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

 

 

 

oleh : Asep S Nur

           QA Manager PT Santos Premium Krimer

 

 

(FOODREVIEW INDONESIA Edisi Februari 2011)