Makalah Kimfis Pemicu 4 - Kelompok 4
-
Upload
a-thareq-kemal -
Category
Documents
-
view
80 -
download
15
description
Transcript of 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
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
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
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
iv
PETA KONSEP
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.
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
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
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.
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.
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
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
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
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.
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:
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
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)
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)
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
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
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
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.
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
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).
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
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.
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].