PENERAPAN SIFAT KOLIGATIF PADA PEMBUATAN ES KRIM

PENERAPAN SIFAT KOLIGATIF PADA

PEMBUATAN ES KRIM

Untuk memenuhi Tugas Kelompok Mata Pelajaran Kimia

Kelas XII A IPA MA Al Urwatul Wutsqo

Guru Pembimbing:

Ahsanuddin, S.Pd.

Anggota Kelompok:

1.      Dewi Zuhrotul Husna

2.      Dwi Ima Lestari

3.      Eka Manzilatul Farihah

4.      Ilma Ruhana

5.      Izzah Nur Fahma

6.      Mahmudatul Azizah

7.      Misbahul Khoiriyah

8.      Nur Lailiyatul Fajriyah

9.      Sriyatun

10.  Sulistiyani

                                                                

MA AL URWATUL WUTSQO

TAHUN AJARAN 2013/2014

BULUREJO DIWEK JOMBANG

Sekretariat : Jalan. KH. M. Ya’qub Husein no. 04 Bulurejo Diwek Jombang 61471, telp. 088805109637

KATA PENGANTAR

Assalaamu’alaikum warahmatullaahi wabarakaatuh.

            Maha Suci Allah yang senantiasa memberikan kasih sayang-Nya yang tiada batas pada seluruh makhluk-Nya. Ucapan alhamdulillah kepada Rasulullah SAW. yang telah membawa kita semua dari zaman jahiliyyah menuju zaman Ad-diinul Islam.

            Ucapan syukur alhamdulillah kepada Allah SWT. yang telah memberikan anugerah kepada kita, salah satunya yaitu kecerdasan, baik intelektual, emosional, spiritual, dsb., sehingga kami dapat menyelesaikan tugas mata peajaran kimia untuk membuat makalah dengan judul Penerapan Sifat Koligatif Pada Pembuatan Es Krim.

            Ucapan terimakasih kami sampaikan pada guru pembimbing yang telah membimbing kami dalam menyelesaikan tugas ini sehingga dapat terselesaikan dengan baik. Terimakasih juga pada teman- teman yang sudah kompak dalam mengerjakan tugas. Semoga kerjasama semua pihak dalam pengerjaan tugas ini mendapatkan ridho Allah SWT.

            Semoga makalah ini bermanfaat salah satunya menjadi referensi bahan belajar khususnya bagi kami dan umumnya bagi pembaca sekaligus menjadi amal shalih bagi siapapun yang terlibat dalam pembuatan makalah ini.

            Demikianlah pengantar dari kami. Kami menyadari bahwa dalam makalah ini masih banyak kekurangan oleh karena itu kami harapkan kritik dan saran yang bersifat konstruktif dari pembaca semuanya.

            Mohon maaf apabila terdapat kekurangan. Karena kebaikan datangnya dari Allah dan keburukan datangnya dari nafsu. Terimakasih.

Wassalaamu’alaikum warahmatullaahi wabarakaatuh.

                                                                                                Jombang, 25 September 2013

                                                                                                a.n. Ketua Kelompok

                                                                                                ___________________

                                                                                               

DAFTAR ISI

1.      Cover                                                                                                                           1

2.      Kata Pengantar                                                                                                             2

3.      Daftar Isi                                                                                                                     3

4.      A. Sifat Koligatif Larutan                                                                                            4

B. Penurunan Titik Beku Larutan                                                                                4

C. Penyebab dan Definisi Penurunan Titik Beku Larutan                                          5

D. Penerapan Penurunan Titik Beku Larutan Dalam Pembuatan Es Krim                 6

E. Komposisi Es Krim Dan Manfaatnya                                                                    7

F. Alat Pembuatan Es Krim                                                                                        8

G. Kesimpulan                                                                                                            10

5.  Daftar Pustaka                                                                                                                        11

A.    Sifat Koligatif Larutan

Larutan merupakan campuran homogen antara dua atau lebih zat. Adanya interaksi antara zat terlarut dan pelarut dapat berakibat terjadinya perubahan sifat fisis dari komponen-komponen penyusun larutan tersebut. Salah satu sifat yang diakibatkan oleh adanya interaksi antara zat terlarut dengan pelarut adalah sifat koligatif larutan. Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang hanya dipengaruhi oleh jumlah partikel zat terlarut di dalam larutan, dan tidak dipengaruhi oleh sifat dari zat terlarut.

Hukum Ralout merupakan dasar bagi empat sifat larutan encer yang disebut sifat koligatif (dari bahasa lain colligare, yang berarti “megumpul bersama”) sebab sifat-sifat itu tergantung pada efek kolektif jumlah partikel terlarut, bukannya pada sifat partikel yang terlibat. Keempat sifat itu ialah:

1.      Penurunan tekanan uap larutan relatif terhadap tekanan uap pelarut murni.

2.      Peningkatan titik didih.

3.      Penurunan titik beku.

4.      Gejala tekanan osmotik.

B.     Penurunan Titik Beku Larutan

Proses pembekuan suatu zat cair terjadi bila suhu diturunkan, sehingga jarak antar partikel sedemikian dekat satu sama lain dan akhirnya bekerja gaya tarik menarik antarmolekul yang sangat kuat. Adanya partikel-partikel dari zat terlarut akan mengakibatkan proses pergerakan molekul-molekul pelarut terhalang, akibatnya untuk dapat lebih mendekatkan jarak antarmolekul diperlukan suhu yang lebih rendah. Jadi titik beku larutan akan lebih rendah daripada titik beku pelarut murninya. Perbedaan titik beku akibat adanya partikel-partikel zat terlarut disebut penurunan titik beku (∆T_f). Penurunan titik beku larutan sebanding dengan hasil kali molalitas larutan dengan tetapan penurunan titik beku pelarut (K_f), dinyatakan dengan persamaan:

            ∆T_{f =} K_f m atau ∆T_{f =} K_f (n x 1000/p)

            Dimana:

∆T_f = penurunan titik beku

K_f   = tetapan penurunan titik beku molal

n    =  jumlah mol zat pelarut

p    = massa zat pelarut

Titik beku larutan merupakan titik beku pelarut murni dikurangi dengan penurunan titik bekunya atau T_f = T_f ^o - ∆T_f.

C.    Penyebab dan Definisi Penurunan Titik Beku Larutan

Apakah yang dimaksud dengan penurunan titik beku? Air murni membeku pada suhu 0^o C, dengan adanya zat terlarut misalnya saja ditambahkan gula kedalam air tersebut maka titik beku larutan ini tidak akan sama dengan 0^o C, melainkan akan turun dibawah 0^o C, inilah yang dimaksud sebagai “penurunan titik beku”.

Jadi larutan akan memiliki titik beku yang lebih rendah dibandingkan dengan pelarut murninya. Sebagai contoh larutan garam dalam air akan memiliki titik beku yang lebih rendah dibandingkan dengan pelarut murninya yaitu air, atau larutan fenol dalam alkohol akan memiliki titik beku yang lebih rendah dibandingkan dengan pelarut murninya yaitu alkohol.

Mengapa hal ini terjadi? Apakah zat terlarut menahan pelarut agar tidak membeku? Penjelasan mengapa hal ini terjadi lebih mudah apabila dijelaskan dari sudut pandang termodinamik sebagai berikut.

Contoh, air murni pada suhu 0^o C. pada suhu ini air berada pada kesetimbangan antara fasa cair dan fasa padat. Artinya kecepatan air berubah wujud dari cair ke padat atau sebaliknya adalah sama, sehingga bisa dikatakan fasa air dan fasa padat. Pada kondisi ini memiliki potensial kimia yang sama, atau dengan kata lain tingkat energi kedua fasa adalah sama.

Besarnya potensial kimia dipengaruhi oleh temperatur, jadi pada suhu tertentu potensial kimia fasa padat atau fasa cair akan lebih rendah daripada yang lain, fasa yang memiliki potensial kimia yang lebih rendah  secara energi lebih disukai, misalnya pada suhu 2^o C fasa cair memiliki potensial kimi yang lebih rendah dibanding fasa padat sehingga pada suhu ini maka air cenderung berada pada fasa cair, sebaliknya pada suhu -1^o C fasa padat memiliki potensial kimia yang lebih rendah sehigga pada suhu ini air cenderung berada pada fasa padat.

Apabila ke dalam air murni kita larutkan garam dan kemudian suhunya kita turunkan sedikit demi sedikit, maka dengan berjalannya waktu pendinginan maka perlahan-lahan sebagian larutan akan berubah menjadi fasa padat hingga pada suhu tertentu akan berubah menjadi fasa padat secara keseluruhan. Pada umumnya zat terlarut lebih suka berada pada fasa cair dibandingkan dengan fasa padat, akibatnya pada proses pendinginan berlangsung, larutan akan mempertahankan fasanya dalam keadaan cair, sebab secara energi larutan lebih suka berada pada fasa cair dibandingkan dengan fasa padat. Hal ini menyebabkan potensial kimia pelarut dalam fasa cair akan lebih rendah (turun) sedangkan potensial kimia pelarut dalam fasa padat tidak terpengaruh. Maka akan lebih banyak energi yang diperlukan untuk mengubah larutan menjadi fasa padat karena titik bekunya menjadi lebih rendah dibandingkan dengan pelarut murninya. Inilah sebab mengapa adanya zat terlarut akan menurunkan titik beku larutannya. Rumus untuk mencari penurunan titik beku larutan adalah sebagai berikut:

∆T_{f =} K_f . m . i

Keterangan:

∆T_f   = penuruna titik beku

∆ m = molalilatis larutan

K_f    = tetapan konstanta titik beku larutan

Jangan lupa untuk menambahkan faktor Van Hoff pada rumus di atas apabila larutan yang ditanyakan adalah larutan elektrolit.

D.    Penerapan Penurunan Titik Beku Larutan Dalam Pembuatan Es Krim

Bagaimana es krim dibuat?

Adonan es krim ditempatkan dalan bejana yang terendam es batu dan air yang telah diberi garam dapur sambil diputar-putar untuk memperoleh suhu yang lebih rendah dari 0^o C. Proses tersebut mengakibatkan adonan es krim membeku dengan titik beku es beberapa derajat dibawah titik beku air murni. Hal ini terjadi karena proses perpindahan kalor dari adonan es krim ke dalam campuran es batu, air dan garam dapur.

Temperatur normal campuran es dan air adalah 0^o C. akan tetapi itu tidak cukup dingin untuk membekukan es krim. Temperatur yang diperlukan untuk membekukan es krim adalah -3^o C atau lebih rendah. Untuk mencapai suhu tersebut perlu ditambahkan garam dalam proses pembekuan es krim. Sebenarnya banyak bahan kimia lain yang dapat digunakan tetapi garam relatif murah. Garam berfungsi menurunkan titik beku larutan. Ketika es diampur dengan garam, es mencair dan terlarut membentuk air garam serta menurunkan temperaturnya. Proses ini memerlukan panas dari luar. Campuran itu mendapatkan panas dari adonan es krim maka hasilnya adalah es krim padat dan lezat seperti yang diinginkan.

Es krim merupakan makanan dengan gizi tinggi. Hidangan yang sudah tersaji sejak zaman Romawi atau 400 SM itu ternyata mampu menyembuhkan influenza, serta mengandung zat anti tumor. Pada tahun 1851 es krim dapar dikatakan sebagai jenis hidangan paling populer di dunia. Pada tahun 2003, produksi es krim dunia mencapai lebih dari satu miliar liter dan dikonsumsi oleh miliaran konsumen per tahun. Es krim adalah anggota kelompok hidangan beku yang memiliki tekstur semi padat. Banyak fakta menyebutkan bahwa es krim merupakan salah satu makanan bernilai gizi tinggi. Nilai gizi es krim sangat tergantung pada nilai gizi bahan bakunya. Bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan es krim adalah lemak susu, padatan susu tanpa lemak (skim), gula pasir, bahan penstabil, pengemulsi, dan pencita rasa. Proses pembuatan es krim terdiri dari pencampuran bahan, tes teurisasi, homogenasi, aging didalam refrigerator, pembekuan sekaligus pengadukan didalam votator, dan terakhir adalah pengerasan (hardening) didalam freezer. Dibalik kelembutan dan rasa manisnya, es krim terbukti memiliki beberapa fakta gizi yang tak terduga. Keunggulan es krim didukung oleh bahan baku utamanya, yaitu susu tanpa lemak dan lemak susu. Susu disebut sebagai makanan yang hampir sempurna karena kandungan zat gizi yang lengkap. Para penelliti menemukan lebih dari 100.000  jenis molekul yang terkandung di dalam susu, selain air dan lemak, molekul-molekul tersebut mencakup protein, karbohidrat, mineral, enzim-enzim, gas serta vitamin A, C dan D. terdapat beberpa peneliti yang menyatakan bahwa susu termasuk dalam golongan pangan fungsional. Sebagian besar komponen dalam susu telah diketahui fungsinya secara biologis bagi tubuh. Komponen yang telah diketahui fungsinya adalah protein terutama bagian whey, termasuk didalamnya alfalaktalbumin, betakloglobulin, imunoglobulin, laktoferin, dan glikomakropeptida. Alfalaktalbumin berperan serta dalam metabolisme karbohidrat. Enzim ini memiliki kemampuan berinteraksi dengan enzim galaktotransferase. Fungsi enzim tersebut mentransportasikan galaktosa ke pool glukosa. Beberapa penelitian membuktikan alfalaktalbumin sebagai zat anti tumor.

E.     Komposisi Es Krim Dan Manfaatnya

KOMPOSISI ES KRIM

Ada 5 komponen penyusun es krim:

1.      Krim

2.      Skim

3.      Air

4.      Gula

5.      Stabilizer

Kadar air dalam es krim antara 60% - 62%, jika air terlalu banyak maka es krim menjadi kasar, jika air terlalu sedikit maka es krim menjadi terlalu padat. Untuk bisa creamy, 60% - 62% itu sudah ukuran yang teruji. Dengan demikian maka kadar bahan kering adalah 38% - 40%.

MANFAAT KRIM

Krim adalah bagian yang paling banyak mengandung lemak pada susu. Panaskan susu sapi sampai suhu pasteur (70C – 80C), kemudian didinginkan agak lama sampai muncul selaput yang makin lama tebal. Selaput inilah yang dinamakan krim, memang Cuma sedikit karena kadar krim dalam susu sampai hanya 3,5%. Fungsi dari krim ini adalah memberikan aroma susu dan mencegah pembentukan kristal yang terlalu besar. Pada hakikatnya krim adalah lemak, maka kita bisa menggunakan lemak lain, umumnya adalah santan atau telur. Dengan konsekuensi akan berkurangnya/ hilangnya aroma susu diganti menjadi aroma santan atau aroma telur, bisa juga dicampurkan ketiga lemak tersebut, sesuai selera. Tapi tidak semua lemak bisa dipakai untuk es krim, mentega atau korver akan membuat es krim mengental, minyak kedelai tidak mengendal tapi aroma es krim menjadi aneh. Jadi yang direkomendasikan adalah lemak susu, lemak telur dan lemak santan. Kadar lemak dalam es krim adalah 8%-16%.

MANFAAT GULA

Gula tidak hanya berfungsi sebagai pemberi rasa manis pada es krim, tapi juga menurunkan titik beku adonan, sehingga adonan tidak terlalu cepat membeku saat diproses. Ini penting agar udara yang masuk kedalam adonan bisa lebih banyak sehingga tekstur menjadi lebih lembut. Kadar gula dalam es krim adalah 15%.

MANFAAT STABILIZER

Adonan es krim jika dibekukan tanpa stabilizer, maka molekul lemak dan molekul air yang sebelumnya sudah tercampur rata maka memisah pelan-pelan. Membentuk kelompok air dan kelompok lemak. Lemak menjadi keras sedangkan air menjadi kristal. Stabilizer berfungsi untuk emulsi, yaitu membentuk selaput yang berukuran mikro untuk mengikat molekul lemak, air dan udara. Dengan demikian air tidak akan mengkristal, dan lemak tidak akan mengeras. Stabilizer juga bersifat mengentalkan adonan, sehingga selaput-selaput tadi bisa stabil. Kadar stabilizer dalam es krim adalah 0,3%.

F.     Alat Pembuatan Es Krim

Nancyjohnson dari Philladelphia adalah orang yang pertama menciptakan alat pembuatan es krim. Alat yang ia ciptakan adalah ember dari kayu yang didalamnya ada wadah lebih kecil dari logam. Wadah logam ini dapat diputar dengan menggunakan padal. Ruang diantara wadah kecil dan ember kayu diisi dengan campuran es dan garam. Pembuatan es krim sebenarnya sederhana saja, yakni mencampurkan bahan-bahan dan kemudian mendinginkannya.

Air murni pada tekanan 1 atmosfer akan membeku pada suhu 0^oC. Namun, bila ke dalam air dilarutkan zat lain, titik beku air akan menurun. Jadi, untuk membekukan adonan es krim pun memerlukan suhu dibawah 0^oC. Misalkan adonan es krim dimasukkan dalam wadah logam, kemudian diruang antara ember kayu dan wadah logam dimasukkan es.

Awalnya, suhu es itu akan kurang dari 0^oC. Namun, permukaan es yang berkontak langsung dengan udara akan segera naik suhunya mencapai 0^oC dan sebagiannya akan mencair. Suhu campuran es dan air tadi akan tetap 0^oC selama esnya belum semuanya mencair. Seperti disebut diatas, jelas campuran es krim tidak membeku pada suhu 0^oC akibat sifat koligatif penurunan titik beku.

Bila ditaburkan sedikit garam ke campuran es dan air tadi, maka akan didapatkan hal yang berbeda. Air lelehan es dengan segera akan melarutkan garam yang ditaburkan. Dengan demikian, kristal es akan terapung dilarutan garam. Karena larutan garam akan mempunyai titik beku yang lebih rendah dari 0^oC, es akan turun suhunya sampai titik beku air garam tercapai. Dengan kata lain, campuran es krim tadi dikelilingi oleh larutan garam yang temperaurnya lebih rendah dari 0^oC sehingga adonan es krim itu akan dapat membeku. Tetapi kalau campuran itu hanya dibiarkan saja mendingin tidak akan dihasilkan es krim, melainkan gumpalan padat dan rapat berisi kristal-kristal es yang tidak akan enak kalau dimakan. Bila diinginkan es krim yang enak dimulut, selama proses pembekuan tadi adonan harus diguncang-guncang. Pengocokan atau pengadukan campuran selama proses pembekuan merupakan kunci dalam pembuatan es krim yang baik. Proses pengguncangan ini bertujuan ganda. Pertama, untuk mengecilkan ukuran kristal es yang terbentuk ; semakin kecil kecil ukuran kristal esnya, semakin lembut es krim yang terbentuk. Kedua, dengan proses ini akan terjadi pencampuran udara ke dalam adonan es krim. Gelembung-gelembung udara yang tarcampur dalam adonan inilah yang menghasilkan busa yang seragm (homogen).

Peran emulsifier

Metode sederhana pengadukan dan pendinginan secra aserempak in ternyata menimbulkan masalah lain. Krim pada adsarnya terdiri atas globula kecil lemak yang tersuspensi dalam air. Globula-globula ini tidak saling bergabung sebab masing-masing dikelilingi membran protein yang menarik air, dan airnya membuat masing-masing globula tetap menjauh. Pengadukan akan  merusak membran protein yang menbuat globula lemak tadi kemudian dapat saling mendekat. Akibatnya, krim akan nak ke permukaan.hal seperti ini diinginkan bila yang akan dibuat adalah mentega atau minyak, tetapi jelas tidak diinginkan bila yang akan dibuat es krim.

Penyelesaian sederhananya adalah dengan menabah kanemulsifier pada campuran. Molekul emulsifier akan menggantikan membran protein, satu ujung molekulnya akan melarut di air, sedangkan ujung satunya akan melarut di lemak. Lecitin, molekul yang terdapat dalam kuning telur adalah contoh emulsifier sederhana. Oleh karena itu salah satu bahan pembuat gliserida atau polisorbat yang dapat mendispersikan globula lemak dengan lebih efektif.

G.    Kesimpulan

1.      Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang hanya dipengaruhi oleh jumlah partikel zat terlarut didalam larutan, dan tidak dipengaruhi oleh sifat dari zat terlarut.

2.      Perbedaan titik beku akibat adanya partikel-partikel zar terlarut disebut penurunan titik beku (∆T_f) _. penuruna titik beku larutan sebanding dengan hasil kali molalitas larutan dengan tetapan penutrunan titik beku pelarut (K_f), dinyatakan dengan persamaan:

∆T_{f =} K_f m atau ∆T_{f =} K_f (n x 1000/p)

3.      Temperatur normal campuran es dan air adalah 0^oC akan tetapi tidak cukup dingin untuk membekukan es krim. Temperatur yang diperlukan untuk membekuka es krim adalah -3 ^oC atau lebih rendah. Untuk mencapai suhu tersebut perlu ditambahkan garam dalam proses pembuatan es krim. Garam berfungsi menurunkan titik beku larutan. Ketika es dicampur engan garam, es mencair dan terlarut membentuk air garam serta menurunkan temperaturnya. Proses ini memerlukan panas dari luar. Campuran itu mendapatkan panas dari adonan es krim maka hasilnya adalah es krim padat dan lezat seperti yang diinginkan.