BAB II. PENELAAHAN PUSTAKA
B. Emulsi
Emulsi merupakan suatu sistem heterogen, minimal terdiri dari satu macam cairan yang tidak saling campur dan terdispersi ke dalam cairan lain dalam bentuk droplet atau globules yang biasanya berdiameter lebih dari 0,1µm (Allen,
L.V., 2002). Tipe emulsi A/M, merupakan emulsi yang mempunyai fase dalam air dan fase luar minyak dan tipe emulsi M/A, merupakan emulsi yang mempunyai fase dalam minyak dan fase luar air (Ansel, H.C., 1989).
Uji penentuan tipe emulsi dilakukan untuk memastikan apakah emulsi yang dibuat merupakan tipe M/A atau A/M. Uji yang sering dilakukan adalah :
• Uji miscibility dalam minyak atau air. Emulsi hanya akan tercampur dengan liquid yang memiliki fase kontinyu yang sama.
• Uji staining. Menggunakan pewarna yang larut air atau larut minyak, yang pada salah satu fase akan terlarut atau terwarnai (Aulton, M.E., 2002).
2. Proses emulsifikasi
a. Teori Tegangan Permukaan
Menurut teori ini semua cairan mempunyai kecenderungan menerima suatu bentuk yang mempunyai luas permukaan terbuka dalam jumlah yang paling kecil. Dalam tetesan cairan yang bulat, ada tenaga (kekuatan) yang cenderung meningkatkan hubungan dari molekul-molekul zat untuk menahan distorsi dari tetesan menjadi suatu bentuk yang kurang bulat. Jika dua atau lebih tetesan cairan yang sama saling bertemu kecenderungan untuk bergabung membuat satu tetesan yang lebih besar dan mempunyai luas permukaan yang lebih kecil dibandingkan dengan luas permukaan total dari tetesan-tetesan tersebut sebelum bergabung. Zat-zat yang dapat meningkatkan penurunan tahanan untuk pecah dapat merangsang suatu cairan untuk menjadi tetesan yang lebih kecil. Zat-zat yang menurunkan tegangan ini disebut surface active agent
(surfactant) (Ansel, H.C., 1989).
b. Oriented Wedge Theory
Teori ini menganggap lapisan monomolekular dari zat pengemulsi melingkari suatu tetesan fase dalam emulsi. Zat pengemulsi mengarahkan dirinya di sekitar dan dalam suatu sistem yang mengandung dua cairan yang saling tidak bercampur, zat pengemulsi akan memilih larut dalam salah satu fase dan terikat kuat dalam fase tersebut dibandingkan dengan fase lainnya. Karena molekul-molekul mempunyai suatu bagian hidrofilik dan suatu bagian hidrofobik, maka molekul-molekul tersebut akan mengarahkan dirinya ke masing-masing fase. Umumnya suatu zat pengemulsi yang mempunyai
karakteristik hidrofilik lebih besar daripada sifat hidrofobiknya akan membentuk suatu emulsi minyak dalam air dan suatu emulsi air dalam minyak sebagai hasil penggunaan zat pengemulsi yang lebih hidrofobik daripada hidrofilik (Ansel, H.C., 1989).
c. Teori Plastik
Teori ini menempatkan zat pengemulsi pada antarmuka minyak dan air, mengelilingi tetesan fase dalam sebagai suatu lapisan tipis atau film yang diadsorbsi pada permukaan dari tetesan. Lapisan tersebut mencegah kontak dan bersatunya fase terdispersi, makin kuat dan makin lunak lapisan tersebut akan makin besar dan makin stabil emulsinya. Pembentukan emulsi tipe A/M atau M/A tergantung pada derajat kelarutan dari zat pengemulsi dalam kedua fase tersebut, zat yang larut dalam air akan merangsang terbentuknya emulsi M/A dan zat pengemulsi yang larut dalam minyak sebaliknya (Ansel, H.C., 1989). d. Teori Lapisan Listrik Rangkap
Jika terdispersi ke dalam air, satu lapis air yang langsung berhubungan dengan permukaan minyak akan bermuatan sejenis, sedangkan lapisan berikutnya akan mempunyai muatan yang berlawanan dengan lapisan di depannya. Dengan demikian seolah-olah tiap tetesan minyak dilindungi oleh dua benteng lapisan listrik yang saling berlawanan. Benteng tersebut akan menolak setiap usaha dari tetesan minyak yang akan bergabung menjadi satu molekul besar, karena susunan listrik yang menyelubungi setiap tetesan minyak mempunyai susunan yang sama. Dengan demikian, antara sesama tetesan akan tolak menolak, stabilitas emulsi akan bertambah (Parrott, E.I., 1971).
e. Teori Pasak
Teori ini mempertimbangkan bangun geometrik emulgator dan menjelaskan mengapa suatu emulgator menyebabkan pembentukan emulsi M/A, yang lain emulsi A/M. Dalam hal emulgatornya larut air, bagian hidrofilnya akan menebal dan memenuhi ruang melalui keteraturan steriknya atau akibat proses hidratasinya. Pada emulgator lipofil, misal pada sabun kation bervalensi banyak, terjadi hal sebaliknya. Rantai rangkap asam lemak membutuhkan ruang yang lebih besar, sehingga kecenderungan disosiasi garam alkali tanah berkurang dan proses hidratasi gugus hidroksilnya lebih rendah. Efek pasak menyebabkan melengkungnya batas antar permukaan mengelilingi tetesan air (Voigt, R., 1994).
3. Emulgator
Emulgator adalah surfaktan yang mengurangi tegangan antar muka antara fase minyak dan air, meminimalkan energi permukaan dari droplet yang terbentuk. Emulgator merupakan suatu molekul yang mempunyai rantai hidrokarbon nonpolar dan polar pada tiap ujung rantai molekulnya. Penggunaan campuran dua macam emulgator biasanya lebih stabil dibanding penggunaan emulgator tunggal dengan menjumlahkan HLB secara langsung. Emulgator dapat dicampurkan dengan perbandingan dan proporsi yang sesuai (Allen, L.V., 2002).
Metode pemilihan emulgator yang tepat untuk menghasilkan emulsi yang stabil masih bersifat semiempiris, yaitu berdasarkan pada konsep
Hydrophile-Lipoophile Balance (HLB), metode Phase Inversion Temperature (PIT), dan
metode mikroskopik untuk emulsi multifase (Eccleston, G.M., 2007). a. Konsep Hydrophile-Lipoophile Balance (HLB)
Harga HLB memberikan informasi tentang keseimbangan hidrofil lipofil, yang dihasilkan dari ukuran dan kekuatan gugus hidrofil dan lipofil. Suatu zat lipofil disusun dalam harga HLB yang lebih rendah, zat hidrofil dalam harga HLB yang lebih tinggi (Voigt, R., 1994).
Umumnya emulgator yang mempunyai harga HLB 3 sampai 6 menghasilkan emulsi A/M, sedangkan yang mempunyai harga HLB 8 sampai 18 menghasilkan emulsi M/A (Anief, M., 2000). Metode pemilihan emulgator berdasarkan pada tipe minyak yang memerlukan emulgator dengan harga HLB yang spesifik untuk menghasilkan emulsi yang stabil. Sejumlah emulgator ataupun campurannya memiliki nilai HLB yang mendekati nilai required HLB
minyak sehingga dapat dihasilkan emulsi yang stabil (Eccleston, G.M., 2007). b. Metode Phase Inversion Temperature (PIT)
Menurut Shinoda, K., dan Arai, H., (1964), terdapat HLB temperature
atau Phase Inversion Temperature (PIT), yaitu suhu di mana komponen
hidrofilik dan lipofilik dalam suatu emulgator nonionik berada dalam keseimbangan yang mengakibatkan terjadinya inversi pada emulsi.
Metode PIT lebih memperhatikan karakteristik emulsi dibanding emulgator dalam pemilihan emulgator yang akan digunakan. Metode ini berdasarkan pada stabilitas emulsi M/A yang mengandung surfaktan nonionik yang dikaitkan dengan derajat hidrasi dari lapisan antarmuka. Stabilitas emulsi akan berkurang dengan meningkatnya temperatur ataupun dengan adanya penambahan garam karena adanya perubahan hidrasi yang signifikan pada lapisan antarmuka. Inversi fase, karena adanya perubahan kecenderungan lapisan emulgator larut dalam air pada temperatur rendah menjadi cenderung larut dalam minyak pada temperatur tinggi, di mana terjadi pada temperatur spesifik untuk emulsi tertentu dan dapat ditentukan secara eksperimental (Eccleston, G.M., 2007).
c. Metode mikroskopik
Mekanisme stabilisasi emulsi oleh surfaktan dapat dipelajari menggunakan metode mikroskopik. Metode ini berdasarkan pada pengamatan campuran emulgator yang baik akan menstabilkan emulsi melalui pembentukan
multilayers dari fase gel yang stabil (Eccleston, G.M., 2007).