TEKNOLOGI INOVASI

Protein Whey Gantikan Plastik untuk Berbagai Industri

0
14
Plastik film yang dilapisi protein whey meningkatkan dampak penghalang dan keberlanjutan pengemasan agar produk pangan nyaman dan tidak terkontaminasi. (Sumber foto/© Fraunhofer IVV)

Bahan kemasan PVC (polyvinyl chloride) adalah plastik yang paling sulit didaur ulang. Plastik digunakan sebagai plastik pembungkus (cling wrap) dan botol. Kandungan kimia yaitu DEHA dapat bocor dan masuk ke makanan berminyak bila dipanaskan. Bahan kimia PVC itu memicu penyakit ginjal,  kanker hati, ancaman terjadap janin bayi,  dan berat badan. Syukurlah, para peneliti menemukan bahan baru—whey yakni produk sampingan keju—merupakan solusi ampuh  bagi para industri makanan dan kosmetik.  Sebaiknya konsumen pun jeli memilih kantongan plastik.

Plastik film yang dilapisi protein whey meningkatkan dampak penghalang dan keberlanjutan pengemasan agar produk pangan nyaman dan tidak terkontaminasi. (Sumber foto/© Fraunhofer IVV)

PVC dibuat dari monomer vinil klorida (VCM). Monomer vinil klorida yang tidak ikut bereaksi dapat terlepas ke dalam makanan terutama yang berminyak, berlemak atau mengandung alkohol yang berlebih dalam keadaan panas. Dalam pembuatan PVC ditambahkan penstabil seperti senyawa timbal (Pb), kadmium (Cd), timah putih (Sn) atau lainnya, untuk mencegah kerusakan PVC. Kadang-kadang ditambahkan senyawa ester ftalat, ester adipat, dan lain-lain agar bahan lentur atau fleksibel.

Dalam dua tahun terakhir, para peneliti semakin serius menghasilkan suatu bahan yang dapat menggantikan fungsi plastik. Para peneliti itu bekerja pada proyek Uni Eropa “Wheylayer” yang tujuannya tidak hanya mengembangkan biomaterial dari protein whey (air dadih). Para peneliti juga menghasilkan metode yang secara komersial layak untuk memproduksi plastik film multifungsi untuk berbagai keperluan skala industri seperti  industri  makanan.

Advertisement

Bahan kemasan dan bongkahan daging yang terbungkus kemasan plastik merupakan komponen penting pada industri makanan. Perusahaan harus melindungi produk makanan seperti daging dari oksigen, kelembaban,  kontaminasi kimia, dan biologis. Kemasan berfungsi juga sebagai pengaman agar tetap segar selama mungkin. Plastik film yang terdiri dari beberapa lapis dan transparan—di mana setiap lapis memiliki fungsi khusus—dan sering digunakan untuk melindungi makanan dari kontaminasi. Kombinasi tiap lapis  yang dipilih mempunyai fungsi masing-masing untuk produk tertentu.

Lapisan penghalang oksigen

Untuk meminimalkan jumlah oksigen yang menembus ke dalam kemasan, perusahaan biasanya menggunakan polimer yang harganya mahal dan berbasis petrokimia seperti kopolimer alkohol vinil etilen (EVOH). Masyarakat di  Jerman menanggapi  Riset Pasar Kemasan (Gesellschaft für Verpackungsmarktforschung mbH) memperkirakan bahwa lebih dari 640 kilometer persegi bahan komposit yang menggunakan EVOH sebagai lapisan penghalang oksigen akan diproduksi dan digunakan di Jerman pada tahun 2014—cukup luas untuk sepenuhnya menutupi Danau Constance.

Oleh karena itu, ada dorongan kuat untuk mengembangkan bahan kemasan berkelanjutan yang ekonomis untuk diproduksi dan ramah lingkungan. Peneliti yang ikut bekerja di proyek “Wheylayer” itu menggunakan protein whey untuk menggantikan polimer berbasis petrokimia (baca  Penemuan lapisan whey bukan lelucon)—sejauh ini hasilnya sangat menjanjikan.

“Kami telah berhasil mengembangkan formula protein whey yang dapat digunakan sebagai bahan baku untuk lapisan penghalang plastik film. Dan kami juga telah mengembangkan proses yang layak secara ekonomis untuk menghasilkan plastik film multifungsi pada skala industri,” kata Markus Schmid dari Institut Fraunhofer. Markus menangani teknik Process Engineering and Packaging IVV di Freising, Jerman.

Bahan wheylayer lebih baik dari bahan PE, Adhesive dan PET (F: Fraunhofer)

Whey adalah produk sampingan dari proses pembuatan keju dan diproduksi dalam jumlah berlimpah. Sebanyak 90 persen dari susu yang digunakan untuk menghasilkan keju di Eropa diubah menjadi bahan whey. Sekitar 40 persen dari whey dibuang. Schmid menambahkan, “Pembuangan whey merupakan tantangan besar bagi industri susu, terutama dengan adanya peraturan air limbah yang semakin ketat.”.

Bagaimana mungkin membuat plastik film penghalang dari whey? Para peneliti memulai dengan memurnikan whey manis dan whey asam dan menghasilkan isolat protein whey dengan kadar kemurnian tinggi. Peneliti mengevaluasi berbagai metode modifikasi yang berbeda untuk mendapatkan protein yang sesuai dengan sifat-sifat pembentukan film yang menonjol. Guna memampukan protein ini menahan beban mekanik yang ada, protein tersebut kemudian dicampur dengan berbagai pelembut dan zat aditif lainnya yang juga berbasis bio pada konsentrasi berbeda. “Semua zat aditif adalah zat yang disetujui yang digunakan dalam makanan yang kita makan, misalnya gliserin dan sorbitol,” kata Schmid.

Baca juga :   Ancaman Terhadap Keselamatan Manusia
Beragam kemasan plastic makanan (Sumber foto: http://t2.gstatic.com/)

Menggunakan metode roll-to-roll

Pencarian untuk formula yang sempurna merupakan proses yang rumit bagi para peneliti di Freising. Misalnya, jika menggunakan terlalu banyak pelembut maka film menjadi lembut dan fleksibel. Akan tetapi, efek penghalang terhadap uap air dan oksigen menjadi berkurang. Dengan  kata lain, permeasi (sifat untuk bisa ditembus) meningkat, yang berarti makanan tidak lagi terlindungi secara memadai.

Para peneliti tidak hanya menemukan formula yang optimal, tetapi juga menghasilkan sebuah metode yang layak secara ekonomis dan pada skala industri untuk aplikasi pelapis protein whey pada plastik film dan mengombinasikannya dengan berbagai plastik film lain dengan menggunakan teknologi berbeda.

Seluruh proses menghasilkan struktur multilayer dengan fungsi penghalang yang dapat digunakan untuk memproduksi bahan kemasan makanan yang transparan dan fleksibel.

“Tugas kami untuk memproduksi sebuah film multilayer yang menggunakan metode roll-to-roll dan merupakan yang pertama di dunia,” ungkap Schmid.

Perusahaan yang memilih untuk beralih ke protein whey pada masa mendatang hanya akan perlu melakukan modifikasi kecil di pabrik mereka. Para peneliti telah mengajukan permohonan hak paten pada teknologi baru mereka.

Selain menggunakan sumber daya terbarukan, whey juga meningkatkan kemungkinan daur ulang dari bahan komposit. Polimer plastik film kemasan multi-lapisan berbasis EVOH tidak dapat dipisahkan menjadi bagian-bagian penyusunnya dan didaur ulang; setelah dikombinasikan dengan bahan sintetis lain yang hanya bisa dibuang dengan insinerasi (pembakaran). Namun,  situasinya sangat berbeda jika plastik film protein whey yang digunakan sebagai pengganti EVOH.

“Kami mengembangkan metode daur ulang melalui kerja sama dengan Universitas Pisa,” kata Schmid. Plastik film dicacah dan lapisan protein whey dihidrolisis secara enzimatis. Protein whey yang tidak larut dalam air saat digunakan sebagai bahan kemasan dapat dipecah secara enzimatis dan dibersihkan dari bahan komposit lainnya. Proses pemisahan ini memungkinkan berbagai konstituen yang direklamasi dari film untuk diurutkan berdasarkan jenisnya dan didaur ulang.

(Sumber foto: http://www.intercool-tradefair.com/)

Para peneliti begitu yakin akan potensi masa depan protein whey ‘sebagai bahan kemasan alternatif sehingga mereka telah memulai proyek mereka sendiri di Freising yang selangkah lebih maju. Menurut survei yang dilakukan oleh masyarakat Jerman untuk Penelitian Pasar Kemasan, tidak hanya permintaan untuk plastik film komposit konstituen reklamasi meningkat, tetapi kebutuhan untuk komposit thermoformable juga meningkat.

Permintaan yang meningkat untuk produk-produk siap saji di rak-rak diperkirakan dapat meningkatkan volume komposit dari 76.497 ton pada tahun 2009 menjadi 93.158 ton pada tahun 2014. Saat ini, EVOH atau plastik film yang dilapisi oksida silikon dipandang sebagai bahan penghalang masa depan.

“Tapi menggantikan EVOH sepenuhnya dengan lapisan oksida silikon hampir tidak mungkin. Anda tidak dapat men-termoformasi bahan tersebut, sehingga tidak dapat diproses sesuai dengan yang diperlukan,” kata Schmid. Para peneliti kini bekerja keras untuk menggantikan EVOH pada komposit thermoform dengan plastik film penghalang berbasis protein whey. Aplikasi tambahan untuk protein whey ini juga akan menghemat sumber daya dan mengurangi emisi karbondioksida di atmosfer. (Diolah dari tulisan Lüers Katja dan berbagai sumber seperti  www.fraunhofer.de/magazine)

Advertisement

Tulis Opini Anda