TUGAS ILMU TEKNOLOGI PANGAN

EMULSI

Dosen Pengampu : Fitriyono Ayustaningwarno, S.TP, M.Si

disusun oleh

Ika Nindyas Ranitadewi

22030111130036

PROGRAM STUDI ILMU GIZI FAKULTAS KEDOKTERAN

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

i

DAFTAR ISI

Halaman

Daftar Isi............................................................................................... i

Daftar Tabel ......................................................................................... ii

Daftar Gambar ..................................................................................... iii

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

Latar Belakang..................................................................................... 1

Rumusan Masalah ............................................................................... 1

Tujuan.................................................................................................. 2

Manfaat................................................................................................ 2

BAB II Pembahasan............................................................................. 3

Definisi Emulsi ..................................................................................... 3

Teori Emulsi ......................................................................................... 3

Tipe Emulsi .......................................................................................... 8

Teori Terbentuknya Emulsi .................................................................. 8

Kestabilan Fisis Emulsi ....................................................................... 11

Pembuatan Emulsi............................................................................... 14

Peralatan Mekanik untuk Emulsi.......................................................... 16

Pemilihan Emulgator ............................................................................ 21

Peneratap emulsi dalam teknologi pangan .......................................... 23

BAB III Penutup ................................................................................... 26

Kesimpulan .......................................................................................... 26

Saran ................................................................................................... 26

Daftar Pustaka ..................................................................................... 27

ii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1 Hubungan Nilai HLB dan Tipe Sistem ................................... 16

Tabel 2 Hubungan antara HLB dan Kelarutan dalam Air..................... 16

Tabel 3 Nilai HLB beberapa surfaktan / emulgator .............................. 22

iii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Emulsi dengan sabun mono dan polivalen........................ 5

Gambar 2. Lapisan ganda listrik pada antarmuka oil on water............ 6

Gambar 3 Emulsi tipe o/w ................................................................... 11

Gambar 4 Emulsi tipe w/o ................................................................... 11

Gambar 5 Proses Creaming................................................................ 12

Gambar 6 Proses Flokulasi ................................................................. 13

Gambar 7 Proses Koalesens............................................................... 13

Gambar 8 Proses Ostwald Ripening ................................................... 14

Gambar 9 Skema Homogenizer .......................................................... 18

Gambar10 Colloid mill dengan rotor dan stator ................................. 19

Gambar 11 Efek Elektromagnetik........................................................ 20

Gambar 12 Efek magnetostrriction...................................................... 20

Gambar 13 Efek mekanik ................................................................... 21

1

BAB I

PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Sistem koloid banyak digunakan pada kehidupan sehari-hari. Hal ini

disebabkan sifat karakteristik koloid yang penting, yaitu dapat digunakan

untuk mencampur zat-zat yang tidak dapat saling melarutkan secara

homogen dan bersifat stabil untuk produksi dalam skala besar. Salah

satu sistem koloid yang ada dalam kehidupan sehari – hari dan dalam

industri adalah jenis emulsi.

Emulsi adalah suatu sistem koloid yang fase terdispersinya dapat

berupa zat padat, cair, dan gas, tapi kebanyakan adalah zat cair

(contohnya: air dengan minyak). Pada umumnya emulsi kurang mantap,

kemantapan emulsidapat terlihat pada keadaannya yang selalu keruh

seperti; susu, santan, dsb. Untuk memantapkan emulsi, diperlukan zat

pemantap yang disebut emulgator.

2. Rumusan Masalah

1.1 Apakah emulsi itu?

1.2 Bagaimana teori tentang emulsi?

1.3 Apa saja tipe emulsi?

1.4 Bagaimana terjadinya emulsi?

1.5 Adakah kestabilan fisis emulsi?

1.6 Bagaimana pembuatan emulsi?

1.7 Apa saja peralatan untuk membuat emulsi?

1.8 Bagaimana penerapan emulsi dalam teknologi pangan?

2

3. Tujuan

3.1 Mengetahui definisi emulsi

3.2 Mengetahui teori tentang emulsi

3.3 Mengetahui tipe emulsi

3.4 Mengetahui bagaimana terjadinya emulsi

3.5 Mengetahui kestabilan fisis emulsi

3.6 Mengetahui pembuatan emulsi

3.7 Mengetahui alat pembuatan emulsi

3.8 Mengetahui penerapan emulsi dalam teknologi pangan

4. Manfaat

4.1 Mengetahui prinsip emulsi

4.2 Dapat menerapkan prinspi emulsi dalam teknologi pangan

3

BAB II PEMBAHASAN

1. Definisi Emulsi

Emulsi adalah campuran dua zat yang saling melarut, salah satu zat

cair itu terdispersi (fase terdispersi) dalam zat cair lain (fase kontinyu)

dalam bentuk butir-butir yang sangat halus, emulsi adalah termodinamis

tidak stabil karena kontak yang kurang baik antara minyak dan molekul

air1, dan sebagai akibat struktur fisik mereka yang akan cenderung

berubah dari waktu ke waktu oleh berbagai mekanisme (misalnya,

creaming, flokulasi,dan peleburan)2.

2. Teori Emulsi

Bila air dan minyak dicampur dan digojok, akan terbentuk bermacam-

macam ukuran butiran tetesan. Tekanan terjadi pada antar muka sebab

dua fase yang tidak bercampur mempunyai kekuatan tarik yang berbeda

bagi molekul pada antarmuka. Molekul fase A akan ditarik ke dalam fase A

dan ditolak oleh fase B. Pada umumnya makin besar derajat

ketidakcampuran, makin besar tegangan antarmuka.

Contoh cairan hidrokarbon seperti Paraffin liquidium mempunyai

tegangan antarmuka terhadap air kira-kira 50 dyne/cm, sedangkan minyak

tumbuh-tumbuhan yang lebih polar mempunyai tegangan 23 dyne/cm.

Tegangan antarmuka pada permukaan cairan adalah kerja yang

dibutuhkan untuk menghasilkan a cm3 antarmuka.

Dispersi minyak dan air yang halus memerlukan luas kontak

antarmuka yang besar dan hasilnya membutuhkan kerja sama dengan

hasil tegangan antarmuka atau perubahan luas.

Dengan kata lain (Secara thermodinamik) kerja ini adalah tenaga

bebas antarmuka pada system. Tenaga antarmuka yang tinggi memberi

4

tetesan bentuk spheris (luas permukaan minimum untuk suatu volume)

lalu terjadi koalesens, dengan hasil berkurangnya jumlah butir tetesan. Ini

adalah alasan yang termasuk istilah ketidakstabilan thermodinamik dalam

definisi klasik emulsi.3

a. Stabilisasi butir tetesan

Ada dua alternatif untuk membentuk dispersi dan menjaga

integritasnya. Dengan menurunkan tegangan antarmuka, atau

mencegah terjadinya koalesen (bersatunya butir tetesan).

SAA membantu dalam membentuk emulsi dengan

mengabsorpsi pada antarmuka, dengan menurunkan tegangan

interfasial, dan bekerja sebagai pelindung agar butir-butir tetesan tidak

bersatu. Emulgator membantu terbentukanya emulsi dengan tiga jalan:

1. Penurunan tegangan antarmuka (stabilisasi thermodinamik)

Meskipun penurunan tegangan antarmuka menurunkan

tenaga bebas antarmuka yang terjadi pada dispersi, tetapi

peranan emulgator sebagai pelindung antarmuka adalah paling

penting. Ini dapat terliat karena suatu emulgator yang kurang

efisien yang kurang efisein atau tidak menurunkan tegangan

permukaan tetapi membentuk pelindung antarmuka yang baik

dapat mencegah koalesen, dan berguna sebagai emulgator.

2. Terbentuknya film antarmuka yang kaku (pelindung mekanik

terhadap koalesens)

Teori oriented wedge (monomolekuler), merupakan film

emulgator pada permukaan fase intern suatu emulsi adalah

merupakan dasar yang paling pentng. Emulgator sabun

monovalen akan membentuk emulsi w/o, karena gugus karboksil

yang hidrofil mempunyai diameter yang lebih besar dari rantai

hidrokarbon yang panjang dan bersifat hidrofob. Jadi emulgator

campuran biasanya lebih efektif dibanding emulgator tunggal.

5

Gambar 1. Emulsi dengan sabun mono dan polivalen

Sedang emulgator sabun polivalen, akan membentuk emulsi

w/o, karena rantai hidrokarbon diikat oleh ion polivalen (bivalen),

sehingga diameter rantai hidrokarbon lebih besar daripada gugus

karboksil.

Molekul yang amphiphilic akan mengatur dirinya pada

antarmuka air minyak dalam posisi yang menguntungkan bagian

liofil dalam fase minyak dan bagian hidrofob dalam fase aire. Juga

terlihat bahwa SAA bekehendak memusatkan diri pada antarmuka

oil=water sebagai film monomolekuler.

Bila konsentrasi emulgator cukup tinggi, akan terbentuk film

yang kaku antara fase tak tercampur yang bekerja sebagai

pelindung mekanis terhadap adhesi dan koalesen dari batir

tetesan emulsi. Terlihat dalam emulsi yang stabil dengan

surfaktan tunggal, molekul SAA tersusun rapat danmembentuk

gfilm antarmuka yang kuat.

Schulman dan Cookbain mendapatkan bahwa emulsi o/w

dengan campuran emulgator cetil-sulfat natrium dan colesterol

membentuk film yang kaku dan kuat dan emulsi akan stabil sekali

tetapi bila colesterol diganti dengan oleyl-alcohol maka hasilnya

emulsi kurang stabil. Bila dipakai oleat dan cetil alkojol dapat

diperoleh emulsi agakkurang stabil. Jadi film yang emulgatornya

ersusun rapat atau lapisan film emulgator yang kuat akan

menghasilkan emulsi yang stabil.

Emulgator campuran biasanya lebih efektif dibanding

emulgator tunggal. Ini disebabkan karena emulgator campuran

membungkus lebih rapat sehingga film yang terbentuk lebih kuat,

6

sehingga emulsi menjadi lebih stabil. Kebanyakan emulgator

membentuk gel yang kerapatannya sedang pada angtarmuka dan

meghasilkan film antarmuka yang stabil.

Terjadinya kulit antara minyak dan air yang telah diperiksa

secara mikroskopi. Telah pula diusahakan untuk mengukur sifat

mekanika dari film, juga terhadap film yang terbentuk oleh amfifil,

dengan mempelajari viskositas antarmuka. Sedikit diragukan

bahwa emulgator nonionik terutama gom menstabilkan emulsi

melalui film antarmuka.

3. Terbentuknya lapisan ganda listrik, merupakan pelindung listrik

dari partikel.

Seperti diketahui film antarmuka dapat mencegah terjadinya

koalesen butir tetesan melalui aksi pelindung, maka begitu pula

film tersebut dapat menyebabkan kekuatan tolak-menolak listrik di

antara butir-butir tetesan. Hal ini disebakan oleh adanya lapisan

ganda listrik yang timbul dari kelompok bermuatan listrik yang

menempatkan diri pada permukaan butir-butir teremulsi.

Sebagai contoh, pada kejadian o/w ermulsi dengan

emulgator sabun natrium. Tidak hanya molekul sutrfaktan

mengumpul pada antarmuka, tetapi juga karena bermuatan,

mereka menempatkan diri seperti pada gambar 2.

Rantai hidrokarbon masuk ke dalam tetes minyak,

sedangkan ujung yang bermuatan berhadapan dengan fase

kontinu air. Jadi, permukaan tetesan bermuatan negatid dari

karboksilat, sedangkan kation menempatkan diri dekat

permukaan, membentuk lapisan ganda muatan secara difus.

Gambar 2. Lapisan ganda listrik pada antarmuka oil on water

7

Potensial yang dihasilkan oleh lapisan ganda menimbulkan

efek tolak menolak antara butri-butir minyak, jadi dapat mencegah

kolaesen. Meskipun potensial listrik tolak menolak pada

antarmuka emulsi dapat dihitung,tetapi tidak dapat diukur

langsung untuk perbandingan dengan teori. Tetapi jumlah zeta

potensial yang dapat ditentukan. Zeta potensial emulsi distabilkan

dengan surfaktanberbanding menyenangkan dengan potensial

lapisan ganda yang dihitung. Dengan kata lain, perubahan zeta

potensial paralel dengan perubahan dalam potensial lapisan

ganda jika elektrolit ditambahkan.

Besarnyapotensial pada antarmuka dapat digunakan untuk

menghitung total tolak menolak antara butir-butir tetesan sebagai

fungsi dari jarak di antara butir-butir tetesan.

b. Interaksi butir-butir tetesan

Total potensial butir-butir tetesan antara duabutri tetesan adalah

fungsi jarak partikel. Potensial ini termasuk potensial tolak-menolak

listrik dan interaksi-interaksi lain, yaitu kekuatan interaksi Van der

Waals atau interaksi London.

Terlihat bahwa potensial tolak-menolak pada jarak besar adalah

kecil, lalu naik, jelas jika jarak antara butir-butir tetesan berkurang,

Pasa kiripuncak (peak) kekuatan tolak menolak turun dengan cepat ke

nol, dan koalesen butir-butir tetesan emulsi terjadi. Rintangan untuk

koalesen adalah tinggi dan mungkin tidak dapat diatasi oleh

pendekatan dua butir tetesan. Yang penting diperhatikan ialah bahwa

kurva mempunyai duaminima, danmerupakan minima pada pemisahan

dari kira-kira 5-14nm yang merupakan permulaan adhesi dari partikel

emulsi. Bila butir tetsan jatuhke dalam minima sekunder dari kurva

enesi potensial, mereka akan flokulasi. Kecilnya minima ini

menjelaskan mengapa flokulasi emulsimerupakan proses reversibel.

Diperkirakan bahwa flokulasi butir-butir tetesandapat tetap dalam

minima tersebut untuk waktu cukup lama, tetapi beberapa penyusunan

8

kembali dari senyawa surfaktan terjadi pada antarmuka. Hal ini

menimbulkan modifikasi potensial dan akan dapat terjadi koalesen.

3. Tipe Emulsi

Berdasarkan fase terdispersinya, dikenal dua jenis emulsi yaitu:

1. Emulsi tipe (o/w): emulsi minyak dalam air, yaitu bila fase

minyakdidispersikan sebagai bulatan-bulatan ke seluruh fase kontinu

air. Emulsi obat untuk pemberian oral biasanya bertipe o/w dan

membutuhkan zat pengemulsi (emulgator) o/w. Contoh: zat-zat yang

bersifat nonionic, akasia (gom), tragacanth, gelatin.

2. Emulsi tipe (w/o) : emulsi air dalam minyak, yaitu bila fase minyak

bertindak sebagai fase kontinu. Emulsi farmasi w/o digunakan hampir

untuk semua penggunaan luar. Emulgator yang digunakan: sabun-

sabun polivalen (kalsium palmitat), span, kolesterol, tween.

Tetapi terdapat juga tipe emulsi multiple yaitu w/o/w atau o/w/o yaitu pada

titik balik perubahan tipe emulsi, dan hal ini hanya berlangsung sebentar.

Faktor-faktor yang menentukan apakah akan terbentuk emulsi w/o

atau o/w tergantung pada dua sifat kritis:

1. terbentuknya butir tetesan

2. terbentuknya rintangan antarmuka

Rasio fase volume, yaitu jumlah relatif minyak dan air, menentukan

jumlah relatif butir tetesan, dan menaikkan kemungkinan terjadinya

benturan, makin besar jumlah butir tetesan,makin kesempatan untuk

benturan. Biasanya fase ekstern dalam jumlah volume yang besar.

4. Teori Terbentuknya Emulsi

Tidak ada teori secara umum yang dapat dipakai sebagai teori

terbentuknya emulsi dan stabilitasnya, karena banyak faktor yang

berhubungan dengan terbentuknya dan stabilitas emulsi. Emulsi dapat

dibuat dengan menggunakan macam-macam emulgator yang masing-

9

masing tergantung dari cara kerja yang pada dasarnya berbeda-beda ntuk

terbentuknya emulsi yang stabil. Teori emulsi dapat berharga bila mampu

menjelaskan:

1. stabilitas emulsi

2. tipe emulsi yang terbentuk

Apabila menggojok campuran, dua zat cair yang tak tercampurkan

akanterjadi salah satu cairan terbagi menjadi butir-butir (tetesan) yang

kecil dalam cairan yang lain. Apabila penggojogan terhenti, maka butir-

butir cairan tersebut akan mengumpul menjadi satu, dan terjadi suatu

pemisahan.

Kegagalan dalam usahamencampur dua caitran tersebut

disebabkan kohesif antaramolekul dari masing-masing cairan terpisah

adalahlebih besar daripada kekuatan adhesif antara 2 cairan. Kekuatan

kohesif ini disebabkan adanya tegangan antarmuka pada batas antara dua

cairan tersebut.

Dengan menggojok, teganga antamuka dapat mudah dipecah

sehingga terjadi butir-butir tetes yang halus. Dengan mengusahakan

penurunan atau pembebasan efek tegangan antarmuka secara permanen,

maka akan terbentuk emulsi yang stabil.

Terlihat bahwa efek kekuatan ini (tegangan antarmuka) dapat

dibedakan dengan 3 cara :

1. Dengan penambahan substansi yang menurunkan tegangan

antarmuka antara 2 cairan yang tak tercampur.

2. Dengan penambahan substansi yang menempatkan diri

(menyusun) melintang di antara permukaan dari dua cairan, jadi

memegang mereka bersama-sama dengan kekuatan.

3. Dengan penambahan zat yang akan membentuk lapisan film di

sekeliling butir-butir fase dispers, jadi secara mekanis

melindungi mereka dari penggabungan tetes-tetes.

Sering dikemukakan mengenai 3 teori tentang terbentuknya emulsi:

1. Teori tegangan permukaan

10

Teori ini dapat menjelaskan bahwa emulsiterjadi bila

ditambahkan suatu substansi yang menurunkan tegangan

antarmuka di antara 2 cairan yang tak tercampur hingga

membikin mereka kurang saling tolakmenolak dan membuat

kemungkinan terjadinya sistem dua fase yang stabil.

2. Teori orientasi bentuk baji (oriented wedge)

Teori ini menjelaskan fenomena dari terbentuknya emulsi

dengan dasar adanya kelarutan selektif daribagian molekul

emulgator, dimana suatu bagian bersifat suka air/mudah larut

dalam air, sedang bagian yanglain tidak, yaitu bersifat suka

minyak/mudah larut dalam minyak. Teori ini disusunoleh

Langmuir adn teman-temannya.

Menurut teori ini, meolekul emulgator terdiri dari bagian

polar dan non polar. Dua cairan yang akan dibuat emulsi

berbeda pula muatannya. Emulgator akan mengatur dirinya

dalam antarmuka antara dua cairan tadi sedemikian rupa

sehingga ujung yang bermuatan dari molekul emulgator akan

tertarik oleh cairan yang lebih bermuatan, dan ujung molekul

emulgator yang tak bermuatan tertolak. Hal ini menyebabkan

moleku-molekul akan membentuk garis-garis kuraqng lebih

teratur. Karena ujung polar, haliniseperti pada sabun valensi

tunggal dianggap lebi besar ø-nya daripada rantai hidrokarbon,

maka lapisan film akan membuat garis bengkok melingkupi tetes

minyak, sehingga minyak merupakan fase intern.

Gambar 3 Emulsi tipe o/w

Lain contoh seperti pada sabun bivalen, maka diameter

ujung hidrokarbon akan lebih besar, karena 2 radikal

hidrokarbon akan mengikat satu ionmetal yang bivalen, maka

11

itulapisanfilmakan membengkok, demikian hingga tetes air akan

merupakan fase intern.

Gambar 4 Emulsi tipe w/o

3. Teori film plastik

Teori ini menjelaskan bahwa emulgator ini mengumpul

(mengendap) pada permukaan masing-masing butri tetesan dari

fase dispersi dalam bentuk film yang plastis. Lapisan ini

mencegah terjadinya kontakatauberkumpulnyabutir-butir tetes

cairan yang sama. Jadi efek emulgator adalah mekanis murni

dan tidak tergantung adanya tegangan muka.

Terjadinya tipeemulsi w/o atau o/w disebabkan karena

kelarutan selektif dari emulgator yang dipakai. Emulgator yang

larut dalam air akan membentuk emulsi tipe o/w, sedangkan

yang laurt dalam minyak akan membentuk emulsi tipe w/o

5. Kestabilan Fisis Emulsi

Hal yang paling penting dalam emulsi untuk farmasi dan kosmetik

adalah stabilisasi dari hasil produk. Stabilitas emulsi farmasi adalah sifat-

sifat tanpa adanya koalesens dari fase intern, creaming, dan terjaganya

rupa yang baik, bau, warna, dan sifat-sifat fisis lainnya. Peneliti

mendefinisikan ketidakstabilan fisis suatu emulsi ialah adanya agglomerasi

dari fase intern dan terjadi pemisahan produk.

a. Creaming

Creaming adalah terjadinya flokulasi dan konsentrasi daributri-

butir tetesan fase intern, kadang-kadang tidak dianggap sebagai

ketidakstabilan yang berat. Definisi lain, creaming adalah terpisahnya

emulsi menjadi dua lapisan, dimana lapisan yang satu mengandung

12

butir-butir tetesan (fase disperse) lebih banyakdaripada lapisan yang

lain dibanding terhadap emulsi mula-mula.

Butiran-butiran dalam emulsi memiliki densitas yang berbeda-

beda yang menimbulkan kecenderungan mengalami proses

destabilisasi yang disebut creaming. Partikel-partikel dengan ukuran

kerapatan (densitas) kecil akan naik ke permukaan. Hasil akhir proses

akhir creaming adalah 2 jenis emulsi, yaitu :

1. Emulsi dengan fase internal lebih besar

2. Dengan fase eksternal lebih besar

Contoh creaming adalah susu non homogen, yaitu secara alami

susu akan membentuk krim lemak yang mengambang di permukaan

(kepala susu). Creaming tidak menyebabkan permasalahan stabilitas

yang serius, karena sesungguhnya tidak ada satu pun partikel dalam

sistem yang benar-benar menyatu. Creaming dapat di atasi dengan

cara agitasi/diaduk.

Gambar 5 Proses Creaming

b. Flocculation

Selama proses creaming, butiran-butiran fase internal bereaksi

dua arah membentuk ikatan lemah. Secara khusus hal ini disebabkan

oleh muatan permukaan yang tidak menandai pada misel, sehingga

terjadi pengurangan gaya repulsif di antara butiran-butiran fase

internal. Kedua partikel tersebut saling menggabung, tetapi tidak ada

perubahan ukuran. Kejadian dapat diilustrasikan seperti dua buah bola

bilyar yang saling disentuhkan. Pada saat keduanya bersentuhan

terbentuklah asosiasi. Akan tetapi asosiasi tersebut mudah dilepaskan

dengan memindahkan salah satu bola. Dengan mekanisme yang

sama, flocculation pada emulsi dapat dikembalikan dengan cara

13

mengagitasi sistem. Dengan demikian flocculation bukanlah ancaman

serius terhadap stabilisasi emulsi.

Gambar 6 Proses Flokulasi

c. Coallesence

Ketika dua butiran fase internal saling mendekat, keduanya dapat

bergabung membentuk partikel yang lebih besar. Proses ini

berlangsung 1 arah (irreversible), sehingga bisa menimbulkan masalah

serius pada stabilitas produk. Sejumlah partikel tertentu

yangmengalami coalescence dapat memisahkan kedua fase emulsi

secara sempurna.

Gambar 7 Proses Koalesens

d. Ostwald ripening

Fenomena ini seperti pada coalescence dimana partikel fase

internal cenderung bergabung membentuk ukuran seragam. Peristiwa

ini juga bisa menyebabkan pemisahan fase. Ostwald ripening terjadi

pada emulsi dimana droplet bertabrakan dengan yang lain dan

membentuk droplet yang lebih besar dan yang lebih kecil. Droplet

berukuran kecil akan semakin mengecil.

14

Gambar 8 Proses Ostwald Ripening

6. Pembuatan Emulsi

Tujuan pertama dalam pengemulsian adalah mereduksi fase

intwern menjadi butir-butir tetesan kecil. Ini dapat dilakukan dengan

tenaga luar yang merupakan sumber energi, dan energi ini diperoleh baik

dengan kerja tangan atau mesin.

Secara teoritis energi yang diperlukan dapat dihitung dengan rumus

F= .

Jika 1ml Praraffin liq. terdispersi dalam butir-butir tetesan 0,01µ

(10-6 cm) dalam 1 ml air, luas permukaan butir tetesan Paraffin liq. naik

menjadi 600 m2 (6 x 106 cm2).

Tegangan antarmuka antara Paraffin liq. dan air adalah 57 dyne/cm

atau 57 erg/cm2).

Jadi berdasarkan rumusnya, kerja yang diperlukan untuk

mengemulsi adalah :

F = 57 erg/cm2 (6 x 106 cm2)

34 x 107 erg = 34 joule = 8 kalori

Dalam praktik, kerja yang diperlukan tidak sebanyak 8 kalori karena

ukuran butir-butir Paraffin liq. lebih dari 0.5µ.

a. Metode gom basah (metode Inggris)

Cara ini cocok untuk pembuatan emulsi dengan mucilagines atau gom

yang dilarutkan sebagai emulgator. Cara ini perlu dipakai meskipun

15

lambat dan tidak berdasarkan kenyataan seperti pada cara kontinental

kecuali kalau emulgator yang mau dipakai berupa cairan atau harus

dilarutkan dulu, seperti kuningtelur, Chondrus, dan Metilselulose.

Cara ini dilakukan seperti berikut, mucilago yang kental dibuat dengan

sedikit air, dan minyak ditambahkan sedikit demi sedikit dengan

diaduk cepat (trituration). Bila emulsi terlalu kental, air ditambahkan

lagi sedikit untuke memungkinkan diaduk, bila semua minyak sudah

masuk, ditambah air, sampai volume yang dikehendaki tercapai.

b. Metode gom kering (metode kontinental 4:2:1)

Metode kontinental ini khusus untuk emulsi dengan emulgator gom

kering. Emulsi pertama-tama (korpus emulsi) dibuat dengan 4 bagian

minyak, 2 bagian air, dan satu bagian gom, lalu sisa air dan bahan lain

ditambhakan. Metode ini juga disebut metode 4:2:1.

Minyak 4 bagiian dan gom 1 bagian diaduk dalam mortir bersih dan

kering sampai tercampur benar, lalu ditambahkan 2 bagian air

semuanya lalu diaduk sampai terjadi korpus emulsi. Tambahkan sirup,

dan tambahkan sisa air sedikit demi sedikit. Bila ada cairan alkohol,

hendaklah ditambahkan setelah diencerkan, sebab alkohol merubah

emulsi.

c. Metode HLB (Hydrophyl-lipophyl balance)

Guna alasan ekonomis perlu dicari emulgator yang murah, emulgator

yang penggunaanya sedikit mungkin untuk mendapat emulsi yang

stabil. Unutk memperoleh efisiensi emulgator, perlu diperhatikan sifat-

sifat dari emulgator untuk tipe sistem yang dipilih, apakah kondisi

ekstern dapat dimodifikasi dari pilihan tersebut.

Pada tahun 1933 Clayton telah membuat seri emulgator seimbang

yang telah dipatenkan. Dalam hal ini terdapat pengaruh terhadap sifat

surface aktif dari molekul mengenai sifat relatif hidrofil/lipofil.

Nilai HLB diberikan bagi tiap-tiap surface active agent (s.a.a.) dan

dihubungkan dengan perbandingan ukuran pemakaian yang

dikehendaki.

16

Daftar berikut menunjukkan nilai HLB yang dibutuhkan bagi

bermacam-macam tipe sistem.

Tabel 1 Hubungan Nilai HLB dan Tipe Sistem

Nilai HLB Tipe sistem

3-6 W/O emulgator

7-9 Wetting agent (zat pembasah)

8-18 M/A emulgator

13-15 Detergent (zat pembersih)

15-18 Solubilizer (penolong kelarutan)

Telah disusun pula hubungan yang mendekati antara HLB dan

kelarutannya dalam air.

Tabel 2 Hubungan antara HLB dan Kelarutan dalam Air

Aksi jika ditambah dalam air Jarak HLB

Tidak terjadi dispersi dalam air 1-4

Terjadi dispersi sedikit 3-6

Terjadi dispersi seperti susu setelah digojok baik-baik 6-8

Terjadi dispersi seperti susu yang stabil 8-10

Jernih sampai dispersi yang terang 10-13

Larutan yang terang 13+

7. Peralatan Mekanik untuk Emulsi

Kebanyakan metode yang dipakai untuk memecah fase intern

menjadi butir tetesan tergantung pada kekuatan (brute force) dan

membutuhkan beberapa macam pengadukan. Bila suatu cairan

disemprotkan dengan tekanan ke dalam cairan lain, maka cairan yang

disemprotkan akan pecah jadi butir tetesan.

Faktor yang memecah cairan yang disemprotkan tergantung pada

diameter mulut semprotan, kecepatan penyemprotan cairan, kerapatan

dan viskositas cairan tadi, serta tegangan antarmuka kedua cairan.

17

Pemecahan serupa menjadi butir-butir tetesan dapat terjadi bila

cairan dibiarkan mengalir di dalam cairan lain dengan mengaduk atau

memutar kuat-kuat. Mula-mula terjadi pemecahan cairan menjadi butir-

butir tetesan kasar dan bila diteruskan dengan kekuatan turbulen akan

terjadi deformasi butir tetesan dan selanjutnya akan pecah menjadi butir

tetesan yang lebih halus.

Bermacam-macam alat digunakan untuk mencegah cairan jadi

butir-butir tetesan dan mengemulsi. Peralatan inti dapat dibagi menjadi 4

kategori :

1. Pengaduk mekanis

Pengaduk terdiri dari bermacam-macam impeller yang dipasang

pada ujung batang sumbu yang berutar. Untuk memproduksi

emulsi dengan viskositas rendah cukup digunakan baling-baling

dengan ujung sederhana. Jika yang diproduksi emulsi dengan

viskositas sedang, digunakan pengaduk tipe turbin.

Untuk pemakaian khusus digunakan bilah kayuh, bilah rotasi

penghalang, atau bilah ketam.

Derajat pengadukan ditentukan oleh kecepatan rotasi pendorong,

tetapi model aliran cairan dan hasil efisiensi penyampuran

ditentukan oleh tipe pendorong, posisinya dalam wadah, adanya

pemecahan dan ukuran umum wadah.

Karena adanya bermacam-macam sifat alir dan kebutuhan

pencampuran yang efisien, maka :

a. Diperlukan pengadukan yang kuat pada sistem yang kental

b. Diperlukan butir tetesan yang halus

c. Harus dihindari terjadinya buih yang mungkin terbentuk

pada kecepatan gesek tinggi.

Dengan demikian penggunaan pengaduk terbatas.

2. Homogenizer

Dalam homogenizer dispersi dari kedua cairan terjadi karena

campuran dipaksa melalui saluran lobang kecil dengan tekanan

besar (lihat gambar 9)

18

Lubang saluran yang kecil dapat diatur dengan menekan katup

dengankatuo penekan yang berhubungan dengan per (pegas)

yang dihubungkan dengan sekrup. Karena butir-butir tetes melalui

saluran lubang kecil, maka butir-butir tetesan akan menjadi kecil

karena adanya gesekan hidrolisis dan turbulen.

Gambar 9 Skema Homogenizer

Homogenizer dapat tersusun menjadi lebih dari sekali terjadinya

pengemulsian dan memungkinkan emulsi kembali melalui

homogenizer lebih dari satu kali.

Homogenizer sangat berguna untuk cairan atau pasta karena

kecepatan melaluinya sedikit dipengaruhi viskositas. Tetapi harus

diingat bahwa proses homogenisasi menaikkan temperatur emulsi

dan memerlukan pendinginan setelah itu.

3. Colloid mill

Colloid mill terdiri atas rotor dan stator dengan permukaan

penggilingan berbentuk kerucut dimana ada jarak yang dapat

diatur antara 0,002-0,003 inchi. Kecepatan rotor berkisar antara

3000-20000 ppm. Materi yang digiling harus digiling sebelumnya

agar tidak merusak colloid mill.

Suspensi yang mengandung partikel ±100 mesh dimasukkan

dalam corong dan terlempar ke tepi oleh aksi sentrifuse. Efek

reduksi terjadi antara permukaan penggiling.

Colloid mill sering digunakan untuk membuat suspensi dan emulsi

dengan ukuran kurang dari 1 mikron. Colloid mill juga digunakan

19

untuk memperoleh derjat yang tinggi dispersi zat padat atau

cairan dalam cairan, biasanya dengan adanya zat pendispersi dan

tidak semata-mata untuk reduksi ukuran zat padat.

Gambar 10 Colloid mill dengan rotor dan stator

4. Ultrasonifiers atau ultrasonic devices

Woods dan Loomis dalam tahun 1927 telah dapat membuat

emulsi dengan penggunaan getaran ultrasonik, yaitu getasan

dengan frekuensi tinggi, 200000 putaran per detik. (Getaran tinggi

yang masih dapat terdengar oleh telingamanusia 15000 putaran

per detik). Getaran itu dapat diperoleh dengan cara :

a. Efek piezoelectric

Metode ini berdasarkan adanya kontraksi kristal dalam

medan listrik. Bila arus bolak-balik dengan frekuensi sama

dengan arah asli getaran kristal yang ditempatkan

melintang pada permukaan kristal akan menghasilkan

ayunan yang sangat kuat.

b. Efek elektromagnetik

Metode ini prinsipnya sama dengan terjadinya gelombang

suara oleh bergeraknya kumparan pengeras suara.

20

Gambar 11 Efek Elektromagnetik

c. Efek magnetostriction

Suatu logam ferrromagnit, biasanya nikel, panjangnya akan

berubah bila diletakkan dalam medan magnit. (GAMBAR

12) Bila medan magnit bolak balik dari frekuensi biasa

suatu batang logam ditempatkan, akan terjadi ayunan

dengan amplitudo yang besar. Ada keuntungannya bahwa

elemen yang berayun sendiri tidak berarus, maka dapat

langsung ditempatkan dalam air.

Gambar 12 Efek magnetostrriction

d. Efek mekanik

Prinsip bekerjanya sama dengan pada organ pipa.

Contohnya pada Pohlman whistle.

21

Gambar 13 Efek mekanik

Simpul pembantu dari bilah dipisahkan oleh jarak yang

sama dengan separo panjang gelombang dari getaran

sistem.

8. Pemilihan Emulgator

Golongan emulgator diseleksi terutama berdasarkan pada persyaratan

stabilitas shelf life, tipe emulsi yang dikehendaki, dan biaya emulgator.

Emulgator biasanya dibagi menjadi golongan sebagai berikut.

1. Surfaktan

Banyak surfaktan yang dapat diperoleh untuk dipakai dalam

pembuatan emulsi. Sehingga tidak mungkin menguraikan satu

persatu, hanya dapat disajikan penggolongan secara umum.

Dulu orang memilih emulgator berdasarkan perasaan dan perkiraan

mengenai perilaku hidrofil-lipofilnya dan tipe emulsi yang dihasilkan

degnan fase lipid atau air yang diberikan.

Untuk mensistematikkan pemilihan emulgator dengan pendekatan

hidrofil-lipofil. Griffin mengemukakan sistem Hydrophillic Lipophilic

Balance (HLB) dari surfaktan. Nilai HLB suatu emulgator dapat

ditentukan jika diketahui struktur formula surfaktan.

Dapat dikatakan bahwa surfaktan yang larut dalam minyak atau

terdispersi dalam minyak mempunyai nilai HBL rendah, sedang yang

terdispersi dalam air mempunyai nilai HLB tinggi.

22

Tabel 3 Nilai HLB beberapa surfaktan / emulgator

Surfaktan HLB

Etilen glikol distearat

Sorbitan tristearat

Propilen glikoil monostearat

Sorbitan sesquoileat

1,5

2,1

3,4

3,7

Tidak terjadi dispersi

Gliseril monostearat (non self emulsifiying)

Propilenglikol monolaurat

Sorbitan monostearat

Dietilen glikol monostearat

Gliserol monostearat (self emulsifiying)

3,8

4,5

4,7

4,7

5,5

Dispersi lemah (poor)

Dietilen glikol monolaurat

Span 40

Sucrose-dioleate

Polietilen glikol monooleat

Span 20

6,1

6,7

7,1

8,0

8,6

Dispersi seperti susu

(tak stabil)

Polioksietilen lauril eter

Tween 80

Polioksi etilen cetil eter

9,5

9,6

10,3

Dispersi seperti susu

(stabil)

Tween 65

Polioksi etilen glikol monooleat

Polioksi etilen glikol monostearat

Poloioksi etilen nonil fenol

10,5

11,4

11,6

13,0

Keruh tembus cahaya

sampai dispersi jernih

Tween 20

Tween 80

Tween 40

Natrii oleat

Kalii oleat

Natrii lauril sulfat

13,3

15,0

15,6

18,0

20,0

±40

Larutan jernih

23

2. Koloid hidrofil

Golongan ini digolongkan sebagai emulgator pembantu meskipujn

dapat pula digunakan sebagai emulgator secara sendirian.

Hidrokolloid adalah koloid yang memiliki afinitas terhadap air. Afinitas

hidrokoloid terhadap air adalah sifatnya dapat bereaksi dengan air,

larut atau dapat mengembang. Dapat berguna sebagai emulgator,

tetapi kegunaannya yang banyak adalah sebagai emulgator pembantu

atau zat pengental.

Tanah liat alam atau sintesis biasanya dipakai sebagai pembentuk

viskositasemulsi atau sebagai zat penyuspensi zat padat. Tanah liat

yang sering dipakai sebagai hidrokoloid adalah

3. Zat padat terbagi halus

Zat ini dapat dipakai sebagai emulgator baik, terutama bila

dikombinasi dengan surfaktan atau makromolekul yang menaikkkan

voskositas.Yang dipakai adalah zat anorganik padat polar seperti

hidroksida logamberat,tanah liat tertentu yang tidak mengembang, zat

pigmen, juga zat padat nonpolar seperti karbon, gliserilstearat. Zat

padat non polar bersifat dapat dibasahi oleh air lebih besar daripada

oleh minyak. Sebaliknya, zat padat nonpolar mudah dibasahi dengan

minyak.

9. Penerapan Emulsi dalam Teknologi Pangan

9.1 Margarin

Margarin adalah mentega buatan. Bisa dibuat dari minyak nabati,

atau minyak hewani. Bisa juga mengandung susu

saringan, garam dan pengemulsi. Margarin mengandung lebih

sedikitlemak daripada mentega, sehingga margarin banyak

digunakan sebagai pengganti mentega. Ada juga margarin rendah

kalori, yang mengandung lemak lebih sedikit.Margarin adalah salah

satu produk olahan dengan teknik emulsi. Lipid oksidasi sangat

sering terjadi di fase likuid, oksigen berfdifusi ke dalam minyak

melalui antarmuka makroskopik antara minyak dan air. Dalam emulsi

24

margarin (w/o) oksigen berdifusi dari udara secara langsung ke fase

kontinyu dari minyak dimana oksidasi terjadi.4 Untuk mengurangi

difusi bisa dengan penggunaan emulsifier yang bisa berpengaruh

terhadap antioksidan di dalamnya.4

9.2 Susu

Susu adalah emulsi lemak dalam air dengan pH 6.5-6.6, berat jenis

1,027-1,035 pada suhu 27oC, memiliki titik didih 100,17oC, titik beuk -

0,5 sampai -0,61oC, dan kekentalan 1,005 centipoise secara kimia. Susu adalah cairan bergizi berwarna putih yang dihasilkan

oleh kelenjar susu mamalia betina. Susu adalah sumber gizi utama

bagi bayi sebelum mereka dapat mencerna makanan padat. Susu

binatang (biasanya sapi) juga diolah menjadi berbagai produk

seperti mentega, yogurt, es krim, keju, susu kental manis, susu

bubuk dan lain-lainnya untuk konsumsi manusia. Susu merupakan

produk pangan yang berwujud emulsi. Akan tetapi dalam proses

pengolahan susu masih tidak memperhatikan preheating phase yang

dapat merubah struktur dalam emulsi susu tersebut.5

9.3 Santan

Santan meripakan emulsi o/w dari endosperma kelapa yang sudah

tua baik dengan atau tanpa tambahan air.6 Emulsi dalam santan

secara natural telah distabilisasi oleh protein dalam kelapa (globulin,

albumin, fosfolipid). Akan tetapi emulsi ini tidak terlalu stabil dan bisa

terbentuk creaming.6 Untuk menambah stabilitas dari santan banyak

emulsifier ditambahkan dalam proses pengolahan, salah satunya

surface-active stabilizer yang telah dibuktikan dapat menstabilkan

emulsi santan.6

Minyak dalam santan terdapat dalam bentuk emulsi minyak air

dengan protein sebagai stabilisator emulsi. Air sebagai pendispersi

dan minyak sebagai fase terdispersi. Di dalam sistim emulsi minyak

air, protein membungkus butir-butir minyak dengan suatu lapisan tipis

sehingga butir-butir tersebut tidak dapat bergabung menjadi satu fase

kontinyu. Butir-butir minyak dapat bergabung menjadi satu fase

25

kontinyu jika sistem emulsi di pecah dengan jalan merusak protein

sebagai pembungkkus butir-butir minyak. Dalam industri makanan,

peran santan sangat penting baik sebagai sumber gizi, penambahan

aroma, cita rasa , flavour dan perbaikan tekstur bahan pangan hasil

olahan.

Minyak sayur juga menjadi komponen penting dalam emulsi dan bisa

mempengaruhi psikokimia dari emulsi. Stabilitas emulsi dapat

dihitung dari tingkat dimana creaming, flocculating, atau coalesense7.

Ketika minyak sayur terdispersi dalam sistem emulsi, perbedaan

besar terlihat pada gravitasi antara minyak dan air.

9.4 Mayones

Mayones adalah emulsi o/w dimana protein telur termasuk lipoprotein

berfungsi sebagai emulsifier.8 Telur itu sendiri berfungsi sebagai

emulsifier. Menurut berbagai studi, putih telur (albumen) lebih sedikit

berperan dibanding kuning telur. Mayones mempunyai tekstur tebal

karena tingginya volume fase internal dan droplet yang lebih kecil.

Oleh karena itu, tidak timbul untuk penstabilan melawan creaming.

Akan tetapi, diformulasi untuk kestabilan maksimum melawan

koalesens karena tetesan minyak dekat membran dibutuhkan di

sekitar droplet minyak. Dengan begitu, membran yang kuat dan tebal

dibutuhkanuntuk membentuk kestabilan emulsi dan mencegah

flokulasi.8

26

BAB III

PENUTUP

1. Kesimpulan

Emulsi merupakan sistem koloid yang digunakan dalam kehidupan

sehari-hari. Emulsi adalah campuran dua zat yang saling melarut, salah satu

zat cair itu terdispersi (fase terdispersi) dalam zat cair lain (fase kontinyu)

dalam bentuk butir-butir yang sangat halus. Ada beberapa teori 3 teori

emulsi yaitu stabilisasi butir tetesan dan interaksi butir tetesan. Sedangkan

tipe emulsi ada 2 yaitu oil-on-water (o/w) dan water-on-oil (w/o). Teori

terbentuknya emulsi ada 3 yaitu teori tegangan permukaan, orientasi bentuk

baji, dan film plastik. Sedangkan kestabilan fisis emulsi ada beberapa

macam. Dan untuk mendukung kestabilan itu dibutuhkan emulgator.

Pembentukan emulsi menggunakan beberapa alat yang sudah dijelaskan.

Seangkan contoh makanan yang menggunakan emulsi adalah santan, susu,

mayones, dan margarin.

2. Saran

Dengan mengetahui konsep tentang emulsi, kita dapat

menerapkannya sesuai kebutuhan dan sesuai prinsipnya sehingga

penggunaanya tidak sia-sia atau salah teori.

27

DAFTAR PUSTAKA

1. Friberg, S. E. (1997). Emulsion stability. In S. E. Friberg, & K. Larsson

(Eds.), Food emulsions (pp. 1–55). New York: Marcel Dekker.

2. McClements, D. J. (2005). Food emulsions: Principles, practices and

techniques. Boca Raton, FL: CRC Press.

3. Anief, Mohammad. (1999). Sistem Dispersi, Formulasi Suspensi dan Emulsi.

Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.

4. V. Filip, I.Hradkova, J. Smidrkal. Antioxidants in Margarine Emulsions.

Czech J. Food Sci. 2009; 27:9-11

5. Brygida E. Dybowska. Properties of Milk Protein Concentrate Stabilized oil-

in-water Emulsions. Journal of Food Engineering. 2008 Mar 11;88:507-

513

6. Nattapol Tangsuphoom, John N. Coupland. Effect of Surface-active

Stabilizers on the Microstructure and Stability of Coconut Milk

Emulsions. Food Hydrocolloids. 2008;22:1233-42

7. Hammed Mirhosseini, Chin Ping Tan. Physicochemical properties of

beverage emulsion as function of glycerol and vegetable oil contents.

Journal of Food, Agliculture & Environment. 2009;7(3&4):79-85

8. Gaurav Gaonkar, Rathna Koka, Ken Chen, Bruce Campbell. Emulsifying

functionality of enzyme-modified milk proteins in O/W and mayonnaise-

like emulsions. African Journal of Food Science. 2010 January;4(1):16-

25