13
McClements 2004 menyatakan high speed mixer sangat berguna untuk menyiapkan emulsi pada viskositas yang rendah sedang. Ukuran droplet biasanya menurun seiring dengan waktu
homogenisasi atau kecepatan perputaran yang meningkat, sampai pada batas terendahnya ukuran droplet bergantung pada sifat bahan dan konsentrasinya dan energi dari pencampur. Alat ini digunakan
untuk membuat emulsi pangan kasar coarse emulsion serta untuk memastikan keefektifan dispersi dan kelarutan bahan. Droplet yang dihasilkan oleh high speed mixer berdiameter antara 2 sampai 10 µm.
Gambar 5. High speed mixer McClements 2004
Efisiensi proses pencampuran bergantung pada keefektifan energi untuk menggerakkan aliran bahan. Hal yang sangat penting untuk diperhatikan dalam desain pencampuran adalah kecukupan input
energi, desain mekanis, konfigurasi vessel, dan sifat fisik bahan Brennan et al. 1981 Desain alat menentukan efisiensi proses homogenisasi. Perbedaan tipe desain alat tersedia
untuk situasi yang berbeda, misalnya blade, propeller, dan turbin Fellows 1988. Desain khusus alat sering digunakan untuk menghasilkan energi penghancuran yang lebih intensif dan terdistribusi
sehingga tercipta droplet-droplet yang berukuran lebih kecil, waktu homogenisasi yang lebih singkat, dan pencampuran yang lebih merata McClements 2004.
G. HIGH PRESSURE HOMOGENIZER
High pressure homogenizer terdiri dari katup valve homogenisasi dan pompa bertekanan tinggi Brennan 1992. Katup menghasilkan celah yang dapat diatur dengan lebar 15-300 µm dimana
emulsi kasar crude emulsion dipompa hingga tekanan 10000 psi 69 MNm
-2
. Saat sampel memasuki celah katup tersebut maka akan terjadi percepatan hingga kecepatan antara 50-200 ms
-1
. High pressure homogenizer mempunyai pompa yang menarik emulsi kasar coarse emulsion
ke dalam atas bilik chamber lalu menekannya melalui sebuah celah sempit di ujung bilik bawahnya. Emulsi kasar melalui katup yang di dalamnya terdapat kombinasi tenaga penghancuran yang besar yang
menyebabkan droplet besar dihancurkan menjadi droplet yang kecil. McClements 1999. McClements 1999 menyatakan bahwa penurunan ukuran celah katup dapat meningkatkan
laju droplet pada katup yang mengakibatkan droplet yang berukuran besar dihancurkan serta droplet yang lebih kecil dihasilkan. Di sisi lain, penurunan ukuran celah katup akan meningkatkan energi
masukkan yang dibutuhkan untuk membentuk sebuah emulsi, efeknya yakni terjadi peningkatan biaya produksi.
14
Gambar 6. High pressure homogenizer TwinPanda 600
Berbagai penelitian menunjukkan bahwa ada hubungan yang linear antara logaritma tekanan homogenisasi P dan logaritma diameter droplet d, yang dihubungkan pada log d
∞ log P Walstra 1983; Phipps 1985; Walstra dan Smulder, 1998; Stang et al. 2001. Namun hubungan tersebut juga
bergantung pada dimensi ukuran alat homogenizer, mekansime penghancuran droplet pada alat, serta viskositas cairan sampel Walstra dan Smuder 1998; Stang et al. 2001.
Pada homogenizer yang berukuran besar dan mempunyai viskositas sampel yang kecil, hubangan antara P dan d menjadi d
∞ P
-0.6
. Untuk homogenizer yang berukuran besar dan mempunyai viskositas sampel yang besar, hubungan antara P dan d menjadi d
∞ P
-0.75
. Untuk homogenizer yang berukuran kecil yang sering digunakan pada skala laboratorium, hubungan antara P dan d menjadi d
∞ P
-1.0
. Homogenizer yang berukuran lebih besar akan menghasilkan penghancuran droplet yang lebih efisien dibandingkan dengan homogenizer yang berukuran lebih kecil pada tekanan homogenisasi yang
sama.
Gambar 7. Proses homogenisasi pada high pressure homogenizer McClements 2004
Beberapa alat homogenizer yang komersial menggunakan proses homogenisasi dua tahap yang mana emulsi dihancurkan melalui dua katup yang teratur. Katup yang pertama mempunyai
tekanan yang tinggi dan bertanggung jawab besar pada penghancuran droplet. Katup yang kedua mempunyai tekanan yang lebih rendah dan tugas utamanya adalah menghancurkan “flocs” yang
terbentuk selama tahap pertama Phipps 1985. Tekanan tahap pertama sebesar 14-70 MPa, sedangkan tekanan pada tahap kedua sebesar 2.5-7.0 MPa. Brennan 1992.
15
Peningkatan suhu di dalam high pressure homogenizer terjadi dalam jumlah yang kecil, tetapi hal ini dapat dicegah melalui air didalam chamber bilik pada jaket homogenizer. Di sisi lain, terkadang
diperlukan suhu yang hangat dalam homogenizer selama proses homogenisasi, sebagai contohnya adalah untuk mencegah pembentukan kristal pada fase minyak. Schubert et al. 2003.
Menurut Brennan 1992, homogenisasi dua tahap diperlukan untuk memuaskan di beberapa produk seperti pada produk susu, krim salad, dan produk emulsi lainnya yang menggunakan protein
sebagai agen pengemulsi. High pressure homogenizer digunakan secara luas di dalam industri pangan. Aplikasinya meliputi homogenisasi susu, krim rendah lemak, susu evaporasi, dan susu sterilisasi.
H. PRODUK EMULSI
