EMULSI JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009

Definition of an Emulsion An emulsion consists of two immiscible liquids (usually oil and water), with one liquid being dispersed as small (d = 0.1 - 100 mm) spherical droplets in the other liquid. Emulsions are thermodynamically unstable systems. Interfacial Membrane Oil Droplets Aqueous Phase

minyak air minyak air Emulsi Temporer

Traditional (Single-Step) Method of Emulsion Formation Oil + Emulsifier Water Emulsion preparation Emulsion Droplet Homogenization

Traditional (Single-Step) Method of Emulsion Formation Oil + Emulsifier Water Emulsion preparation Emulsion Droplet Homogenization Particle Size dictates Surface Area

Orientasi Molekuler Emulsifier

Alasan Penggunaan Emulsi Untuk membuat formulasi tunggal yang komponen penyusunnya tidak dapat bercampur,misal : pembuatan lotion atau cream Untuk mengontrol flavour Untuk mengatur kondisi fisik produk, seperti tekstur dan tingkat kekentalannya Untuk menekan biaya produksi Mengurangi resiko penggunaan bahan beracun, misalnya sebagai bahan pencampur insektisida digunakan air

Emulsions encountered in everyday life! Metal cutting oils Margarine Ice cream Pesticide Asphalt Skin cream

Tipe Emulsi a. Tipe minyak dalam air atau oil in water (o/w) Contoh : • susu • santan • lateks • lotion • mayonaise • salad dressing • es krim • cat b. Tipe air dalam minyak atau water in oil (w/o) Contoh : • mentega • margarin • shortening • lipstik • cream • coklat batangan • selai kacang • sabun padat • semir

Metode untuk membedakan antara emulsi o/w dan emulsi w/o 1. Penampakan visual • Emulsi o/w biasanya berwarna putih dan agak creamy • Emulsi w/o bewarna lebih gelap dan menunjuk- kan tekstur minyak

2. Metode Dilusi Meneteskan emulsi dalam permukaan air dan minyak • Emulsi o/w jika penyebarannya sempurna • Emulsi w/o jika tidak terjadi perubahan dan tetesan emulsi tadi mengapung di permukaan air

3. Metode Pewarnaan Dapat digunakan dua jenis zat warna berdasarkan sifat kelarutannya yakni yang larut dalam air dan yang larut dalam minyak Jika yang digunakan zat warna yang larut dalam air - Emulsi tipe o/w jika antara emulsi dan zat warna dapat tercampur dengan merata - Emulsi tipe w/o jika antara emulsi dan zat warna tidak dapat tercampur rata Jika zat warna yang digunakan zat warna yang larut dalam minyak - Emulsi yang dapat tercampur merata adalah tipe w/o - Emulsi yang tidak dapat tercampur merata adalah tipe o/w

4. Metode Penyerapan  Digunakan kertas filter yang berdasarkan sifat kapilaritas air yang lebih tinggi daripada minyak, misal CoCl2  Benda dengan permukaan licin dapat digunakan dengan mengamati kecepatan alir emulsinya  Jika tetesan emulsi ini tersebar berarti emulsi ini bertipe o/w dan jika tidak tersebar merata berarti emulsinya bertipe w/o

5. Metode Konduktivitas  Dengan menggunakan dasar bahwa air memiliki resistensi yang rendah dan konduktivitas yang tinggi, sehinggga emulsi tipe o/w menunjukkan nilai seperti di atas.  Untuk emulsi tipe w/o maka akan menunjukkan nilai resistensi tinggi dan konduktivitas yang lebih kecil.

6. Metode Flourensi Cahaya  Metode ini berdasarkan sifat cairan dalam memfluoresensi cahaya.  Minyak merupakan cairan yang mampu memfluoresensi cahaya lebih baik dibandingkan dengan air sehingga emulsi w/o ditunjukkan apabila cahaya yang dilalui pada emulsi dapat terflouresensi dengan jelas.  Kebalikannya, emulsi o/w jika cahaya tidak dapat terfluoresensi dengan jelas

Pembagian Enam Kelompok Besar Tipe Emulsi Internal Phase Ratio <30% 30 - 74% >74% w/o Low-IPR w/o Medium IPR w/o High IPR w/o o/w Low IPR o/w Medium IPR o/w High IPR o/w

Konfigurasi Partikel Fasa Terdispersi Random atau Acak Bentuk Bujur Sangkar Segi Enam Sama Sisi

Konfigurasi partikel fasa terdispersi pada permukaan b c Konfigurasi partikel fasa terdispersi pada permukaan (a) Random (b) Bujur sangkar (c) Segi enam sama sisi

Konfigurasi bujur sangkar

Konfigurasi segi enam sama sisi

Konfigurasi romboidal decahedron

Pengujian Sifat Fisik Emulsi

PENGARUH UKURAN PARTIKEL EMULSI PENAMPAKAN Makro globula Dua fasa dapat dipisahkan > 1 µm Putih susu 1-0,1 µm Putih kebiruan 0,1-0,05 µm Abu-abu semi transparan < 0,05 µm Transparan

KONSENTRASI Konsentrasi merupakan sifat fisik emulsi yang berpengaruh terhadap viskositas dan inversi suatu emulsi. Konsentrasi pada sistem emulsi dapat dipisahkan menjadi dua bagian: Pertama, yang berhubungan dengan kedua fasa dalam sistem emulsi. Untuk mengukurnya dapat dihitung berdasarkan fraksi volume dari fasa internal. Kedua, konsentrasi dari emulsifier yang digunakan. Untuk menghitung konsentrasi ini dapat dihitung berdasarkan jumlah total emulsi dan berdasarkan berat salah satu fasa.

SIFAT OPTIS EMULSI Emulsi Transparan dan Kromatik Sifat transparan emulsi merupakan hasil dispersi dari fasa kontinu yang memiliki indeks bias yang sama. Jika kedua cairan memiliki indeks bias yang sama tetapi berbeda kekuatan dispersi optikalnya, maka emulsi tersebut lebih cenderung bersifat kromatik. Hal ini dikenal dengan efek Christiansen.

SIFAT OPTIS EMULSI 2. Efek Tyndall dan Turbiditas Efek Tyndall dari emulsi juga digunakan untuk mengetahui ukuran partikel. Turbiditas emulsi telah dipelajari secara ekstensif untuk digunakan dalam pengukuran diameter rata-rata partikel dan fungsi distribusinya.

VISKOSITAS Viskositas dapat didefinisikan sebagai shearing stress yang diberikan dalam luasan area tertentu sewaktu diberikan kecepatan dalam gradien normal pada area tersebut, yang dirumuskan menjadi: τ = π dµ/dy = ηD untuk aliran dengan arah x. Jika shear = σ, maka D dapat digantikan oleh perubahan shear terhadap waktu seperti dirumuskan sebagai berikut: τ = η dσ/dt dengan catatan konstanta η bergantung pada gradien kecepatan untuk cairan yang bersifat Newtonian.

VISKOSITAS Emulsi diharapkan akan bersifat Newtonian dan η dinyatakan sebagai fungsi dari daya shear. Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat reologi emulsi adalah: Viskositas fasa eksternal Konsentrasi volume fasa terdispersi Viskositas fasa internal Emulsifier yang digunakan dan lapisan interfacial (antar muka) yang terbentuk antara 2 fasa Efek elektrovicous Distribusi ukuran partikel

KONSTANTA DIELEKTRIK Konstanta dielektrik merupakan suatu penunjuk keberadaan agregat-agregat fasa terdispersi pada suatu sistem emulsi. Hal ini terutama berpengaruh pada sistem emulsi tipe w/o. Konstanta dielektrik yang terdispersi dalam minyak akan masuk pada daerah interfasial dan menjadi polar, sehingga peralatan-peralatan dielektrik dalam sistem akan terganggu.

KONDUKTIVITAS LISTRIK Konduktivitas listrik antara sistem emulsi tipe w/o berbeda dengan tipe o/w. Sistem emulsi tipe o/w memiliki konduktivitas yang lebih tinggi dibandingkan sistem emulsi tipe w/o.

STABILITAS Kestabilan suatu emulsi ditentukan oleh faktor-faktor seperti: Ukuran partikel dan distribusi, Jenis emulsifier yang digunakan, Rasio antara fasa terdispersi dan fasa pendispersi Perbedaan tegangan antara dua fasa.

STABILITAS Pengukuran stabilitas emulsi dapat dilakukan beberapa cara: Pengukuran Sedimentasi Gerak Brown Koalesen Distribusi Ukuran Partikel

TERIMA KASIH