Dibalik Lembutnya Es Krim

Dibalik Lembutnya Es Krim
Ismunandar (Departemen Kimia FMIPA ITB)

Membayangkan es krim akan terbayang kelembutan dan ke-yummy-an rasanya. Untuk membuat dan menyimpan es krim sehingga kelembutan dan rasa yummy-nya terpelihara, kuncinya adalah kimia. Tanpa sifat koligatif larutan atau sifat-sifat koloid tidak mungkin es krim lezat bisa diproduksi.

Struktur dan kandungan es krim

Es krim tidak lain berupa busa (gas yang terdispersi dalam cairan) yang diawetkan dengan pendinginan. Walaupun es krim tampak sebagai wujud yang padu, bila dilihat dengan mikroskop akan tampak ada empat komponen penyusun, yaitu padatan globula lemak susu, udara (yang ukurannya tidak lebih besar dari 0,1 mm), kristal-kristal kecil es, dan air yang melarutkan gula, garam, dan protein susu (Gambar 1).

Berbagai standar produk makanan di dunia membolehkan penggelembungan campuran es krim dengan udara sampai volumenya menjadi dua kalinya (disebut dengan maksimum 100 persen overrun). Es krim dengan kandungan udara lebih banyak akan terasa lebih cair dan lebih hangat sehingga tidak enak dimakan.

Bila kandungan lemak susu terlalu rendah, akan membuat es lebih besar dan teksturnya lebih kasar serta terasa lebih dingin. Emulsifier dan stabilisator dapat menutupi sifat-sifat buruk yang diakibatkan kurangnya lemak susu dan dapat memberi rasa lengket.

Alat pembuat es krim

Nancy Johnson dari Philadelphia adalah orang yang pertama menciptakan alat pembuat es krim. Alat yang ia ciptakan adalah ember dari kayu yang di dalamnya ada wadah lebih kecil dari logam. Wadah logam ini dapat diputar dengan menggunakan pedal. Ruang di antara wadah kecil dan ember kayu diisi dengan campuran es dan garam. Alat-alat yang modern saat ini pun masih menggunakan prinsip yang sama (Gambar 2).

Pembuatan es krim sebenarnya sederhana saja, yakni mencampurkan bahan-bahan dan kemudian mendinginkannya. Air murni pada tekanan 1 atmosfer akan membeku pada suhu 0�C. Namun, bila ke dalam air dilarutkan zat lain, titik beku air akan menurun. Jadi, untuk membekukan adonan es krim pun memerlukan suhu di bawah 0�C. Misalkan adonan es krim dimasukkan dalam wadah logam, kemudian di ruang antara ember kayu dan wadah logam dimasukkan es.

Awalnya, suhu es itu akan kurang dari 0�C (coba cek hal ini dengan mengukur suhu es yang keluar dari lemari pendingin). Namun, permukaan es yang berkontak langsung dengan udara akan segera naik suhunya mencapai 0�C dan sebagiannya akan mencair. Suhu campuran es dan air tadi akan tetap 0�C selama esnya belum semuanya mencair. Seperti disebut di atas, jelas campuran es krim tidak membeku pada suhu 0�C akibat sifat koligatif penurunan titik beku.

Bila ditaburkan sedikit garam ke campuran es dan air tadi, kita mendapatkan hal yang berbeda. Air lelehan es dengan segera akan melarutkan garam yang kita taburkan. Dengan demikian, kristal es akan terapung di larutan garam. Karena larutan garam akan mempunyai titik beku yang lebih rendah dari 0�C, es akan turun suhunya sampai titik beku air garam tercapai. Dengan kata lain, campuran es krim tadi dikelilingi oleh larutan garam yang temperaturnya lebih rendah dari 0�C sehingga adonan es krim itu akan dapat membeku.

Tetapi, tunggu dulu! 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 di mulut, 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 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 tercampur ke dalam adonan inilah yang menghasilkan busa yang seragam (homogen).

Peran emulsifier

Metode sederhana pengadukan dan pendinginan secara serempak ini ternyata menimbulkan masalah lain. Krim pada dasarnya 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 membuat globula lemak tadi kemudian dapat saling mendekat. Akibatnya, krim akan naik 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 menambahkan emulsifier 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 es krim adalah kuning telur. Selain itu, dapat digunakan mono- atau di-gliserida atau polisorbat yang dapat mendispersikan globula lemak dengan lebih efektif.

Dapat dibuat di wadah meriam

Karena prinsip pembuatan yang sangat sederhana itulah, maka pernah ada kejadian yang lucu dalam pembuatan es krim. Pilot Angkatan Udara Amerika pada saat Perang Dunia II (zaman itu di medan perang tentu sukar untuk mendapatkan es krim) kreatif membuat es krim dengan menggunakan wadah meriam! Para penerbang ini mengamati dan mendapatkan bahwa wadah meriam ternyata mempunyai suhu dan tingkat getaran yang cocok untuk menghasilkan es krim. Jadi, setiap kali mereka berangkat menyerang lawan, tak lupa mereka menempatkan satu wadah besar berisi adonan es krim. Hasilnya dalam perjalanan pulang dari penyerangan mereka akan dapat menikmati es krim yang sedap.

Penyimpanan es krim

Bila es krim tidak disimpan dengan baik, sebagian es krim yang mencair akan membentuk kristal es yang lebih besar dan ketika kembali dimasukkan ke pendingin kristal esnya akan tumbuh membesar. Hal ini akan mengakibatkan teksturnya menjadi semakin kasar dan tidak enak di mulut. Selain itu, sebenarnya pengasaran tekstur ini bisa juga diakibatkan karena laktosa (gula susu) akan mengkristal dari larutan dan sukar melarut kembali.

Untuk mengatasi hal ini, bila selesai makan (sebelum menyimpan kembali), dapat ditaburkan sedikit gum atau serbuk selulosa di atas es krim. Serbuk-serbuk itu akan menyerap kuat air yang mencair sehingga pembentukan kristal es yang besar dapat dicegah.

Gambar :

1. Es krim bila dilihat dengan mikroskop, lihat skala di gambar kiri 100 mikrometer. Di gambar kanan dalam skala yang lebih besar diperlihatkan komponen-komponennya: kristal es (warna biru-C), gelembung udara (A), gumpalan lemak (F), dan larutan yang mengandung gula, garam, dan protein susu (S, kuning).
2. Alat pembuat es krim konvensional (kiri) dan yang modern (kanan).

Sumber : Kompas (3 Desember 2004)

Kompor Matahari Untuk Rakyat Miskin

Kompor Matahari Untuk Rakyat Miskin
-

Sebuah model awal (prototype) kompor matahari yang portabel, ringkas dan praktis, berhasil dibuat dan diujicoba oleh Dr Muhammad Nurhuda, pengajar pada Jurusan Fisika Fakultas MIPA Universitas Brawijaya. Kompor ini telah dibuktikan bekerja baik, melalui pancaran sinar matahari Kota Malang yang tidak cukup terik pukul 09.00 pagi, bisa menanak 0,5 kg beras menjadi nasi selama satu jam saja.

Ini hanyalah salah satu temuan Nurhuda yang saat ini telah memegang nomor pendaftaran lima paten. Sebagai penekun teknologi tepat guna selama ini, ia menyerahkan karya hasil modifikasi kompor mataharinya ini kepada pemerintah atau siapapun yang menghendaki memproduksinya dalam jumlah besar, tanpa meminta kompensasi apapun, katanya di Malang, Rabu (12/3).

Nurhuda memberi sebutan kompornya, kompor matahari kotak untuk rakyat miskin. Teknologi ini sangat tepat untuk mengurangi konsumsi bahan bakar rumah tangga miskin di pedesaan, asal tersedia cukup sinar matahari. "Cukup praktis untuk digunakan ibu rumah tangga, karena tidak menggunakan teknologi reflektor parabola seperti selama ini, " kata pengajar Fisika Teori ini.

Desainnya bukan asli ciptaannya, namun modifikasi hingga menjadi kompor yang benar-benar dijamin bisa bekerja memanaskan air atau menanak nasi adalah hasil jerih payahnya selama dua minggu terakhir, katanya.

Kompornya sangat sederhana, berupa kotak kayu 50x50 cm dan tinggi 30 cm, sepanjang sisi dikelilingi cermin biasa sebagai pengumpul sinar matahari. Salah satu cermin bisa disetel dihadapkan ke sinar matahari, lalu cermin sekelilingnya membantu mengumpulkan sinar matahari, ke titik fokus pada panci buatannya.

Panci itu serupa topi toga sarjana yang terbuka. Intinya, kelopak topi yang dicat hitam berfungsi sebagai sumber penangkap panas, yang kemudian jadi alas panci yang bakal memanaskan air atau masakan. Bagian penutup panci bukannya cembung ke atas, melainkan cekung ke bawah bersentuhan dengan air dan beras yang ditanak. Tujuannya, penutup ini juga berguna sebagai konduktor panas yang kontak langsung dengan air.

Kompor matahari tipe kotak ini, hanya bisa digunakan untuk keperluan sederhana sehari-hari seperti merebus air, menanak nasi, memasak porsi kecil. Jika memerlukan kompor berdaya panas besar, misalnya untuk ibu-ibu pemilik warung makan atau gorengan. Hanya mungkin dengan tipe parabola, namun lebih merepotkan pemakaiannya, katanya.

Jika diperhitungkan dengan biaya apabila diproduksi massal, kompor matahari tipe kotak ini diperkirakan bisa dibuat dengan biaya Rp 100.000 per buah oleh produsen, lalu bisa dijual pada ibu rumah tangga seharga Rp 250.000 sebagai kompor alter natif rumah tangga. Tanpa biaya bahan bakar, nyaris tanpa perawatan, bisa dijinjing. "Syaratnya hanya perlu sinar matahari, dan tentu harus digunakan siang hari di udara terbuka," katanya.

Sumber : Kompas (13 Maret 2008)

CERITA DI BALIK PENEMUAN-PENEMUAN ILMIAH

Cerita di Balik Penemuan-penemuan Ilmiah
Oleh M. Alaudin
Mahasiswa S2 Kimia ITB

Cerita di balik karya-karya besar para saintis menarik untuk dikaji. Sebuah cerita dapat menjadi inspirasi dan motivasi dalam berkarya. Ada satu hal yang menarik dari cerita-cerita di balik penemuan besar di bidang sains. Ternyata, tidak selamanya sesuatu yang hebat dilatarbelakangi oleh sesuatu yang luar biasa, diantaranya ada yang "hanya" disebabkan oleh ketidaksengajaan.

Daniel E. Koshland Jr., seorang profesor Biokimia molekuler dan Biologi sel di University of California, dalam artikelnya membagi proses-proses penemuan ilmiah menjadi tiga kategori (Science vol. 317, hal. 761). Kategori tersebut adalah "Charge, Challenge, dan Chance", yang kemudian disebutnya dengan teori Cha-Cha-Cha. Penemuan yang termasuk dalam kategori Charge merupakan penemuan-penemuan yang didasarkan pada masalah-masalah yang sudah jelas namun belum ada penyelesaiannya atau penjelasannya secara ilmiah. Koshland memberikan contoh untuk kategori ini adalah penemuan teori gravitasi oleh Newton. Semua orang pada saat itu tentu tahu bahwa benda akan selalu jatuh ke bawah, namun tidak tahu bagaimana hal itu dapat terjadi. Setiap orang dapat saja mengalami hal yang sama dengan Newton, melihat buah apel jatuh dari pohon, tetapi tidak menyadari di balik kejadian itu ada suatu teori besar yang bisa muncul.

Kategori kedua, Challenge merupakan penemuan yang muncul sebagai hasil dari adanya pertentangan atau anomali-anomali yang muncul dari suatu teori yang telah ada. Temuan manusia tidak ada yang sempurna, hal inilah yang menyebabkan bagaimana suatu ilmu dan teori dapat berkembang. Seorang saintis sejati akan tertantang untuk mencari penjelasan dan penyelesaian terhadap anomali dan pertentangan yang ada, dia akan berusaha untuk mencarinya. Contoh penemuan jenis ini adalah penemuan teori atom oleh Niels Bohr. Bohr melihat kelemahan-kelemahan pada teori atom Dalton dan Thomson yang telah ada sebelumnya. Selanjutnya melalui serangkaian pengamatan Bohr menelurkan teori baru tentang struktur atom yang dapat memperbaiki kekurangan dari teori yang telah ada. Demikianlah, suatu teori akan selalu mengalami penyempurnaan selama masih ditemui kelemahan seiring perkembangan zaman. Suatu teori dapat diyakini kebenarannya pada suatu kurun waktu tertentu dan bisa saja di waktu berikutnya tidak akan relevan lagi karena adanya teori baru yang lebih baik. Suatu teori dari hasil pemikiran manusia bersifat relatif dan tentatif, yang absolut dan pasti hanyalah ilmu dan kebenaran dari Tuhan.

Kategori yang ketiga dari teori Cha-Cha-Cha adalah Chance, merupakan penemuan-penemuan yang terjadi karena ketidaksengajaan, ada unsur "kecelakaan", biasa disebut dengan serendipity. Penemuan jenis ini hanya dapat dilakukan oleh para saintis yang memiliki "pikiran yang siap", demikian Louis Pasteur menjelaskannya. Yang termasuk kategori ini misalnya penemuan Teflon oleh Roy J. Plunkett, sinar-X oleh W.C. Rontgen, dan termasuk penemuan sifat optis aktif oleh Louis Pasteur.

Terkait dengan kategori yang ketiga ini, ternyata banyak para saintis yang mengakui sendiri adanya serendipity dalam karya-karyanya. Royston M. Robert menulis sebuah buku yang mengumpulkan berbagai penemuan di bidang sains yang didasari oleh serendipity. Royston membagi penemuan atas ketidaksengajaan ini menjadi dua, yaitu serendipity (sejati) dan serendipity semu (pseudoserendipity). Penemuan yang termasuk kategori serendipity merupakan penemuan yang murni karena ketidaksengajaan, penemuan atas hal-hal yang sebenarnya tidak sedang dicari. Sedangkan pseudoserendipity merupakan penemuan yang tidak disengaja atas sesuatu yang sedang dicari.

Seperti telah disebutkan di atas, salah satu contoh penemuan yang bernuansa serendipity adalah penemuan Teflon. Penemuan Teflon ini dimulai ketika Dr. Plunkett (ahli kimia Du Pont) sedang mencari suatu bahan pendingin yang tidak beracun. Pada suatu hari Plunkett membuka tangki yang berisi gas tetrafluoroetilen, berharap untuk dapat membuat bahan pendingin yang dicarinya. Tetapi Plunkett dan asistennya, Jack Rebok heran karena tidak ada gas yang keluar. Padahal dari berat tangki menunjukkan tangki itu seharusnya penuh dengan fluorokarbon dalam bentuk gas. Bukannya membuang tangki dan mengambil tangki lain untuk melanjutkan penelitian bahan pendinginnya, Plunkett justru memutuskan untuk memuaskan rasa ingin tahunya. Setelah memutuskan bahwa kesalahan tidak terletak pada katupnya, ia menggergaji tangki hingga terbuka dan melihat dalamnya. Di dalam tangki itu dia menemukan bubuk warna putih seperti lilin dan, sebagai seorang ahli kimia, ia menyadari hal tersebut pasti ada artinya. Molekul-molekul gas tetrafluoroetilen mengalami polimerisasi sampai pada tingkat tertentu sehingga molekul-molekul tersebut menjadi zat padat. Terdorong oleh penemuannya yang secara kebetulan dan oleh sifat-sifat polimer yang luar biasa ini, Plunkett dan para ahli kimia Du Pont segera menemukan cara untuk menghasilkan "politetrafluoroetilen" .

Royston memberikan contoh untuk temuan pseudoserendipity adalah penemuan proses vulkanisasi karet oleh Charles Goodyear. Proses ini ditemukan ketika Goodyear secara tak sengaja menjatuhkan campuran karet dan belerang ke sebuah kompor yang panas. Sebenarnya sudah lama Goodyear melakukan pencarian agar karet menjadi sesuatu yang berguna. Contoh lain adalah penemuan cara mengukur volume benda tak beraturan oleh Archimedes. Penemuan ini terjadi pada saat Archimedes berada di sebuah tempat pemandian umum, ketika dilihatnya air melimpah keluar dari bak mandi saat ia masuk ke dalamnya. Ia menyadari bahwa volume limpahan air itu sama dengan jumlah anggota badannya yang dimasukkan ke dalam air. Begitu mendapatkan idenya, dia segera keluar dari bak mandi dan lari dalam keadaan telanjang sambil berseru "Eureka!" Pada saat itu sebenarnya Archimedes sedang mendapatkan tugas dari raja bagaimana mengetahui logam dasar sebuah mahkota raja. Demikian pula halnya ketika Alfred Nobel melihat tetesan gliserin yang tak sengaja jatuh ke dalam bahan pengepakan berpori sebagai suatu larutan yang mungkin bersifat mudah meledak yang selama itu dicari-carinya. Semua muncul dari ketidaksengajaan.

Mungkin saja kita akan mengalami suatu serendity, oleh karena itu tetaplah selalu dengan "the prepared mind" - pikiran yang siap untuk menerima dan menganalisis serendipity menjadi suatu hal yang bermanfaat. Namun, suatu penemuan besar tidak hanya muncul dari satu momen "eureka" saja. Ada jalan panjang untuk mewujudkan suatu teori. Sebagaimana Newton, untuk memantapkan teori gravitasinya dia mengembangkan kalkulus dan hukum-hukum fisika yang disusun dalam karya besarnya "Principia" (Science vol. 317, hal. 762).

(Ket: Cerita-cerita penemuan di bidang sains dikutip dari "Serendipity", Royston M. Robert)

PROTONEMA

KL-KIR Protonema SMAN 1 Sukanagara,merupakan salah satu pengembangan diri yang ada di lingkungan SMAN 1 Sukanagara Cianjur yang baru berdiri pada tahun 2007.
Seiring berjalannya waktu, kami telah melakukan beberapa penelitian,salah satunya yaitu pembudidayaan "Jamur Kombucha".