Apa Itu Koloid? Pengertian, Jenis, dan Aplikasinya dalam Kehidupan

Tugas Kimia Fisik Pangan

Pengertian dan Sistem Koloid

Istilah "koloid" berasal dari bahasa Yunani, yaitu kolla yang berarti perekat. Istilah ini pertama kali diperkenalkan oleh Thomas Graham pada tahun 1861. Graham membedakan koloid dari larutan sejati berdasarkan kemampuan partikel koloid untuk tidak melewati membran permeabel, sementara zat seperti gula, urea, dan natrium klorida dapat melewati membran tersebut. Sistem koloid berada di antara larutan sejati dan suspensi kasar berdasarkan ukuran partikel yang terdispersi. Partikel larutan sejati berukuran kurang dari 1 nanometer (nm), partikel koloid memiliki ukuran antara 1 nm hingga 1000 nm, sedangkan partikel suspensi kasar lebih besar dari 1000 nm. Koloid bersifat homogen berarti partikel terdispersi tidak terpengaruh oleh gaya gravitasi atau gaya lain yang dikenakan kepadanya sehingga tidak terjadi pengendapan. Sifat homogen ini juga dimiliki oleh larutan, namun tidak dimiliki oleh campuran biasa (suspensi). koloid mudah dijumpai di mana-mana seperti susu, agar-agar,tinta, sampo, serta awan. Sitoplasma dalam sel juga merupakan sistem koloid.

Sistem koloid atau suspensi koloid adalah suatu campuran berfase dua, yaitu fase terdispersi dan fase pendispersi, dengan ukuran partikel terdispersi berkisar antara 10−7 hingga 10−4 cm. Ukuran partikel terdispersi ini tidak selalu menunjukkan bentuk atau keadaan partikelnya. Partikel tersebut dapat berupa atom, molekul kecil, atau molekul yang sangat besar. Saat suatu zat dilarutkan ke dalam pelarut, sistem yang terbentuk bergantung pada diameter partikel zat tersebut. Berdasarkan ukuran partikel, sistem dapat dikelompokkan menjadi tiga jenis utama:

• Larutan sejati: memiliki partikel dengan diameter kurang dari 1 nm, contohnya adalah larutan gula atau garam dalam air.
• Sistem koloid: memiliki partikel dengan diameter antara 1 nm hingga 1000 nm, contoh khasnya adalah susu, yang merupakan emulsi.
• Suspensi kasar: memiliki partikel dengan diameter lebih besar dari 1000 nm, contohnya adalah campuran pasir dalam air.

Karakteristik Koloid

Dispersi molekuler pada koloid merupakan salah satu karakteristik utama yang membedakannya dari jenis campuran lain, seperti larutan atau suspensi. Dalam sistem koloid, partikel-partikel terdispersi memiliki ukuran yang berada dalam rentang 1-100 nanometer, sehingga terlalu kecil untuk dilihat dengan mata telanjang namun cukup besar untuk menghasilkan efek Tyndall, yaitu fenomena penyebaran cahaya. Ukuran partikel yang sedemikian kecil memungkinkan partikel-partikel koloid untuk tetap terdispersi dalam medium pendispersi tanpa mengalami pengendapan. Karakteristik ini menjadikan koloid sebagai sistem heterogen yang secara visual tampak homogen, karena partikel-partikelnya tidak terlihat secara langsung. Dispersi molekuler ini juga memengaruhi sifat fisik koloid, seperti kestabilannya dan interaksinya dengan lingkungan sekitarnya, yang membuat koloid memiliki aplikasi luas dalam berbagai bidang, termasuk industri, farmasi, dan teknologi

Jenis – jenis Koloid

Koloid dapat dikelompokkan berdasarkan kombinasi fase terdispersi dan medium pendispersi. Kombinasi wujud zat yang dimiliki fase terdispersi dan medium pendispersi akan membentuk sembilan kemungkinan campuran, yaitu campuran padat-padat, campuran padat- cair, campuran padat-gas, campuran cair-padat, campuran cair-cair, campuran gas-cair, campuran gas dan padat, campuran cair-gas, dan campuran gas-gas. Dari sembilan campuran tersebut, hanya delapan campuran yang membentuk sistem koloid. Campuran gas-gas tidak membentuk sistem koloid. Koloid yang zat terdispersinya berwujud padat disebut sol, koloid yang zat terdispersinya berwujud cair disebut emulsi, sedangkan koloid yang zat terdispersinya berwujud gas disebut buih. Ketiga jenis koloid tersebut dapat dikelompokkan lagi berdasarkan wujud medium pendispersinya 

Stabilitas Koloid

    Kestabilan koloid adalah kemampuan partikel koloid untuk tetap terdispersi dalam medium tanpa mengalami penggumpalan atau pengendapan. Hal ini ditentukan oleh interaksi antara partikel-partikel dalam sistem koloid. Proses penggabungan partikel koloid disebut agregasi, yang dapat terjadi akibat penambahan koagulan. Pemahaman mengenai kestabilan koloid sangat penting dalam berbagai bidang, seperti pertanian, pengolahan air minum, dan industri pangan. Teori lapis listrik yang dikemukakan oleh Gouy dan Chapman menjelaskan distribusi ion di sekitar partikel koloid yang bermuatan dalam medium cair. Teori ini menggambarkan adanya lapis ganda listrik yang terdiri dari lapis Stern, tempat ion-ion lawan teradsorpsi kuat pada permukaan partikel, dan lapis difusi, tempat ion-ion terdistribusi secara bertahap mengikuti gradien potensial elektrostatik. Potensial zeta, yang mengukur potensial listrik di batas lapis difusi, menjadi indikator penting kestabilan koloid. Ketika dua partikel koloid mendekat, tumpang tindih lapis difusi mereka menciptakan interaksi gaya tolak-menolak elektrostatik dan gaya tarik Van der Waals, yang menentukan apakah koloid tetap stabil atau mengalami koagulasi.

Peran dan Aplikasi Koloid dalam Industri Pangan

Koloid memiliki peran yang sangat penting dalam industri pangan karena sifat uniknya yang memungkinkan pembentukan campuran stabil, pengemulsian, dan pengentalan, serta memberikan tekstur dan kestabilan pada berbagai produk makanan (Roni dan Herawati, 2022). Berikut adalah penjelasan lebih rinci mengenai aplikasi koloid dalam industri pangan:

1. Pembuatan Minuman: Koloid digunakan dalam produksi berbagai minuman, seperti susu, jus, dan minuman berbasis protein. Dalam susu, lemak susu terdispersi dalam air membentuk sistem emulsi stabil. Begitu pula dengan jus yang mengandung koloid berupa partikel buah yang terdispersi dalam cairan, memberikan konsistensi yang halus dan rasa yang lebih kaya. Beberapa minuman, seperti minuman energi atau protein, juga mengandung koloid yang membantu melarutkan bahan aktif dalam cairan, sehingga mudah dikonsumsi.

2. Produk Olahan Susu: Banyak produk olahan susu yang mengandalkan sifat koloid untuk memberikan tekstur yang diinginkan. Contohnya adalah mentega, yang merupakan emulsi terbalik, yaitu air yang terdispersi dalam lemak. Keju dan yoghurt dibuat melalui proses koagulasi protein susu yang membentuk koloid dalam fase padat. Proses pengendapan ini mengubah tekstur susu cair menjadi produk padat yang mudah dikonsumsi dan memiliki tekstur lembut atau kenyal, tergantung jenis produk.

3. Pengental dan Penstabil: Banyak bahan pengental alami yang berbentuk koloid, seperti gelatin, pektin, karagenan, dan guar gum. Bahan-bahan ini digunakan untuk memberikan konsistensi pada produk seperti permen jelly, saus, dan selai. Gelatin misalnya, digunakan dalam pembuatan marshmallow dan agar-agar karena kemampuannya membentuk gel yang stabil saat didinginkan. Pektin digunakan untuk mengental dan membentuk gel pada produk seperti selai atau marmalade. Selain itu, karagenan sering digunakan dalam produk olahan susu dan makanan laut untuk memberikan tekstur kenyal dan meningkatkan kestabilan produk.

4. Pembuatan Roti dan Kue: Dalam pembuatan roti dan kue, adonan yang terbentuk juga merupakan sistem koloid, di mana gas (biasanya udara) terdispersi dalam medium padat, yaitu tepung dan air. Proses fermentasi menghasilkan gas karbon dioksida yang membentuk gelembung-gelembung dalam adonan, memberikan tekstur lembut pada roti dan kue. Koloid dalam adonan ini membantu dalam pengemulsian bahan baku, memastikan campuran bahan tetap stabil, dan meningkatkan volume serta tekstur akhir produk.

5. Es Krim: Koloid memainkan peran penting dalam pembuatan es krim, yang merupakan campuran koloid antara air, lemak, udara, dan bahan pengemulsi. Proses pembuatan es krim melibatkan pembentukan emulsi antara air dan lemak susu yang terdispersi dalam medium cair. Partikel koloid ini memberikan tekstur lembut, mencegah kristalisasi es yang besar, dan meningkatkan kestabilan selama penyimpanan. Kehadiran udara (overrun) dalam es krim juga merupakan contoh koloid gas dalam cairan, yang memberikan sensasi lembut saat dikonsumsi.

6. Pengemulsi: Bahan pengemulsi koloid seperti lesitin, monogliserida, dan digliserida banyak digunakan untuk membentuk emulsi dalam produk-produk seperti margarin, mayones, dan saus salad. Emulsi adalah campuran dua cairan yang tidak dapat tercampur, seperti air dan minyak. Pengemulsi bekerja dengan menstabilkan campuran ini, sehingga menghasilkan tekstur halus dan seragam tanpa pemisahan fase. Dalam margarin, misalnya, pengemulsi membantu minyak dan air tercampur dengan baik untuk menghasilkan konsistensi yang diinginkan.