Oleh: Kavadya Syska, S.P., M.Si. (Dosen Bidang Teknologi Pangan – Food Technologist, Universitas Nahdlatul Ulama)
Kemasan cerdas telah menjadi fokus utama dalam penelitian teknologi pangan, terutama karena kemampuannya untuk mendeteksi dan memonitor kualitas pangan secara real-time. Aerogel, dengan struktur berpori yang sangat halus dan luas permukaan spesifik yang tinggi, menunjukkan potensi besar sebagai bahan utama untuk kemasan cerdas. Namun, aerogel yang diproduksi melalui metode pengeringan beku tradisional sering kali memiliki kelemahan dalam hal efisiensi pembuatan dan kinerja kemasan. Pembekuan yang tidak efisien serta pertumbuhan kristal yang tidak terkontrol menghasilkan pori-pori besar yang dapat merusak struktur aerogel, membatasi fungsinya sebagai kemasan cerdas. Dalam penelitian terbaru ini, aerogel berbasis gelatin dan gum arab (GG) dikembangkan sebagai bahan dasar untuk deteksi kesegaran udang secara real-time menggunakan strategi pengeringan beku berbantuan ultrasonik (UAFD).
Metode UAFD, yang diaplikasikan pada daya 160 W, secara signifikan meningkatkan efisiensi pembekuan melalui nukleasi yang diinduksi oleh kavitasi. Hal ini berdampak pada pengurangan ukuran pori aerogel, menghasilkan aerogel dengan pori lebih kecil (14,76 µm) dan distribusi ukuran pori yang lebih sempit dibandingkan aerogel yang dibuat dengan metode pengeringan beku tradisional (GG-0) yang memiliki ukuran pori jauh lebih besar (254,14 µm). Pengurangan ukuran pori ini penting karena berkaitan langsung dengan kekerasan, ketahanan air, dan sifat hidrofobik aerogel, yang semuanya berperan dalam meningkatkan kinerja kemasan cerdas tersebut.
Keunggulan struktural aerogel GG-160 yang dihasilkan dari metode UAFD ini tidak hanya terlihat dari ukuran porinya yang lebih kecil, tetapi juga dari peningkatan kekerasan material. Aerogel GG-160 menunjukkan kekerasan yang jauh lebih tinggi (28956,5 ± 101,6 N), yang membuatnya lebih tahan lama dan cocok untuk aplikasi kemasan. Selain itu, aerogel ini juga menunjukkan sifat hidrofobik yang luar biasa, dengan sudut kontak air sebesar 93,6 ± 0,99°, yang memastikan ketahanan aerogel terhadap kelembaban tinggi. Ketahanan terhadap air ini penting dalam kemasan makanan karena mencegah degradasi material ketika bersentuhan dengan lingkungan yang lembap.
Kemampuan aerogel GG-160 untuk merespon perubahan kadar amonia secara sensitif juga menjadi keunggulan yang menonjol. Amonia merupakan salah satu indikator utama pembusukan pada produk-produk laut seperti udang. Kemasan cerdas berbasis aerogel ini menunjukkan perubahan warna yang lebih cepat dan jelas dalam mendeteksi pembusukan udang, dibandingkan dengan aerogel yang dibuat menggunakan metode pengeringan beku tradisional (GG-0). Kepekaan terhadap amonia ini memastikan bahwa pengguna dapat mendeteksi tanda-tanda awal pembusukan dengan mudah, sehingga produk dapat dikonsumsi pada tingkat kesegaran yang optimal.
Salah satu tantangan utama dalam penggunaan kemasan cerdas adalah stabilitasnya di lingkungan yang bervariasi, terutama di bawah kelembaban tinggi. Aerogel GG-160 yang diproduksi dengan UAFD menunjukkan stabilitas yang tinggi bahkan dalam kondisi kelembaban yang ekstrem, menjadikannya solusi kemasan yang handal untuk produk-produk yang rentan terhadap kelembaban, seperti makanan laut. Ini memperluas peluang aplikasi aerogel ini dalam industri pangan yang memerlukan pemantauan kualitas secara real-time, khususnya pada produk-produk dengan masa simpan yang pendek.
Secara keseluruhan, strategi UAFD yang digunakan dalam penelitian ini menawarkan pendekatan baru dalam memodifikasi struktur aerogel, yang menghasilkan peningkatan signifikan dalam sifat mekanis dan fungsional aerogel untuk aplikasi kemasan pangan. Keberhasilan metode ini dalam menghasilkan aerogel dengan pori yang lebih kecil, kekerasan yang lebih tinggi, serta sifat hidrofobik dan responsif terhadap amonia, menandai kemajuan penting dalam teknologi kemasan cerdas. Aerogel GG-160 tidak hanya menawarkan solusi yang efisien untuk mendeteksi kesegaran udang, tetapi juga memperluas potensi penggunaan aerogel dalam berbagai aplikasi kemasan pangan lainnya.
Penelitian ini menunjukkan bahwa inovasi dalam teknologi pengeringan, seperti UAFD, dapat memberikan dampak besar terhadap kualitas material kemasan. Dengan kemampuannya untuk meningkatkan efisiensi pembekuan dan mengontrol struktur pori aerogel, UAFD membuka peluang baru bagi pengembangan kemasan cerdas yang lebih andal dan efektif. Aerogel berbasis gelatin dan gum arab ini bisa menjadi langkah awal dalam revolusi kemasan pangan yang lebih aman, lebih efisien, dan lebih ramah lingkungan.
