Enkapsulasi merupakan proses penjeratan zat-zat sensitif atau bahan inti oleh polimer pelindung sebagai agen pengkapsulasi. Bahan inti terlindungi dari reaksi yang dapat merusak dan kondisi lingkungan yang merugikan (Hogan, 2001). Mikrokapsul merupakan suatu ruang kecil dengan lapisan dinding yang seragam di sekelilingnya. Bahan yang terdapat di dalam mikrokapsul merupakan inti bahan sedangkan bahan di sekelilingnya (dinding) disebut sebagai cangkang atau membran.
Mikroenkapsulasi memberikan sarana untuk mengubah komponen dalam bentuk cairan menjadi partikel padat dan melindungi materi dari pengaruh lingkungan. Perlindungan yang diberikan oleh bahan pengkapsul dapat mencegah terjadinya degradasi bahan inti karena pengaruh cahaya dan atau oksigen serta dapat memperlambat terjadinya evaporasi (Risch, 1995).
Keuntungan proses enkapsulasi menggunakan spray dryer yaitu biaya proses yang relatif murah serta secara industri ketersediaan alat yang digunakan mudah. Selain itu, proses pengeringan dengan menggunakan spray dryer lebih mudah karena dapat dilakukan secara otomatis dan berkesinambungan. Namun kekurangannya yaitu dihasilkannya produk dengan tekstur yang sangat halus sehingga membutuhkan penanganan lebih lanjut dalam penyimpanannya. Di dalam menjalankan proses ini, diperlukan panas tinggi untuk menguapkan air bahan dari sistem oleh karena itu, proses pengeringan dengan menggunakan spray dryer tidak cocok digunakan pada produk yang sensitif terhadap proses pemanasan (Risch, 19994).
Menurut Bakan (1978), keberhasilan suatu proses enkapsulasi dan sifat mikrokapsul yang dihasilkan dipengaruhi oleh beberapa faktor penting, antara lain:
a. Bahan inti yang disalut, yaitu berwujud padat, cair ataupun gas; sifat fisikokimia seperti solubilitas, hidrofobik atau hidrofilik, serta stabilitas terhadap suhu dan pH.
b. Bahan penyalut yang digunakan.
c. Medium mikroenkapsulasi yang digunakan dapat berupa pelarut air maupun bukan air.
8
d. Prinsip proses mikroenkapsulasi yang digunakan yaitu secara fisika atau kimia. e. Tahap proses mikroenkapsulasi yaitu tunggal atau bertahap.
f. Struktur dinding mikrokapsul yaitu tunggal atau berlapis.
Proses enkapsulasi secara umum melalui tiga tahapan dalam suatu pengadukan yang sinambung, antara lain :
1. Berbentuk tiga fase kimia yang belum saling bercampur, yaitu fase pembawa (air), fase materi inti yang akan dilapisi dan fase penyalut.
2. Penempelan bahan penyalut pada permukaan bahan inti. Umumnya tahapan ini terjadi karena bahan penyalut (polimer) diadsorbsikan pada antar permukaan yang terbentuk antara materi inti dan bahan cair.
3. Pemadatan pelapis untuk membentuk mikrokapsul yang biasanya terjadi akibat adanya panas.
Proses enkapsulasi dapat dilakukan dengan beberapa cara antara lain : a) Suspensi udara
Suspensi udara berfungsi sebagai alat mikroenkapsulasi dimana partikel padatan yang akan diselaputi berada pada suatu kolom udara panas dan kemudian disemprot dengan bahan penyalut dari bagian atas melalui sebuah nozzle yang akan menghasilkan lapisan-lapisan tipis pada permukaan partikel yang berupa butiran yang seragam (Dziezak, 1988).
b) Ekstruksi sentrifugal
Pada metode ekstruksi, bahan inti didispersikan pada karbohidrat cair yang kemudian bahan inti akan ditangkap dan dikeraskan oleh bahan penyalut selama kontak terjadi. Cairan inti dienkapsulasi dengan menggunakan ekstruksi rotasi yang berisikan pipa konsentrik. Kelemahan metode ini yaitu biaya operasi yang mahal dan diperkirakan dua kali lipat dibandingkan dengan metode spray drying
(Risch, 1994). c) Koaservasi
Koaservasi pada awalnya digunakan untuk menerangkan fenomena pemisahan fase dalam sistem koloid. Pemisahan fase ini erat kaitannya dengan pengendapan atau flokulasi zat koloid dan koaservasi merupakan tahapan yang terjadi sebelum pengendapan dalam larutan terjadi. Deasy (1987) menyebutkan bahwa koaservasi pemisahan fase terbagi atas dua tipe yaitu koaservasi sederhana
9
dan koaservasi kompleks. Koaservasi sederhana hanya menggunakan satu jenis koloid sedangkan koaservasi kompleks menggunakan lebih dari satu jenis polimer.
d) Kokristalisasi
Kokristalisasi adalah suatu teknik enkapsulasi yang prosesnya relatif sederhana. Kokristalisasi merupakan teknik untuk memasukkan komponen atau senyawa ke dalam dan ke celah antar kristal sukrosa (Jackson dan Lee, 1991). Proses enkapsulasi dapat berlangsung akibat kristalisasi spontan dari sukrosa yang menghasilkan bentuk mengelompok dengan jarak ukuran 3-300 µm sehingga memungkinkan masuknya seluruh bahan non sukrosa ke dalam atau diantara kristal sukrosa.
e) Pengering Semprot (Spray drying)
Thies (1996), mengungkapkan kelebihan dari metode pengering semprot yaitu teknologinya sudah banyak dikuasai sehingga mudah didapat, msmpu memproduksi kapsul dalam jumlah banyak, jenis bahan pelapis yang cocok untuk pengeringan semprot juga layak sebagai bahan makanan, dan bahan pelapis yang digunakan larut dalam air sehingga dapat melepaskan bahan inti tanpa adanya bahan pelapis yang mengendap. Heath (1981) menambahkan bahwa metode pengeringan semprot juga cocok untuk bahan yang mudah teroksidasi seperti minyak.
Terdapat empat tahapan yang terjadi pada proses spray drying yaitu : pertama, keadaan bahan yang akan dikeringkan. Hal ini berkaitan dengan kemudahan bahan membentuk suatu system larutan yang terdispersi sehingga bahan dapat dikeringkan secara kontinyu dan tidak menimbulkan penyumbatan pada lubang penyemprotan (nozzle). Kandungan zat padat total bahan yang akan dikeringkan berkisar 45-55%; Kedua, pengkabutan (Atomization), merupakan proses untuk merubah bahan yang semula berupa cairan atau pasta menjadi tetes- tetes (droplets) yang berukuran 10-200 mikron; Ketiga, udara panas dan dispersinya. Didalam alat udara panas merupakan medium proses pengeringan; Keempat, pengambilan produk. Setelah bahan dikeringkan, maka diperlukan usaha untuk memisahkan bahan dengan udara panas yang keluar bersama-sama. Usaha ini dapat dilakukan dengan menggunakan 3 macam alat yaitu cyclone
10
separator, wet scrubber, dan bag filter. Pada cyclone pemisah, produk yang dapat dihasilkan yaitu sebanyak 90-97% dengan prinsip kerja alat berdasarkan gaya berat dan gaya sentrifugal. Wet scrubber, pada pengambilan bahan dengan alat ini dapat menimbulkan terjadinya kontaminasi bahan oleh mikroorganisme. Sedangkan bag filters, produk yang dapat dihasilkan sebanyak 95-98% dimana produk yang dihasilkan diambil dengan cara menyaring udara yang keluar bersama bubuk hasil pengeringan.
Rendemen
Yield atau rendemen merupakan nilai perbandingan jumlah produk yang dihasilkan dengan jumlah bahan yang digunakan. Yield Dapat juga diartikan sebagai jumlah mol produk dibagi dengan mol umpan, jika konversi didefinisikan sebagai jumlah mol yang bereaksi atau terkonversi dibagi dengan jumlah mol mula-mula (http://tech.groups.yahoo.com/group/Teknik-Kimia/message/10950). Rendemen merujuk pada jumlah produk reaksi yang dihasilkan pada reaksi kimia. Rendemen absolut dapat ditulis sebagai berat dalam gram atau dalam mol (rendemen molar). Rendemen relatif yang digunakan sebagai perhitungan efektivitas prosedur, dihitung dengan membagi jumlah produk yang didapatkan dalam mol dengan rendemen teoritis dalam mol. Dalam menentukan persentase rendemen, maka dapat mengkalikan rendemen fraksional dengan 100% (www.wikipedia.org/wiki/Rendemen_kimia).
Kadar Air
Kadar air merupakan banyaknya air yang terkandung dalam bahan yang dinyatakan dalam persen. Kadar air juga salah satu karakteristik yang sangat penting pada bahan pangan, karena air dapat mempengaruhi penampakan, tekstur, dan cita rasa pada bahan pangan. Kadar air dalam bahan pangan ikut menentukan kesegaran dan daya awet bahan pangan tersebut, kadar air yang tinggi mengakibatkan mudahnya bakteri, kapang, dan khamir untuk berkembang biak, sehingga akan terjadi perubahan pada bahan pangan (Winarno, 1997).
Pengurangan air baik secara pengeringan maupun penambahan bahan penguap air bertujuan dalam mengawetkan bahan pangan. Pengukuran kadar air di dalam bahan pangan bertujuan untuk mengetahui jumlah air yang terdapat di dalam bahan yang erat kaitannya dengan masa penyimpanannya (Purnomo, 1995).
11
Meningkatnya suhu keluaran pengeringan otomatis akan menurunkan kadar air bahan. Secara umum, suhu keluaran pengeringan pada nilai 80-85oC memungkinkan untuk mendapatkan produk dengan kadar air yang tidak melebihi batas minimum yang disyaratkan untuk penyimpanan tepung (KA 4%) sehingga umur simpan produk dapat lebih lama (Masters, 1985).
Kelarutan
Kelarutan atau solubilitas adalah kemampuan suatu zat kimia tertentu, zat
terlarut (solute), untuk larut dalam suatu pelarut (solvent)
(www..wikipedia.org/wiki/Kelarutan). Kelarutan dinyatakan dalam jumlah maksimum zat terlarut yang larut dalam suatu pelarut pada kesetimbangan. Larutan hasil disebut larutan jenuh. Zat-zat tertentu dapat larut dengan perbandingan apapun terhadap suatu pelarut.
Pelarut umumnya merupakan suatu cairan yang dapat berupa zat murni atau pun campuran. Zat yang terlarut, dapat berupa gas, cairan lain, atau padat. Kelarutan bervariasi dari selalu larut seperti etanol dalam air, hingga sulit terlarut, seperti perak klorida dalam air. ketidaklarutan (insoluble) sering diterapkan pada senyawa yang sulit larut, walaupun sebenarnya hanya sedikit kasus yang benar- benar tidak ada bahan yang terlarut. Dalam beberapa kondisi, titik kesetimbangan kelarutan dapat dilampaui untuk menghasilkan suatu larutan yang disebut lewat jenuh (supersaturated) yang metastabil (www.id.wikipedia.org/wiki/Kelarutan).