Pembentukan Mikroemulsi pada Beverage Whitener


 

Emulsi dapat didefinisikan sebagai campuran yang stabil dari dua larutan yang immiscible yang terdiri dari  fase dispersi dan fase kontinyu.  Berdasarkan tipe fase dispersi dan fase kontinyu emulsi dapat dibagi menjadi dua tipe umum yaitu emulsi  O/W (Oil in Water) , di mana fase dispersinya adalah oil (minyak) dan  water (air) sebagai fase kontinyu dan tipe emulsi W/O (Water in Oil) terdiri dari water (air) sebagai fase dispersi dan Oil (minyak) sebagai fase kontinyu.
 
Pada emulsi kedua larutan immiscible dapat bercampur karena adanya emulsifier, yaitu suatu zat yang memiliki dua sisi  yaitu sisi yang larut air (hidrofilik) dan sisi yang tidak larut air (hidrofobik/lipofilik). Mekanisme pencampuran dua larutan yang immiscible pada suatu sistem emulsi secara umum adalah emulsifier bertindak sebagai jembatan penghubung dimana sisi hidrofilik akan berikatan dengan fase air dan sisi lipofilik berikatan dengan fase minyak menghasilkan campuran air dan minyak.
 
Mekanisme pembentukan tersebut adalah mekanisme pembentukan emulsi yang umum atau disebut makro emulsion.  Pada pembentukan micro emulsion mekanismenya menyerupai proses solubilisasi, di mana sejumlah zat yang tidak  dapat larut pada sistem akan ditempatkan pada inti bagian dalam emulsifier sehingga akan menghasilkan larutan yang semi transparan. Mekanisme micro emulsion secara umum dapat terjadi jika emulsifier membentuk micelle, di mana zat yang tidak larut akan diikatkan pada micelle emulsifier dan ditempatkan pada bagian inti sementara sisi lain dari emulsifier akan menghadap kearah sistem (Gambar 2) dan  hasilnya zat dapat terdispersi dalam sistem.   Contoh aplikasi micro emulsion ini adalah pada pembuatan Beverage whitener.
 
Proses pembentukan micro emulsion pada beverage whitener
 
Beverage Whitener menurut CODEX didefinisikan sebagai produk yang berbentuk liquid atau powder yang terbuat dari emulsi minyak tumbuhan dan air, biasanya digunakan pada minuman teh atau kopi.  Komposisi minyak tumbuhan yang digunakan bisa diambil dari minyak sawit, minyak kelapa, minyak canola, dan sebagainya.  Sementara untuk emulsifier bisa digunakan protein (caseinate) dan emulsifier konvensional (surfaktan) seperti polisorbate.  Dengan proses micro emulsion ini minyak tumbuhan yang tidak dapat bersatu dengan fase air menjadi dapat terdispersi dengan baik pada teh atau kopi dan menghasilkan efek whitening.
 
Proses pembentukan micro emulsion pada beverage whitener melibatkan pembentukan micelle casein yang akan mengembang, di mana pengembangan ini tergantung dari muatannya.  Penurunan muatan akan menyebabkan turunnya ketebalan lapisan yang teradsorbsi di minyak.   Struktur kasein yang teradsorbsi ini memiliki ujung lipofilik (hidrofobik) yang berikatan dengan permukaan minyak dan bagian hidrofilik yang menonjol keluar berikatan dengan larutan air.   Pada β casein bagian yang menonjol merupakan area N-Terminal, di mana pola ini paling banyak ditemukan pada protein. Sementara pada κ Casein pembentukan konformasi ditentukan oleh ikatan polimer disulfide.
 
Pada pembuatan beverage whitener untuk  membentuk  emulsi,   caseinate harus ditunjang oleh emulsifier konvensional (surfaktan), karena cakupan casein dalam mengikat lemak sangat terbatas sehingga dapat menimbulkan ketidak stabilan emulsi.  Ketidak stabilan  emulsi pada saat penggunaan caseinate terlalu sedikit  ditandai dengan adanya globula – globula minyak bebas pada permukaan larutan, sementara ketidak stabilan emulsi pada konsentrasi caseinate berlebih ditandai dengan adanya fenomena “creaming”.  Penambahan emulsifier konvensional akan menimbulkan adanya pencampuran micelle caseinate dengan emulsifier di permukaan minyak yang mengakibatkan adanya penambahan  lapisan emulsifier yang “compact” (Sabharwal  dan Vakaleris, 1971).
 
Pembentukan micro emulsion sendiri terjadi saat adanya aksi mekanis pada proses pencampuran dan homogenisasi pada pembuatan beverage whitener.  Tekanan yang digunakan pada proses  homogenisasi adalah  ± 250 atm, proses ini akan mereduksi ukuran  globula minyak, dan micelle casein yang berukuran lebih kecil dari globula minyak akan membentuk lapisan dimana pada bagian terluar adalah bagian hidrofilik sementara pada bagian dalam adalah bagian hidrofobik (lipofilik) yang berikatan dengan inti (Gambar 3).  Perbedaan yang terjadi setelah proses homogenisasi selain ukuran minyak globula yang mengecil adalah perbedaan komposisi material penyusun membran, proses homogenisasi ini akan membuat emulsi lebih stabil.  Kombinasi antara proses homogenisasi dan penggunaan emulsifier konvensional akan mempengaruhi efek whitening pada aplikasinya di minuman.
 
Aplikasi beverage whitener pada minuman seperti teh  atau kopi akan mendapat gangguan yang akan mempengaruhi kestabilan emulsi seperti suhu, pH dan kation – ation pengganggu, ketidak stabilan emulsi pada saat aplikasi ditandai dengan adanya creaming, flokulasi dan sedimentasi. 
 
Untuk mencegahnya biasanya ditambahkan stabilizer pada formulasi pembuatan beverage whitener  yang berfungsi sebagai buffer agent yang akan melindungi emulsi dari gangguan tersebut. Penambahan bulking agent seperti malto dextrin juga dilakukan untuk membentuk encapsulasi fat, dimana maltodextrin akan bertindak sebagai encapsulan dan protein (caseinate) juga bertindak sebagai co-encapsulant.  Teknologi spray drying digunakan untuk mengubah emulsi beverage whitener dari fase liquid menjadi fase powder, hal ini dilakukan untuk menambah umur simpan produk dan memudahkan dalam penanganan selama penyimpanan dan distribusi.  
 
Referensi
 
  • van Aken,G. A*, Blijdensteina,T.B.J, Hotruma,N.E., Colloidal destabilisation mechanisms in protein-stabilised emulsions, 2003, Current Opinion in Colloid  and Interface Science 8: 371–379
  • SABHARWAL, K and VAKALERIS, D.G., Stability of Fluid Food Emulsions. I. Effects of Emulsifiers, Electrolytes and Sodium Caseinate, 1971  JOUENAL OF DAIRY SCIENCE 55(3): 277 -282.
  • WHITEHURST, R.J. (Editor), Emulsifiers in Food Technology. 2004. Blackwell Publishing, UK
  • Dalgleish, D.G., Casein Micelles as Colloids: Surface Structures and Stabilities, 1998, J Dairy Sci 81:3013–3018

 

 
 
oleh : Asep S Nur
           QA Manager PT Santos Premium Krimer
 
 
(FOODREVIEW INDONESIA Edisi Februari 2011)

 

Artikel Lainnya

  • Ags 20, 2018

    Tantangan dan Manfaat Protein Whey Dalam Produk Minuman Jus

    Ada beberapa masalah utama yang menjadi tantangan aplikasi protein whey dalam produk minuman berbasis jus buah, yaitu terjadinya kristalisasi laktosa selama penyimpanan pada suhu refrigerasi, koagulasi protein whey saat perlakuan panas, konsentrat dengan viskositas yang tinggi berpengaruh pada efektivitas proses panas, berkurangnya umur simpan produk dalam suhu ruang, serta tingginya kandungan mineral dalam protein whey menimbulkan cita rasa asin-asam yang tidak diinginkan dalam produk. ...

  • Ags 20, 2018

    Kebijakan OSS untuk Hadapi Era Industri 4.0

    Industri pangan merupakan industri prioritas yang menyumbang 36% kontribusi terhadap PDB. ...

  • Ags 19, 2018

    Protein Whey Sebagai Ingridien Produk Minuman Ringan

    Protein whey merupakan jenis protein susu selain kasein yang mulai banyak digunakan sebagai ingridien pada produk pangan, misalnya produk minuman dan smoothies. Protein whey dapat digunakan sebagai ingridien dalam kelompok produk minuman, misalnya berbasis buah, minuman susu dan minuman olahraga. ...

  • Ags 18, 2018

    Manfaat Penggunaan Teknologi Plasma Pada Produk Susu dan Jus

    Penggunaan proses plasma dingin memiliki beberapa keuntungan diantaranya dapat menginaktivasi mikroorganisme secara efisien pada suhu rendah (<50oC), kompatibel dengan hampir sebagian besar kemasan produk dan kemasan modified atmospheres, mengurangi penggunaan bahan pengawet, tidak mengahasilkan residu dan dapat diaplikasikan pada produk pangan padat maupun cair. ...

  • Ags 17, 2018

    Jenis-Jenis Teknologi Plasma untuk Produk Minuman

    Teknologi plasma dibagi menjadi dua jenis yakni denominated nonthermal plasma (NTP) atau plasma dingin (cold plasma) dan thermal plasma. Plasma dingin dihasilkan pada suhu 30-60OC di bawah tekanan atmosfer atau ruang hampa (vacuum) dan membutuhkan lebih sedikit daya. Hal tersebut sangat sesuai jika diaplikasikan pada produk yang sensitif pada panas karena ion dan molekul yang tidak bermuatan mendapatkan sedikit energi dan stabil pada suhu rendah.  ...