DASAR TEORI

Bagian 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, saus, roti yang teksturnya lembut, mayonaise, margarin, mentega, dan berbagai 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.

Pertanyaan :

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:

Alasan Emulsifier dapat Menstabilisasi Emulsi

Benar, penggunaan emulsifier dapat digunakan untuk menstabilisasi emulsi. Emulsifier merupakan bahan yang digunakan untuk mengurangi tegangan permukaan antara dua fase yang dalam keadaan normal tidak bercampur, sehingga keduanya dapat teremulsi. Emulsifier diperlukan untuk memfasilitasi terbentuknya emulsi, sebab dispersi minyak dan air tidak stabil (secara termodinamik). Emulsifier dapat digunakan untuk menstabilkan emulsi karena memiliki kedua gugus penting, yaitu gugus hidrofilik dan gugus lipofilik.

Adanya gugus hidrofilik dan gugus lipofilik menyebabkan emulsifier memiliki kemampuan untuk menyatukan dua jenis bahan yang tidak saling larut. Dalam emulsifier, salah satu gugus harus lebih dominan jumlahnya. Bila gugus hidrofiliknya (polar) yang lebih dominan, maka molekul-molekul emulsifier tersebut akan diadsorpsi lebih kuat oleh air dibandingkan dengan minyak. Akibatnya tegangan permukaan air menjadi lebih rendah sehingga mudah menyebar dan menjadi fase kontinyu.

Secara umum, emulsifier akan diadsorpsi oleh medium pendispersi lebih besar dari zat yang terdispersi. Kemudian proses adsorpsi emulsifier ini akan menurunkan tegangan permukaan dari medium pendispersi yang lebih besar daripada zat yang terdispersi, sehingga terbentuklah suatu lapisan terpisah dan terjadi emulsi. Lapisan ini akan menyelimuti partikel dan akan mencegah partikel tersebut bersatu dengan partikel sejenis.

Proses Pembuatan Emulsifier Food Grade

Emulsifier food grade adalah emulsifier yang biasa digunakan dalam industri makanan atau minuman. Salah satu contoh dari emulsifier ini adalah golongan cake emulsifier. Umumnya, komposisi kimia dari cake emulsifier adalah monogliserida dan digliserida. Oleh karena itu, berikut ini akan dijelaskan mengenai proses pembuatan emulsifier monogliserida.

Gambar 9. Struktur Kimia Monogliserida

Monogliserida dapat dibuat melalui reaksi gliserolisis. Pada reaksi ini, trigliserida direaksikan dengan gliserol membentuk monogliserida dan digliserida. Reaksinya adalah sebagai berikut:

Gambar 10. Reaksi Pembentukan Monogliserida

Pada proses pembuatan monogliserida, lemak, atau minyak dicampur

dengan gliserol berlebih pada kenaikan temperatur (220-240 o C atau 425-440 F) dengan melibatkan katalis alkali, biasanya berupa natrium atau kalsium hidroksida

(0,1% berat minyak). Namun sebelumnya, reaktan didehidrasi dahulu pada temperatur 220-240 o

F selama 30 menit. Selama proses reaksi, campuran reaksi tetap dipertahankan sampai radikal asam lemak trigliserida didistribusikan kembali secara acak di antara grup hidroksil gliserol yang tersedia. Reaksi dilakukan dengan pengadukan selama 30 sampai 60 menit.

Campuran reaksi kemudian didinginkan dengan pengadukan sampai kesetimbangan dicapai dan kemudian katalis dideaktivasi dengan menambahkan asam fosfor (0,1%). Garam fosfat yang dihasilkan dari netralisasi katalis harus dikeluarkan dengan filtrsi. Gliserol berlebih akan dipisahkan, sebagai lapisan bawah selama pendinginan, secara parsial dengan dekantasi. Sedangkan gliserol yang tersisa dalam campuran reaksi dapat dikeluarkan melalui distilasi vakum yang sementara itu juga dilakukan steam stripping untuk mengurangi kandungan asam lemak bebas dan memindahkan material oksidasi yang menyebabkan rasa dan bau yang tidak diinginkan.

Reaksi gliserolisis menggunakan katalis asam maupun alkali basa, berlangsung pada temperatur yang tinggi (200-240 o C). Hasilnya merupakan suatu campuran kasar dari monogliserida dan digliserida (tampak hampir sama) serta trigliserida yang tidak terkonversi (konversi overall 90%). Proses pemisahan lebih lanjut biasanya dilakukan dengan distilasi molekular yang menghasilkan kemurnian monogliserida di atas 90%.

2. Bagaimana cara memperoleh kondisi emulsi yang stabil? Perlukah anda tahu ukuran dan densitas partikel untuk menjaga kestabilan emulsi? Jelaskan. Jawab: Cara memperoleh kondisi emulsi yang stabil:

a. Menggunakan kondisi homogenisasi yang optimum untuk memperoleh ukuran partikel terkecil (akan dipengaruhi oleh konsentrasi dan jenis protein pengemulsinya, serta surfaktan dengan berat molekul rendah apabila digunakan). Proses homogenisasi dapat dilakukan dengan menggunakan a. Menggunakan kondisi homogenisasi yang optimum untuk memperoleh ukuran partikel terkecil (akan dipengaruhi oleh konsentrasi dan jenis protein pengemulsinya, serta surfaktan dengan berat molekul rendah apabila digunakan). Proses homogenisasi dapat dilakukan dengan menggunakan

Gambar 11. Homogenizer tipe Valve

b. Menggunakan kombinasi hidrokoloid (stabilizer) yang sesuai untuk memodifikasi viskositas emulsi. Hidrokoloid dapat menstabilkan emulsi dengan membentuk lapisan yang rigid/kaku, bersifat viskoelastik pada permukaan minyak-air. Terbentuknya lapisan ini akan menaikkan viskositas emulsi.

Untuk mendapatkan kondisi emulsi yang stabil, maka perlu diketahui terlebih dahulu faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi kestabilan emulsi. Faktor-faktor tersebut di antaranya adalah ukuran dan densitas partikel, sehingga penting untuk mengetahui kedua faktor tersebut untuk menjaga kestabilan emulsi.

Ukuran partikel fase terdispersi berpengaruh terhadap kestabilan emulsi. Semakin besar ukuran partikel, maka akan semakin besar juga peluang terbentuknya agregat. Oleh karena itu, semakin kecil ukuran partikel maka semakin berkurang laju agregasi. Dengan demikian kecilnya ukuran partikel akan menjaga kestabilan emulsi.

Densitas partikel baik fase terdispersi maupun medium pendispersi berpengaruh terhadap kestabilan emulsi. Agar terbentuk emulsi yang stabil, densitas antara dua fase tidak boleh terpaut terlalu jauh. Semakin besar perbedaan densitasnya, maka dua fase akan semakin sulit bercampur dan salah satu fasenya semakin sulit terdispersi. Kecilnya perbedaan densitas antara dua fase dapat menurunkan laju creaming dan agregasi. Jadi, semakin kecil perbedaan densitas dua fase, semakin terjaga kestabilan emulsi.

3. Pada emulsi selama penyimpanan, banyak terjadi sedimentasi bahan padatan dan juga creaming. Mengapa demikian? Jelaskan apa yang terjadi dengan partikel yang berada dalam sistem emulsi.

Jawab:

Sedimentasi (pengendapan) merupakan salah satu cara pemisahan padatan yang tersuspensi dalam suatu cairan di mana akan terjadi peristiwa turunnya partikel –partikel padat yang semula tersebar atau tersuspensi dalam cairan karena adanya gaya berat atau gaya gravitasi. Selama proses sedimentasi ini berlangsung, terdapat tiga gaya yang berpengaruh gaya gravitasi, gaya apung, gaya dorong. Proses sedimentasi terjadi karena zat-zat sedimen mengalami penurunan kecepatan atau berhenti sama sekali. Selain itu, sedimentasi juga dapat terjadi karena gaya berat benda lebih besar dari gaya tekan ke atas (gaya apung). Partikel-partikel pada sistem emulsi di bawah pengaruh gaya gravitasi biasanya memiliki kecepatan rendah karena perbedaan densitas yang kecil antara partikel dengan medium emulsi.

Laju sedimentasi atau laju creaming partikel-partikel bulat yang tersuspensi berbanding terbalik dengan viskositas, sesuai dengan hukum Stoke. Bila semua variabel dijaga konstan, kenaikan viskositas umumnya meminimumkan creaming atau terjadi pengendapan.

4. Laju pergerakan partikel dalam sedimentasi dapat ditentukan dengan Hukum STOKE. Jelaskan prinsip-prinsip dari hukum Stoke dan berikan contoh penggunaan hukum tersebut.

Jawab: Prinsip dari Hukum Stokes adalah gaya yang menghambat bola bergerak

melalui cairan kental berbanding lurus dengan kecepatan bola, jari-jari bola, dan viskositas fluida.

Penerapan dari Hukum Stokes adalah pada kopi yang jatuh dalam air. Kopi yang jatuh tersebut lama-kelamaan akan mengendap, sesuai dengan bertambahnya waktu. Laju pengendapan tersebut dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu berat jenis air, berat jenis partikel padatan, viskositas air, aliran dalam bak pengendapan, serta bentuk dan ukuran partikel. Jika berat jenis fluida lebih besar daripada berat jenis partikel padatanya, maka laju pengendapanya lamban. Begitu juga sebaliknya, semakin besar berat jenis partikel maka laju pengendapannya cepat.

5. Secara prinsip aplikasi emulsifier sangat meluas untuk berbagai produk makanan ataupun produk lain. Adakah keuntungan ataupun kerugian dalam penggunaan emulsifier? Jelaskan! Jawab: Keuntungan dari penggunaan emulsifier adalah:

1. Membantu mencegah pemisahan dari bahan-bahan yang digunakan (contohnya air dan minyak).

2. Mencegah pembentukkan jamur jika lemak dan minyak terpisah. Kelemahan dari penggunaan emulsifier adalah:

1. Dapat menimbulkan alergi kepada beberapa orang, sehingga dapat berbahaya.

2. Meningkatkan risiko terkena penyakit strok atau serangan jantung karena emulsifier mengandung lemak trans.

KESIMPULAN

Koloid merupakan suatu bentuk campuran (sistem dispersi) dua atau lebih zat yang bersifat homogen namun memiliki ukuran partikel terdispersi yang cukup besar (1-100 nm). Koloid mudah ditemukan dan banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Hal ini tidak terlepas dari manfaat yang dimiliki koloid. Contohnya yaitu proses pengolahan dan penjernihan air yang menerapkan prinsip dari sifat-sifat koloid. Contoh lainnya yaitu mayonnaise, koloid yang digunakan sebagai salah satu penyedap makanan.

Emulsi adalah campuran dari dua atau lebih cairan yang hadir sebagai tetesan, dengan ukuran mikroskopis atau ultramikroskopis, didistribusikan ke seluruh bagian lainnya. Oleh karena merupakan suatu sistem yang tidak stabil, emulsi membutuhkan zat pengemulsi atau emulsifier untuk menstabilkan emulsi. Emulsifier dapat menstabilkan emulsi karena memiliki gugus hidrofilik dan gugus lipofilik, sehingga dapat menurunkan tegangan permukaan antara dua fase yang dalam keadaan normal tidak bercampur, sehingga keduanya dapat teremulsi secara stabil.

DAFTAR PUSTAKA

Aimyaya. 2015. Kumpulan Teknik Penyaringan Sederhana. [ONLINE] Available

at: http://aimyaya.com/id/tag/saringan/. [Accessed 22 November 2015]. Anief, M. 2000. Sistem Dispersi, Formulasi Suspensi dan Emulsi . Gadjah Mada

University Press: Yogyakarta .

Anonym. 2015.

Available at: https://www.scribd.com/doc/84239809/Hukum-Stokes.

30 November 2015]. Anonym. 2015. Stokes' law | Define Stokes' law at Dictionary.com. [ONLINE] Available at: http://dictionary.reference.com/browse/stokes--law. [Accessed

[Accessed

30 November 2015]. Ansel, C.Howard. 2005. Pengantar Bentuk Sediaan Edisi keempat. Jakarta: UI Press.

Atkins, Peter Julia. 2006. Physical Chemistry 8 th

ed. Great Britain: Oxford University Press. Brown, Amy. 2014. Understanding Food: Principles and Preparation, Fifth Edition. Stamford: Cengage Learning. Levine, I. 1983. Physical Chemistry. Second Edition. Mcgraw-Hill Book Company: New York. Liiy Dyaa. 2015. Sedimen Febri - Documents. [ONLINE] Available at: http://documents.tips/documents/sedimen-febri.html.

30 November 2015]. Moechtar. 1989. Farmasi Fisika Bagian Larutan Dan Sistem Dispers. Universitas

[Accessed

Gadjah Mada: Yogyakarta.

Pages, Ramadhani. 2014. Tegangan Permukaan Proses Pembuatan Mayonaise. [ONLINE] Available at: https://www.academia.edu/9643813/Aplikasi_Tegangan_Permukaan_pada_ Pembuatan_Mayones. [Accessed 20 November 2015].

Paye, et al. 2001. Handbook of Cosmetic Science and Technology. New York: Marcel Dekker, Inc. Samuel H. Maron and Jerome B. Lando. 1974. Fundamentals of Physical Chemistry. Amenka: Macmillan Publishing.

Schramm, Laurier L. 2009. Surfactants Fundamentals and Apllications in the Petroleum Industry. 1 st

ed. Cambridge: Cambridge University Press. Sukardjo. 1989. Kimia Fisika. Penerbit Rineka Cipta: Yogyakarta. Tirto Prakoso, dkk. 2009. Pembuatan Monogliserida. [ONLINE] Available at:

http://citation.itb.ac.id/pdf/JURNAL/JTKI/JTKI%202007%203%20DES/JT KI%206(3)%20689-698%20PEMBUATAN%20MONOGLISERIDA.pdf. [Accessed 21 November 2015].

Zaka. 2013. Jenis Campuran Berdasarkan Ukuran Partikel. [ONLINE] Available at:http://www.zakapedia.com/2013/04/jenis-campuran-berdasarkan- ukuran.html#. [Accessed 22 November 2015].