“Allahumma tawwi umurana fi ta’atika wa ta’ati rasulika waj’alna min ibadikas salihina”

Posts tagged “gula

PRINSIP KRISTALISASI PADA PRODUK PANGAN

PRINSIP KRISTALISASI PADA PRODUK PANGAN

Created by Widiantoko, R. K.

Pengertian kristalisasi

Salah satu unsur pembentuk struktur dalam bahan atau produk pangan adalah kristal. Berbagai produk pangan seperti permen dan cokelat mengandung struktur dalam bentuk kristal. Adanya kristal mempengaruhi mutu, tekstur dan daya simpan produk pangan.

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

Prinsip pembentukan kristal adalah :

-Kondisi lewat jenuh untuk suatu larutan seperti larutan gula atau garam

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

Pemisahan dengan teknik kristalisasi didasari atas pelepasan pelarut dari zat terlarutnya dalam sebuah campuran homogen 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. Ketika kristal terbentuk, molekul-molekul suatu senyawa saling mengatur diri membentuk pola yg teratur dalam suatu matriks tertentu.

Komponen  pangan  yang  dapat mengalami  kristalisasi antara lain:

  • Lemak
  • Gula: laktosa, fruktosa, sukrosa
  • Garam
  • Pengemulsi berbasis lemak seperti lesitin
  • Air
  • Pati
  • Asam amino/protein

Untuk membentuk kristal, fase cairan (liquid) harus melewati kondisi kesetimbangan dan menjadi lewat jenuh (untuk larutan) atau kondisi lewat dingin (untuk lelehan). Kondisi tersebut dapat tercapai melalui pendinginan di bawah titik leleh suatu komponen (misalnya air) atau melalui penambahan sehingga dicapai kondisi lewat jenuh (misalnya garam dan gula) .

This image has an empty alt attribute; its file name is image-7.png

Ketika suatu cairan atau larutan telah jenuh, terdapat termodinamika yang mendorong kristalisasi. Molekul-molekul cenderung membentuk kristal karena pada bentuk kristal, energi sistem mencapai minimum. Selama nukleasi atau pembentukan inti kristal, molekul dalam wujud cair mengatur diri kembali dan membentuk klaster yg stabil dan mengorganisasikan diri membentuk matriks kristal.

Pertumbuhan kristal berlanjut sampai semua molekul membentuk kristal dan sistem mencapai kesetimbangan. Ketika kesetimbangan telah tercapai, perubahan masih tetap dapat terjadi pada struktur kristalin selama penyimpanan dalam waktu lama. Hal ini sering terjadi pada produk pangan karena suhu dan kelembaban relatif lingkungan produk pangan dapat berubah-ubah selama transportasi, distribusi, dan penyimpanan

Pemanfaatan kristalisasi

Pengendalian proses kristalisasi dalam produk pangan merupakan faktor penting yang mempengaruhi kualitas produk pangan tersebut. Fungsi kristalisasi:

Pemisahan

Mengaturteksturproduk

Pengawetan

Pengendalian kristalisasi berkaitan dengan umur simpan produk pangan.

Komponen bahan pangan yg berperan membentuk kristal adalah air, gula, alkohol, lemak, dan pati. Elemen pembentuk struktur dalam produk pangan seperti sel udara kristal, dan globula lemak berperan penting dalam menentukan umur simpan produk pangan. Elemen struktural juga menentukan sifat reologi (seperti kekerasan, kekakuan, kerenyahan) dan berkontribusi terhadap sifat organoleptik (seperti kecepatan leleh, efek pendinginan).

Struktur komponen bahan pangan (seperti air, globula lemak, kristal, dll) berperan terhadap sifat dan mutu pangan, berperan terhadap sifat sensoris (misal: kecepatan leleh, efek pendinginan, dll). Misalnya struktur kristal lemak dalam coklat berperan terhadap daya patah dan titik leleh. Pembentukan kristal lemak (fat bloom) pada coklat menurunkan mutu.

This image has an empty alt attribute; its file name is image-8.png
Skema hubungan struktur kristal dengan kondisi pengolahan dan komposisi serta kualitas produk pangan
This image has an empty alt attribute; its file name is image-10.png
Jenis produk yang mengalami penurunan mutu akibat kristalisasi
Pengendalian yang dilakukan untuk pencegahan kristalisasi

Tahapan kristalisasi

žKristal terbentuk dari larutan lewat jenuh (supersaturated) melalui 2 langkah, yaitu :

1.  nukleasi,  pembentukan inti kristal.

2.  pertumbuhan  kristal. žJika semula larutan tidak berisi padatan, pembentukan inti terjadi sebelum kristal tumbuh. žInti-inti baru secara kontinyu terbentuk, sementara inti-inti yang sudah ada tumbuh menjadi kristal. žDriving force kedua langkah di atas adalah supersaturasi, artinya kedua langkah tersebut tidak dapat terjadi pada larutan jenuh atau undersaturated

Mekanisme nukleasi pada sistem padat-cair dibagi dalam 2 kategori, yaitu:

1.  primary nucleation. žNukleasi  akibat  penggabungan  molekul-molekul  solut  membentuk clusters yang kemudian tumbuh menjadi kristal. žDalam  larutan  supersaturasi,  terjadi  penambahan  solut  sehingga mendifusi ke clusters dan tumbuh menjadi lebih stabil. žUkuran kristal besar, maka solubility kecil, sebaliknya  ukuran kristal  kecil maka solubility besar.  Oleh karenanya, jika ada kristal yang berukuran lebih besar maka kristal akan tumbuh, sedangkan kristal kecil akan  terlarut lagi. žTeori yang menjelaskan hal ini adalah teori MIERS.

2.  Secondary nucleation (contact nucleation) žNukleasi  terjadi  jika  kristal  bertabrakan  dengan  bahan  lain,  pengaduk, dinding/pipa tangki. žNukleasi dapat dipercepat dengan adanya bibit kristal, energi aktivasinya lebih kecil dari pada primary nucleation. žSeeding : menambah bibit kristal (berukuran kecil) pada awal sintesa.

Selama kristalisasi dapat terjadi pembentukan inti dari larutan atau cairan inti dapat ditambahkan dari luar untuk mempercepat kristalisasi seperti pada pembuatan gula pasir. Pembentukan inti kristal (nukleasi) terbagi 3 tahap, yaitu :

a. Pembentukan inti kristal tipe homogen .

Molekul dalam larutan terbentuk secara bersamaan, baik berupa moleul tunggal maupun berupa uint molekul yg berikatan sebagai suatu gugus. Gugus tersebut kemudian terbentuk terus menerus dalam larutan lewat jenuh atau lewat dingin. Pembentukan inti kristal tipe ini berlangsung tanpa bantuan senyawa asing di dalam larutan.

b. Pembentukan inti kristal tipe heterogen .

Inti kristal tipe heterogen terdiri dari beberapa senyawa yg berbeda. Pembentukan inti kristal heterogen berlangsung sebelum pembentukan inti kristal homogen. Adanya zat asing, seperti zat pengotor, mampu mempercepat pembentukan inti kristal

c. Pembentukan inti kristal tipe sekunder .

Terjadi ketika kristalit berukuran kecil dipindahkan dari permukaan kristal yg telah terbentuk dan berperan sebagai inti kristal yg baru. Mekanisme yg dilakukan melalui kontak antara satu kristal dengan kristal lainnya melalui pengadukan dalam tangki agitasi.

Beberapa parameter yg mempengaruhi terbentuknya inti kristal antara lain:

a. Kondisi lewat dingin larutan .

Semakin dingin larutan waktu induksi (waktu yg diperlukan sampai inti kristal terbentuk) akan semakin pendek.

b. Suhu.

Penurunan suhu akan menginduksi pembentukan kristal secara cepat.

c. Sumber inti kristal

Inti yg terbentuk pada pembentukan tipe heterogen memiliki kecendrungan mempercepat kristalisasi

c. Viskositas

Ketika viskositas meningkat akibat menurunnya suhu dan meningkatnya konsentrasi larutan, proses pembentukan inti kristal akan terbatasi. Hal ini disebabkan berkurangnya pergerakan molekul pembentuk inti kristal dan terhambatnya pindah panas sebagai energi pembetukkan inti kristal.

d. Kecepatan Pendinginan

Pendingingan yg cepat akan menghasilkan inti kristal yg lebih banyak dibandingkan pendinginan lambat

e. Kecepatan agitasi

Proses agitasi mampu meningkatkan laju pembentukan inti kristal. Agitasi menyebabkan pindah massa dan pindah panas berjalan lebih efisien.

f. Bahan tambahan dan pengotor

Bahan-bahan tambahan dapat berperan untuk membantu atau menghambat pembentukan inti kristal

g. Densitas massa kristal

Jumlah kristal yg terdapat dalam satu unit volume yg terdapat dalam larutan akan berpengaruh pada tingkat pertumbuhan setiap kristal.

Untuk didapatkan fungsi kristalisasi yang diinginkan maka diperlukan pengontrolan beberapa faktor yakni :

 Formulasi bahan baku

Pengaturan kondisi pengolahan untuk meningkatkan atau mencegah kristalisasi, misal temperingpada pembuatan coklat, margarin, mentega

Kondisi penyimpanan yang tepat

Dalam industri kristalisasi, beberapa hal yang perlu diketahui yakni žrendemen, žkemurnian, žbentuk dan ukuran ( tergantung data keseimbangan fase padat – cair) dan žkeseragaman ukuran (ada distribusi ukuran produk kristaliser).

Proses kristalisasi garam

Garam adalah mineral yang terdiri atas Natrium (Na) dan Khlor (Cl) yang mengkristal dan bersenyawa menjadi Natrium Khlorida (NaCl). Salah satu cara pemisahan campuran yang berupa larutan adalah penguapan (kristalisasi).Kristalisasi adalah cara memisahkan zat terlarut dari pelarutnya menggunakan pemanasan atau penyerapan kalor. Itulah sebabnya petani garam tradisional memanfaatkan panasmatahari langsung untuk mengubah air laut menjadi garam.

Pemisahan dengan teknik kristalisasi didasari atas pelepasan pelarut dari zatterlarutnya 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 zatterlarutnya, atau jumlah zat terlarut sudah melebihi kapasitas pelarut. Prosess pengurangan pelarut dapat dilakukan dengan empat cara yaitu,  penguapan,  pendinginan, penambahan senyawa lain dan reaksi kimia. Untuk petani garam tradisional menggunakan cara penguapan menggunakan bantuan sinar matahari langsung.

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.

Proses kristalisasi margarin

Lemak yang cenderung mengkristal dalam berbagai bentuk memiliki titik leleh yang berbeda. Masing-masing bentuk kristal dengan titik leleh masing-masing disebut polimorf dan fenomena ini disebut polimorfisme (Timms 1984, 1985).

Trigliserida memperlihatkan, dengan beberapa pengecualian, tiga bentuk kristal dasar yaitu  alpha (α), beta prima (β’), dan beta (β). Secara umum, transformasi berlangsung pada urutan: αà β’à β. Transformasi tersebut tidak dapat diubah kecuali dengan pencairan dan kristalisasi ulang. Ada kemungkinan bahwa transformasi dari satu bentuk polimorfik ke bentuk lain terjadi  dalam keadaan padat tanpa mencair. Transformasi ini hanya akan berlangsung dengan segera dari bentuk yang lebih stabil mencari bentuk kristal yang paling kompak dan kemungkinan keadaan energi termodinamika yang terendah (Sato 1988).Polimorf yang berbeda dapat tumbuh bersamaan di dalam lemak. Bentuk-bentuk yang berbeda ini menunjukkan titik lelehtergantung pada pendingin dan sejarah pemanasan lemak. Dikarenakan-yang disebut ingatan kristal, struktur kristal diawetkan meski lemaknya dilelehkan. Struktur ini akan mempengaruhi kristalisasi secara langsung, terutama ketika tingkat pendinginan yang tinggi (Larsson dan Friberg1990). Perubahan polimorfik dalam margarin dapat menyebabkan struktur berbutir (Merker dan Wiedermann 1958; Timms 1984; Johansson dan Bergensta ° hl 1985).

Ketika pendinginan lelehan, kristal α umumnya terbentuk, tetapi bentuk ini tidak pernah stabil dalam trigliserida dan transformasi untuk β’ nyata terjadi. Dalam kebanyakan kasus, kristal β’secara relative perlahan-lahan berubah menjadi bentuk β stabil. Waktu transformasi dari satu bentuk Kristal ke bentuk yang lain tergantung pada komposisi trigliserida dan kehadiran digliserida dalam campuran lemak (Ong dan lain-lain 1995). Namun, beberapa lemak memiliki kedua bentuk β’ dan β, yang lain hanya dalam bentuk β’ stabil tanpa transisi lanjut atau bentuk β stabil.

Pembentukan kristalisasi cokelat

Cokelat dapat mengalami proses perubahan wujud dari cair menjadi padat. Proses tersebut dikenal dengan kristalisasi atau proses pembentukan kristal (Harnaz, 2008). Fenomena kimia penting ini terjadi pada tahap tempering dalam proses pembuatan cokelat. Cokelat memiliki 6 jenis kristal, dari kristal tipe I sampai tipe VI. Masing-masing memiliki karakter rasa yang berbeda.

Tempering adalah perlakuan yang berkaitan dengan pengaturan suhu. Melalui proses tempering akan dihasilkan produk cokelat yang glossy dan brittle. Disamping itu, produk tanpa proses tempering akan menyebabkan cokelat mengalami blooming (Faridah, 2008)

Blooming terjadi apabila kristal lemak yang stabil berubah menjadi kristal tidak stabil. Perubahan ini mengakibatkan adanya ruang kosong antara kristal lemak sehingga terbentuk pipa kapiler, hal ini menyebabkan penampakan kusam pada permukaan coklat akibat pemendaran sinar. Rasa yang dihasilkan tidak berubah, namun teksturnya kasar dan penampakannya tidak lagi menarik karena ada pemisahan lemak dengan komponen lainya dalam cokelat.

Tempering bertujuan untuk membentuk salah satu jenis kristal tertentu yang terdapat pada lemak cokelat. Menurut Alex (2003), cara yang paling umum adalah pertama-tama memanaskan cokelat sampai bersuhu lebih dari 450C untuk melelehkan keenam jenis kristal. Melalui proses  thermal  ini, struktur cokelat akan leleh. Pendinginan cepat menjadi suhu 26-270C akan menyebabkan pembentukan polimorf stabil dan tidak stabil menjadi kristal. Suhu dipertahankan pada titik ini untuk meratakan pembentukan kristal secara menyeluruh pada campuran pasta dan untuk pembentukan kristal secara lengkap. Selanjutnya suhu dinaikkan kembali menjadi 30-320C untuk melelehkan semua kristal yang tidak stabil yaitu kristal I, II, III, IV, dan menyisakan kristal tipe V dan VI yang dikenal dengan kristal beta.

Diagram pengaturan suhu pada tempering

Tempering akan membentuk kristal cokelat yang lebih stabil. Ketika melakukan proses tempering, cokelat dipertahankan agar dalam keadaan kering oleh karena itu dibutuhkan proses conching sebelum dilakukan tempering.

Cokelat memiliki dua sifat utama yang perlu diperhatikan yaitu flavor dan tekstur. Cokelat mempunyai cita rasa yang khas, teksturnya berbentuk padat pada suhu kamar, cepat meleleh di mulut, menjadi cair dan terasa lembut di lidah. Karakteristik produk cokelat ini dipengaruhi oleh karakteristik kristal lemak cokelat yang terbentuk.

Karakteristik Sensoris Kristal Cokelat:

KristalSuhu LelehEfek Rasa
17 °C (63 °F) Lunak, mudah hancur, terlalu mudah lumer 
II 21 °C (70 °F) Lunak, mudah hancur, terlalu mudah lumer
III 26 °C (78 °F) Padat, patah kurang sempurna, terlalu mudah lumer 
IV 28 °C (82 °F) Padat, patah kurang sempurna, terlalu mudah lumer 
34 °C (94 °F) Mengkilap, padat, renyah, leleh pada suhu tubuh (37 °C). 
VI 36 °C (97 °F) Keras, sulit menjadi padat

Pembentukan kristalisasi permen

Campuran keseluruhan bahan permen berkristal didinginkan setelah mencapai suhu pemasakan akhir yang optimal. Caranya adalah dengan dituangkan ke atas permukaan halus, keras dan dingin, misalnya lempengan marmer, sehingga akan cepat dingin tanpa membentuk kristal yang prematur dan besar. Pada waktu menjadi dingin larutan bersifat lewat jenuh. Larutan yang lewat jenuh bersifat labil (labil) karena mengandung zat terlarut yang lebih banyak dibandingkan yang biasanya dapat dilarutkan pada suhu tersebut. Larutan labil tersebut akan segera membentuk kristal jika terganggu atau terkena sesuatu yang dapat berperan sebagai inti kristal, misalnya jika menambahkan gula, memasukkan termometer, bahkan jika kemasukan debu dan adanya permukaan yang kasar. Jadi selama pendinginan sebaiknya dibiarkan tanpa gangguan.

Secara normal kristalisasi yang dikehendaki dilakukan dengan pengadukan atau agitasi. Pendinginan sampai suhu 40oC memungkinkan pembentukan larutan lewat jenuh tetapi masih dapat diaduk. Larutan lewat jenuh mempunyai banyak inti kristal, sehingga jumlah molekul gula yang membentuk sebuah partikel kristal sangat sedikit. Jadi, kristal yang terbentuk berukuran kecil dan banyak.

Tahap akhir dalam pembuatan permen berkristal adalah membentuk kristal sebanyak mungkin dari larutan lewat jenuh. Adanya banyak inti kristal yang terbentuk selama penjenuhan larutan sangat menguntungkan karena memungkinkan banyak kristal terbentuk secara simultan. Pengadukan yang cepatakan mendorong pembentukan banyak inti kristal dan membentuk kristal yangberukuran kecil. Pada saat pembentukan kristal bahan permen kehilangan penampakan mengkilapnya (sifat kilapnya) dan berubah menjadi agak suram dan berwarna lebih muda. Juga menjadi agak lebih lunak pada saat suhu kristalisasi diturunkan (panas yang diberikan dihentikan). Pengadukan harus terus dilakukan sampai permen menjadi dingin dan kristalisasi telah terbentuk sempurna, yang ditandai dengan perubahan penampakan akibat pembentukan kristal. Selama tahap ini larutan super jenuh menjadi jenuh kembali.

Kristal sukrosa dalam permen berkristal seperti fondant dan fudge terlarut dalam sirup gula pekat atau larutan sukrosa jenuh. Jika fondant dibiarkan selama12–24 jam, akan berubah menjadi agak basah dan dapat diiris atau dipotong-potong lebih mudah daripada pada waktu baru selesai dibuat. Perubahan inidisebut pematangan (ripening). Selama pematangan juga terjadi pelarutan kristalyang berukuran relatif besar.

Pembentukan 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.i

Dalam proses pembuatan gula, yang dimulai dari pemerahan tebu menghasilkan nira mentah, 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.

Berbagai 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.

Langkah-langkah proses kristalisasi gula 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.

Iklan

GULA RAFINASI : GULANYA INDUSTRI PANGAN

GULA RAFINASI : GULANYA INDUSTRI PANGAN

Posted by Widiantoko, R.K

Gula terdiri dari beberapa jenis yang dilihat dari keputihannya melalui standar ICUMSA( International Commission For Uniform Methods of Sugar Analysis). ICUMSA merupakan lembaga yang dibentuk untuk menyusun metode analisis kualitas gula dengan anggota lebih dari 30 negara. Mengenai warna gula ICUMSA telah membuat rating atau grade kualitas warna gula. Sistem rating berdasarkan warna gula yang menunjukkan kemurnian dan banyaknya kotoran yang terdapat dalam gula tersebut.

Metode pengujian warna gula dengan standar ICUMSA menggunakan spektrofotometer dengan panjang gelombang 420 nm dan 560 nm. Untuk mengukur warna gula menggunakan metode ICUMSA sebelumnya gula dilarutkan sampai sempurna kemudian dihilangkan turbidity nya dengan cara menambahkan kieselguhr kemudian disaring dengan saringan vakum menggunakan kertas saring Whatman 42. Kemudian filtrate diambil dan pH larutan diatur sampai pH 7 dengan cara menambahkan HCl atau NaOH. Kemudian mengukur brix larutan dengan refraktometer dan tentukan berat jenis larutan dengan tabel hubungan brix dengan berat jenis. Pengukuran warna ICUMSA dengan spektrofotometer panjang gelombang 420 nm, kemudian menetapkan transmittance pada 100 % dengan H2O menggunakan kuvet 1 cm (b). Bilas kuvet dengan larutan contoh, kemudian diisi kembali dan diukur transmittance (T) atau Absorbance (A)

Macam-macam Gula berdasarkan warna ICUMSA :
1. Gula Rafinasi (Refined Sugar)
Gula rafinasi memiliki ICUMSA 45 dengan kualitas yang paling bagus karena melalui proses pemurnian bertahap. Warna gula putih cerah. Untuk Indonesia gula rafinasi diperuntukkan bagi industri makanan karena membutuhkan gula dengan kadar kotoran yang sedikit dan warna putih.

Refined Sugar atau gula rafinasi merupakan hasil olahan lebih lanjutdari gula mentah atau raw sugar melalui proses defikasi yang tidak dapat langsung dikonsumsi oleh manusia sebelum diproses lebih lanjut. Yang membedakan dalam proses produksi gula rafinasi dan gula kristal putih yaitu gula rafinasi menggunakan proses Carbonasi sedangkan gula kristal putih menggunakan proses sulfitasi. Gula rafinasi memiliki standar mutu khusus yaitu mutu 1 yang memiliki nilai ICUMSA < 45 dan mutu 2 yang memiliki nilai ICUMSA 46-806. Gula rafinasi inilah yang digunakan oleh industri makanan dan minuman sebagai bahan baku. Peredaran gula rafinasi ini dilakukan secara khusus dimana distributor gula rafinasi ini tidak bisa sembarangan beroperasi namun harus mendapat persetujuan serta penunjukan dari pabrik gula rafinasi yang kemudian disahkan oleh Departemen Perindustrian. Hal ini dilakukan agar tidak terjadi “rembesan” gula rafinasi ke rumah tangga.

2. Gula Extra Spesial (Extra Special Crystall Sugar)
Gula ektra spesial memiliki ICUMSA 100-150 Gula ini termasuk food grade digunakan untuk membuat bahan makanan seperti kue, minuman atau konsumsi langsung

3. Gula Kristal Putih
Gula kristal putih memiliki ICUMSA 200-300. Gula kristal putih merupakan gula yang dapat dikonsumsi langsung sebagai tambahan bahan makanan dan minuman. Berdasarkan standard SNI gula yang boleh
dikonsumsi langsung adalah gula dengan warna ICUMSA 300. Pada umumnya pabrik gula sulfitasi dapat memproduksi gula dengan warna ICUMSA < 300.

Gula kristal putih memiliki nilai ICUMSA antara 250-450 IU. Departemen Perindustrian mengelompokkan gula kristal putih ini menjadi tiga bagian yaitu Gula kristal putih 1 (GKP 1) dengan nilai ICUMSA 250, Gula kristal putih 2 (GKP 2)dengan nilai ICUMSA 250-350 dan Gula kristal putih 3 (GKP 3) dengan nilai ICUMSA 350-4507. Semakin tinggi nilai ICUMSA maka semakin coklat warna dari gula tersebut serta rasanya pun yang semakin manis. Gula tipe ini umumnya digunakan untuk rumah tangga dan diproduksi oleh pabrik-pabrik gula didekat perkebunan tebu dengan cara menggiling tebu dan melakukan proses pemutihan, yaitu dengan teknik sulfitasi.

Gula Kristal Rafinasi dan Gula Kristal Putih dapat dibedakan dari warna dan dari besar kecilnya butiran kristal. Hal tersebut dapat dibedakan bila kita sudah sering melihatnya, bila jarang maka akan terlihat sama. Bahkan dari ICUMSA grade rafinasi tiga (R3) adalah sama dengan gula kristal rafinasi, sehingga rafinasi hanya membuat dua grade saja yaitu R1 Dan R2, karena bila mereka membuat grade R3 sama dengan membunuh industri guka kristal putih di Indonesia. Pabrik Rafinasi pun sudah memiliki banyak keunggulan dari segi mesin karena lebih efisien (bukan “warisan” Belanda). untuk mendinginkan mesin mereka memakai air dari laut yang dialiri ke pabrik sehingga “menghemat” biaya untuk pendinginan mesin karena pabrik adalah “memasak” gula sehingga semua mesinnya panas. Sedangkan pabrik gula kristal putih belum menggunakan teknologi semacam itu.

4. Gula Kristal Mentah untuk konsumsi (brown sugar)
Brown sugar memiliki ICUMSA 600-800. Di luar negeri gula ini dapat dikonsumsi langsung biasanya sebagai tambahan untuk bubur, akan tetapi juga perlu diperhatikan mengenai kehigienisannya yaitu kandungan bakteri dan kontaminan.

5. Gula Kristal Mentah (Raw Sugar)
Raw sugar memilik ICUMSA 1600-2000. Raw sugar digunakan sebagai bahan baku untuk gula rafinasi, dan juga beberapa proses lain seperti MSG biasanya mengunakan raw sugar.

Raw Sugar adalah gula mentah berbentuk kristal berwarna kecoklatan dengan bahan baku dari tebu. Untuk mengasilkan raw sugar perlu dilakukan proses seperti berikut : Tebu à Giling àNira àPenguapan à Kristal Merah (raw sugar). Raw Sugar ini memiliki nilai ICUMSA sekitar 600 – 1200 IU5. Gula tipe ini adalah produksi gula “setengah jadi” dari pabrik-pabrik penggilingan tebu yang tidak mempunyai unit pemutihan yang biasanya jenis gula inilah yang banyak diimpor untuk kemudian diolah menjadi gula kristal putih maupun gula rafinasi.

6. Gula Mentah ( Very Raw Sugar )
Gula mentah memiliki ICUMSA 4600 max. Gula mentah khusus digunakan sebagai bahan baku gula rafinasi dan tidak boleh dikonsumsi secara langsung.

Proses Pengolahan Gula Rafinasi

Cara Pembuatan Gula Rafinasi
Pengolahan kristal gula mentah (raw sugar) menjadi gula rafinasi cukup rumit. Pengolahan meliputi berbagai macam tahapan, dimana masing-masing dapat mencakup beberapa unit operasional pemisahan. Efisiensi operasional dari tiap tahapan pengolahan sangat dipengaruhi oleh keberhasilan tahapan sebelumnya. Adapun tahapan pemurnian gula kristal mentah (raw sugar) mejadi gula kristal rafinasi meliputi  tahap afinasi, klarifikasi, filtrasi, dekolorisasi, evaporasi dan kristalisasi, sentrifugasi, pengeringan dan pendinginan (Baikow, 1978)

1. Tahap Afinasi
Menurut Baikow (1978), tahap permulaan pengolahan raw sugar adalah proses afinasi yaitu penghilangan lapisan molasses yang melapisi kristal gula. Raw sugar dicampurkan dengan syrup bersuhu 700 C dengan kemurnian sedikit lebih tinggi sehingga tidak melarutkan kristal. Pencucian raw sugar dengan kelebihan penggunaan syrup dapat menurunkan efisiensi dari afinasi. Hal ini dikarenakan volume magma yang diputar bertambah sedangkan kapasitas mesin tetap.

Tujuan afinasi adalah mencuci kristal raw sugar agar lapisan molases yang melapisi kristal berkurang sehingga warnanya semakin cerah atau nilai ICUMSA lebih kecil. Pencucian dilakukan dalam mesin sentrifugal yaitu setelah raw sugar dicampur dengan sirup menjadi magma. Penurunan intensitas warna yang dicapai pada stasiun ini berkisar 30-50 %. Gula kristal mentah yang telah dicuci dilebur dengan mencampur dengan air atau sweet water menghasilkan leburan (liquor) dengan brix sekitar 65 ( Anonim, 2009)

2. Tahap Klarifikasi
Pengoperasian unit ini bertujuan untuk membuang semaksimal mungkin pengotor non sugar yang ada dalam leburan (melt liquor). Ada dua pilihan teknologi yaitu fosflotasi dan karbonatasi, keduanya banyak
dipakai, fosflotasi pada umumnya digunakan di pabrik rafinasi di negara Amerika Latin dan beberapa di Asia sedangkan selebihnya menggunakan teknologi karbonatasi, termasuk pabrik rafinasi di Indonesia.

a. Teknologi Fosflatasi
Pada proses ini digunakan asam fosfat dan kalsium hidroksida yang akan membentuk gumpalan (primer) kalsium fosfat, reaksi ini berlangsung di reaktor. Penambahan flokulan (anion) sebelum tangki
aerator dilakukan untuk membantu pembentukan gumpalan sekunder yang terbentuk dari gumpalan-gumpalan primer yang terikat oleh rantai molekul flokulan. Pembentukan gumpalan sekunder dapat
menyerap berbagai pengotor : zat warna, zat anorganik, partikel yang melayang dan lain-lain. Untuk memisahkan gumpalan tersebut oleh karena dalam media liquor yang kental (brix: 65-70) maka gumpalan
tidak diendapkan melainkan diambangkan. Proses pengambangan berlangsung dengan bantuan partikel udara yang dibangkitkan dalam aerator, proses pengambangan terjadi pada clarifier. Pada clarifier ini
juga pemisahan gumpalan yang mengambang (scum) terjadi, yaitu dengan sekrap yang berputar pada permukaan clarifier dan menyingkirkan scum ke kanal yang dipasang pada sekeliling clarifier.

b. Teknologi Karbonatasi
Pada proses karbonatasi leburan dibubuhi kapur {Ca(OH)2} kemudian dialiri gas CO2 dalam bejana karbonatasi, sehingga terbentuk endapan kalsium karbonat yang akan menyerap pengotor termasuk zat warna. Sumber gas CO2 berasal dari gas cerobong ketel yang sudah dimurnikan melalui scrubber. Proses karbonatasi dilakukan dua tahap, pertama dilakukan pembubuhan kapur sebanyak 0,5% brix bersamaan dengan pengaliran CO2 ekivalen dengan jumlah kapur yang ditambahkan. Kedua pada karbonator akhir
menyempurnakan reaksi dengan aliran CO2 sampai pH turun di sekitar 8,3. Selanjutnya liquor ditapis pada penapis bertekanan (leaf filter) menghasilkan filter liquor dan mud ( Anonim, 2009)

Proses karbonatasi adalah salah satu metode pemurnian yang dapat memisahkan kotoran berupa koloida yang terdapat pada leburan gula. Proses tersebut juga dapat menyerap atau menghilangkan warna yang
mempunyai berat molekul yang tinggi yang berasal dari raw sugar. Dengan pencampuran susu kapur dan gas karbondioksida yang ditambahkan pada raw liquor sehingga terbentuk gumpalan yang mengikat
sebagian bukan gula (Baikow, 1978)

Suhu turut berperan penting dalam proses karbonatasi. Hal ini dikarenakan suhu dapat menyebabkan terbentuknya warna dan mempengaruhi proses filtrasi pada carbonated liquor. Priono (2003) menyatakan bahwa semakin tinggi suhu maka penghilangan warna akan semakin rendah. Hal ini disebabkan karena selama penghilangan warna tersebut, terjadi pula pembentukan warna.

3. Tahap Filtrasi
Pemisahan campuran antara cairan dengan zat padat tidak terlarut melalui media penapis (filter) yang meloloskan cairan namun menahan zat padatnya pada permukaan penapis (filter) disebut filtrasi. Menurut Priono (2003), penggunaan rotary leaf filter dalam proses filtrasi di pabrik gula memiliki keuntungan, yaitu filter cake yang dihasilkan memiliki ukuran yang sama yang disebabkan oleh bingkai-ningkai filter yang ikut berputar.

4. Tahap Dekolorisasi
Penghilangan warna merupakan titik kritis dalam produksi gula rafinasi. Penghilangan warna dilakukan dengan pertukaran ion. Pertukaran ion adalah suatu proses perempelan ion-ion bebas pada sekelompok ion
tidak bebas yang berada pada polaritas yang berbeda. Ion yang menempel digantikan oleh ion lain yang berasal dari kelompok ion tidak bebas.(Baikow, 1978)

Pada stasiun dekolorisasi pada prinsipnya ada dua teknologi yang lazim digunakan yaitu karbon aktif dan penukar ion, masing-masing dengan keunggulan dan kelemahannya. Kedua teknologi tersebut dapat
menurunkan warna sekitar 75-85 %, pemilihan teknologi harus disesuaikan dengan kondisi lokal.
Untuk menghilangkan zat warna dapat dilakukan dengan cara yaitu

a. Dengan granul karbon aktif.
Kandungan karbon aktif sekitar 60 % dan dicampur dengan 5% MgO untuk mencegah turunnya pH. Karbon aktif ini dapat digunakan selama 3-6 minggu tergantung dari kualitas dan jumlah bahan yang masuk. Kemampuan karbon aktif dalam mereduksi zat warna sangat tinggi, namun bahan ini tidak mampu menghilangkan zat anorganik yang terlarut.

b. Resin penukar ion (Ion- Exchange Resin)
Bahan ini mudah diregenerasi dan dalam penggunaannya mempunyai kapasitas lebih besar dibandingakan dengan karbon aktif maupun bone char, Selain itu penggunaan air juga lebih efisien. Ada dua jenis resin yang digunakan dalam refinery yaitu :Resin anion yang berfungsi mereduksi warna dan resin kation untuk menghilangkan senyawaan anorganik ( Anonim, 2009)

5. Tahap Evaporasi
Evaporasi bertujuan menurunkan kadar air dan meningkatkan brix. Semakin kecil kandungan air bahan maka brix bahan akan semakin tinggi. Peningkatan brix bertujuan untuk mempermudah dan mempercepat proses kristalisasi yang terjadi dalam vacuum pan (Baikow, 1978)

6. Tahap kristalisasi
Menurut de Man (1997), proses kristalisasi bertujuan untuk merubah molekul-molekul sukrosa dalam fine liquor menjadi kristal gula dengan kehilangan minimum dan proses sesingkat mungkin. Makin murni larutan gula makin mudah gula mengkristal. Faktor yang mempengaruhi pertumbuhan kristal sukrosa adalah kelewatjenuhan larutan, suhu, kecepatan nisbi kristal dan larutan, sifat permukaan kristal. Kristalisasi dilakukan di bejana vakum (65 cm Hg) dengan penguapan liquor pada suhu sekitar 70-80 C sampai mencapai supersaturasi tertentu. Pada kondisi tersebut dimasukkan bibit kristal secara hati-hati sehingga inti kristal akan tumbuh mencapai ukuran yang dikehendaki tanpa menumbuhkan kristal baru. Campuran kristal sukrosa dengan liquor disebut masakan ( Anonim, 2009)

7. Tahap Sentrifugasi
Kristal gula dengan molasses dipisahkan menggunakan centrifugal. Prinsip kerja centrifugal ini menggunakan gaya sentrifugasi, dimana kristal yang terdapat dalam basket putaran akan terlempar dan akan tertahan disaringan, sedang larutannya akan lolos melalui saringan (Chen Chou, 1993)
Pemisahan kristal dilakukan dengan cara memutar masakan dalam mesin sentrifugal menghasilkan kristal (gula A) dan sirop A. Selanjutnya sirop A dimasak seperti yang dilakukan sebelumnya menghasilkan gula B
dan sirop B. Demikian seterusnya secara berjenjang menghasilkan gula A, B dan C yang masuk dalam katagori gula rafinasi ( Anonim, 2009).

8. Tahap Pengeringan dan Pendinginan
Pengeringan bertujuan untuk menurunkan kadar air yang tersisa pada gula sampai dengan kadar 0,05%. Setelah proses pengeringan diperlukan pendinginan dikarenakan gula yang keluar suhunya masih
relatif tinggi. Apabila langsung dikemas mengakibatkan gula menjadi rusak (Baikow, 1978)

Menurut Winarno (1993), penurunan kadar air pada gula sampai dengan batas tertentu dapat berlangsung dengan baik jika pemanasan terjadi di setiap tempat dari bahan tersebut dan uap air yang diambil
berasal dari semua permukaan bahan keluar. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju pengeringan antara lain :

a. Luas Permukaan Bahan
Apabila bahan yang dikeringkan kecil atau tipis maka pengeringan berlangsung lebih cepat. Karena partikel-partikel yang kecil atau lapisan yang kecil akan mempercepat perpindahan panas menuju pusat bahan dan mempermudah perpindahan air.

b. Suhu Pengeringan
Perbedaan suhu yang tinggi antara medium pemanas dan bahan akan mempercepat perpidahan panas ke dalam bahan sehingga terjadi driving force perpindahan uap air.

c. Kelembaban
Relatif humidity juga menentukan besarnya penurunan kadar air dari produk pangan yang dikeringkan.

d. Waktu Pengeringan
Semua metode pengeringan menggunakan panas sedangkan unsur-unsur dalam bahan pangan sensitif terhadap panas maka perlu menentukan batas waktu maksimum pengeringan untuk mempertahankan kualitas bahan

Istilah-Istilah dalam Kualitas Pengujian Gula

Dalam industri gula dikenal istilah-istilah pol, brix dan HK (hasil bagi kemurnian). Istilah-istilah ini terdapat analisa gula, baik dari nira sampai menjadi gula kristal. Tebu yang bersih terdiri dari air (73 – 76 %),  zat padat terlarut (10 – 16 %), sabut (11 – 16 %). Setelah tebu dicacah dan diperah di gilingan menghasilkan nira dan ampas. Nira tebu pada dasarnya terdiri dari dua zat, yaitu zat padat terlarut  dan air. Zat padat yang terlarut ini terdiri dari dua zat lagi yaitu gula dan bukan gula.

Zat padat terlatut atau biasa disebut dengan brix mengandung gula, pati, garam-garam dan zat organik. Baik buruknya kualitas nira tergantung dari banyaknya jumlah gula yang terdapat dalam nira. Untuk mengetahui banyaknya gula yang terkandung dalam gula lazim dilakukan analisa brix dan pol. Kadar pol menunjukkan resultante dari gula (sukrosa dan gula reduksi) yang terdapat dalam nira.

– DERAJAT  BRIX
brix adalah jumlah zat padat semu yang larut (dalam gr) setiap 100 gr larutan. Jadi misalnya brix nira = 16, artinya bahwa dari 100 gram nira, 16 gram merupakan zat padat terlarut dan 84 gram adalah air. Untuk mengetahui banyaknya zat padat yang terlarut dalam larutan (brix) diperlukan suatu alat ukur.

Pengukuran brix dengan Piknometer
Piknometer adalah suatu alat untuk menentukan berat jenis benda. Alat ini terbuat dari gelas berbentuk seperti botol kecil, dilengkapi dengan tutup dengan lubang kapiler. Alat ini mempunyai volume tertentu dan dibuat sedemikian sehingga pada tyang sama selalu terukur volume yang sama.

Dengan menggunakan piknometer yang berisi air kemudian setelah itu piknometer diisi larutan gula, dan setelah dikoreksi dengan temperature maka dapat dihitung berat jenis larutan tersebut. Dari tabel berat jenis brix didapat brix yang belum dikoreksi. Kemudian dengan melihat tabel koreksi temperature dapat dihitung brix terkoreksi.

Penentuan brix dengan Hydrometer (Timbangan brix)
Alat ini paling umum pemakaiannya di pabrik, karena pemakaiannya mudah dan cepat. Terbuat dari bahan gelas, berbentuk silindris yang bagian bawahnya berbentuk bola. Pada bagian atas meruncing dan pada bagian ini terdapat skala yang menunjukkan derajat brix.

Prinsip kerjanya adalah bahwa gaya keatas yang dialami oleh suatu benda yang dicelupkan dalam cairan tergantung dari berat jenis cairan. Jadi semakin kecil berat jenis maka hidrometer semakin tenggelam. Kemudian brix akan ditunjukkan pada skala yang persis berada di permukaan cairan tersebut.

Pengukuran brix dengan Indeks Bias
Indeks bias suatu larutan gula atau nira mempunyai hubungan yang erat dengan brix. Artinya bahwa jika indeks bias nira bisa diukur, maka brix nira dapat dihitung berdasarkan indeks bias tersebut. Alat untuk mengukur brix dengan indeks bias dinamanakan Refraktometer. Dengan menggunakan alat ini contoh nira yang digunakan sedikit dan alatnya tidak mudah rusak.

-DERAJAT POL
Derajat pol atau pol adalah jumlah gula (dalam gram) yang ada dalam setiap 100 gram larutan yang diperoleh dari pengukuran dengan menggunakan polarimeter secara langsung. Jadi menurut pengertian ini jika pol nira = 15, berarti dalam 100 gram larutan nira terdapat gula 15 gram. Selebihnya 85 gram adalah air dan zat terlarut bukan gula.

Sebenarnya pengertian ini kurang tepat jika yang dimaksud gula adalah Saccharosa. Sebab didalam pengukuran pol ada pengaruh dari senyawa gula selain saccharosa yang menimbulkan perbedaan pengukuran. Jadi jelasnya pol tidak sama dengan saccharosa.

Rotasi Jenis (Spesific Rotation)
Suatu zat yang memiliki sifat aktif optik dapat memutar bidang polarisasi, yang besar kecilnya tergantung pada konsentrasi larutan. Disamping itu juga tergantung pada ketebalan larutan yang dilewati sinar, temperatur dan panjang gelombang (?) dari sinar.  Jika dihubungkan dan dinyatakan dalam rumus :

P = sudut putar
?
 = rotasi jenis
c = konsentrasi (gram/100 ml)
l  = panjang tabung (dm)

Jadi rotasi jenis adalah sudut putar yang disebabkan oleh larutan dengan konsentrasi 1 gram/100 ml dan panjang tabung 1 dm.

Seperti diketahui bahwa saccharosa adalah senyawa karbohidrat yang mempunyai rumus kimia C12H22O11 yang pada kondisi tertentu (keadaan asam dan temperatur tinggi) mengalami hidrolisa menjadi senyawa glukosa dan fruktosa. Reaksinya :

H2O
C12H22O11 
             —————–>>            C6H12O6       +      C6H12O6
Saccharosa            
                                             glukosa                 fruktosa

Saccharosa dan glukosa mempunyai rotasi jenis yang positif sedangkan fruktosa rotasi jenisnya negatif.

Cara Penentuan Pol
Dalam penentuan pol dipakai skala sugar scale. Sugar scale ditentukan berdasarkan berat normal, yaitu bahwa 1000 skala polarimeter diperoleh dari pengukuran larutan sukrosa murni dengan konsentrasi 26 gram per 100 cm3, pada 200 C dengan panjang tabung 2 dm. Untuk menentukan pol suatu larutan diperlukan brix tak dikoreksi dan pembacaan polarimeter. Dengan melihat tabel Schmitz akan diperoleh pol yang sebenarnya.

Contoh :

Brix nira tak dikoreksi          15.3

Pembacaan pol                    47.5

Dari tabel Scmitz akan diperoleh pol  12.82

Tabel Scmitz diperoleh dari rumus :

Pembacaan pol diukur menggunakan alat yang dinamakan Polarimeter atau Saccharomat. Polarimeter terdiri dari polarisator dan analisator. Secara sederhana skema polarimeter adalah sebagai berikut :

Sinar dari sumber cahaya S lewat celah B, kemudian lewat polarisator P. Disini sinar terpolarisasi dan oleh contoh larutan gula C, sinar tersebut bidang polarisasinya diputar. Analisator A dapat diputar pada sumbunya untuk bisa mengukur sudut putar larutan gula tersebut. Intensitas cahaya yang keluar dengan analisator diamati di E.

Dua polarisator yang diletakkan sejajar dengan bidang optiknya kemudian dilewati sinar, maka sinar tersebut akan diteruskan dengan intensitas maksimum. Tapi bila polarisator yang kedua diputar, intensitas berkurang, jika diputar terus akan sampai pada keadaan dimana sinar yang diteruskan minimum intensitasnya. Pada posisi ini bidang optik dari kedua polarisator saling tegak lurus.

Jika pada posisi pertama (bidang optik sejajar) diantara kedua polarisator diletakkan larutan gula, maka intensitas sinar yang sebelumnya maksimum menjadi berkurang, karena terjadi pemutaran bidang polarisasi oleh larutan gula. Posisi intensitas maksimum dapat diperoleh lagi dengan memutar-mutar polarisator kedua. Dengan demikian dapat dilihat berapa besar sudut putar yang disebabkan oleh larutan gula tersebut.

-HASIL BAGI KEMURNIAN (HK)
HK merupakan ukuran dari kemurnian nira, semakin murni secara relatif semakin banyak mengandung gula. Seperti telah dikatakan bahwa nira mengandung zat padat yang terlarut, zat ini terdiri dari gula dan bukan gula. Perbandingan berat kedua zat itu yang dinamakan hasil bagi kemurnian kalau dinyatakan dalam pol dan brix.

Jadi semakin besar jumlah gula, atau semakin sedikit brix HK semakin tinggi dan sebaliknya semakin besar brix HK semakin kecil.

Faktor yang Mempengaruhi Kualitas & Ketahanan Gula

Ketahanan gula selama proses penyimpanan dipengaruhi oleh beberapa faktor. Selain karena pengaruh kondisi gudang penyimpanan, kemasan yang digunakan juga dari kualitas gula kristal yang diproduksi pabrik gula. Penggumpalan (caking ) selama proses penyimpanan merupakan suatu kondisi spontan dimana terjadi perbedaan kelembaban antara kristal gula dengan lingkungannya (Chitpraset dkk, 2006, Billings, 2005, Roge dan Mahlouti, 2003). Penurunan kualitas gula selama proses penyimpanan di gudang dipengaruhi oleh :

  1. Ukuran partikel kristal yang kecil dan tidak rata. tidak ada kristal konglomerat karena dapat menimbulkan rongga-rongga yang terisi lapisan molases sehingga berpotensi menjadi tempat tumbuhnya mikroorganisme. Kristal gula yang dihasilkan pada proses kristalisasi besarnya tidak seragam. Proses kristalisasi sendiri berlangsung di pan masak, dimana terjadi proses pembesaran kristal. Setelah beberapa waktu kristal dan syrup dialirkan ke palung pendingin untuk proses kristalisasi lanjut. Pada akhirnya kristal dan sirup dipisahkan dengan centrifuge hingga dihasilkan berbagai macam ukuran kristal gula. Ada kristal dengan ukuran besar, lembut, kasar, agglomerates dan kristal konglomerat. Selanjutnya berbagai macam kristal ini di screening sehingga diperoleh ukuran kristal yang hampir seragam. Parameter yang digunakan dalam distribusi ukuran kristal adalah median mesh size (MA) dan coefficient of variation (CV), Bostock, 2010 dan Bennar, 2009. Nilai dari MA tergantung dari standar dan permintaan konsumen, Untuk Indonesia berdasarkan SNI.3140.3 : 2010,  angka besar jenis butir sebesar 0.8 – 1.2 mm. Nilai dari MA dan CV digunakan sebagai nilai input bagi perancangan alat pengering (sugar dryer). Secara umum nilai MA > 0.55 mm dan CV 28 % serta kadar air < 1 % digunakan sebagai parameter input perancangan sugar dryer. Dengan nilai ideal tersebut diharapkan proses pengeringan gula kristal dapat berjalan normal sehingga target nilai kadar air gula produk dapat tercapai.    Chitpraset dkk, 2006,  dalam penelitiannya terhadap penggumpalan raw sugar menyatakan bahwa ukuran kristal dan relative humidity (RH) dari lingkungan berpengaruh terhadap kerusakan (penggumpalan) selama proses penyimpanan. Kristal dengan ukuran > 0,425 mm dengan RH kurang dari 67,89 % pada suhu penyimpanan 30 0C merupakan kondisi yang ideal untuk mengurangi kerusakan.
  2. Kadar kotoran yang tinggi, contohnya kandungan gula reduksi yang tinggi yang berperan dalam sifat higroskopis gula kristal.
  3. Jumlah zat tak terlarut seperti partikel bagasilo dan kotoran lain yang menempel pada permukaan kristal gula. Zat tak larut dapat membawa air dan tempat tumbuhnya mikroorganisme.
  4. Kadar air gula kristal yang tinggi pada saat di packing. air yang terdapat dalam lapisan tetes pada permukaan kristal menyebabkan tekanan osmosa tinggi pada tetes dimana kondisi ini dapat menghambat propagasi mikroorganisme penyebab kerusakan gula.  Kualitas gula kristal yang diproduksi oleh suatu pabrik gula harus memenuhi kriteria sesuai dengan standar nasional indonesia (SNI). Salah satu parameter utama kualitas gula kristal adalah kadar air, dimana menurut SNI 3140.3 : 2010 mengenai gula kristal putih, kadar air gula kristal putih < 0,1 %. Pada proses produksi gula di pabrik gula di Indonesia, kebanyakan gula produk dikemas dalam bentuk karung @ 50 kg. Kemasan dalam karung ini kemudian disimpan dalam gudang dengan ditumpuk sampai tiba waktunya untuk di distribusikan ke konsumen. Kadar air berpengaruh terhadap kualitas gula setelah diproduksi. Kadar air yang tinggi (> 0,1 %) bisa menyebabkan gula menggumpal ataupun mikroba dapat tumbuh subur dalam kemasan gula. Gula yang berkualitas secara fisik terlihat kering dengan kristal yang kuat dan seragam. Faktor yang mempengaruhi kadar air dari gula kristal adalah pada saat proses pengeringan, pengepakan dan penyimpanan atau sugar handling. Gula kristal dipisahkan dari sirupnya menggunakan centrifuge, dimana pada setelah proses pemisahan kondisi gula masih basah dengan kadar air 0,3 – 1 %, Bartels, dkk, 2003 . Air yang terdapat dalam kristal gula dibagi menjadi 3 bagian, yaitu air yang melekat di permukaan kristal gula (surface water), air yang terdapat dalam kristal (inclusion water) dan total air yang terdapat dalam kristal, Bostock, 2009. Air yang melekat pada permukaan akan menguap pada saat proses pengeringan. Sedangkan air yang terdapat dalam kristal tidak akan langsung menguap pada proses pengeringan. Air ini akan merembes keluar selama proses penyimpanan bergantung pada kondisi gudang, temperatur dan kelembaban dari gudang penyimpanan. Selama proses penyimpanan dalam gudang gula dapat mengalami kerusakan karena mikroba. Faktor terbesar yang mempengaruhi tumbuhnya mikroba adalah banyaknya kadar non gula dan air pada lapisan film pada permukaan kristal gula. Untuk mengukur kondisi gula selama penyimpanan digunakan rumus safety factor. Angka safety factor < 0,250 dipakai sebagai acuan untuk menunjukkan kondisi dan kualitas gula selama proses penyimpanan bagus.
  5. Kelembaban atmosfer (relative humidityi) yang tinggi.

 

Reference:
Anonim, 2009. Gula Rafinasi dan Proses pembuatannya.http://www.risvank.com/ 

Baikow, V. E. 1978. Manufacture and Refining of Raw Cane Sugar. 2nd Edition.England

Winarno, F.G. 1993. Pengantar Teknologi Pangan. PT. Gramedia. Jakarta

Chen, J. C.P. C. C. Chou. 1993. Cane Sugar Handbook. Jonh Wiley & Son Inc. Amerika


PENYEBAB REAKSI MAILLARD (MAILLARD REACTION)

PENYEBAB REAKSI MAILLARD (MAILLARD REACTION)


Reaksi Maillard adalah reaksi antara karbohidrat khususnya gula pereduksi dengan gugus amina primer. hasilnya berupa produk berwarna cokelat yang sering dikehendaki. Namun kadang-kadang malah menjadi pertanda penurunan mutu. Reaksi maillard yang dikehendaki misalnya pada pemanggangan daging, roti, menggoreng ubi jalar, singkong, dll. Reaksi Maillard yang tdak dikehendaki misalnya misalnya pada pengeringan susu, telur. Gugus amino primer biasanya terdapat pada bahan awal berupa asam amino.

Selama proses memasak, asam amino (bahan penyusun protein) dan gula dapat bereaksi melalui apa yang dikenal dengan reaksi Maillard. Reaksi ini ditemukan pertama kali oleh Maillard pada awal abad ke-20, saat ia ingin meneliti bagaimana asam-asam amino berikatan membentuk protein.


Maillard menemukan itu saat memanaskan campuran gula dan asam amino. Campuran berubah warna menjadi kecoklatan. Reaksi berlangsung dengan mudah pada suhu antara 150-260 derajat Celcius, kira-kira suhu pemanasan saat memasak. Tetapi hubungan antara reaksi Maillard dengan perubahan warna dan cita rasa makanan baru diketahui tahun 1940.

PARA prajurit di Perang Dunia II mengeluhkan serbuk telur (mereka diberi ransum telur dalam bentuk serbuk) yang berubah warna menjadi coklat dan rasanya tidak enak. Setelah diteliti, ada hubungan erat antara perubahan warna menjadi coklat dan perubahan rasa itu.

Walaupun serbuk telur disimpan di suhu ruang, konsentrasi asam amino dan gula yang tinggi memungkinkan reaksi Maillard terjadi. Sejak itu diketahui, misalnya, bahwa pada saat memasak daging, ada hubungan antara perubahan warna coklat dan perubahan cita rasanya. Kini bahkan diketahui bahwa cita rasa dan aroma daging panggang ditimbulkan tidak kurang dari 600 senyawa.

Pekerjaan kedua tim ini menyebutkan bahwa reaksi Maillard seringkali dapat menghasilkan akrilamida juga. Donald S Mottram dari University of Reading, mereaksikan asparagin (salah satu jenis asam amino) yang merupakan 40 persen asam amino dalam kentang dengan glukosa. Mereka menemukan bahkan pada suhu 100 derajat Celcius pun telah cukup untuk menghasilkan akrilamida. Jumlah akrilamida yang diproduksi akan meningkat tajam di atas 185 derajat Celcius.

Tim kedua yang diketuai oleh Richard T Stadler dari Nestle Research Center di Lausanne, Swiss, menyimpulkan hal yang sama setelah menguji 20 asam amino pada suhu tinggi. Makanan lain yang berasal dari tumbuh-tumbuhan, seperti gandum dan sereal, juga kaya akan asparagin dan mungkin akan bereaksi mirip bila dipanaskan.

Efek akrilamida pada manusia memang belum jelas, namun untuk tikus dan lalat buah positif menimbulkan kanker bila dikonsumsi dalam jumlah 1.000 kali diet rata-rata. WHO telah mendaftar akrilamida sebagai senyawa yang “mungkin karsinogenik bagi manusia” dan sedang mengoordinasikan riset untuk meneliti lebih jauh.

Reaksi Maillard berlangsung melalui tahap berikut:

  • Aldosa (gula pereduksi) bereaksi dengan asam amino atau dengan gugus amino dari protein sehingga dihasilkan basa Schiff.
  • Perubahan terjadi menurut reaksi amadori sehingga menjadi amino ketosa.
  • hasil reaksi amadori mengalami dehidrasi membentuk furfural dehida dari pentosa atau hidroksil metil furfural dari heksosa.
  • proses dehidrasi selanjutnya menghasilkan produk antara berupa metil-dikarbonil yang diikuti penguraia menghasilkan reduktor dan dikarboksil seperti metilglioksal, asetot, dan diasetil.
  • Aldehida-aldehida aktif dari 3 dan 4 terpolimerisasi tanpa mengikutsertakan gugus amino (disebut kondensasi aldol) atau dengan gugusan amino membentuk senyawa berwarna cokelat yang disebut melanoidin.

Reaksi maillard berlangsung cepat pada suasana alkalis dan dalam bentuk larutan. Meskipun demikian, pada kadar air bahan 13% sudah terjadi pencokelatan. Gula nonreduksi tidak dapat melakukan reaksi Maillard selama tidak terjadi pemecahan ikatan glikosida yang dapat membebasan monoskarida dengan gugus pereduksi. Aldopentosa lebih reaktif daripada aldoheksosa. Fruktosa dalam keadaan murni tidak akan mengalami kondensasi dengan asam amino.