emulsi surfaktan 5

Karakteristik Kinerja Surfaktan

Wetting dan Waterproofing

- Wetting dan waterproofing tergantung pada perubahan yang dihasilkan oleh surfaktan terhadap antarmuka.

- Semacam cairan disebarkan ke substrat (cairan atau padatan), cairan tersebut memindahkan fase awal yang kontak dengan substrat, menggantikannya dengan lapisan yang melingkupi cairan sehingga

terbentuk antarmuka baru dimana baik substrat dan fase awalnya kontak dengan lapisan baru tersebut.

- Perbedaan wetting dan waterproofing :

a. Pada wetting, adsorpsi surfaktan ke pemukaan memungkinkan air untuk disebarkan ke permukaan berlilin atau berminyak.

b. Pada waterproofing, antarmuka suautu permukaan diubah sehingga lebih bersifat hidrofobik, sehingga pembasahaan oleh air menjadi lebih sulit.

Foaming dan Defoaming

- Foaming dan defoaming tergantung pada perubahan yang dilakukan surfaktan terhadap antarmuka gas/larutan.

- Foam dihasilkan ketika gas dimasukan ke dalam larutan dimana terbetuk lapisan permukaan yang bersifat viskoelastis.

- Pada foaming, surfaktan ditambahkan untuk meningkatkan sifat viskoelastis, sehingga terbentuk busa lebih banyak.

- Pada defoaming, surfaktan ditambahkan untuk mengurangi atau menghilangkan sifat viskoelastis lapisan antarmuka gas/larutan. Hal ini dilakukan baik dengan menetralkan atau mengganti lapisan awal dengan lapisan baru yang lebih bersifat tidak viskoelastis.

Emulsifikasi dan Demulsifikasi

- Emulsi adalah dispersi suatu larutan (fasa diskontinyu) pada cairan yang bersifat immiscible (fasa kontinyu).

- Emulsi distabilkan oleh lapisan surfaktan (emulsifying agent) pada antarmuka antara dua cairan, sehingga menghasilkan pembatas elektrik yang menghalangi bersatunya droplet-droplet fase cairan yang terdispersi.

- Demulsifikasi suatu emulsi terjadi apabila pembatas elektrik dikurangi atau dihilangkan, sehingga menyebabkan pecahnya emulsi.

Dispersi dan Flokulasi

- Dalam emulsi, dispersi partikel padatan dalam suatu larutan dimana padatan tersebut bersifat tidak larut distabilkan menggunakan lapisan surfaktan (dispersing agent) pada antarmuka antara dua fasa yang menghasilkan pembatas elektrik sehingga mencegah bersatunya partikel-partikel padatan yang terdispersi.

- Pengurangan atau penghilangan pembatas elektrik menyebabkan terjadinya flokulasi.

Adhesion Promotion

- Adhesi antara 2 fasa immiscible tergentung pada kekuatan interaksi antara dua molekul berbeda yang berhadapan saling berseberangan antarmuka antara dua molekul tersebut.

- Makin kuat interaksi antara dua molekul tersebut, makin besar gaya adhesi antara dua fasa tersebut.

Air

Proses Pembusaan

Air

Lemak/Minyak Surfakt

an

Air

Air

Air

Udara

Udara

Udara

Udara

Air

Surfaktan

Solubilisasi pelarut yang bersifat tak larut (solvent-insoluble material)

- Diperlukan untuk melarutkan air dengan pelarut yang tidak dapat larut dengan air.

- Solubilisasi pelarut yang bersifat tidak larut dalam air tergantung pada kehadiran micelle surfaktan dalam fasa pelarut, dengan bagian hidrofobik dari micelle surfaktan berada di bagian dalam.

- Contohnya : melarutkan air ke bahan bakar pesawat terbang untuk mencegah terbentuknya formasi kristal es di saluran bahan bakar pada suhu di bawah titik beku air.

Hydrotropy

- Karakteristik yang sama atau menyerupai molekul surfaktan yang mampu meningkatkan kelarutan berbagai zat terlarut dalam suatu pelarut.

Peningkatan viskositas

- Viskositas fase larutan ditingkatkan dengan meningkatkan fraksi volume bahan terlarut (solute) dalam larutan

- Merupakan fungsi dari micelle dalam sistem, bahkan lebih bergantung pada struktur micelles surfaktan yang terbentuk.

Emulsifikasi

Teknologi Emulsi Surfaktan

Emulsifikasi dengan communition

Dipengaruhi oleh beberapa faktor :• Communition power• Duration of the communition• Viskositas kedua fase• Tegangan permukaan• Degradasi setelah proses communition dihentikan

Communition – Struktur Emulsi

Yang mana sebagai fase terdispersi dan fase kontinu ?

Dipengaruhi oleh :Rasio volume cairan, jenis emulsifier, temperatur.Banccroft’s rule :Sifat terpenting dari suatu emulsifier adalah kelarutannya (dalam kedua fase) atau dalam kasus solid sebagai stabiliser adalah wetting propetties dalam kedua fasa.

Identifikasi jenis-jenis emulsi

• Dilution test : emulsi dapat dilarutan hanya pada fasa eksternal/ fasa kontinu.

• Dye test : water soluble mewarnai O/W saja dan oil soluble mewarnai W/O saja.

• CoCl2/filter paper test : Kertas saring+CoCl2 biru akan berubah menjadi pink pada O/W.

• Fluoresence : Beberapa minyak berfluoresens dibawah UV, o/w tidak berfluoresens, w/o berfluoresens.

• Konduktivitas : untuk O/W yg ionik (Emulsi O/W menghantarkan listrik karena ada ion dalam air)

Emulsifikasi dengan communition (konvensional)

• Rotor stator systemTerdiri dari suatu bagian yang diam dan bagian yang berotasi.Pembentukan droplet disebabkan karena gangguan fluida dengan adanya turbulensi antara rotor dan stator.

Contoh: stirred tank, colloid mill (pada colloid mill, regim laminer atau turbulen tergantung dari viskositas campuran), toothed mill.

•High pressure homogenizerTerdiri dari suatu pompa

tekanan tinggi dan homogenizing nozzle. Pompa tekanan tinggi menghasilkan energi yang digunakan oleh nozzle untuk menghancurkan fasa dispersi.

Contoh : simple orifice valve, microfluidizer, jet disperser

• Ultrasonic assisted homogenizerUltrasound -- vibrasi dengan frekuensi tinggi.Droplet terbentuk pada zona turbulensi tinggi yang disebabkan oleh kavitasi (peronggaan ) induksi suara.

Karena keterbatasan kekuatan induksi suara, ada keterbatasan teknis jika peralatan tersebut akan digunakan untuk sistim dengan kapasitas yang sangat tinggi.

Emulsifikasi dengan communition (Membrane dan microchannel)

• Membrane EmulsificationPermeation of dispersed phase

under applied pressure

Permeation of disperse phase under applied pressure

Circulation of continuous

phase

Droplets

Membrane

Membrane

Emulsions

Membrane Emulsification

• Fase terdispersi ditekan melalui pori-pori membran, sedangkan fase kontinu mengalir melalui permukaan membran. Droplet berkembang pada bagian luar pori sampai pada ukuran tertentu dan kondisi tertentu droplet akan terlepas.

• Fase terdispersi tidak boleh membasahi permukaan membran. Membran hidrofilik : emulsi O/W, membran hidrophobik : emulsi W/O.

• Diperlukan tekanan minimum untuk terjadinya emulsifikasi (Pc), Pc = (4 cos ) / Dp

Microchannel Emulsification

Droplet terbentuk dengan pemampatan fase terdispersi melalui silicon microchannel. Droplet fase terdispersi tersebut akan mengembang pada terrace sebelum terlepas dan mengalir ke fase kontinu.

Keterbatasan : jumlah luaran/ hasil yang kecil

Microfluidic Device

Microfluidic : mempunyai satu atau lebih channel dengan minimum ukuran < 1 mm.Salah satu contohnya adalah : capilarry microfluidic.

Outer fluid

Inner fluid

OUTER FLUID

INNER FLUID

Emulsifikasi dengan communition (SUMMARY)

• Rasio fase volume• Viskositas kedua fasa• Kelarutan kedua fasa• Jenis dan konsentrasi bahan tambahan (emulsifier,

stabilizer).• Penyusutan energi dan power input.• Geometri stirrer maupun vessel.• Perubahan termodinamika selama emulsifikasi.• Ukuran pori/ channel/ capillary device.