perkembangan teknologi nano (nanotechnology) dan...

07/05/2014

1

Purwiyatno Hariyadihttp://phariyadi.staff.ipb.ac.id/

[email protected]

Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]

• Profesor Rekayasa Proses Pangan, Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB

• Direktur, Southeast Asian Food & Agricultural Science & Technology (SEAFAST) Center, LPPM, IPB

• Pemimpin Redaksi FOODREVIEW INDONESIA

Perkembangan Teknologi Nano(Nanotechnology) dan Aplikasinya di Industri Pangan

Purwiyatno Hariyadiphariyadi.staff.ipb.ac.id


Perkembangan Teknologi Nano(Nanotechnology) danAplikasinya di Industri Pangan

Purwiyatno Hariyadi

Disajikan pada :FOODREVIEW Seminar “Update on Nanotechnology in Food Industries”Jakarta Convention Center9 Mei 2014

07/05/2014

2


[email protected]


MENU:

• Sejarah singkat

• Teknologi Nano• Definisi?

• Deskripsi?

• Novelty?

• Aplikasi di Industri Pangan

Perkembangan Teknologi Nano(Nanotechnology) dan Aplikasinya di Industri Pangan


• SEJARAH ...

Figure 1.7: Stained glass windows.

Figure 1.8: Picture of gold nano particles.10

The concepts of nanotechnology are not new to nature or to mankind. An early example of a manmade nanoprocess is stained glass (Quiñonez, A., 2008) .*)

*) Introduction to Nanotechnology.Austin Community College )

07/05/2014

3


[email protected]


Pemenang Nobel FisikaRichard Feynman, pada 29 Desember 1959, memberikan Presentasi di Pertemuan Tahunan Americal Physical Society, di Caltech.

• Judul presentasi “There's Plenty of Room at the Bottom”

• Pertama kali mengemukakan bahwa karakteristik bahan (material) pada skala nanometer akan memberikan berbagai peluang baru ke masa depan.

• SEJARAH ...

“Why cannot we write the entire 24 volumes of the Encyclopedia Britannica on the head of a pin?” (Zyvex, 2007).


• SEJARAH ...

Professor Taniguchi (1974) of Tokyo Science University used the word “nanotechnology” to describe the science and technology of processing or building parts with nanometric tolerances.

07/05/2014

4


[email protected]


Ahli Fisika dan penulis :

• Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology (1986)

untuk umum, dan

• Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, and Computation (a quantitative, physics-based analysis)

untuk spesialist.

• Menggunakan dan mempopulerkan istilah Nanotechnology/Nanosystem:

• SEJARAH ...


• Teknologi Nano (Nanotechnology) :

• Mencakup disain, karakterisasi, produksi dan aplikasi suatu stuktur (bahan), alat atau sistem pada skala nano.

• Mencakup kegiatan yang sangat luas lebih tepat disebut sebagai teknologi-teknologi nano ('nanotechnologies‘).

• TEKNOLOGI NANO. Apa itu?

07/05/2014

5


[email protected]


• NANO ?

Berasal dari Yunani; yang artinya “kerdil” kecil- 1 nm = 10-9 m


• NANO: Seberapa kecil ?

10-1 101 107 108

Nanometer

102 103 104 105 106

1 m =1 mikron 1 cm1 mm1 Å =

1 Angstrom

Skala nano

07/05/2014

6


[email protected]



10-1 101 102 103 104 105 106 107 108

Nanometer

Skala nano



10-1 101 107 108

Nanometer

Sukrosa :

102 103 104 105 106

07/05/2014

7


[email protected]



10-1 101 107 108

Nanometer

102 103 104 105 106

~ 5000 nm



10-1 101 107 108

Nanometer

102 103 105 106

~ 5000 nm

~8*103 nm

104

07/05/2014

8


[email protected]



10-1 101 107 108

Nanometer

102 103 105 106

~8*103 nm

104



10-1 101 107 108

Nanometer

102 103 105 106

~8*103 nm

104

10 nm

07/05/2014

9


[email protected]



10-1 101 107 108

Nanometer

102 103 105 106104

10 nm

2 nm diameter molekul DNA (helix)

5 nm diameter molekul insulin

6 nm diameter molekul hemoglobin

10nm ketebalan dinding sel bakteri gram negatif

200nm diameter bakteri terkecil



10-1 101 107 108

Nanometer

102 103 105 106104

10 nm

• Teknologi Susu :– Misel kasein 50-300 nm

– Protein whey 4-6 nm

– Laktosa 0.5 nm

– Gobula lemak 300 nm

07/05/2014

10


[email protected]



10-1 101 107 108

Nanometer

102 103 105 106104

10 nm

• Teknologi Nano tidak merupakan teknologi yang sama sekali BARU

• Hanya..

• Perkembangan peralatan dan instrumentasi telah memungkinkan perkembangan yg BARU



10-1 101 107 108

Nanometer

102 103 105 106104

10 nm

Microscopy: • scanning electron,• transmission electron, and• atomic force microscopy

07/05/2014

11


[email protected]


• NOVELTY: Size matters !

Skala Makro Skala Nano

Nano’ is best understood to mean fundamentally different


Sifat-sifat baru (“nano-ness”)ini menciptakan

partikel atau bahan yang unik

(‘baru’)

Skala Makro Skala Nano

Potensi perubahan salah satu (atau lebih) sifat-sifat :

• Optis (warna, transparansi)? atau• Elektrik (konduktivitas)? atau• Fisik (kekerasan,titik leleh, difusifitas) atau• Kimia (reaktivitas, (konstant) laju reaksi)

• NOVELTY: Size matters !Nano’ is best understood to mean fundamentally different

07/05/2014

12


[email protected]


A=6*1cm2

A=6 cm2

1 kubusp=l=t=1cm

8 kubus@ p=l=t=0.5cm

A= 6*(0,5*0,5) cm2

A= 1,5 cm2

A= 8 *1,5 cm2

A= 12 cm2

64 kubus@ p=l=t=0.25cm

A= 6*(0,25*0,25) cm2

A= 0,375 cm2

A= 8*8 * 0,375 cm2

A= 24 cm2

Meningkatnya luas permukaan



0

50

100

150

200

250

0 0,5 1 1,5

Sisi kubus (cm)

Lu

as P

erm

uka

an T

OTA

L (

cm2)

A=6*1cm2

A=6 cm2

1 kubusp=l=t=1cm



07/05/2014

13


[email protected]


Risiko BARUPotensi BARU

Meningkatkan reaktivitas?

Meningkatkan Toksisitas?

50

Menurunkan dosis toksik? (LD50 <<)?

Mempengaruhi ekosistem permukaan?

Toksisitas baru? Karena rute/transport yg berbeda?

Meningkatnya bioavailabilitas

Dosis efektif lebih kecil

Meningkatnya kemampuan penetrasi

Mempercepat “onset of action”




Risiko BARU

J. Nanosci. Nanotechnol. 2007, 7, 3048. Contoh Nano-ness

There is an indication that nanoparticles interact with biological systems like molecules.


07/05/2014

14


[email protected]


• Emas :

• Dalam skala makro (bulk gold) berwarna kuning (emas)

Partikel emas (12 nm)

• Dalam skala nano berwarna merah

Contoh Nano-ness



• Zink :

• Dalam skala makro (bulk zink) berwarna putih dan opaque;

• Zinc nano : transparan

• Karbon :

• Carbon nanotubes : penghantar listrik

Contoh Nano-ness


07/05/2014

15


[email protected]


• Partikel ZnO ukuran makro:• Menahan cahaya UV• Menyebarkan cahaya tampa• Berwarna putih

• Partikel ZnO ukuran nano• Menahan cahaya UV• Tidak menyebarkan cahaya tampak• Transparan

• Application to sunscreen

• TiO2 : Application to sunscreen

Contoh Nano-ness



• Silver• Pada skala makro, perak inerrt• Pada kala nano : partikel perak , 1 nm - 100 nm.

• Campuran antara perak dan perak oksida. • Anti bakterial, anti kapang• Aplikasi :

• Refrigerator , AC ( pelapisan nano perak pada permukaan yang dilalui aliran udara).

• Bandage (plester)• Kaos kaki & pakaian dalam

Contoh Nano-ness


07/05/2014

16


[email protected]


http://www.bluemoongoods.com/silver_nanoparticle_food_containers.htm

• Silver

Contoh Nano-ness


Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]://babydream.en.ec21.com

• Silver

Contoh Nano-ness


07/05/2014

17


[email protected]


• APLIKASI di INDUSTRI PANGAN?

Pada 2008:104 Jenis pangan, bahan tambahan pangan, food contact materials (kemasan, dll), peralatan masak, dan kimia pertanian mengandung partikel nano (FOE, 2008)


Nanofood ?Food which has been cultivated, produced, processed or packaged using nanotechnology techniques or tools, or to whichmanufactured nanomaterials have been added (Joseph and Morrison 2006).

Contoh : • Nano-ingredients, nanomaterial additives • Nano iron or zinc, dll


Joseph T, Morrison M. 2006. Nanotechnology in Agriculture and Food. Nanoforum Report. Available at: http://www.nanoforum.org/dateien/temp/nanotechnology%20in%20agriculture%20and%20food.pdf?08122006200524 (accessed 17 January 2008).

07/05/2014

18


[email protected]


Strawberries in a conventional food container (upper row) and nano-silver container (lower row). (Test series and pictures: The Innovation Society Ltd.)http://www.nanowerk.com/news/newsid=9292.php#ixzz2CchTJQhr



Contoh aplikasi


07/05/2014

19


[email protected]


• APLIKASI di INDUSTRI PANGAN?Contoh aplikasi



Source: www.sprayforlife.com, BASF, The Chemical Company

• Nano Synergy Energy Booster (Vitamin, Calcium, B-Complex)

• Lycopene (supplement carotenoid,phytosterols by BASF)

Contoh aplikasi

07/05/2014

20


[email protected]



Health Ingredient Main Reason for Formulation Nanopartikel

CarotenoidsBioavailability

Color StrengthSolid

Co-Enzyme Q10 Bioavailability Solid

Vitamin AStability through encapsulation

Droplet

Vitamin E Compressibility, use in tablets Droplet

Vitamin D, KStability through encapsulation

Droplet

PUFAsStability through encapsulation

Droplet

Contoh aplikasi



Nanoparticles: Vitamins and CarotenoidsPrinciples (BASF)

• Partikel nano bebas tidak bertahan dalam udara teroksidasi spontan

• Partikel nano perlu dilindungi dlm struktur matriks; berada dalam partikel bubuk makro

Powder Particle, 0.3 mm

Contoh aplikasi

07/05/2014

21


[email protected]


Nanoclay particle based Beer Bottle (Nanocor Inc)


• lebih ringan

•Lebih kuat

• Lebih mampu menahan gas

(minimisasi kehilangan CO2 pada

produk bir, (carbonated

products)

Contoh aplikasi


• APLIKASI di INDUSTRI PANGAN?Contoh aplikasi

07/05/2014

22


[email protected]


A selection of major food and agriculture companies engaged in

nanotechnology research and development

(ETC Group 2004; Innovest 2006; Renton 2006; Wolfe 2005).




07/05/2014

23


[email protected]


• Cooking oil, teas• ‘Health’ supplements and diet

products• Colour and nutritional

additives for soft drinks, dairy and bakery products

• Food processing aids • Long-life packaging• Antibacterial kitchenware • Fertilisers, pesticides and

agrochemicals

Nano-foods now on sale include (FOE, 2008):



Contoh produk di US :

Perusahaan Nanoceuticals™ (RBC Life Sciences)

• Produk : “Slim Shake Chocolate”• Milkshake untuk diet; menggunakan

partikel nano silika dilapiskan pada “cocoa clusters”

• Meningkatkan citarasa dengan jumlah cocoa dan gula yg lebih sedikit

• Health risks?


07/05/2014

24


[email protected]


Contoh produk di INDONESIA????



Masa depan?

Pertimbangan umum dalam evaluasi produk teknologi Nano :

• Karakterisasi• Keamanan• Dampak lingkungan

07/05/2014

25


[email protected]


Precautionary principles :

The UK Royal Society recommended in 2004:• Full safety assessment of all products that contain nano

prior to market release

• All nano ingredients to be labelled

• Environmental release of nanomaterials to be avoided as far as possible

• Factories and research laboratories to treatnanomaterials as if they were hazardous

Masa depan?


Masa depan?

Nanotechnology Language• Nanobio• Nanodots• Nanowires• Nanoelectronics• Nanobots• Nanomaterials• Nanochondria

07/05/2014

26


[email protected]


"The Next

Big Thing Is

Really Small”

Masa depan?


Terimakasih...

Purwiyatno Hariyadi:[email protected]

perkembangan teknologi nano (nanotechnology) dan...

Documents