Revolusi Pangan Praktis: Peran Spray Drying Dalam Perkembangan Produk Pangan Bubuk

Tahukah kamu persamaan antara pestisida, obat pada inhaler, detergen, dan kopi instan? Dibalik semua hal itu, terdapat teknologi yang berperan sangat penting namun tidak banyak orang mengetahuinya, yaitu metode spray drying. Metode spray drying adalah salah satu metode pengeringan yang mampu mengubah cairan campuran menjadi versi bubuknya. Selain untuk kebutuhan agrikultur, inhalable drug, dan produksi bahan kimia, ternyata menjadi salah satu teknologi yang stand out di proses pembuatan banyak produk pangan instan. Contohnya pada susu bubuk yang dapat tahan berbulan-bulan dan kopi instan bebas ampas (Poozesh, 2025).

Proses spray drying menjadi proses yang ideal untuk memenuhi standar tingkat mutu yang presisi, khususnya mengenai ukuran partikel produk, kadar air di produk pangan, dan juga densitas produk (Singh, 2014). Namun bagaimana metode ini dapat mengubah susu segar menjadi bubuk halus ringan yang dapat tahan berbulan-bulan? Atau bagaimana kopi instan dapat dibuat dengan sangat praktis dan tanpa meninggalkan ampas?

Sejarah Singkat Perkembangan Metode dan Teknologi Spray Drying

Peralatan metode spray drying ternyata telah mengalami perkembangan yang cukup lama. Dari tahun 1870 an hingga tahun 1900 an, inovasi untuk proses ini berkembang secara pesat. Awalnya metode ini dikembangkan untuk menghasilkan butiran logam oleh Samuel Percy, hingga pada akhirnya pertama kali digunakan untuk menghasilkan susu berbentuk bubuk. Pada Perang Dunia Kedua (1939–1945) muncul kebutuhan yang mendesak untuk mengurangi berat transpor makanan dan juga material lain. makanan yang telah melalui proses spray drying dapat bertahan lama, ringan, dan praktis untuk memasok pangan di medan perang. Kebutuhan atas kondisi tersebut menjadi alasan yang besar mengapa metode spray drying digunakan.

Teknik spray drying memungkinkan perubahan dari umpan yang berbentuk cairan menjadi partikel padat yang jauh lebih ringan (Patel, 2009). Pada era modern pun teknologi spray drying semakin berkembang dengan adanya keinginan untuk meningkatkan efisiensi mesin sehingga mendukung keberlanjutan dan juga memenuhi permintaan konsumen yang semakin besar dan kompleks (Rosario, 2018).

Cara Kerja Basic Spray Drying dan Proses-Proses yang Terjadi

Proses spray drying diawali dengan persiapan umpan berupa larutan (seperti kopi), suspensi (misalnya pada jus), atau emulsi (contohnya susu). Kemudian, umpan cairan ini dipompa menuju nozzle atau sistem atomizer yang menyemprotkan cairan umpan dan menghasilkan tetesan-tetesan yang sangat halus. Atomizer bekerja dengan mekanisme yang menyerupai penyemprot parfum, saat disemprotkan, cairan yang ada di dalam botol seketika berubah menjadi kabut yang sangat halus, proses ini dinamakan atomisasi. Pembentukan droplet (tetesan) berukuran mikro ini penting karena semakin kecil tetesannya, maka semakin mudah tetesan itu menguap dan dan menghasilkan hasil yang memiliki karakteristik serbuk (Ordoubadi et al., 2023).

Mekanisme Spray Drying secara Skematik (Sumber: https://www.intechopen.com/chapters/58222)

Setelah atomisasi, tetesan-tetesan ini akan memasuki ruang pengering (drying chamber) yang dialiri oleh gas pengering (biasanya udara kering atau nitrogen), sehingga terjadi kontak dengan gas pengering. Pada tahap kontak tersebut, terjadi pertukaran panas dan massa antara tetesan cair dengan gas pengering. Panas dari gas pengering diserap oleh tetesan sehingga menyebabkan penguapan pelarut. Sementara itu, droplet akan mengalami pendinginan evaporatif sehingga suhu partikel tidak langsung meningkat drastis.

Pendinginan evaporatif adalah proses ketika air dalam droplet menguap dan menyerap panas dari droplet itu sendiri, sehingga suhunya tetap rendah meskipun berada dalam udara panas, seperti bagaimana keringat yang menguap membuat badan kita lebih dingin. Laju penguapan yang tinggi menyebabkan konsentrasi padatan pada droplet meningkat secara bertahap, yaitu penurunan kadar air di permukaan tetesan, pembentukan kulit luar (skin formation), peningkatan viskositas di bagian dalam, dan pengerasan partikel. Tahapan-tahapan tersebut akan menentukan apakah partikel yang dihasilkan akan berongga, solid, atau memiliki permukaan yang berkerut (Ordoubadi et al., 2023).

Ketika proses pengeringan hampir selesai, partikel-partikel padat yang terbentuk akan terbawa aliran udara menuju sistem pemisahan, seperti siklon atau bag filter. Pada tahap ini, dilakukan pengumpulan serbuk, yaitu proses memisahkan partikel yang akan dikumpulkan sebagai produk akhir dari udara panas. Kondisi udara pengering keluar (outlet), kelembapan relatif, dan kecepatan aliran udara sangat menentukan efisiensi pemisahan, sehingga dapat mencegah berkurangnya produk akhir akibat terbawa gas buang. Selanjutnya, scrubber yang berfungsi sebagai alat pembersih udara buangan akan menangkap partikel-partikel halus yang tidak tertangkap oleh siklon atau bag filter, sehingga mencegah debu keluar ke lingkungan dan meningkatkan perolehan produk (Gatot Trilaksono, 2020).

Konfigurasi Aliran Udara pada Spray Drying (Wong & John, 2015).

Efektivitas spray drying sangat dipengaruhi oleh berbagai parameter operasi, seperti suhu udara pengering masuk dan keluar (inlet-outlet), laju alir umpan, rasio padatan, viskositas larutan, serta jenis konfigurasi aliran udara pada spray dryer (co-current atau counter-current). Sistem co-current, atau sistem yang menggunakan udara panas dan tetesan yang bergerak searah, lebih umum digunakan untuk bahan sensitif panas karena suhu partikel dapat dijaga agar tetap rendah di awal pengeringan. Sebaliknya, sistem counter-current akan memberi waktu kontak yang lebih panjang, namun lebih berisiko menyebabkan degradasi termal. Pemilihan parameter yang tepat akan membantu menentukan kadar air pada produk akhir, densitas bulk, kestabilan penyimpanan, serta retensi zat aktif pada produk (Syamsul Huda, 2021).

Aplikasi Teknologi Spray Drying Di Industri Pangan

Berbagai produk pangan umum yang dihasilkan melalui spray drying meliputi susu bubuk, kopi instan, krimer, bubuk coklat, sari buah bubuk, protein whey, bumbu dan perisa, probiotik, minyak esensial, serta bahan tambahan pangan seperti pewarna dan emulsifier. Dengan teknologi spray drying, tidak hanya kadar air pada produk dapat dikurangi, tetapi juga melindungi senyawa sensitif seperti vitamin, aroma, dan komponen bioaktif (Subhashish, 2025).

Susu Bubuk sebagai Salah Satu Aplikasi Spray Drying

Keunggulan spray drying menjadikannya teknologi yang sangat bermanfaat bagi industri. Proses ini dapat menghasilkan partikel bubuk yang seragam, memiliki kelarutan tinggi, serta mudah dikemas dan didistribusikan (Subhashish, 2025). Spray drying juga memungkinkan produk lebih stabil secara mikrobiologis, memiliki umur simpan panjang, serta mengurangi biaya transportasi karena mengurangi kadar serta aktivitas air dalam produk (Ueda et al, 2023). Namun, teknologi ini juga memiliki beberapa kekurangan, seperti kebutuhan energi yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan proses pengeringan lain seperti evaporasi, sehingga biaya operasionalnya lebih tinggi (Huda, 2020). Produk-produk tertentu yang sangat sensitif kepada panas dapat mengalami degradasi nutrisi atau aroma jika tidak dikontrol dengan baik (Haas, 2025).

Secara keseluruhan, meskipun spray drying memiliki beberapa keterbatasan seperti kebutuhan energi yang tinggi dan potensi degradasi panas, teknologi ini tetap menjadi pilihan unggulan dalam industri pangan berkat kemampuannya dalam menghasilkan bubuk yang stabil, praktis, namun tetap menjaga kelengkapan nutritif produk. Dengan pengaturan proses yang tepat, manfaatnya jauh lebih besar daripada kekurangannya, hal ini menjadikan spray drying sebagai salah satu metode utama dalam produksi pangan modern.

Referensi

Chen, Xiao Dong. 2019. Drying Technologies in Food Processing Chapter 4. John Wiley and Sons

Gatot Trilaksono. 2020. Spray Dryer. Jurnal Teknik: Media Pengembangan Ilmu dan Aplikasi Teknik.

Haas, Joanna, et al. 2025. Effects of Spray Drying and Freeze Drying on The Protein Profile of Whey Protein Concentrate. National Library of Medicine.

Huda, Syamsul. 2020. Efek Evaporasi dan Suhu Pengeringan Spray Drying terhadap Karakteristik Fisik dan Kimia Whey Bubuk. Jurnal Teknologi Hasil Pertanian.

Ordoubadi, M., Wang, H., & Vehring, R. 2023. Mechanistic Formulation Design of Spray-Dried Powders. KONA Powder and Particle Journal.

Patel, R.P, et al. 2009. Spray Drying Technology: an Overview. Indian Journal of Science and Technology

Pignatello, Rosario & Teresa Musumeci. 2018. Biomaterials: Physics and Chemistry. IntechOpen

Poozesh, Sadegh, et al. 2025. Spray Drying Process Challenges and Considerations for Inhaled Biologics. Journal of Pharmaceutical Sciences.

Shubhashish, Shubham, Sahil Kumar & Reshu Rajput. 2025. Innovations in Spray Drying Technology: Enhancing Food Processing and Nutritional Preservation, European Journal of Nutrition & Food Safety.

Singh, Samantha & Deepa Dixit. 2014. A Review on Spray Drying: Emerging Technology in Food Industry. International Journal of Applied Engineering and Technology

Syamsul Huda. 2021. Efek Evaporasi dan Suhu Pengeringan Spray Drying terhadap Karakteristik Fisik dan Kimia Whey Bubuk. Jurnal Teknologi Hasil Pertanian.

Ueda, Jonata M., et al. 2023. Powdered Foods: Structure, Processing, and Challenges: A Review. MDPI. https://doi.org/10.3390/app132212496

Yu, J., & Veenstra, T. (2022, June 23). Multiple and single reaction monitoring mass spectrometry for absolute quantitation of proteins. IntechOpen. https://www.intechopen.com/chapters/58222

Wong, T. W., & John, P. (2015). Advances in spray drying technology for nanoparticle formation. In Handbook of nanoparticles (pp. 1–16). Springer, Cham.