke stasiun pemasakan dengan kandungan air 35%, kelebihan kandungan air ini akan diuapkan lagi pada proses pengkristalan pada pan kristalisasi.

            Proses kristalisasi ini berlangsung dalam kondisi vakum (65 cm Hg) sehingga:

1.    Titik didih nira dapat ditekan seminimal mugkin pada suhu 60-65⁰C

2.    Pemakaian uap sebagai pemanas dapat seminimal mungkin

3.    Waktu masak lebih singkat

Pada dasarnya proses kristalisasi merupakan kelanjutan dari proses penguapan, agar gula kental mencapai titik jenuh dan membentuk kristal. Tujuan utama pembentukan kristal ini adalah untuk membuat produk gula kristal yang mmudah dikeringkan sehingga memudahkan dalam hal penyimpanan.

Pada proses pengkristalisasi ini kemurnian dari produk gula kristal putih  tergantung dari kemurnian induknya. Selama proses pertumbuhan kristal molekul sukrosa mengadakan penggabungan sedemikian juga molekul bukan gula yang disebut kristal palsu.

-Putaran dan Pengeringan

Tujuan utama stasiun putaran  dan pengeringan adalah memisahkan kristal gula dari larutan induk. Stasiun ini berkerja berdasarkan gaya sentrifugal yang dihasilkan saat putaran, maka dari alat ini cairan kental akan terlempar, sedangkan kristal akan tertinggal pada saringan. Pada proses ini masih diikuti dengan penyiraman air (water washing) dan penyemprotan uap (steam washing) dan larutannya akan menerobos keluar melalui rongga saringan.

Setelah dari stasiun putaran kristal gula yang masih lembab diangkut dengan menggunakan belt conveyor melewati alat pengering berupa drayer, sehingga gula kristal berbentuk butiran kering sperti pasir dan siap masuk ke proses pengemasan.

proses penguapan air

Siklus Terbentuknya Air Dan Terjadinya Hujan

PROSES TERJADINYA EMBUN PADA GELAS YANG DIISI AIR DINGIN

Kondensasi atau nama lainnya yang kita kenal dengan pengembunan adalah proses perubahan wujud zat dari zat gas menajdi zat cair. Pengembunan atau kondensasi merupakan proses perubahan zat yang melepaskan kalor/ panas. Proses terjadinya pengembunan atau kondensasi ini adalah saat uap air di udara melalui permukaan yang lebih dingin dari titik embun uap air, maka uap air ini akan terkondensasi menjadi titik – titik air atau embun. Embun terbentuk ketika udara yang berada di dekat permukaan tanah menjadi dingin mendekati titik dimana udara tidak dapat lagi menahan semua uap air.

Kelebihan uap air itu kemudian berubah menjadi embun di atas benda-benda di dekat tanah. Sepanjang hari benda-benda menyerap panas dari matahari. Sedangkan di malam hari benda-benda kehilangan panas tersebut melalui suatu proses yang disebut radiasi termal.

Dalam kehidupan sehari-hari kita sering melihat fenomena yang terjadi seperti pada gambar diatas. Banyak konsep yang  diartikan oleh setiap orang, salah satunya anggapan bahwa titik-titik air tersebut keluar melalui pori-pori gelas dan ada juga yang mengatakan es menguap dan membasahi dinding gelas. Bintik-bintik air tersebut berasal dari peristiwa pengembunan udara yang berada di sekitar dinding gelas.Embun terbentuk ketika udara yang berada di dekat permukaan tanah menjadi dingin mendekati titik dimana udara tidak dapat lagi menahan semua uap air.

Kelebihan uap air itu kemudian berubah menjadi embun di atas benda-benda di dekat tanah. Sepanjang hari benda-benda menyerap panas dari matahari. Sedangkan di malam hari benda-benda kehilangan panas tersebut melalui suatu proses yang disebut radiasi termal.

Udara yang ada di sekeliling gelas mengandung uap air. Ketika gelas diisi es, gelas menjadi dingin. Udara mengalami pengembunan karena udara di sekeliling gelas melepaskan kalor kepada es dalam gelas sebab suhu udara lebih besar daripada suhu es dalam gelas. Uap air yang ada di udara pun ikut mendingin dan memerlukan suatu padatan untuk dapat terkondensasi.  Karena udara melepaskan kalor sehingga udara berubah wujud menjadi air, yang kita lihat berupa titik-titik air di luar gelas.

Fenomena tersebut dapat dibuktikan dengan cara mencampur zat pewarna dalam campuran air dengan es tersebut. Titik-titik air tersebut tetap berwarna bening dan tidak berwarna seperti pewarna. Hal tersebut menunjukkan bahwa titik-titik air tersebut tidak berasal dari dalam gelas. Udara yang ada di sekeliling gelas mengandung uap air. Ketika gelas diisi es, gelas menjadi dingin. Udara yang bersentuhan dengan gelas dingin ini akan turun suhunya. Uap air yang ada di udara pun ikut mendingin. Jika suhunya sudah cukup dingin, uap air ini akan mengembun membentuk tetes-tetes air di bagian luar gelas.

  

Persamaan keadaan Van der Waals

Untuk memperbaiki keadaan gas ideal pada suhu dan tekanan tertentu, maka pada tahun 1873, fisiskawan belanda, Johanes diderik Van der Waals mengusulkan persamaan keadaan gas yang dikenal dengan persamaan Van der Waals. Ia memodifikasi persamaan gas ideal dengan cara menambahkan faktor koreksi pada volume dan tekanan.

Volume memerlukan faktor koreksi karena partikel-partikel gas nyata mempunyai volume yang tidak dapat diabaikan, sehuingga Van der Waals mengurangi volume gas terukur dengan volume efektif total molekul-molekul gas sebesar nb dengan tujuan untuk memperhitungkan ukuran partikel-partikel gas.

V_ideal = V_eks – nb

V_ideal = volume gas`ideal

V_eks =volume yang terukur pada waktu percobaan

n= jumlah mol gas

b= konstanta Van der Waals

·                     Faktor koreksi yang kedua yaitu pada tekanan

terlihat perbedaan sifat antara sebuah molekul gas yang terdapat di dalam gas (A) dengan sebuah molekul lain yang hampir bertumbukan dengan dinding wadah. Gaya tarik menarik molekul A samna untuk ke segala arah sehuingga akan saling menghilangkan. Sedangkan molekul B hampir bertubukkan dengan dinding sehingga gaya tarik menarik antar molekul gas tersebut dengan molekul lain cenderung dapat menurunkan momentum molekul gas tersebut ketika bertumbukkan dengan dinding dan akibatnya akan mengurangi tekanan gas tersebut. Oleh karena itu, tekanan gas tersebut akan lebih kecil daripada tekanan gas ideal karena pada gas ideal dianggap tidak terjadi gaya tarik menarik antar molekul.

Makin besar jumlah molekul persatuan volume, makin besar jumlah tumbukan yang dialami oleh dinding wadah serta makin besar pula gaya tarik menarik yang dialami oleh molekul-molekul gas yang hampir menumbuk dinding wadah. Karena itu, faktor koreksi untuk tekanan adalah a(n₂/V₂) dimana a=konstanta dan n=jumlah mol gas.

Dengan memasukkan kedua faktor koreksi tersebut ke dalam persamaan gas ideal, maka diperoleh persamaan Van der Waals :

[P + (n²a/V²)] (V – nb) = nRT

P  = tekanan absolut gas (atm)

V  =volume spesifik gas (liter)

R  = konstanta gas (0,082 L.atm/mol atau 8,314J/Kmol)

T  =suhu /temperatur absolut gas (K)

n  =jumlah mol gas

a,b =konstanta Van der Waals

tabel beberapa nilai konstanta Van der Waals a dan b:

Gas	a (atm dm6 mol-2)	b (atm dm6 mol-2)
He	0,0341	0,0237
Ne	0,2107	0,0171
H2	0,244	0,0266
NH3	4,17	0,0371
N2	1,39	0,0391
C2H	4,47	0,0571
CO2	3,59	0,0427
H2O	5,46	0,0305
CO	1,49	0,0399
Hg	8,09	0,0170
O2	1,36	0,0318

Bila dibandingkan dengan persamaan gas ideal, persamaan Van der Waals ini dapat digunakan pada gas nyata denga besaran suhu dan tekanan yang lebih besar. Disamping itu juga persamaan Van der Waals juga dapat menjelaskan penyimpangan gas nyata dari gas ideal. Namun walaupun demikian, persamaan Van der Waals ini belum dapat secara sempurna menggambarkan sifat0sifat gas sehingga digunakan persamaan lain yang dikenal persamaan Virial.