Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

27
TUGAS MAKALAH KELOMPOK - K O L O I D - KIMIA FISIKA KELOMPOK 4 Diusulkan oleh : Ghassan Tsabit Rivai 1406552976 Masarah Alda Bey 1406553051 Meidina Sekar Nadisti 1406553045 Rana Rezeki Najeges 1406553026 Thareq Kemal Habibie 1406552963 PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK 2015

description

Makalah Kimfis Pemicu 4

Transcript of Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

Page 1: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

TUGAS MAKALAH KELOMPOK

- K O L O I D -

KIMIA FISIKA

KELOMPOK 4

Diusulkan oleh :

Ghassan Tsabit Rivai 1406552976

Masarah Alda Bey 1406553051

Meidina Sekar Nadisti 1406553045

Rana Rezeki Najeges 1406553026

Thareq Kemal Habibie 1406552963

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2015

Page 2: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

i

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur penulis panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat limpahan

Rahmat dan Karunia-nya sehingga penulis dapat menyusun makalah tentang Koloid pada mata kuliah

Kimia Fisika Semester Ganjil 2015.

Makalah ini dibuat dengan bantuan dari berbagai pihak untuk membantu menyelesaikan

tantangan dan hambatan selama mengerjakan makalah ini. Penulis ingin mengucapkan terima kasih

kepada Ibu Dr. Eny Kusrini S.Si. dan Ibu Ir. Rita Arbianti M.Si. selaku dosen Kimia Fisika yang telah

sabar membimbing dan mengajar kami selama satu semester ini. Kami juga ingin mengucapkan terima

kasih kepada Kak Grano selaku asisten dosen Kimia Fisika yang telah banyak membantu kami selama

proses belajar. Selain itu penulis juga ingin berterima kasih kepada semua yang tidak bisa disebutkan

satu per satu yang telah membantu proses pembuatan makalah ini.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan pada makalah ini. Oleh karena itu penulis

mengundang pembaca untuk memberikan saran serta kritik yang dapat membangun. Kritik konstruktif

dari pembaca sangat penulis harapkan untuk penyempurnaan makalah kedepannya.

Penulis berharap agar karya tulis ini bisa bermanfaat bagi semua lapisan masyarakat dan dapat

digunakan sebagaimana mestinya.

Depok, 4 Desember 2015

PENULIS

Page 3: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ............................................................................................................................ i

DAFTAR ISI.......................................................................................................................................... ii

DAFTAR GAMBAR DAN TABEL.................................................................................................... iii

PETA KONSEP ................................................................................................................................... iv

BAB I ...................................................................................................................................................... 1

PENDAHULUAN ............................................................................................................................ 1

TEORI DASAR ....................................................................................................................... 1

BAB II .................................................................................................................................................... 2

ISI ...................................................................................................................................................... 2

JAWABAN PERTANYAAN.................................................................................................. 2

TOPIK A .......................................................................................................................... 2

SOAL 1 ......................................................................................................................... 2

SOAL 2 ......................................................................................................................... 2

SOAL 3 ......................................................................................................................... 3

SOAL 4 ......................................................................................................................... 4

SOAL 5 ......................................................................................................................... 6

TOPIK B .......................................................................................................................... 8

SOAL 1 ......................................................................................................................... 8

SOAL 2 ......................................................................................................................... 8

SOAL 3 ....................................................................................................................... 10

SOAL 4 ....................................................................................................................... 11

SOAL 5 ....................................................................................................................... 12

TOPIK C ........................................................................................................................ 14

SOAL 1 ....................................................................................................................... 14

SOAL 2 ....................................................................................................................... 16

SOAL 3 ....................................................................................................................... 17

SOAL 4 ....................................................................................................................... 18

SOAL 5 ....................................................................................................................... 19

BAB III ................................................................................................................................................. 21

PENUTUP ............................................................................................................................... 21

KESIMPULAN ..................................................................................................................... 21

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................................ v

Page 4: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

iii

DAFTAR GAMBAR DAN TABEL

TABEL I ................................................................................................................................................. 2

GAMBAR 1 ............................................................................................................................................ 3

GAMBAR 2 ............................................................................................................................................ 7

TABEL II ................................................................................................................................................ 8

GAMBAR 3 ............................................................................................................................................ 9

TABEL III ............................................................................................................................................. 11

GAMBAR 4 .......................................................................................................................................... 12

GAMBAR 5 .......................................................................................................................................... 12

GAMBAR 6 .......................................................................................................................................... 13

GAMBAR 7 .......................................................................................................................................... 13

GAMBAR 8 .......................................................................................................................................... 13

GAMBAR 9 .......................................................................................................................................... 16

GAMBAR 10 ........................................................................................................................................ 16

GAMBAR 11 ........................................................................................................................................ 18

GAMBAR 12 ........................................................................................................................................ 18

GAMBAR 13 ........................................................................................................................................ 19

GAMBAR 14 ........................................................................................................................................ 20

GAMBAR 15 ........................................................................................................................................ 20

Page 5: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

iv

PETA KONSEP

Page 6: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

1

BAB I

PENDAHULUAN

TEORI DASAR

Air suatu sarana utama untuk meningkatkan derajat kesehatan masyarakat, karena air

merupakan salah satu media dari berbagai macam penularan, terutama penyakit perut dan kulit.

Peningkatan kualitas air minum/bersih dengan jalan mengadakan pengelolaan terhadap air yang akan

diperlukan sebagai air minum/bersih dengan mutlak diperlukan. Proses pengolahan air antara lain

secara kimia, fisika, dan biologi. Koagulasi, flokulasi dan sedimentasi merupakan beberapa proses yang

terjadi di unit aselator, yang dilakukan untuk mendapatkan air bersih dengan memanfaatkan prinsip

sifat-sifat koloid. Pada proses koagulasi terjadi destabilisasi koloid dan partikel dalam air sebagai akibat

dari pengadukan cepat dan pembubuhan bahan kimia (disebut koagulan). Setelah terbentuk inti flok,

diikuti oleh proses flokulasi, yaitu penggabungan flok kecil menjadi flok besar terjadi karena adanya

tumbukan antar flok. Tumbukan ini terjadi akibat adanya pengadukan lambat. Sedimentasi adalah

proses pengendapan partikel padat yang tersusupensi dalam cairan atau zat cair dengan menggunakan

pengaruh gravitasi atau gaya berat secara alami.

Koloid adalah suatu bentuk campuran homogen yang karakteristiknya terletak antara larutan

dan suspensi. Sistem koloid terdiri atas fase terdispersi dengan ukuran tertentu dalam medium

pendispersi. Zat terdispersi merupakan zat yang terlarut dalam larutan koloid dan zat pendispersi

merupakan zat pelarut di dalam larutan koloid. Contoh koloid yaitu emulsi zat terdispersi cair dalam

medium pendispersi cair. Pembuatan emulsi dibantu oleh emulgator, yaitu bahan aktif permukaan yang

dapat menurunkan tegangan antar muka antara minyak dan air dan membentuk film yang liat

mengelilingi tetesan terdispersi. Emulgator juga berfungsi untuk menjaga stabilitas, karena emulsi

dipengaruhi oleh faktor pengaruh viskositas, pemakaian alat khusus dalam mencampur emulsi,

perbandingan optimum fase internal dan fase kontinu. Demulsifikasi merupakan salah satu sifat emulsi

yaitu menyangkut tentang kestabilan emulsi cair, yang dapat rusak apabila terjadi pemansan, proses

sentrifugasi, pendinginan, penambahan elektrolit, dan perusakan zat pengemulsi.

Page 7: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

2

BAB II

ISI

JAWABAN PERTANYAAN

TOPIK A

Air bersih adalah kebutuhan penting dalam kehidupan manusia. Penyediaan kebutuhan air

bersih bagi masyarakat merupakan tugas dari PDAM, yang merupakan perusahaan milik daerah yang

bergerak di bidang pengolahan dan pendistribusian air bersih. Proses pengolahan air bersih di PDAM

dilakukan secara fisika dan kimia. Koagulasi, flokulasi dan sedimentasi merupakan beberapa proses

yang terjadi di unit aselator, yang dilakukan untuk mendapatkan air bersih dengan memanfaatkan

prinsip sifat-sifat koloid. Bahan-bahan yang biasa digunakan adalah tawas (Al2(SO4)3), karbon aktif,

klorin/kaporit, kapur tohor, dan pasir.

1. Jelaskan apa yang anda ketahui tentang koloid, dan jelaskan juga jenis-jenis dari dispersi

koloid, serta berikan contohnya. Tuliskan rujukan anda berdasarkan buku Kimia Fisika yang

anda gunakan.

Jawab:

Koloid adalah suatu bentuk campuran homogen yang karakteristiknya terletak antara

larutan dan suspensi. Sistem koloid terdiri atas fase terdispersi dengan ukuran tertentu dalam

medium pendispersi. Zat terdispersi merupakan zat yang terlarut dalam larutan koloid dan zat

pendispersi merupakan zat pelarut di dalam larutan koloid.

Tabel I. Jenis dispersi koloid berdasarkan fase terdispersi & pendispersinya:

Fase Terdispersi Medium

Pendispersi

Nama Koloid Contoh

Gas Gas Bukan koloid -

Gas Cair Busa Buih, sabun, krim

kocok

Gas Padat Busa Padat Batu apung, kasur

busa

Cair Gas Aerosol Obat semprot,

kabut, awan

Cair Cair Emulsi Susu, santan,

mayones

Cair Padat Gel Mentega,agar-agar

Padat Gas Aerosol Padat Debu, asap

Padat Cair Sol Cat, tinta

Padat Padat Sol Padat Gelas Berwarna,

kaca

Koloid secara umum terbagi dua kelas, yaitu koloid dispersi dan koloid asosiasi. Dua

hal ini bergantung pada banyak individual molekul nya, contoh adalah emas. Koloid asosiasi

terdiri dari larutan yang memiliki berat molekul yang ringan da bentuk yang lebih kecil,

contohnya adalah sabun. Rujukan yang diambil dari buku Kimia Fisika Maron-Lando halaman

775.

2. Flokulasi merupakan proses reversibel, sedangkan koagulasi adalah ireversibel. Dapatkah

anda menjelaskan tentang proses koagulasi pada pengolahan air bersih?

Jawab:

Koagulasi-flokulasi merupakan dua proses yang terangkai menjadi kesatuan proses tak

terpisahkan. Pada proses koagulasi terjadi destabilisasi koloid dan partikel dalam air sebagai

akibat dari pengadukan cepat dan pembubuhan bahan kimia (disebut koagulan). Akibat

pengadukan cepat, koloid dan partikel yang stabil berubah menjadi tidak stabil karena terurai

menjadi partikel yang bermuatan positif dan negatif. Pembentukan ion positif dan negatif juga

Page 8: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

3

dihasilkan dari proses penguraian koagulan. Proses ini berlanjut dengan pembentukan ikatan

antara ion positif dari koagulan (misal Al3+) dengan ion negatif dari partikel (misal OH- ) dan

antara ion positif dari partikel (misal Ca2+) dengan ion negatif dari koagulan (misal SO42-) yang

menyebabkan pembentukan inti flok (presipitat). Segera setelah terbentuk inti flok, diikuti oleh

proses flokulasi, yaitu penggabungan inti flok menjadi flok berukuran lebih besar yang

memungkinkan partikel dapat mengendap. Penggabungan flok kecil menjadi flok besar terjadi

karena adanya tumbukan antar flok. Tumbukan ini terjadi akibat adanya pengadukan lambat.

Proses koagulasi-flokulasi dapat digambarkan secara skematik pada gambar

Gambar 1. Proses yang tejadi saat Rapid Stir dan Slow Stir

Proses koagulasi-flokulasi terjadi pada unit pengaduk cepat dan pengaduk lambat. Pada

bak pengaduk cepat, dibubuhkan koagulan. Pada bak pengaduk lambat, terjadi pembentukan

flok yang berukuran besar hingga mudah diendapkan pada bak sedimentasi. Koagulan yang

banyak digunakan dalam pengolahan air minum adalah aluminium sulfat atau garam-garam

besi. Kadang-kadang koagulan-pembantu, seperti polielektrolit dibutuhkan untuk

memproduksi flok yang lebih besar atau lebih cepat mengendap. Faktor utama yang

mempengaruhi proses koagulasi-flokulasi air adalah kekeruhan, padatan tersuspensi,

temperatur, pH, komposisi dan konsentrasi kation dan anion, durasi dan tingkat agitasi selama

koagulasi dan flokulasi, dosis koagulan, dan jika diperlukan, koagulan-pembantu. Pemilihan

koagulan dan konsentrasinya dapat ditentukan berdasarkan studi laboratorium menggunakan

jar test apparatus untuk mendapatkan kondisi optimum. Reaksi kimia untuk menghasilkan flok

adalah:

𝐴𝑙2(𝑆𝑂4)3. 14𝐻2𝑂 + 3𝐶𝑎(𝐻𝐶𝑂3)2 → 2𝐴𝑙(𝑂𝐻)3 + 3𝐶𝑎𝑆𝑂4 + 14𝐻2𝑂 + 6𝐶𝑂2

Pada air yang mempunyai alkalinitas tidak cukup untuk bereaksi dengan alum, maka

perlu ditambahkan alkalinitas dengan menambah kalsium hidroksida.

𝐴𝑙2(𝑆𝑂4)3. 14𝐻2𝑂 + 3𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 → 2𝐴𝑙(𝑂𝐻)3 + 3𝐶𝑎𝑆𝑂4 + 14𝐻2𝑂

Derajat pH yang optimum untuk alum berkisar 4,5 hingga 8, karena aluminium

hidroksida relatif tidak terlarut.

3. Proses pembuatan koloid dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu cara kondensasi dan cara

dispersi. Jelaskan perbedaan antara kedua cara tersebut. Akan lebih baik jika Anda dapat

memberikan penjelasan secara visual.

Jawab:

Pembuatan koloid dengan cara kondensasi adalah dengan mengubah partikel-partikel

larutan yang terdiri dari molekul-molekul atau ion-ion menjadi partikel koloid. Cara kondensasi

Page 9: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

4

ini merupakan cara kimia, misalnya: reaksi hidrolisis, reaksi dekomposisi, reaksi pergantian

perlarut dan reaksi redoks.

Contoh reaksi pembuatan koloid secara kondensasi

Pembuatan koloid dengan cara dispersi yaitu pembuatan koloid dengan mengubah dari

suspensi kasar menjadi partikel koloid. Cara dispersi dibedakan menjadi empat sebagai berikut.

1. Cara Mekanik

Pembuatan koloid dengan cara penggerusan/penggilingan untuk zat padat, cara

pengadukan/pengocokan untuk zat cair, kemudian didispresikan ke dalam medium

(pendispersi).

Contoh: belerang halus + air → sol belerang.

2. Cara Peptisasi

Pembuatan koloid dengan cara memecah molekul besar menjadi molekul yang lebih kecil

dengan menghilangkan ion elektrolit penyebab gumpalan. Misalnya endapan AI(OH)₃ oleh AICI₃ terpeptisasi menjadi koloid AI(OH)₃.

3. Cara busur bredig (elekrtodispersi)

Pembuatan koloid dengan menggunakan loncatan bunga api listrik. Cara ini biasa untuk

membuat sol logam.

4. Cara Homogenisasi

Pembuatan koloid dengan cara membuat suatu zat menjadi homogen dan berukuran koloid.

Cara ini sering digunakan pada pengolahan susu.

Perbedaan pembuatan koloid cara kondensasi dan dispersi adalah:

Pembuatan koloid dengan cara kondensasi adalah dengan mengubah partikel-

partikel larutan yang terdiri dari molekul-molekul atau ion-ion menjadi partikel

koloid. Cara kondensasi ini merupakan cara kimia, misalnya: reaksi hidrolisis,

reaksi dekomposisi rangkap, reaksi pergantian perlarut dan reaksi redoks.

Pembuatan koloid dengan cara dispersi yaitu pembuatan koloid dengan mengubah

dari suspensi kasar menjadi partikel koloid.

4. Partikel koloid dapat bermuatan listrik, yang disebabkan oleh sifat partikel koloid seperti

adsorpsi, elektroforesis dan koagulasi. Dapatkah anda menjelaskan sifat-sifat koloid tersebut

dan sifat-sifat lainnya? Berikan contoh untuk setiap sifat yang anda jelaskan.

Jawab:

Sifat khas dari partikel koloid sesuai dengan Efek Tyndall, Gerak Brown adsorpsi,

koaguasi, koloid pelindung dan dialisa.

1. Efek Tyndall

Efek Tyndall adalah efek penghamburan cahaya oleh patikel partikel debu

yang terdapat dalam ruang jika seberkas cahaya yang dilewatkan pada suatu ruang yang

gelap melalui suatu celah atau larutan maka berkas cahaya atau sorotan cahaya akan

nampak jelas hal ini disebut dengan sistim koloid.

Page 10: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

5

Seorang Ahli fisika berkebangsaan Inggris yang benama John Tyndall (1820-

1893) adalah orang pertama kali menerangkan bahwa jika seberkas cahaya yang

diarahkan kedalam suatu medium akan terlihat suatu gejala yang mengandung partikel-

partikel koloid Disamping itu dia juga berhasil mengemukakan bahwa adanya

penghubung cahaya dari daerah panjang gelombang biru yang disebabkan adanya

partikel-partikel oksigen dan nitrogen diudara sehingga langit nampak berwarna biru.

Satu contoh lagi yang membuktikan teriadinya efek tyndall yaitu jika kita naik motor

pada malam yang gelap dimusim kemarau maka sorot lampu motor akan kelihatan

nampak jelas jika ada sedikit partikel partikel debu. demikian pula sebaliknya setelah

teradi hujan maka sorotan lampu motor tersebut tidak nampak jelas.

2. Gerak Brown

Gerak Brown adalah suatu gerak yang tidak teratur atau secara acak karena

terjadi saling benturan molekul molekul zat dispersi pada partikel koloid. Partikel

partikel ini dapat terlihat jelas jika kita mempergunakan mikroskop ultra. Gerak brown

ini juga membuktikan adanya teori kinetik molekul gerak ini semakin hebat jika

terdapat pada partkel partikel koloid yang sangat kecil.

3. Muatan Koloid

Koloid yang bermuatan positif dan koloid yang bermuatan negatif. Koloid

yang bermuatan negatif ialah As2S3. karena menyerap ion ion negatif pada partikel

partikel koloid dan yang bermuatan positif ialah Fe(OH)3 karena dalam air akan

menyerap ion H+.

4. Adsorpsi Koloid

Partikel koloid menyerap ion-ion pada bidang permukaan, yang menyebabkan

partikel koloid tersebut bermuatan listrik positip atau bermuatan listrik negatif contoh:

Partikel koloid Fe(OH)3 air akan menyerap ion-ion H+ sehingga dapat bermuatan

positif.

Sedangkan koloid pelindung adalah koloid yang dicampur dengan koloid yang

lain tidak mengalami penggumpalan. Koloid pelindung ini akan melapisi partikel

koloid lain sehingga dapat melindungi muatan koloid tersebut.

Misalnya:

Pada tinta atau pada cat jika tidak diberi koloid pelindung akan terjadi pengendapan.

Sifat-sifat adsorpsi koloid sebagai berikut:

Dapat menjernihkan air yang keruh dengan memberikan tawas K2SO4

Al2(SO4)3 sehingga menghasilkan partikel koloid Al(OH)3 yang mampu

mengendapakan kotoran.

Menjernihkan larutan gula dari bentuk yang berwarna coklat menjadi putih.

Untuk menghilangkan bau badan digunakan sabun berlangsung berdasarkan

cara adsorpsi buih sabun menggunakan permukaan yang luas sehingga mampu

mengemulsikan kotoran yang melekat.

Untuk mewarnai serat wol kapas atau sutera kita gunakan sistim adsorpsi serat

tersebut apabila diwamai maka dicampur dengan garam Al2(SO4)3, kemudian

dicelupkan dalam larutan zat wama. Koloid Al(OH)3 terbentuk karena

hidrolisa Al2(SO4)3 akan mengadopsi zat warna.

5. Koagulasi Koloid

Kaagulasi koloid ialah peristiwa terjadiya pengendapan koloid. Ada beberapa

cara dalam melakukan koagulasi adalah :

Dengan cara penambahan zat elektrolit misalnya partikel-partikel karet alam

dalam lateks dikoagulasikan dengan asam asetat.

Dengan cara mekanik yaitu diadakan pengadukan, pemanasan, Pendinginan

Pencampuran dua jenis larutan koloid yang bermuatan berlawanan.

Misalnya: Campuran sistim koloid As2S3 (Arsenic trisulfide) yang bermuatan negatif

dan sistim koloid Fe(OH) yang bermuatan positif akan mengumpul.

Page 11: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

6

6. Koloid Liofil dan Liofob

Koloid liofil adalah koloid sol dimana partikel-partikel koloid yang dapat

mengikat atau menarik pelarutnya (cairannya).

Contoh: Agar Agar kanji, sagu, jika kita rebus akan mengembang yang tadinya satu

bungkus atau satu gelas akan menjadi satu piring bahkan menjadi setengah panci.

Koloid Liofob adalah koloid sol dimana sistim koloid yang partikel – partikelnya tidak

dapat menarik molckul-molekul pelarutnya. Contoh : Koloid liofob adalah sol belerang

sol emas, sistem koloid AgCl. sol Ag2, sol Fe(OH)3

7. Dialisis

Dialisis adalah proses pemumian partikel-partikel koloid atau proses

penyaringan koloid dengan cara kita menggunakan kertas perkamen (membran). Yang

diletakkan kedalam air yang sedang mengalir dimana patikel-partikel koloid dari

muatan-muatan tersebut menempel pada permukaannya. Adanya ion-ion tersebut

merupakan hasil dari sisa-sisa pereaksi pada proses pembuatannya.

8. Elektroforesis

Pada partikel-partikel koloid yang bermuatan dengan bantuan arus listrik yang

mengalir ke masing-masing elektroda yang muatannya berlawanan. Maka partikel-

partikel elektroda yang bermuatan positif bergerak ke elektroda negatif sedangkan

partikel elektroda negatif ke elektroda positif maka setelah bergerak sampai kemasing-

masing elektroda biasanya partikel koloid membentuk koagulasi. Jadi pada peristiwa

koloid yang bermuatan yang disebut pemisahan Elektroforesis.

5. Air mengandung partikel-partikel koloid tanah liat yang bermuatan negatif. Untuk keperluan

air minum, partikel-partikel koloid ini harus dipisahkan, seperti dengan penambahan tawas,

(Al2(SO4)3). Jelaskan proses pembersihan air berdasarkan konsep koloid dari pemicu diatas.

Sertakan gambar ataupun video untuk melengkapi penjelasan anda!

Jawab:

Pengolahan air merupakan suatu upaya untuk mendapatkan air bersih dan sehat dengan

standar mutu air yang memenuhi syarat kesehatan. Proses pengolahan air merupakan proses

perubahan fisik, kimia, dan biologi air baku. Adapun tujuan pengolahan air adalah :

Memperbaiki derajat keasaman.

Mengurangi bau.

Menurunkan dan mematikan mikroorganisme.

Mengurangi kadar bahan-bahan terlarut

Pengolahan air dibagi menjadi 3 cara yaitu

I. Pengolahan Air Secara Fisika a. Penyaringan atau Filtrasi:

Penyaringan merupakan pemisahan antara padatan atau koloid dengan

cairan. Proses penyaringan air melalui pengaliran air pada media butiran. Secara

alami penyarinagn air terjadi pada permukaan yang mengalami peresapan pada

lapisan tanah. Bakteri dapat dihilangkan secara efektif melalui proses penyaringan

demikian pula dengan warna, keruhan, dan besi.

Pada proses penyaringan, partikel-partikel yang cukup besar akan tersaring

pada media pasir, sedangkan bakteri dan bahan koloid yang berukuran lebih kecil

tidak tersaring seluruhnya. Ruang antara butiran berfungsi sebagai sedimentasi

dimana butiran terlarut mengendap. Bahan-bahan koloid yang terlarut kemungkinan

akan ditangkap karena adanya gaya elektrokinetik. Banyak bahan-bahan yang

terlarut tidak dapat membentuk flok dan pengendapan gumpalan-gumpalan masuk

ke dalam filter dan tersaring.

b. Sedimentasi atau Pengendapan

Sedimentasi adalah proses pengendapan partikel padat yang tersusupensi

dalam cairan atau zat cair dengan menggunakan pengaruh gravitasi atau gaya berat

Page 12: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

7

secara alami. Kegunaan sedimentasi untuk mereduksi bahan-bahan yang tersuspensi

pada air dan kandungan organisme tertentu di dalam air.

Ada dua jenis pengendapan yaitu Discrete Settling dan Flocelent Settling.

Discrete Settling terjadi apabila proses pengendapan suatu partikel tidak terpenuhi

oleh proses pengelompokkan partikel sehingga kecepatan endapannya akan konstan.

Flocelent Settling dipengaruhi oleh pengelompokkan partikel sehingga kecepatan

pengendapan yang dimiliki berubah semakin besar.

II. Pengolahan Air secara Kimia a. Koagulasi atau Flokulasi

Proses pengumpulan partikel-partikel yang tidak dapat diendapkan dengan

jalan menambahkan koagulasi. Contoh bahan koagulasi antara lain tawas dan kapur

(Sanropie, 1984).Cara koagulasi atau flokilasi dalam pengolahan air dengan bahan

kimia berguna untuk air yang mengandung bahan kimia, dan warna tetapi tidak

terlalu pekat. Pada prinsipnya apabila air sudah susah diendapkan maka berarti perlu

ditambahkan bahan kimia.

b. Aerasi:

Pengolahan air dengan mengotakkan air dengan uadara yang bertujuan untuk

menambah oksigen, menurunkan karbondioksida, dan mangan supaya bisa

diendapkan. Proses ini juga menghilangkan bau pada air (Sanropie, 1984).

III. Pengolahan Air secara Mikrobiologi Upaya untuk memperbaiki mikrobiologi air yang paling konvensional adalah dengan

mematikan mikroorganisme dalam air. Proses mematikan mikroorganime yang banyak

dipraktekkan serta paling sederhana adalah dengan mendidihkan air hingga mencapai

suhu 100ºC

Gambar 2. Proses Penjernihan Air

Page 13: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

8

TOPIK B

Mayonaise, yang dikenal juga dengan mayo, merupakan salah satu contoh koloid. Siapa sih

yang tidak tahu dengan mayonaise? Makanan yang satu ini sangat bermanfaat membantu para ibu untuk

mengistimewakan masakannya. Mayonaise sangat digemar oleh anak-anak sampai orang tua karena

mayonaise ini sangat cocok untuk dikonsumsi untuk menemani masakan yang kita masak seperti

masakan kentang goreng.

1. Campuran berdasarkan ukuran partikelnya, dibedakan menjadi 3 golongan utama, jelaskan

apa saja dan uraikan secara singkat perbedaannya.

Jawab:

Larutan adalah campuran homogen dari dua komponen atau lebih. Agen yang

melarutkan zat adalah pelarut. Substansi yang terlarut dalam larutan adalah zat terlarut. Semua

partikel dalam larutan memiliki ukuran molekul atau ion, sehingga mereka tidak dapat diamati

dengan mata telanjang. Kebanyakan pelarut umumnya adalah cairan. Di antara jenis-jenis

cairan, air dianggap sebagai pelarut universal, karena dapat melarutkan banyak zat daripada

pelarut lainnya. Contoh: Gula dan Air.

Koloid merupakan campuran zat homogen, tetapi juga bisa menjadi campuran

heterogen. Partikel dalam koloid memiliki ukuran menengah antara partikel yang ditemukan

dalam larutan dan suspensi dapat dicampur sehingga mereka tetap merata tanpa mengendap.

Partikel-partikel ini memiliki berbagai ukuran antara 10-8 m sampai 10-6 m dalam ukuran dan

disebut partikel koloid atau koloid. Campuran yang membentuk koloid disebut dispersi koloid.

Sebuah dispersi koloid terdiri dari koloid dalam medium pendispersi. Contoh: Susu.

Suspensi merupakan campuran zat heterogen. Partikel dalam suspensi lebih besar

daripada pertikel yang ditemukan dalam larutan. Komponen suspensi dapat merata dengan cara

mekanis, seperti dengan menggoyangkan atau mengaduknya, Namun, jika suspensi diamkan

selama beberapa saat, partikel menjadi turun ke bawah dan komponen akan mengendap.

Partikel-partikel dalam suspensi akan terlihat dengan mata telanjang, dan melalui filtrasi

mereka dapat dipisahkan. Karena partikel yang lebih besar, suspensi cenderung buram dan tidak

transparan, karena mereka tidak memancarkan cahaya. Contoh: air kopi.

Tabel II. Perbedaan Larutan, Koloid, dan Suspensi

2. Mayo merupakan salah satu contoh emulsi cair dalam pendispersi cair. Jelaskan apa maksud

dari kalimat tersebut. Jelaskan juga jenis emulsi lain yang anda ketahui. Bagaimana dua fase

cairan yang saling tidak menyukai bisa bercampur selama penyimpanan? Jelaskan faktor-

faktor apa saja yang dapat mempengaruhi kestabilan emulsi dan bagaimana faktor-faktor

tersebut dapat mempengaruhi kestabilan emulsi. Berikan gambaran visual untuk memperjelas

keterangan anda.

Jawab:

Emulsi merupakan suatu sistem dua fase, salah satu cairannya terdispersi dalam cairan

yang lain, bersifat tidak stabil, sehingga dibutuhkan zat pengemulsi atau emulgator untuk

menstabilkannya sehingga antara zat yang terdispersi dengan pendispersinnya tidak akan pecah

atau keduannya tidak akan terpisah. Ditinjau dari segi kepolaran, emulsi merupakan campuran

Page 14: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

9

cairan polar dan cairan non polar. Salah satu emulsi yang kita kenal sehari-hari adalah susu, di

mana lemak terdispersi dalam air. Dalam susu terkandung kasein suatu protein yang berfungsi

sebagai zat pengemulsi. Beberapa contoh emulsi yang lain adalah pembuatan es krim, sabun,

deterjen, yang menggunakan pengemulsi gelatin.

Jenis koloid Emulsi. Emulsi dibagi menjadi 3, yaitu:

1. Emulsi Padat (Gel): Emulsi Padat merupakan koloid dengan fase terdipersi cair

dan medium pendispersi padat. Contoh: jelly, keju, mentega, nasi.

2. Emulsi Cair (Emulsi): Emulsi Cair merupakan koloid dengan fase terdispersi

cair dan medium pendispersi cair. Contoh: susu, mayonaise, krim.

3. Emulsi gas (Aerosol Cair): Emulsi Gas merupakan koloid dengan fase

terdispersi cair dan medium pendispersi gas. Contoh: awan, kabut, hairspray,

obat nyamuk semprot.

Emulsi merupakan suatu sistem dua fase bersifat tidak stabil, sehingga dibutuhkan zat

pengemulsi atau emulgator. Emulgator adalah bahan aktif permukaan yang dapat menurunkan

tegangan antar muka antara minyak dan air dan membentuk film yang liat mengelilingi tetesan

terdispersi sehingga mencegah koalesensi dan terpisahnya fase terdispersi ( Parrot, 1971 ).

Gambar 3. Pengemulsian Minyak dan Air (Sumber:http://www.kangenwaterpalembang.com/)

Salah satu emulgator yang aktif permukaan atau lebih dikenal dengan surfaktan.

Mekanisme kerjanya adalah menurunkan tegangan antarmuka permukaan air dan minyak serta

membentuk lapisan film pada permukaan globul-globul fasa terdispersinya.

Mekanisme kerja emulgator surfaktan, yaitu :

1. Membentuk lapisan monomolekuler; surfaktan yang dapat menstabilkan emulsi

bekerja dengan membentuk sebuah lapisan tunggal yang diabsorbsi molekul atau

ion pada permukaan antara minyak/air. Menurut hukum Gibbs kehadiran

kelebihan pertemuan penting mengurangi tegangan permukaan. Ini menghasilkan

emulsi yang lebih stabil karena pengurangan sejumlah energi bebas permukaan

secara nyata adalah fakta bahwa tetesan dikelilingi oleh sebuah lapisan tunggal

koheren yang mencegah penggabungan tetesan yang mendekat.

2. Membentuk lapisan multimolekuler; koloid lipofilik membentuk lapisan

multimolekuler disekitar tetesan dari dispersi minyak. Sementara koloid hidrofilik

diabsorbsi pada pertemuan, mereka tidak menyebabkan penurunan tegangan

permukaan. Keefektivitasnya tergantung pada kemampuan membentuk lapisan

kuat, lapisan multimolekuler yang koheren.

3. Pembentukan kristal partikel-partikel padat; mereka menunjukkan pembiasan

ganda yang kuat dan dapat dilihat secara mikroskopik polarisasi. Sifat-sifat optis

yang sesuai dengan kristal mengarahkan kepada penandaan ‘Kristal Cair”. Jika

lebih banyak dikenal melalui struktur spesialnya mesifase yang khas, yang banyak

dibentuk dalam ketergantungannya dari struktur kimia tensid/air, suhu dan seni

dan cara penyiapan emulsi. Daerah strukturisasi kristal cair yang berbeda dapat

karena pengaruh terhadap distribusi fase emulsi.

Page 15: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

10

Stabilitas suatu emulsi adalah suatu sifat emulsi untuk mempertahankan distribusi halus

dan teratur dari fase terdispersi yang terjadi dalam jangka waktu yang panjang. Terdapat

beberapa faktor yang dapat mempengaruhi stabilitas emulsi yaitu:

a. Pengaruh Viskositas

Ukuran partikel yang didistribusi partikel menunjukan peranannya dalam

menentukan viskositas emulsi . Umumnya emulsi dengan partikel yang makin halus

menunjukan viskositas yang makin besar dibandingkan dengan emulsi dengan partikel

yang lebih kasar. Jadi, emulsi dengan distribusi partikel yang besar memperlihatkan

viskositas yang kurang / kecil. Untuk mendapatkan suatu emulsi yang stabil atau untuk

menaikan stabilitas suatu emulsi dapat dengan cara menambahkan zat-zat yang dapat

menaikan viskositasnya dari fase luar. Bila viskositas fase luar dipertinggi maka akan

menghalangi pemisahan emulsi.

b. Pemakaian alat khusus dalam mencampur emulsi

Dalam pencampuran emulsi dapat dilakukan dengan mortar secara manual dan

dengan menggunakan alat pengaduk yang mengguanakan tenaga listrik seperti mixer.

Untuk membuat emulsi yang lebih stabil, umumnya proses pengadukannya dilakukan

dengan menggunakan alat listrik. Disamping itu penggunaan alat dapat mempercepat

distribusi fase internal kedalam fase kontinu dan peluang terbentuknya emulsi yang stabil

lebih besar.

c. Perbandingan optimum fase internal dan fase kontinu

Suatu produk emulsi mempunyai nilai perbandingan fase dalam dan fase luar yang

berbeda-beda. Hal tersebut terjadi karena adanya perbedaan jenis bahan yang digunakan

ataupun karena adanya perbedaan perlakuan yang diberikan pada setiap bahan emulsi yang

digunakan. Umumnya emulsi yang stabil memiliki nilai range fase dalam antara 40%

sampai 60% dari jumlah seluruh bahan emulsi yang digunakan.

Emulsi dikatakan tidak stabil bila mengalami hal-hal seperti dibawah ini :

a. Creaming Flokulasi

Adalah peristiwa terbentuknya dua lapisan emulsi yang memiliki viskositas

yang berbeda, dimana agregat dari bulatannya fase dalam mempunyai

kecenderungan yang lebih besar untuk naik kepermukaan emulsi atau jatuh

kedasar emulsi tersebut dengan keadaan yang bersifat reversibel atau dapat

didistribusikan kembali melalui pengocokan.

b. Inversi

Adalah suatu peristiwa pecahnya emulsi dengan tiba-tiba dari satu tipe ke tipe

yang lain.

c. Cracking atau Koalesensi

Adalah peristiwa pecahnya emulsi karena adanya penggabungan partikel-

partikel kecil fase terdispersi membentuk lapisan atau endapan yang bersifat

ireversibel dimana emulsi tidak dapat terbentuk kembali seperti semula melalui

pengocokan.

3. Ada 2 tipe pembentukan emulsi, yaitu oil in water emulsion dan water in oil emulsion. Jelaskan

kedua tipe tersebut dalam bentuk diagram, simbol, karakteristik, dan juga contohnya. Adakah

metode yang dapat digunakan untuk membedakan antara emulsi o/w dan emulsi w/o ?

Jelaskan!

Jawab:

Page 16: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

11

Tabel III. Perbedaan Emulsi W/O dan O/W

Untuk membedakan kedua tipe emulsi diatas, ada beberapa metode yang dapat

digunakan, antara lain :

a. Pengenceran Fase (Drop Dillution Test)

Pada dasarnya, 2 tipe emulsi akan terlarut dalam fasa eksternalnya. Pada metode ini

fasa eksternal jika bertemu dengan fasa yang sama akan bersifat

meluruhkan/mengencerkan. Pada jenis emulsi o/w dapat diencerkan dengan fasa

eksternalnya yaitu air, sedangkan pada jenis emulsi w/o dapat diencerkan dengan fasa

eksternalnya yaitu minyak.

b. Pewarnaan (Dye Solubillity Test)

Pada metode ini, emulsi diteteskan dengan zat wara, sehingga tersebar kedalam emulsi.

Jenis-jenis zat warna yang digunakan yaitu Sudan III yang akan menghasilkan warna merah

pada emulsi o/w karena bersifat larut dalam minyak, Methilen Blue yang akan

menghasilkan warna biru pada emulsi w/o karena bersifat larut dalam air

c. Konduktivitas Listrik (Electrical Conductivity Test)

Perbedaan dari emulsi o/w da w/o adalah emulsi o/w dapat menghantarkan listrik. Oleh

karena itu, alat yang digunakan adalah kawat dan stop kontak, kawat dengan k=0,5 watt

dan lampu neon 0,25 watt dihubungkan secara seri. Lalu, lampu neon akan menyala jika

elektroda dicelupkan kedalam cairan emulsi tipe o/w.

d. Kertas Saring (Filter Paper Test)

Pada metode ini, emulsi disaring dengan selembar penyaring bersih. Bila kertas saring

menjadi basah, maka tipe emulsinya adalah o/w, tetapi bbila timbul noda minyak pada

kertas saring, maka jenis emulsinya adalah w/o.

e. Creaming Test

Kriming adalah proses pemisahan emulsi karena fase internal dari emulsi tersebut

melakukan pemisahan sehingga tidak tersebar kedalam emulsi (karena massa jenis). Jika

arah kriming kea rah bawah, maka tipe emulsi adalah w/o dan sebaliknya.

f. Uji Fluorensi

Jika suatu minyak dipaparkan dengan sinar UV, maka sifatnya akan terfluorensi. Jika

suatu emulsi dipanaskan atau dipaparkan pada lampu UV dan semuanya berfluorensi maka

emulsi tersebut berjenis w/o.

4. Bahan dasar mayo adalah minyak nabati, tapi rasa minyak nabati dalam mayo ini sudah tidak

ada. Dapatkah anda menjelaskan secara saintifik dan bagaimana setiap molekul minyak dapat

dikelilingi oleh mikromolekul dari lautan asam?

Jawab:

Karena molekul minyak dikelilingi oleh mikromolekul dari asam. Prinsipnya bukan

mengemulsikan larutan asalm kedalam minyak, tetapi melainkan mengemulsikan minyak

Page 17: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

12

dalam sebagian kecil laritan asam. Kandungan emulsifier atau emulgator pada mayonnaise akan

menstabilkan emulsi air dalam minyak.

Pada dasarnya sistem kerja emulgator adalah membentuk lapisan monomolekuler yaitu

surfaktan menstabilkan emulsi dengan mengadsorpsi molekul pada permukaan antara minyak

atau air sehingga tegangan permukaan turun dan emulsi akan stabil.

Lalu emulgator membentuk lapisan multimolekuler yang koheren agar lapisan lebih

kuat dan efektif. Saat diamati secara mikroskopik polarisasi, telah terjadi pembentukn Kristal

partikel-partikel padat yang akan menyebabkan pembiasan ganda. Lalu terbentuklah emulsi

yang diinginkan.

5. Sistem emulsi dapat didestabilisasi melalui beberapa metode, yaitu creaming, flocculation,

coalescence dan Ostwald Ripening. Jelaskan secara prinsip metode-metode tersebut dan

gunakan rujukan yang sesuai.

Jawab:

Satu hal yang sangat penting untuk emulsi adalah kestabilannya yang dapat dijelaskan

secara termodinamika dengan hukum Gibbs-Helmholtz. Jika dua cairan dicampur tidak

membentuk interface di antara keduanya, maka keduanya akan saling melarutkan satu sama

lain. Dalam hal ini energi bebas pencampuran adalah negatif. Sebaliknya jika kedua larutan

tersebut membentuk interface yang stabil pada pencampuran, maka energi bebas pada

pembentukan interface tersebut positif. Oleh karena itu pada pembentukan emulsi yang stabil

diperlukan energi untuk mendispersikan suatu cairan ke dalam cairan yang lain. Meski pun

demikian, pada kenyataannya emulsi sangat tidak stabil. Komponen-komponennya mudah

terpisah satu dengan yang lain hanya dalam hitungan menit atau jam. Pemisahan dapat berupa

creaming, flokulasi, koalesensi, dan Ostwald ripening.

Gambar 4. Destabilisasi Emulsi (sumber: http://foodreview.co.id/)

a) Creaming

Selama penyimpanan, adanya perbedaan densitas antara minyak dan air, terdapat

kecenderungan fase minyak untuk terkonsentrasi di atas sistem emulsi. Bila ada perbedaan

densitas, maka dua fase dalam emulsi cenderung akan memisah. Minyak lebih kecil

densitasnya dibandingkan dengan air. Faktor dari creaming ialah diantaranya karena gaya-

gaya seperti Buoyancy force (Hukum Archimedes) dan Friction force (Hukum Stokes).

Gambar 5. Creaming (sumber: www.scribd.com)

Page 18: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

13

Creaming merupakan proses alami, apabila suatu cairan yang memiliki perbedaan

kerapatan yang satu dengan yang lainnya dicampurkan terdispersi maka akan terjadi

pemisahan (sebagai proses sedimentasi) yang mengarah keatas (sedimentasi negatif) dan

mengarah kebawah (sedimentasi positif). Kecepatan suatu emulsi membentuk Creaming

dapat ditentukan dengan Hukum Stokes.

b) Flocculation

Flocculation diartikan sebagai proses dimana dua atau lebih droplet saling

menempel tanpa kehilangan identitas

Gambar 6. Flocculation (sumber: www.scribd.com)

c) Coalescence

Coalescence merupakan proses ketika dua atau lebih droplet bergabung dan

membentuk droplet yang lebih besar

Gambar

Gambar 7. Coalescence (sumber: www.scribd.com)

d) Ostwald Ripening

Fenomena Ostwald ripening adalah sebuah fenomena dimana terjadi perubahan

struktur yang homogen dari waktu ke waktu. Wilhelm Ostwald adalah orang pertama yang

mendeskripsikan fenomena ini pada tahun 1896. Diamana beliau menemukan suatu fasa

presipitat kecil pada fasa presipitat yang besar akan membuat fasa presipitat yang besar

terus tumbuh disamping fasa presipitat yang kecil teru menyusut.

Gambar 8. Fenomena Ostwald Ripening (sumber: www.scribd.com)

Page 19: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

14

TOPIK C

Belakangan ini perkembangan ilmu dan teknologi pangan kian pesat. Berbagai produk pangan

olahan mampu dihasilkan guna memenuhi permintaan konsumen yang makin beragam. Sekarang ini

tidak lah sulit menemukan es krim, sau, roti yang teksturnya lembut, mayonaise, margarin, mentega,

dan berbagain produk olahan lainnya. Pengembangan produk pangan baru berbasis emulsi ini tidak

lepas dari peran ganda si emulsifier, yang dapat menggabungkan antara minyak dengan air, dan juga

menjaga agar kestabilan emulsi dapat berlangsung dalam waktu yang lama.

1. Benarkah penggunaan emulsifier dapat digunakan untuk menstabilisasi emulsi? Jelaskan dan

berikan rujukan sebagai dasar penjelasan Anda. Berikan satu contoh emulsifier food grade,

dan jelaskan proses pembuatan emulsifier tersebut.

Jawab:

Emulsifier atau zat pengemulsi didefinisikan sebagai senyawa yang mempunyai

aktivitas permukaan (surface-active agents) sehingga dapat menurunkan tegangan permukaan

(surface tension) antara udara-cairan dan cairan-cairan yang terdapat dalam suatu sistem

makanan. Kemampuannya menurunkan tegangan permukaan menjadi hal menarik karena

emulsifier memiliki keunikan struktur kimia yang mampu menyatukan dua senyawa berbeda

polaritasnya.

Daya kerja emulsifier mampu menurunkan tegangan permukaan yang dicirikan oleh

bagian lipofilik (non-polar) dan hidrofilik (polar) yang terdapat pada struktur kimianya. Ukuran

relatif bagian hidrofilik dan lipofilik zat pengemulsi menjadi faktor utama yang menentukan

perilakunya dalam pengemulsian.

Emulsi dapat distabilkan untuk mencegah creaming floculation dan coalescence

dengan membuat suatu lapisan interfasial yang kuat disekeliling tiap-tiap butiran,menambah

muatan listrik permukaan butiran-butiran dan meningkatkan viskositas fase kontinyu.

Fenomena penting lainnya dalam pembuatan dan penstabilan dari emulsi adalah inversi

fase, yang dapat membantu atau merusak dalam teknologi emulsi. Inversi fase meliputi

perubahan tipe emulsi dari o/w menjadi w/o atau sebaliknya. Begitu terjadi inversi fase setelah

pembuatan, secara logis hal ini dapat dipertimbangkan sebagai suatu pertanda dari ketidak

stabilan (Martin,A.,1993). Semakin tinggi viskositas dari suatu sistem emulsi, semakin rendah

laju ratarata pengendapan yang terjadi, sehingga mengakibatkan kestabilan semakin tinggi.

Viskositas berkaitan erat dengan tahanan yang dialami molekul untuk mengalir pada sistem

cairan. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi sifat alir suatu emulsi, diantaranya untuk

ukuran partikel dan distribusi ukuran partikel. Emulsi dengan globula berukuran halus lebih

tinggi viskositasnya dibandingkan dengan emulsi yang globulanya tidak seragam. Prinsip dasar

tentang kestabilan emulsi adalah kesetimbangan antara gaya tarik-menarik dan gaya tolak

menolak yang terjadi antar partikel dalam suatu sistem emulsi. Apabila gaya ini dapat

dipertahankan tetap seimbang atau terkontrol, maka partikel-partikel dalam sistem emulsi dapat

dipertahankan agar tidak bergabung.

Contoh penggunaan emulsifier dalam sistem emulsi adalah dalam saus selada dam

mayonnaise. Emulsi saus selada dapat dipertahankan dengan menambahkan kuning telur

sebagai emulsifier. Zat yang terpenting di dalam kuning telur yang dapat mempertahankan

emulsi adalah fosfolipida, diantaranya yang terpenting adalah lecitin. Daya

kerja emulsifier terutama disebabkan oleh bentuk molekulnya yang dapat terikat baik pada

minyak maupun air. Bila emulsifier tersebut lebih terikat pada air atau lebih larut dalam air

(polar) maka dapat lebih membantu terjadinya dispersi minyak dalam air sehingga terjadilah

emulsi minyak dalam air (o/w), contoh : susu. Bila emulsifier lebih larut dalam minyak

(nonpolar) terjadilah emulsi air dalam minyak (w/o), contoh margarin, dan mentega. Emulsifier

yang banyak terdapat di alam adalah fosfolipida, lesitin dan fosfatidil etanolamina.

Fosfolipida merupakan turunan lemak, yang sebuah asam lemaknya tersubstitusi oleh asam

fosfat yang teresterifikasi dengan gliserol pada salah satu atom karbon ujungnya. Jenis asam

lemak yang terdapat pada atom karbon lain dalam gliserol sangat tergantung dari jenis

fosfolipidnya, biasanya satu dari dua asam lemak tersebut merupakan asam lemak tidak jenuh.

Gelatin dan albumen (putih telur) adalah protein yang bersifat sebagai emulsifier dengan

Page 20: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

15

kekuatan biasa, kuning telur merupakan emulsifier kuat. Paling sedikit sepertiga kuning telur

terdiri dari lemak, tetapi yang menyebabkan daya emulsifier yang kuat adalah kandungan

lesitinnya yang terdapat dalam bentuk kompleks sebagai lesitin-protein.

Salah satu contoh Emulsifier Food Grade yaitu susu bubuk, merupakan bubuk yang

dibuat dari susu kering yang solid. Susu bubuk mempunyai daya tahan yang lebih lama dari

pada susu cair dan tidak perlu disimpan di lemari es karena kandungan uap airnya sangat

rendah. Susu bubuk selain sebagai pelengkap gizi, dapat pula berperan sebagai emulsifier dalam

proses emulsi suatu bahan pangan yang sangat bagus. ‘Susu bubuk merupakan emulsifier yang

baik dari segi tekstur, kemantapan emulsi, ukuran dispersi, maupun rasa. Hal ini dikarenakan

susu bubuk merupakan emulsifier yang lebih terikat pada air atau lebih larut dalam air (polar)

sehingga dapat lebih membantu terjadinya dispersi minyak dalam air dan menyebabkan

terjadinya emulsi minyak dalam air. Bahan pangan yang dalam pembuatannya ditambahkan

susu sebagai emulsifier akan menghasilkan tekstur, aroma, dan rasa yang lebih bagus

dibandingkan dengan bahan pangan yang sama yang tidak ditambahkan emulsifier susu.

Emulsifier susu bubuk dapat membuat tekstur zat terdispersi menjadi lunak, butiran zat

terdispersi menjadi halus, dan meningkatkan kemantapan emulsi.

Proses pembuatannya yaitu dapat dilihat dalam skema ini:

Prinsip pembuatan susu bubuk adalah menguapkan sebanyak mungkin kandungan air

susu dengan cara pemanasan (pengeringan). Tahap-tahap pembuatan susu bubuk adalah

perlakuan pendahuluan, pemanasan pendahuluan, pengeringan dan pengepakan (Saleh, Eniza.,

2009).

Pada perlakuan pendahuluan yang harus dikerjakan adalah penyaringan, separasi dan

standarisasi. Penyaringan bertujuan memisahkan benda-benda asing misalnya debu, pasir, bulu,

dan sebagainya yang terdapat dalam susu. Separasi bertujuan untuk memisahkan krim dan susu

skim. Terutama dikerjakan apabila ingin dibuat bubuk krim atau bubuk skim.

Skema Pembuatan Susu Bubuk

Page 21: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

16

Tujuan pemanasan pendahuluan adalah menguapkan sebagian air yang terkandung

oleh susu, sampai mencapai kadar kurang lebih 45-50% saja. Alat yang digunakan untuk

pemanasan pendahuluan adalah evaporator. Untuk memanaskan digunakan udara yang bersuhu

antara 65-1770C tergantung jenis produk yang dibuat. Standarisasi adalah membuat susu

menjadi sama komposisinya. Hasil susu dari peternak yang berbeda komposisinya dicampur

sampai homogen yaitu dengan cara mengaduk ataupun dengan menuang susu dari wadah yang

satu ke wadah yang lainnya. Kemudian dilakukan pengeringan dengan alat yang bernama spray

drying. Dan terciptalah susu bubuk.

2. Bagaimana cara memperoleh kondisi emulsi yang stabil? Perlukan anda tahu ukuran dan

densitas partikel untuk menjaga kestabilan emulsi? Jelaskan.

Jawab:

Emulsi dikatakan stabil jika dalam waktu paling sedikit 5 hari pada suhu 15oC tidak

terjadi pemisahan komponen-komponenya, atau paling tidak 50% dari fase internalnya yang

berupa bola-bola kecil (droplets atau globula) tetap dalam keduduknnya. Untuk membuat

emulsi stabil diperlukan katalis berupa bahan penstabil (stabilizer) atau pengemulsi

(emulsifier). Bahan penstabil akan terabsorpsi pada interface di antara dua cairan dan menempel

pada permukaan fase internal. Tegangan interfasial akan menurun dan dinding pemisah antara

fase internal dan eksternal akan terbentuk sehingga menurunkan total energi dari sistem emulsi

tersebut. Konsekuensinya fase internal akan tetap berada pada tempatnya dalam jangka waktu

lama, atau dikatakan membentuk emulsi yang stabil. Stabilisasi dan destabilisasi emulsi

dipengaruhi oleh berbagai faktor, yaitu viskositas fase internal, ukuran globula, suhu, tenaga

fisik, ageing, dan reaksi kimia.

Cara memperoleh kondisi emulsi yang stabil ialah dengan mememperhatikan faktor-

faktor yang berhubungan dengan kestabilan emulsi, seperti:

a) Pengaruh viskositas

Ukuran partikel yang didistribusi partikel menunjukkan peranannya dalam menentukan

viskositas emulsi. Umumnya emulsi dengan partikel yang makin halus menunjukkan

viskositas yang makin besar dibandingkan dengan emulsi dengan partikel yang lebih kasar.

Jadi, emulsi dengan distribusi partikel yang besar memperlihatkan viskositas yang kurang

/ kecil.

Untuk mendapatkan suatu emulsi yang stabil atau untuk menaikkan stabilitas suatu

emulsi dapat dengan cara menambahkan zat-zat yang dapat menaikkan viskositasnya dari

fase luar. Bila viskositas fase luar dipertinggi maka akan menghalangi pemisahan emulsi.

b) Pemakaian alat khusus dalam mencampur emulsi

Dalam pencampuran emulsi dapat dilakukan dengan mortir secara manual dan dengan

menggunakan alat pengaduk yang menggunakan tenaga listrik seperti mikser. Untuk

membuat emulsi yang lebih stabil, umumnya proses pengadukannya dilakukan dengan

Gambar 9. Susu Bubuk

Gambar 10. Homogenisasi pada

Susu Bubuk

Page 22: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

17

menggunakan alat listrik. Disamping itu penggunaan alat dapat mempercepat distribusi fase

internal kedalam fase kontinu dan peluang terbentuknya emulsi yang stabil lebih besar.

c) Perbandingan optimum fase internal dengan fase kontinuitas

Suatu produk emulsi mempunyai nilai perbandingan fase dalam dan fase luar yang

berbeda-beda. Hal tersebut terjadi karena adanya perbedaan jenis bahan yang digunakan

ataupun karena adanya perbedaan perlakuan yang diberikan pada setiap bahan emulsi yang

digunakan. Umumnya emulsi yang stabil memiliki nilai range fase dalam antara 40%

sampai 60% dari jumlah seluruh bahan emulsi yang digunakan.

Kita perlu mengetahui ukuran dan densitas partikel untuk menjaga kestabilan emulsi.

Salah satu faktor penjaga kestabilan emulsi ialah viskositas, yang mana viskositas sangat

berhubungan erat dengan densitas dan ukuran partikel seperti yang sudah diterangkan

diatas.

3. Pada emulsi selama penyimpanan, banyak terjadi sedimentasi bahan padatan dan juga

creaming. Mengapa demikian? Jelaskan apa yang terjadi dengan partikel yang berada dalam

system emulsi.

Jawab:

Yang terjadi pada emulsi selama penyimpanan yaitu Partikel selalu bergerak disebut

Brownian Movement, Terjadi tabrakan antar partikel (jutaan tabrakan tiap detiknya), Terjadi

interaksi antar ingredient, Partikel terkenai gaya gravitasi sepanjang waktu.

Emulsi dikatakan tidak stabil bila mengalami hal-hal seperti dibawah ini :

1. Creaming

Creaming adalah peristiwa terbentuknya dua lapisan emulsi yang memiliki viskositas

yang berbeda, dimana agregat dari bulatannya fase dalam mempunyai kecenderungan yang

lebih besar untuk naik kepermukaan emulsi atau jatuh kedasar emulsi tersebut dengan

keadaan yang bersifat reversibel atau dapat didistribusikan kembali melalui pengocokan.

(Ansel, 1989, 388)

Creaming yaitu terpisahnya emulsi menjadi dua lapisan, dimana yang satu

mengandung fase dispers lebih banyak daripada lapisan yang lain. Creaming bersifat

reversibel artinya bila dikocok perlahan-lahan akan terdispersi kembali.

Creaming adalah proses sedimentasi dari tetesan-tetesan terdispersi berdasarkan

densitas dari fase internal dan fase eksternal. Jika densitas relative dari kedua fase

diketahui, pembentukan arah krim dari fase dispers dapat menunjukkan tipe emulsi yang

ada. Pada sebagian besar system farmasetik, densitas fase minyak atau lemak kurang

dibandingkan fase air; sehingga, jika terjadi krim pada bagian atas, maka emulsi tersebut

adalah tipe m/a (minyak dalam air), jika emulsi krim terjadi pada bagian bawah, maka

emulsi tersebut merupakan tipe a/m (air dalam minyak).

2. Sedimentasi

Sedimentasi adalah masuknya muatan sedimen ke dalam suatu lingkungan perairan

tertentu melalui media air dan diendapkan di dalam lingkungan tersebut. Sedimentasi yang

terjadi di lingkungan pantai menjadi persoalanbila terjadi di lokasi-lokasi yang terdapat

aktifitas manusia yang membutuhkan kondisi perairan yang dalam seperti pelabuhan, dan

alur-alur pelayaran, atau yang membutuhkan kondisi perairan yang jernih seperti tempat

wisata, ekosistem terumbu karang atau padang lamun. Untuk daerah-daerah yang tidak

terdapat kepentingan seperti itu, sedimentasimemberikan keuntungan, karena sedimentasi

menghasilkan pertambahan lahan pesisir ke arah laut.

Sedimentasi adalah pemisahan padatan dan cairan (solid-liquid) dengan menggunakan

gaya gravitasi untuk mengendapkan partikel suspensi, baik dalam pengolahan air bersih

(IPAM), maupun dalam pengolahan air limbah (IPAL).

Sedimentasi adalah proses pemisahan partikel-partikel melayang di dalam air oleh

pengaruh gaya gravitasi atau gaya berat partikel.

Page 23: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

18

Partikel yang berada dalam sistem emulsi, akan terjadi, misalkan pada Globula lemak:

flocculation and creaming. Bahan padatan (mis : garam mineral): Sedimentasi, kemudian

Interaksi makromolekul

4. Laju pergerakan partikel dalam sedimentasi dapat ditentukan dengan Hukum STOKE.

Jelaskan prinsip-prinsip dari hokum Stoke dan berikan contoh penggunaan hukum tersebut.

Jawab:

Ahli fisika asal inggris bernama Sir George Stokes satu setengah abad yang lampau

(1845 M), Fisikawan yang juga ahli matematika ini meneliti bagaimana pengaruh fluida kental

tergadap benda yang bergerak di dalamnya. Ia menemukan bahwa apabila suatu benda bergerak

dengan kelajuan tertentu dalam fluida kental, maka gerakan benda akan dihambat oleh gaya

gesek antara permukaan benda dengan fluida. Stokes berhasil menemukan hubungan besarnya

gaya yang diterima oleh sebuah bola yang bergerak dalam fluida yang dirumuskan sebagai:

Dimana,

Fs = gaya hambatan (N)

η = koefisien viskositas (kg m-1 s-1)

r = jari-jari bola (m)

π = 22/7

v = laju relatif benda terhadap fluida

Prinsip Hukum Stokes

Suatu benda yang dijatuhkan bebas dalam suatu fluida kental, kecepatannya makin

besar sampai mencapai suatu kecepatan maksimum yang tetap. Kecepatan maksimum yang

tetap ini dinamakan kecepatan terminal. Pada benda yang jatuh bebas dalam fluida kental,

selama geraknya bekerja tiga buah gaya yaitu:

Gaya berat w= m. G yang arahnya ke bawah

Gaya keatas fa= vf. Ρf G yang arahnya keatas

Gaya hambatan/gesekan yang dikerjakan fluida, Fs

Gambar 11. Sedimentasi Padatan

dan Creaming

Gambar 12. Gaya-gaya pada

Droplets

Page 24: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

19

Kecepatan terminal dicapai setelah gaya-gaya yang bekerja seimbang

W –fs–f a = 0

Untuk benda berbentuk bola, kecepatan terminal (vt) dirumuskan dengan :

Dimana,

Vt = kecepatan terminal (m/s)

r = jari-jari bola (m)

η = koefisien viskositas fluida (kg m-1 s-1)

ρb = massa jenis benda (kg/m3)

ρf = massa jenis benda (kg/m3)

g = gravitasi (m/s). (Anonim, 2012).

Ilustrasi / Contoh Hukum Stokes

Bila kita jatuhkan benda kecil berbentuk bola yang massa jenisnya lebih besar dari pada

zat cair yang diam,maka benda tersebut akan jatuh secara perlahan-lahan (tenggelam). Hal ini

disebabkan benda tersebut mendapat gaya gesek yang menentang arah pergerakan arah

tersebut, dimana arah gaya resultan yang ditimbulkannya terhadap benda akan selalu mengarak

ke atas.

Gambar 13. Ilustrasi Hukum Stokes (sumber: rumushitung.com)

5. Secara prinsip aplikasi emulsifier sangan meluas untuk berbagai produk makanan ataupun

produk lain. Adakah keuntungan ataupun kerugian dalam penggunaan emulsifier? Jelaskan!

Jawab:

Salah satu contoh emulsifier yang sering digunakan dalam produk pangan adalah

lesitin. Lesitin dapat bersumber dari telur maupun kedele. Lesitin mempunyai struktur seperti

lemak tetapi mengandung asam fosfat, gugus polar dan gugus non polar. Gugus polar yang

terdapat pada ester, fosfatnya bersifat hidrofilik (cenderung larut air), sedang gugus non polar

yang terdapat pada ester asam lemaknya bersifat lipofilik (cenderung larut dalam lemak).

Dalam pembuatan biskuit sering digunakan pengemulsi (emulsifier) guna

mendapatkan adonan lebih kompak dan menghasilkan tekstur biskuit yang kompak dan kokoh.

Pengemulsi yang umum digunakan adalah teluryang dapat melembutkan tekstur biskuit dari

daya pengemulsi lesitin yang terdapat dalam kuning telur dan membuat adonan lebih kompak

oleh daya ikat dari putih telur (Matz, 1968).

Page 25: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

20

Selain digunakan dalam pembuatan biskuit, lesitin merupakan pengemulsi yang

digunakan untuk pembuatan es krim. Lesitin ditambahkan dalam pembuatan eskrim guna

membantu terbentuknya atau memantapkan sistem dispersi yang homogen pada makanan

terutama yang mengandung air dan minyak. Hal ini karena kandungan airnya dapat mencapai

63%. Es krim dikatakan bermutu tunggi apabila mengandung lemak yang tinggi, manis, berbodi

halus dengan tekstur lembut.

Keuntungan emulsi:

Sifat teurapetik dan kemampuan menyabar konstituen lebih meningkat, Rasa dan bau

dari minyak dapat ditutupi, Absorpsi dan penetrasi lebih mudah dikontrol, Aksi dapat

diperpanjang dan efek emolient lebih besar, Air merupakan eluen pelarut yang tidak mahal pada

pengaroma emulsi.

- Menurut Lachman; 1. Bioavalaibilitas besar, 2. Onset lebih cepat, 3. Rasa yang tidak pekat

dapat ditutupi oleh penambahan zat tambahan lain, 4. Formulasi, karena bisa mempertahankan

stabilitas obat yang larut dalam minyak.

- Menurut Ansel: 1. Menurut eleganti tertentu dan mudah dicuci, 2. Dapat mengontrol

penampilan, viskositas dan derajat kekasaran dari emulsi, 3. Sebagian besar lemak dan pelarut

untuk lemak yang dimasukkan untuk pemakaian ke dalam tubuh manusia, relatif memakan

biaya, akibatnya pengenceran yang aman dan tidak mahal.

Kerugian emulsi:

- Menurut Lachman: 1. Sulit diformulasikan karena harus mencampur 2 fase yang tidak

tercampurkan, 2. Mudah ditumbuhi oleh mikroba karena adanya air, 3. Kestabilan fisika dan

kimia terjamin dalam waktu lama, 4. Sediaan kurang praktis, Mempunyai stabilitas yang

rendah, Takaran dosis kurang teliti, Tidak tahan lama.

- Menurut Ansel: 1. Emulsi merupakan suatu campuran yang tidak stabil secara

termodinamika., 2. Jika pengocokan ditentukan, tetesan akan bergabung menjadi satu dengan

cepat, 3. Biasanya hanya satu fase yang bertahan dalam bentuk tetesan

Gambar 14. Roti menggunakan

Emulsifier

Gambar 15. Roti tanpa Emulsifier

Page 26: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

21

BAB III

PENUTUP

KESIMPULAN

Air bersih adalah kebutuhan penting dalam kehidupan manusia. Peningkatan kualitas air

minum/bersih dengan jalan mengadakan pengelolaan terhadap air mutlak diperlukan. Proses

pengolahan air antara lain secara kimia, fisika, dan biologi. Koagulasi, flokulasi dan sedimentasi

merupakan beberapa proses pengolahan air bersih. Dimana koagulasi memanfaatkan koagulan dan

pengadukan cepat, flokulasi menggunakan pengadukan lambat dan sedimentasi yaitu mengendapkan

flok besar. Pengolahan tersebut menggunakan prinsip dari koloid. Dimana koloid adalah suatu bentuk

campuran homogen yang karakteristiknya terletak antara larutan dan suspensi. Proses pembuatan koloid

dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu cara kondensasi (mengubah partikel larutan menjadi partikel

koloid) dan cara dispersi (cara mekanik, peptisasi, busur bredig dan homogenisasi). Sifat khas dari

partikel koloid sesuai dengan efek Tyndall, gerak Brown adsorpsi, koaguasi, koloid pelindung dan

dialisis, dan elektroforesis.

Salah satu jenis koloid adalah emulsi. Emulsi merupakan suatu sistem dua fase, salah satu

cairannya terdispersi dalam cairan yang lain, bersifat tidak stabil, sehingga dibutuhkan zat pengemulsi

atau emulgator untuk menstabilkannya sehingga antara zat yang terdispersi dengan pendispersinnya

tidak akan pecah atau keduannya tidak akan terpisah. Emulgator atau emulsifier adalah bahan aktif

permukaan yang dapat menurunkan tegangan antar muka antara minyak dan air dan membentuk film

yang liat mengelilingi tetesan terdispersi sehingga mencegah koalesensi dan terpisahnya fase

terdispersi. Salah satu emulgator yang aktif permukaan atau lebih dikenal dengan surfaktan. Mekanisme

kerjanya adalah menurunkan tegangan antarmuka permukaan air dan minyak serta membentuk lapisan

film pada permukaan globul-globul fasa terdispersinya. Stabilitas suatu emulsi adalah suatu sifat emulsi

untuk mempertahankan distribusi halus dan teratur dari fase terdispersi yang terjadi dalam jangka waktu

yang panjang. Terdapat beberapa faktor yang dapat mempengaruhi stabilitas emulsi yaitu, viskositas,

pemakaian alat khusus dalam mencampur emulsi, perbandingan optimum fase internal dan fase kontinu.

Sistem emulsi dapat didestabilisasi melalui beberapa metode, yaitu creaming, flocculation, coalescence

dan Ostwald Ripening.

Page 27: Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4

v

DAFTAR PUSTAKA

Maron. S.H., Lando. J.B, (1974), “Fundamental of Physical Chemistry”, Macmilan

Publishing Co.Inc.

Sukardjo.1985.Kimia Fisika. Yogyakarta : Bina Aksara

Castellan G.W. 1983. Physical Chemistry. Edisi ketiga. Addison-Wesley Publishing Company

Sembiring, dkk. 2003. Ispterm adsorsi ion Cr3+ oleh abu sekam padi varietas IR 64.Skripsi. Jurusan

pendidikan Kimia FPMIPA Undiksaha

Suardana, Nyoman. 2009. Optimalisasi Daya Adsorpsi Zeolite terhadap Ion Kromium (III)

Wahyuni, Sri. 2013. Diktat petunjuk praktikum Kimia Fisik. Semarang: jurusan Kimia FMIPA

UNNES

Wahyuni, Sri.2003. Kimia Fisik 2. Semarang : UNNES

Widhy, Purwanti M.Pd. Koloid. Staff.uny.ac.id/sites/default/files/pendidikan/PurwantiWidhy

Hastuti S.Pd.M.Pd/Koloid(9).pdf . Diakses 28 November 2015

Polaritas Molekul | Ilmu Kimia. 2015. Polaritas Molekul | Ilmu Kimia. [ONLINE] (Available at:

http://www.ilmukimia.org/2014/06/polaritas-molekul.html). [Accessed 28 November

2015].

Sahabat Nestlé | Tips Memasak Dengan Bahan Dasar Susu & Krim. 2015. Sahabat Nestlé | Tips

Memasak Dengan Bahan Dasar Susu & Krim. [ONLINE] Available at:

https://www.sahabatnestle.co.id/content/view/tips-memasak-dengan-bahan-dasar-susu-

krim.html. [Accessed 28 November 2015].

Aneka makanan bergizi produk olahan susu sapi perah. 2015. Aneka makanan bergizi produk olahan

susu sapi perah. [ONLINE] Available at: http://banjarwangi.com/blog/2015/05/25/produk-

olahan-susu-sapi/. [Accessed 28 November 2015].

Ningsih, Niken Muliati.2010.isoterm adsorpsi. Makassar (diakses pada tanggal 25 oktober 2013)

Anonymous. 2013. Hukum Stokes Dan Kecepatan Terminal. [ONLINE] Available at:

http://rumushitung.com/2013/11/09/hukum-stokes-kecepatan-terminal/. [Accessed 29 November 15].

Bianca Ramadona. 2015. Fenomena Ostwald Ripening. [ONLINE] Available at:

https://www.scribd.com/doc/40644891/Jelaskan-Fenomena-Ostwald-Ripening. [Accessed 29

November 15].

Suwedo Hadiwiyoto. 2011. Produk Meat Emulsions. [ONLINE] Available at:

http://foodreview.co.id/preview.php?view2&id=56552#.VlrX9etURN0. [Accessed 29 November 15].

Alistigna. 2015. Larutan, Suspensi, dan Koloid. [ONLINE] Available at:

http://idpengertian.com/2015/05/pengetian-larutan-suspensi-dan-koloid.html. [Accessed 29 November

15].