MAKALAH PERANCANGAN PABRIK PENGOLAHAN PANGAN APLIKASI NANO TEKNOLOGI DALAM INDUSTRI PANGAN
Oleh: Kelompok 1A Subhan Aristiadi 240210110021 Fitri Astutiningsih 240210120001 Michelle Cnthia 240210120002 Mila Sa!aah 24021012000" #ismi Andiani $abar 240210120004 %emma &ulhaida 24021012000'
UNIVERSITAS PADJADJARAN FAKULT FAKULTAS AS TEKNOLOGI TEKNOLO GI INDUSTRI PERTANIAN PERTANIAN DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PANGAN JATINANGOR 2015
I.
PENDAHULUAN
1.1
Latar Bea!a"#
Seiring perkembangan (aman) teknologi pun terus berkembang* +anak ilmuan ang
memiliki penemuan,penemuan
baru ang
bertu-uan untuk
kese-ahteraan manusia dan lingkungan sekitarna* Salah satu penemuan ang memberikan dampak positi! bagi manusia dan lingkungan adalah ditemukanna teknologi nano* Menurut Sukirno .2014/) nanoteknologi diakini sebagai konsep teknologi ang akan melahirkan reolusi industri baru di abad ke,21* +eberapa cabang ilmu terapan dan medis mengadopsi nanoteknologi dan nanosains men-adi !ondasi utamana* Saat ini nanoteknologi telah merambah hampir di semua sektor kehidupan) seperti komestik) kesehatan) pangan) kemasan pangan) berbagai produk konsumen) dan lain,lain* nstitute o! Science and echnologi atau FS .2003/ dalam Sudibo dan -umarman .2005/ mende!inisikan nanoteknologi sebagai suatu design produksi dan penerapan dari struktur) peralatan) dan sistem melalui pengendalian bentuk dan ukuran material pada skala nano .10 6 m/ atau kreasi dan penggunaan material) peralatan) dan sistem ang mengeksploitasi peningkatan karakteristik dari struktur dan si!at,si!at bahan pada rentang ukuran nanometer) aitu dalam ukuran antara 1 sampai dengan 100 nanometer* Sementara itu ilmu nanoteknologi oleh FS .2003/ dalam Sudibo dan -umarman .2005/ mende!iniskan sebagai studi !enomena dan manipulasi material pada tingkat skala atom) molekuler) dan makromolekuler) dimana karakteristik material tersebut berbeda dengan material ang mempunai ukuran lebih besar* 7asar ang sangat kompetiti! menebabkan teknologi sangat penting untuk men-aga agar konsumen tetap loal pada suatu produk tertentu* Konsumen membutuhkan makanan dengan kualitas baik) sehingga dimasa ang akan datang produk ang mempunai karakteristik kaa rasa) tahan lama) segar) dam aman akan menguasai pangsa pasar* 7asar produk hasil nanoteknologi dan ilmu nano) khususna produk pangan menurut studi Kaiser .2004/ dalam Sudibo dan -umarman .2005/ diperkirakan akan terus meningkat dengan nilai 2)3 milar dolar Amerika Serikat pada tahun 2004 men-adi 20)4 milar dolar Amerika
Serikat pada tahun 2010* 7asar terbesar tahun 2010 berada di 8ilaah Asia dengan China menduduki peringkat pertama karena pendudukna ang besar* .9l Amin) 2003 dalam Sudibo dan -umarman) 2005/* anoteknologi merupakan salah satu kunci teknologi untuk masa mendatang dan mempunai potensi besar untuk memunculkan produk,porduk baru dengan berbagai keunggulan dan man!aatna .Siegrist et al) 200; dalam Sudibo dan -umarman) 2005/* i sisi lain) in!ormasi ang berkaitan dengan risiko penanganan bahan atau material nano masih terbatas dan beberapa laporan serta diskusi ilmiah bahkan mengindikasikan adana kemungkinan partikel nano berpotensi menimbulkan risiko keamanan dan kesehatan .9C %roup) 200' dalam Sudibo dan -umarman) 2005/* Sukirno .2014/ -uga menatakan bah8a dampak nanoteknologi pada industri pangan sudah semakin -elas terlihat* Secara umum penerapan nanoteknologi di industri pangan dapat ditemui pada berbagai sektor) diantarana pada pengolahan produk) pemantauan kualitas) dan pengemasan* +eberapa industri pangan besar dunia sudah mulai melakukan pengembangan untuk lebih menggali potensi penggunaan nanoteknologi pada pangan dan pengemasanna* Menurut Chau et al* .200;/ dalam Sudibo dan -umarman .2005/) kema-uan ang dicapai dan penemuan baru dalam nanoteknologi telah mulai dirasakan dampakna terhadap industri pangan dan industri terkaitna*
I.2
T$%$a"
7enusunan makalah ini bertu-uan untuk mengetahui serta mempela-ari penerapan nanoteknologi dalam industri pengolahan pangan serta dampakna terhadap kualitas produk pangan ang dihasilkan*
II.
PEMBAHASAN
2.1
De&'"'(' Na") Te!"))#'
e!inisi dasar dari teknologi nano adalah suatu proses rekaasa dari !ungsi sistem pada tingkat molekular* eknologi ini mengacu pada manipulasi atau perakitan diri dari atom) molekul atau kelompok molekul men-adi material atau alat dengan si!at,si!at baru .#i8aati) 200;/* Satu nanometer adalah seper satu milar meter .10,6m/) ang berarti sekitar 10000 kali lebih kecil dari diameter rambut manusia ang berukuran sekitar 100*000 nm* 7ada skala ang sangat kecil) material memiliki si!at !isika dan kimia ang sama sekali berbeda dibandingkan dengan material pada ukuran la(im .konensional/ sehingga si!at unik ini digunakan dalam industri untuk menciptakan produk,produk baru* ano berasal dari kata =unani ang berarti kerdil) kemudian diturunkan men-adi kata nanometer* $adi nanoteknologi adalah teknologi pada skala nanometer* ano merupakan satuan pan-ang sebesar 1>miliar meter .1nm?10 6m/* Sebagai gambaran perbandingan skala meter dan nanometer adalah seperti perbandingan luas bumi dan bola pimpong* @kuran partikel ang sangat kecil tersebut diman!aatkan untuk mendesain) menusun atau memanipulasi material sehingga dihasilkan material dengan si!at dan !ungsi baru* ari 8aktu ke 8aktu peman!aatan nanoteknologi semakin pesat* eknologi terbaru tersebut sudah merambah ke berbagai sektor kehidupan) seperti tekstil) pangan) komestik) kesehatan) kemasan pangan) dan berbagai produk konsumen lainna .#i8aati) 200;/* nstitute o! Science and echnologi atau FS .2003/ dalam Sudibo dan -umarman .2005/ mende!inisikan nanoteknologi sebagai suatu design produksi dan penerapan dari struktur) peralatan) dan sistem melalui pengendalian bentuk dan ukuran material pada skala nano .10 6 m/ atau kreasi dan penggunaan material) peralatan) dan sistem ang mengeksploitasi peningkatan karakteristik dari struktur dan si!at,si!at bahan pada rentang ukuran nanometer) aitu dalam ukuran antara 1 sampai dengan 100 nanometer* Sementara itu ilmu nanoteknologi oleh FS .2003/ dalam Sudibo dan -umarman .2005/ mende!iniskan sebagai studi !enomena dan manipulasi material pada tingkat skala atom) molekuler) dan
makromolekuler) dimana karakteristik material tersebut berbeda dengan material ang mempunai ukuran lebih besar* anoteknologi adalah manipulasi materi pada skala atomik dan skala molekular* iameter atom berkisar antara 32 pikometer .atom
II.2
S'"te('( Na")*ater'a
Nanopartikel dapat terjadi secara alamiah ataupun melalui proses sintesis oleh manusia. Sintesis nanopartikel bermakna pembuatan partikel dengan ukuran yang kurang dari 100 nm dan sekaligus mengubah sifat atau fungsinya. Sintesis nanopartikel dapat dilakukan dalam fasa padat, cair, maupun gas. Proses sintesis pun dapat berlangsung secara sika atau kimia. Proses sintesis secara sika tidak melibatkan reaksi kimia yang terjadi hanya pemecahan material besar menjadi material berukuran nanometer, atau pengabungan material berukuran sangat kecil, seperti kluster, menjadi partikel berukuran nanometer tanpa mengubah sifat bahan. Proses sintesis secara kimia melibatkan reaksi kimia dari sejumlah material awal precursor! sehingga dihasilkan material lain yang berukuran nanometer. "ontohnya adalah pembentukan nanopartikel garam dengan mereaksikan asam dan basa yang bersesuaian #bdullah, $udistira, Nirmin dan %hairurijal, &00'!. Secara
umum,
dengan dua cara. berukuran Pendekatan
besar ini
sintesis
nanopartikel
dapat
dilakukan
"ara pertama adalah memecah partikel menjadi kadang
partikel disebut
berukuran pendekatan
nanometer. top(down.
Pendekatan kedua adalah memulai dari atom(atom atau molekul(
molekul atau kluster(kluster yang diassembli membentuk partikel berkuran nanometer yang dikehendaki. Pendekatan ini disebut bottom(up. )erikut ini adalah gambar sintesis nanopartikel.
*ambar &.1. Sintesis nanopartikel+ top(down dan bottom(up Sumber+ #bdullah, dkk., &00'! enurut #bdullah, dkk &00'! Sintesis nanomaterial dapat dilakukan dengan beberapa metode sederhana, diantaranya adalah sebagai berikut. a. Pemanasan Sederhana dalam -arutan Polimer Metode ini termasuk metode ang sangat sederhana dalam membuat partikel berukuran beberapa puluh nanometer hingga beberapa ratus nanometer* Metode pemanasan dalam larutan polimer hana berlangsung beberapa puluh
menit dan tidak diperlukan peralatan ang terlalu mahal*
Metode ini hana
membutuhkan sebuah oen ang dapat beroperasi pada suhu pemanasan di atas suhu dekomposisi polimer* Suhu operasi di atas '00 oC sudah cukup untuk mendekomposisi se-umlah polimer* Secara sederhana) prinsip ker-a metode ini adalah mencampurkan larutan logam nitrat di dalam air antara larutan polimer dengan berat molekul tinggi .high molecular weight polymer )
*ambar &.&. iagram #lir Pembuatan Nanopartikel dengan etode Pemanasan dalam -arutan Polimer Sumber+ #bdullah, dkk., &00'! b. %oloid Sintesis material dalam bentuk koloid sebenarnya sudah lama dilakukan jauh sebelum konsep nanoteknologi dikenal
orang.
Namun,
ketertarikan
pada
nanoteknologi
memaksa
peneliti untuk memiliki kemampuan mengontrol ukuran partikel koloid yang dihasilkan. /al ini dilatarbelakangi oleh adanya sifat material yang bergantung pada ukuran. saha ke arah ini ditempuh dengan melakukan deaktiasi permukaan partikel koloid yang telah dibuat begitu ukuran sudah mencapai nilai yang dinginkan. 2ika tidak dideaktiasi maka ukuran partikel koloid biasanya akan terus bertambah selama masih ada sisa atom(atom prekursor di dalam larutan tersebut. Salah satu cara deaktiasi
yang
banyak
dilakukan
adalah
menggunakan
surfaktan. olekul surfaktan akan menempel pada permukan koloid yang dibuat dan melindungi permukaan tersebut dari pertambahan atom precursor lebih lanjut meskipun di dalam koloid masih ada atom(atom precursor yang belum bereaksi. *ambar &.3 adalah ilustrasi bagaimana membuat koloid dengan ukuran partikel tertentu menggunakan surfaktan.
*ambar &.3 "ontoh embuat Nanopartikel %oloid dengan Surfaktan Sumber+ #bdullah, dkk., &00'!
c. etode Spray Spray adalah pembangkitan
droplet(droplet kecil dari
medium fase cair. kuran droplet yang dihasilkan bergantung pada
berbagai
faktor
seperti
iskositas
cairan,
tegangan
peemukaan cairan, ukuran lubang tempat droplet keluar, dan sebagainya. "ara menghasilkan droplet spray juga bermacam( macam. Salah satu yang cukup sederhana adalah mengalirkan udara berkecapatan tinggi di ujung sebuah pipa berlubang kecil dimana ujung lain pipa tersebut tercelup di dalam 4at cair. 5ekanan yang kecil pada ujung yang dikenai udara yang mengalir meyebabkan 4at cair dalam wadah terdorong naik menuju ujung pipa yang dikenai aliran udara. %etika sampai di ujung pita, aliran udara yang kencang mengebabkan 4at cair terurai menjadi butir( butir kecil dan terbawa bersama aliran udara. Sintesis nanomaterial dengan metode spray ini dapat dilakukan -uga dengan spray pirolisis* 7roses ang berlangsung adalah melakukan reaksi pirolisis pada droplet ang dihasilkan spra* 7irolisis adalah reaksi kimia pada suhu tinggi* Spra pirolisis dilakukan pada sebuah reaktor ang terdiri dari pembangkit droplet ang dikenal pula dengan nama nebuli(er atau atomi(er) reaktor berbentuk tabung) dan penampung partikel* Salt assited spray pyrolsis adalah metode spra pirolisis biasa dengan memberikan perlakuan akhir pada partikel angdihasilkan untuk mendapatkan partikel ang lebih kecil* Cara ang ditempuh adalah menambahkan garam dengan konsentrasi sangat tinggi ke dalam prekursor ang akan dispra* %aram ang ditambahkan adalah garam ang tidak berekasi dengan prekursor* i dalam droplet ang dihasilkan terkandung prekursor dan garam* Saat reaksi pirolisis berlangsung garam berperan sebagai medium pemisah partikel,partikel kecil ang terbentuk sehingga tidak bersentuhan membentuk partikel besar* Secara singkat dapat dikatakan bah8a ang keluar dari reaktor adalah partikel,partikel kecil ang terdistribusi dalam matriks garam* Setelah partikel dikumpulkan para kolektor) partikel kemudian dicuci berkali,kali dengan pembersih ultrasonik disertai
sentri!ugasi* u-uanna adalah agar garam terlarut dan partikel,partikel kecil terlepas dari matriks garam* 7roses pembentukan tersebut dapat diilustrasi pada %ambar 2*4*
%ambar 2*4 Skema 7embentukan anopartikel dengan Metode Salt assited spray pyrolisis .Sumber: Abdullah) dkk*) 2005/
II.+
A,'!a(' Na") Te!"))#' -aa* I"-$(tr' Pa"#a"
7ada tahun 2005) 104 -enis pangan) bahan tambahan pangan) food contact materials .kemasan) dll/) peralatan masak) dan kimia pertanian mengandung partikel nano .FO9) 2005 dalam
pangan
!ungsional
serta
produk
kemasan
pangan
ang
meman!aatkan bahan alami dari ampas buah dan sauran .
1* alam bidang proses (processing) eknologi nano memberikan alternati! dalam pemrosesan makanan sehingga akan dihasilkan produk dengan kualitas ang lebih baik* 7enerapan nanoteknologi dalam bidang proses terdiri dari dua hal) aitu: a* Sintesa bahan 7roses sintesa bahan meliputi pembuatan makanan !ungsional . interactive food /* Makanan !ungsional merupakan makanan ang dapat merespon kebutuhan tubuh akan suatu nutrien dan memenuhi kebutuhan itu dengan cara ang e!isien* Salah satu contoh ang sudah dikembangkan adalah nanocapsule ang mengandung minak ikan tuna .sumber asam lemak omega "/* anocapsule ini didesign untuk dapat pecah setelah mencapai perut) sehingga rasa tak enak dari minak ikan tidak mengganggu* 7roduk lain ang telah dikembangkan adalah Nano-Sized Self-Assembled Liquid Structure .SSB/ merupakan teknologi ang dapat mengantarkan nutrien dalam ukuran partikel nano ke dalam sel* 7artikel nano ang dipergunakan dapat berupa so!t particle ang berupa bahan organik atau hard particle ang berupa bahan non organik* 7artikel nano ang dapat dimakan . edible/ dapat dibuat dari bahan silikon atau keramik* +ahan lain -uga dapat digunakan apabila dapat bereaksi dengan panas tubuh atau secara kimia dapat bereaksi dengan reaksi kimia dalam tubuh seperti polimer* 7roduk hasil nanoteknologi bidang pangan !ungsional lainna aitu daun gambir untuk antioksidan) ekstrak pala) lemak cokelat untuk meningkatkan serat !ungsional) serta peningkatan itamin dan (at besi pada ubi kau .
7roses !raksinasi secara umum adalah pemecahan ukuran molekul suatu sena8a sampai dengan ukuran partikel nano .ukuran diameter 1D100 nm/* 7roses ini banak digunakan pada pembuatan emulsi) gel dan !oam* 7roduk ang telah dikembangkan adalah ice cream rendah lemak dengan kandungan lemak berkisar 13E sampai dengan 1E* ce cream -enis ini dibuat dengan cara memperkecil
ukuran partikel emulsi sampai dengan ukuran nano* 7artikel emulsi ini akan memberi tekstur ang baik pada ice cream*
2* 7eningkatan cita rasa (flavor and colour improvement) Cita rasa adalah salah satu indikator kualitas dari suatu produk makanan* alam hal ini konsumen sangat memegang peranan penting* eknologi nano memberikan pengembangan makanan interactie ang memberikan kebebasan konsumen untuk memilih rasa dan 8arna dari makanan ang akan dimakan* 7embuatan nanocapsule ang berisi 8arna dan rasa makanan memberikan peluang pada konsumen untuk memilih rasa dan 8arna ang diinginkan* anocapsule ini akan bersi!at inert sampai dengan makanan dikunah dalam mulut * "* 7enga8etan (preservation) Makanan merupakan komoditas dengan karakteristik mudah rusak dan tidak tahan lama* @ntuk mempertahankan kualitas agar sama dengan pada saat diproduksi) maka produk makanan harus melalui proses penga8etan baik secara !isik maupun kimia* eknologi nano memberikan cara baru dalam proses tersebut) diantarana adalah: ,
7emberian nanopartikel siler dalam plastik pada saat produksi kaleng untuk penimpanan makanan* anopartikel siler dapat membunuh bakteri ang hidup pada makanan ang disimpan dalam kaleng*
,
dapat mengurangi resiko adana bakteri ang membahaakan kesehatan* 7enggunaan nanopartikel silikat dalam plastik !ilm ang digunakan untuk pengemasan makanan* 7artikel nano ini dapat ber!ungsi sebagai penghalang ang dapat mencegah perpindahan gas seperti oksigen dan uap air dari dan ke dalam kemasan makanan* Mekanisme ini dapat mencegah
,
ter-adina kerusakan makanan* 7enambahan nanopartikel (inc oksida pada plastik ang dipergunakan untuk pengemasan makanan* 7artikel (inc oksida dapat menghalangi sinar ultraiolet* isamping itu partikel tersebut memberikan e!ek antibakteri)
meningkatkan kekuatan dan stabilitas plastik !ilm* 4* Keamanan (safety) Faktor keamanan -uga merupakan salah satu hal ang dipertimbangkan oleh konsumen sebelum mereka membeli suatu produk makanan* 7rodusen harus
mampu memberikan keakinan kepada konsumen mengenai keamanan makanan ang diproduksina* eknologi nano mengembangkan cara untuk men-amin keamanan suatu produk makanan* 7enerapan nanosensor pada plastik ang dipergunakan untuk pengemasan) memungkinkan untuk mendeteksi gas ang keluar dari makanan ang sudah rusak* %as tersebut akan memicu nanosensor sehingga nanosensor akan memberi respon berupa perubahan 8arna pada kemasan* engan perubahan 8arna tersebut) konsumen akan tahu bah8a makanan ang ada di dalam makanan tersebut sudah tidak dapat dikonsumsi* 7enggunaan nanosensor tidak hana pada kemasan) tetapi -uga pada proses produksi* anosensor dikembangkan untuk dapat mendeteksi bakteri dan berbagai kontaminan seperti salmonella ang mungkin ada di dalam makanan pada unit pengemasan* engan teknik ini) pengu-ian sampel dapat dilakukan lebih sering tanpa harus mengirim sampel ke laboratorium dan menekan biaa pemeriksaan* '* 7engemasan . pacaging / 7engembangan teknologi pengemasan ditu-ukan untuk memperpan-ang umur dan mempermudah distribusi produk kepada konsumen) memperbaiki karakteristik dari bahan pengemas seperti kekuatanna) si!at menghambat* Si!at antimikroba) dan si!at kestabilan terhadap suhu ang dikembangkan dari bahan komposit nano* Sistem pengemasan untuk masa ang akan datang diharapkan mampu menutup lubang,lubang kecil pada kemasan dan memiliki respon ang baik terhadap lingkungan .contohna perubahan suhu dan kelembaban/* eknologi nano ang sudah diterapkan dalam bidang ini contoha adalah penggunaan clay nanocomposite ang disebut imperm dalam botol ringan) karton dan kemasan plastik !ilm ang lain dan ber!ungsi sebagai penghalang ang bersi!at impermeable terhadap gas,gas seperti oksigen atau karbondioksida* Nanocomposite ini banak digunakan pada botol bir dan minuman ringan ang membutuhkan kemasan bersi!at impermeable terhadap gas* Selain itu -uga digunakan untuk pengemasan daging olahan) ke-u) dan produk confectionery* 7roduk nanoteknologi ang dikembangkan r* 9i Saitri riani antara lain 8adah berupa cup ang diharapkan dapat diman!aatkan untuk kemasan mi instan* +ahan baku ang digunakan adalah ampas -agung dan ampas tapioka*
Selain cup dari ampas -agung dan tapioka) dia -uga telah menghasilkan pembungkus pangan dengan bahan baku ampas buah,buahan* 7roduk semacam plastik ini diharapkan dapat digunakan untuk mengemas buah,buahan segar atau makanan olahan seperti dodol) sehingga lebih a8et atau tahan lama masa kadalu8arsana .
III.
KESIMPULAN
Adapun dari uraian diatas dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1* anoteknologi merupakan salah satu kunci teknologi untuk masa mendatang dan mempunai potensi besar untuk memunculkan produk, porduk baru dengan berbagai keunggulan dan man!aatna* 2* 7enerapan teknologi nano dalam industri pangan meliputi beberapa bidang aitu bidang proses) penga8etan) peningkatan cita rasa) keamanan serta pengemasan* "* eknologi nano ang diterapkan pada industri pengolahan pangan secara umum bertu-uan untuk meningkatkan kualitas dari suatu produk pangan ang dihasilkan sehingga dapat memenuhi keinginan konsumen* 4* 7enggunaan teknologi nano pada industri pangan terus dikembangkan sampai saat ini*
DAFTAR PUSTAKA
Abdullah) M*) =udistira) *) irmin dan Khairuri-al* 2005* Sintesis anomaterial* $urnal anosains G anoteknologi 6ol. 1 No.&. >phariadi*sta!!*ipb*ac*id> .iakses pada tanggal 24 oember 201'/ >do8nload*portalgaruda*org .iakses pada tanggal 24 oember 201'/ Sudibo) A* an -umarman* 2005* 7enerapan anoteknologi dalam ndustri 7angan dan 7engembangan #egulasina* Aailable at http:>>e-ournal*kemenperin*go*id* .iakses pada tanggal 24 oember 201'/* Sukirno* 2014* 7enerapan anoteknologi pada eknologi >coretantanganikh8an*8ordpress*com* .iakses pada tanggal 24 oember 201'/*
