Teknik KimiaUniversitas Brawijaya

KRISTALISASI

www.themegallery.com

Operasi Teknik Kimia III

Dosen : Vivi Nurhadianty

Teknik Kimia UB

PENDAHULUAN

Kristal terdapat dalam berbagai bahan alami mulai dari bebatuan sampai bahan pangan

Berbagai bahan organik dapat membentuk kristal seperti gula, lemak, protein, dan pati.

Bahan anorganik seperti air dan garam

Teknik Kimia UB

Contoh Produk Pangan yang Mengndung Kristal

Teknik Kimia UB

Dasar Kristalisasi

Kristalisasi adalah proses terbentuknyafasa padatan kristalin

Kristal adalah fasa padatan berbentuktertentu/spesifik dimana permukaannyaberupa kisi-kisi. Bentuk kristal yang spesifik ini disebut dengan kristal habit : contoh bentuk kubus, prisma, octahedron, rhombic dll.

Teknik Kimia UB

Bentuk Kristal

Teknik Kimia UB

Proses Kristalisasi

1

Kristalisasi dari lelehan (

melt ) : dikembangkan

khususnya untuk

pembuatan silicon single

kristal yang selanjutnya

dibuat silicon waver yang

merupakan bahan dasar

pembutan chip-chip

integrated circuit ( IC )

2

Kristalisasi dari fasa Uap :

adalah proses sublimasi-

desublimasi dimana suatu

senyawa dalam fasa uap

disublimasikan membentuk

kristal.. ContohnyaPemurnian Champor, Sulphur, Uranium

3

Kristalisasi dari larutan

( solution ) : merupakan

proses kristalisasi yang

umum dijumpai di bidang

Teknik Kimia : pembuatan

produk-produk kristal

senyawa anorganik maupun

organic seperti urea, gula

pasir, sodium glutamat

BatasanMasalah

Teknik Kimia UB

Kelebihan Proses Kristalisasi

Produk akhir

berupa padatan

kristalin yang

mempunyai

bentuk habit,

ukuran yang

seragam

sehingga

meningkatkan

daya tarik,

kemudahan

handling, packing

dan penjualan

ataupun

prosesing

lanjutannya

Dapat diperoleh

kemurnian produk

kristal dari solute

yang cukup tinggi

hanya dalam satu

stage/langkah

operasi. Dengan

design dan

operasionalisasi

kristaliser yang

baik, dapat

diperoleh

kemurnian sampai

lebih dari 99 %

dengan mudah.

Teknik Kimia UB

Kelemahan Proses Kristalisasi

Tidak

memungkinkan

separasi semua

solute dari

larutannya dalam

satu tahapan

operasi kristalisasi,

karena terbentur

pada sifat kelarutan

solute itu sendiri.

Purifikasi multi

komponen (

lebih dari satu

) dalam suatu

larutan tidak

bisa dilakukan

dengan satu

tahapan

operasi.

Teknik Kimia UB

Mekanisme

Kristalisasi merupakan proses separasisuatu solute dari larutannya membentukfasa padatan kristalin, artinya solute dalam larutan akan berpindah danmenempel ke permukaan kristal induk, sehingga seolah-olah kristal induknyatumbuh membesar sesuai dengan bentukhabitnya.

Teknik Kimia UB

Mekanisme

fenomena dasar : mass transfer dansebagai driving forcenya adalah bedakonsentrasi solute di dalam larutandengan di boundary layer permukaankristal.

Teknik Kimia UB

Konsentrasi Solute??? Larutan belum jenuh ( unsaturated solution ): larutan ini

masih mampu menerima tambahan solute. Sehingga bila larutan iniditambah zat padat, maka zat padat tersebut masih bisa melarutsebagian/semuanya.

Larutan jenuh = saturasi ( saturated solution ) : larutan inipada kondisi stabil = setimbang = equilibrium, yang artinya jumlahsolute yang terlarut tepat pada batas kemampuan melarutkan darisolvent. Sehingga bila larutan ini ditambah lagi zat padat, tidak lagibisa melarutkannya.

Larutan lewat jenuh ( supersaturated solution ) : konsentrasisolute di dalam larutan ini sudah melebihi kelarutannya, artinyakonsentrasi solute dalam larutan tersebut sudah melewatikonsentrasi jenuhnya.

Teknik Kimia UB

Kelarutan solute Kelarutan suatu zat padat

dalam suatu solvent berbeda-beda tergantung padasenyawanya sertasuhu/temperature solventnya. Sehingga dikatakan kelarutansuatu zat padat dalam suatusolvent tergantung pada suhu. Ada kecenderungan, semakintinggi suhu semakin besarpula zat padat yang bisadilarutkan, sehinggadikatakan kelarutan zatpadat dalam solvent merupakan fungsi suhu.

Teknik Kimia UB

Mekanisme

Kurva saturasi

Area supersaturasi Area

Concentr. Unsaturasi

Suhu

maka proses kristalisasi adalah kebalikannya proses pelarutan. Pada

proses pelarutan terjadi mass transfer dari fasa padatan ke fasa

larutan, maka dalam proses kristalisasi terjadi mass transfer dari fasa

larutan ke fasa padatan yaitu berpindahnya solute dari fasa larutan ke

fasa padatan permukaan kristal.

Teknik Kimia UB

Mekanisme Karena itu agar proses

kristalisasi bisa berlangsung, maka konsentrasi solute dalam larutan harus lebihtinggi dari pada konsentrasijenuh/saturasi di boundary layer, agar bisa terjadi mass transfer ( difusi ) solute darilarutan ke boundary layer.

( ingat dasar dariphenomena transfer : arahtransfer selalu terjadi daripotensi driving force tinggike yang rendah ).

Hal sebaliknya akan terjadibila suatu kristal dimasukkanke larutan yang belum jenuh

Csupersaturasi Permukaan kisi kristal &

Boundary layer

Csaturasi

Cunsaturasi Konsentrasi : C

solute

Teknik Kimia UB

Driving Force Driving force mass transfer proses kristalisasi adalah beda

konsentrasi solute di dalam larutan dengan konsentrasi solute diboundary layer : C yaitu derajat supersaturasi larutan ( degree of supersaturation ) :

C = Clarutan - Cboundary layer= Csuper-sat - Csaturasi

Semakin besar driving force : C , proses diffusi solute dari larutanke permukaan kristal semakin cepat, maka semakin tinggikecepatan kristalisasinya.

Tetapi bila kecepatan kristalisasi terlalu cepat kristal tumbuhterlalu cepat, maka ada kemungkinan molekul solute yang lain (sebagai impuritas) akan ikut terseret masuk dan terperangkapdidalam lapisan/layer baru yang terbentuk. Akibatnya kemurniankristal produk akan berkurang. Karena itu dalam industri seringharus dilakukan pemurnian larutan yang akan dikristalkan terlebihdahulu.

Teknik Kimia UB

Nukleasi dan Pertumbuhan Kristal

Ketika suatu cairan atau larutan telah jenuh, terdapat termodinamika yang mendorong kristalisasi.

Selama nukleasi atau pembentukan inti kristal, molekul dalam wujud cair mengatur diri kembali dan membentuk klaster yg stabil dan mengorganisasikan diri membentuk matriks kristal.

Teknik Kimia UB

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.

Teknik KimiaUniversitas Brawijaya