TEGANGAN ANTARMUKATEGANGAN ANTARMUKA

Batas antara zat yang satu dengan zat lainBatas antara zat yang satu dengan zat lain antarmukaantarmuka

Antarmuka dengan fase gasAntarmuka dengan fase gas permukaanpermukaan

Adhesi < KohesiAdhesi < Kohesi

tegangan antarmuka tegangan antarmuka (())

Permukaan

Antarmuka

Udara

Cairan I

Cairan II

Bulk

Gambaran gaya kohesi dan adhesi pada bagian bulk dan antarmuka

Tegangan permukaan:Tegangan permukaan:gaya persatuan panjang yang harus gaya persatuan panjang yang harus diberikan sejajar pada permukaan diberikan sejajar pada permukaan untuk mengimbangi tarikan ke dalamuntuk mengimbangi tarikan ke dalam

semua bahansemua bahan

Tegangan antarmuka:Tegangan antarmuka:gaya persatuan panjang yang gaya persatuan panjang yang terdapat pada antarmukaterdapat pada antarmuka dua cairan dua cairan yang tidak saling bercampuryang tidak saling bercampur

Tegangan permukaan dipengaruhi oleh:Tegangan permukaan dipengaruhi oleh:* Suhu* Suhu* Penambahan bahan tambahan* Penambahan bahan tambahan (zat aktif permukaan)(zat aktif permukaan)

Zat aktif permukaanZat aktif permukaan * emulsi* emulsi pengemulsipengemulsi * buih* buih pembuihpembuih

Pengukuran tegangan permukaan:Pengukuran tegangan permukaan:

Pipa kapilerPipa kapiler

Cairan akan naik dalam pipa Cairan akan naik dalam pipa kapiler sampai ketinggian tertentu kapiler sampai ketinggian tertentu

= ½.r. = ½.r..g.h.g.h

r = jari-jari pipa kapilerr = jari-jari pipa kapiler = densitas cairan = densitas cairanh = kenaikan cairan dari h = kenaikan cairan dari permukaan luarpermukaan luar

Energi bebas permukaan (W):Energi bebas permukaan (W):kerja (energi) yang dilakukan kerja (energi) yang dilakukan untuk memperbesar luas untuk memperbesar luas permukaanpermukaan

W = W = . . AA

EmulsiEmulsi

: : sistem yangsistem yang tidak stabil tidak stabil secara secara termodinamik yang mengandung termodinamik yang mengandung paling sedikitpaling sedikit dua fase cair yang dua fase cair yang tidak bercampurtidak bercampur, , satu diantaranya satu diantaranya didispersikan sebagaididispersikan sebagai globula-globula-globulaglobula dalam fase laindalam fase lain

Tipe emulsi:Tipe emulsi:Emulsi o/wEmulsi o/wEmulsi w/oEmulsi w/o

Pembentukan emulsi:Pembentukan emulsi:

* Pengecilan ukuran* Pengecilan ukuran (pengadukan, homogenisasi)(pengadukan, homogenisasi) luas permukaanluas permukaan energi bebas permukaan (W)energi bebas permukaan (W) FD dan FK cenderung memisahFD dan FK cenderung memisah

* Penambahan surfaktan (emulsifier)* Penambahan surfaktan (emulsifier)tegangan antarmuka (tegangan antarmuka () ) energi bebas permukaan (W)energi bebas permukaan (W) FD dan FK bercampurFD dan FK bercampur (emulsi)(emulsi)

Bahan tambahan dalam emulsi:Bahan tambahan dalam emulsi:

* Pengemulsi* Pengemulsi memulai terbentuknya memulai terbentuknya

emulsi emulsi * Penstabil* Penstabil menstabilkan emulsi yang menstabilkan emulsi yang sudah terbentuk sudah terbentuk

Pengemulsi:Pengemulsi:

- bersifat amfifil (mempunyai bagian - bersifat amfifil (mempunyai bagian hidrofil dan lipofil) hidrofil dan lipofil)

- bersifat aktif permukaan / mampu - bersifat aktif permukaan / mampu menurunkan tegangan antarmuka menurunkan tegangan antarmuka (() ) dan energi bebas permukaan (W) dan energi bebas permukaan (W) sampai batas cmc sampai batas cmc (critical micelle (critical micelle concentration) concentration)

- membentuk lapisan monomolekuler- membentuk lapisan monomolekuler

CMC (critical micelle concentration)CMC (critical micelle concentration)

Jenis pengemulsi (nilai HLB) Jenis pengemulsi (nilai HLB) tipe tipe emulsiemulsi

HLB 9 – 12HLB 9 – 12 emulsi o/wemulsi o/wContoh:Contoh: * trietanolamin oleat* trietanolamin oleat * polioksietilen sorbitan * polioksietilen sorbitan monooleat (Tween 80) monooleat (Tween 80)

HLB 3 – 6HLB 3 – 6 emulsi w/oemulsi w/oContoh:Contoh: * sorbitan monooleat (Span 80)* sorbitan monooleat (Span 80)

Penstabil:Penstabil:

- umumnya bersifat hidrofilik - umumnya bersifat hidrofilik (meningkatkan viskositas) (meningkatkan viskositas)

- tidak dapat menurunkan tegangan - tidak dapat menurunkan tegangan antarmuka ( antarmuka ())

- membentuk lapisan multimolekuler- membentuk lapisan multimolekuler

Contoh:Contoh: gum, pektin, gelatingum, pektin, gelatin

Faktor yang Mempengaruhi Faktor yang Mempengaruhi Stabilitas Emulsi: Stabilitas Emulsi:

v = v = DD22.g.(.g.(p - p - s)s) 18.18.

v = kecepatan pemisahan fasev = kecepatan pemisahan faseD = diameter droplet fase terdispersiD = diameter droplet fase terdispersig = percepatan gravitasig = percepatan gravitasipp = densitas fase terdispersi = densitas fase terdispersi

ss = densitas fase kontinu = densitas fase kontinu

= viskositas fase kontinu = viskositas fase kontinu

Ketidakstabilan pada emulsi:

* Creaming * Flokulasi* Coalescence* Ostwald ripening

Creaming:

terjadi karena antara air dan minyak

D besar (FD - FK) FK besar kecil

Fraksi volume dari FD ( = 0,1 – 0,5)

Flokulasi:Flokulasi:

agregasi dari dua atau lebih droplet, agregasi dari dua atau lebih droplet, tanpa kehilangan sifat aslinyatanpa kehilangan sifat aslinya

tinggi tinggi creaming coalescencecreaming coalescence

CoalescenceCoalescence::

dua atau lebih droplet saling bergabung dua atau lebih droplet saling bergabung dan membentuk satu droplet yang lebih dan membentuk satu droplet yang lebih besarbesar pemecahan filmpemecahan film

D besar D besar kecil kecil

Film Film Kristal Kristal tipis tipis es es

Partial CoalescencePartial Coalescence::

Shear rate Shear rate tinggi tinggi

Kristalisasi lemak Kristalisasi lemak

D besar D besar Surfaktan molekul Surfaktan molekul kecil kecil

partial coalescence.htm

Ostwald ripeningOstwald ripening::

penggabungan dua droplet yang penggabungan dua droplet yang membentuk satu droplet lebih besar dan membentuk satu droplet lebih besar dan satu droplet lebih kecilsatu droplet lebih kecil

droplet kecil menjadi sangat kecildroplet kecil menjadi sangat kecil

terlarut dlm FKterlarut dlm FK

umum terjadi dalam emulsi w/oumum terjadi dalam emulsi w/o

BuihBuih

Buih Buih emulsi o/w emulsi o/w

ParameterParameter BuihBuih Emulsi Emulsi o/wo/w

SatuanSatuan

D gelembungD gelembung

Teg. AntarmukaTeg. Antarmuka

Tekanan LaplaceTekanan Laplace

Beda densitas Fd & FkBeda densitas Fd & Fk

Waktu pembentukanWaktu pembentukan

1010-3-3

0,040,04

101022

-10-1033

1010-3-3

1010-6-6

0,0060,006

101044

-10-1022

1010-6-6

mm

N.mN.m-1-1

PaPa

kg.mkg.m-3-3

detikdetik

Pembentukan buih:Pembentukan buih:

* Supersaturasi* Supersaturasi gas dilarutkan dlm cairan pd tekanan gas dilarutkan dlm cairan pd tekanan tinggitinggi dilepaskan dilepaskan (tekanan rendah)(tekanan rendah)

* Mekanik* Mekanik gas dimasukkan dlm celah sempitgas dimasukkan dlm celah sempit

pengadukanpengadukanfluktuasi tekananfluktuasi tekanan

Ketidakstabilan pada buih:

* Ostwald ripening* Drainase* Coalescence

Ostwald ripeningOstwald ripening::

difusi gas dr gelembung ukuran kecil ke difusi gas dr gelembung ukuran kecil ke ukuran yg lebih besar (atmosfir)ukuran yg lebih besar (atmosfir)

tekanan dlm gelebung kecil > tekanan dlm gelebung kecil > gelembung besar gelembung besar

pd bagian atas lapisan buihpd bagian atas lapisan buihpd bagian dlm buihpd bagian dlm buih

DrainaseDrainase::

drainase cairan dari & melalui drainase cairan dari & melalui lapisan buihlapisan buih

gravitasigravitasi

CoalescenceCoalescence::

ketidakstabilan film yg berada ketidakstabilan film yg berada diantaranya diantaranya

film yg tebal film yg tebal (kons.surfaktan rendah) (kons.surfaktan rendah) film yg tipis film yg tipis film yg mengandung partikel film yg mengandung partikel asing (hidrofobik & hidrofilik) asing (hidrofobik & hidrofilik)