Para peneliti kini memakai adonan kue untuk menjawab persoalan yang terdengar sangat teknis tetapi sebenarnya dekat dengan masa depan industri pangan. Mereka ingin mengukur seberapa baik adonan kue menghantarkan listrik, lalu memahami bagaimana sifat itu berubah saat adonan dipanaskan. Sekilas ini mungkin terdengar seperti pertanyaan yang aneh. Namun bagi ilmu pangan modern, jawaban atas pertanyaan ini sangat penting karena berkaitan dengan cara makanan dipanaskan, diproses, dan dikontrol mutunya dengan lebih akurat.
Dalam penelitian yang terbit pada 2026 di Journal of Food Engineering, para ilmuwan mengembangkan model numerik untuk mengukur konduktivitas listrik atau electrical conductivity dari cake batter, yaitu adonan kue. Konduktivitas listrik menunjukkan kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik. Dalam kehidupan sehari hari, logam seperti tembaga memiliki konduktivitas tinggi, sedangkan kayu kering memiliki konduktivitas rendah. Pada bahan pangan, sifat ini juga ada, hanya saja nilainya lebih rumit karena dipengaruhi air, garam, suhu, dan perubahan struktur bahan selama pemanasan.
Baca juga artikel tentang: Laut Cerdas, Bumi Berenergi: Revolusi Konversi Gelombang Menuju Energi Bersih
Mengapa ilmuwan pangan tertarik pada kemampuan adonan menghantarkan listrik. Salah satu alasannya adalah teknologi pemanasan listrik. Dalam beberapa sistem pengolahan pangan, panas tidak selalu diberikan dari luar seperti pada oven biasa. Kadang arus listrik justru dialirkan ke dalam bahan sehingga bahan itu memanas dari dalam. Proses seperti ini dapat membantu mempercepat pemanasan dan dalam beberapa kasus membuat distribusi panas menjadi lebih efisien. Namun agar teknik tersebut bekerja baik, para peneliti harus tahu dengan cukup tepat bagaimana bahan pangan menghantarkan listrik pada berbagai kondisi.
Masalahnya, mengukur konduktivitas listrik adonan kue tidak sesederhana mengukur air garam dalam gelas. Adonan kue adalah sistem yang sangat kompleks. Di dalamnya ada air, tepung, gula, lemak, udara, protein, dan pati. Begitu adonan mulai dipanaskan, semua komponen ini tidak tinggal diam. Suhu naik, distribusi panas tidak selalu merata, air berpindah, dan pati mulai mengalami gelatinisasi. Gelatinisasi adalah proses ketika granula pati menyerap air, mengembang, lalu mengubah tekstur campuran. Proses inilah yang sangat penting dalam pembentukan struktur kue, tetapi sekaligus membuat sifat listrik adonan ikut berubah.
Di sinilah letak tantangan utama penelitian ini. Saat peneliti mengukur konduktivitas listrik dalam medan listrik yang cukup tinggi, seperti yang digunakan pada pemanasan ohmik, suhu di dalam sel pengukuran dapat meningkat secara tidak seragam. Artinya, satu bagian adonan bisa lebih panas daripada bagian lain. Jika suhu tidak merata, maka hubungan antara suhu dan konduktivitas listrik menjadi sulit dibaca secara akurat. Dengan kata lain, alat ukur tidak hanya membaca sifat bahan, tetapi juga ikut dipengaruhi oleh kenyataan bahwa bahan sedang berubah dan memanas secara tidak merata.
Untuk mengatasi masalah itu, tim peneliti mengembangkan metode numerik yang secara khusus memperhitungkan ketidakseragaman suhu. Mereka tidak hanya melakukan pengukuran langsung, tetapi juga membuat model matematika yang mensimulasikan apa yang terjadi di dalam sistem. Model ini kemudian digabungkan dengan model gelatinisasi pati. Langkah ini sangat penting karena pada adonan kue, perubahan pati bukan peristiwa sampingan. Gelatinisasi justru menjadi salah satu alasan mengapa kurva konduktivitas listrik pada bahan ini lebih rumit dibanding bahan cair sederhana.
Prinsip kerja model mereka didasarkan pada pencocokan antara suhu hasil eksperimen dan suhu hasil simulasi numerik. Mereka memakai pendekatan least squares atau kuadrat terkecil untuk mencari nilai konduktivitas listrik yang paling masuk akal. Sederhananya, model mencoba menebak nilai konduktivitas listrik tertentu, lalu memeriksa apakah prediksi suhunya cocok dengan suhu yang benar benar terukur dalam percobaan. Jika belum cocok, model menyesuaikan lagi nilainya sampai selisih antara simulasi dan eksperimen menjadi sekecil mungkin. Dari proses itulah diperoleh estimasi konduktivitas listrik adonan secara lebih akurat.
Penelitian ini dilakukan dalam dua tahap utama. Pada tahap pertama, para peneliti lebih dulu mengkarakterisasi perangkat pengukur mereka. Mereka memakai larutan xanthan dan kalium klorida yang konduktivitas listriknya sudah diketahui. Langkah ini penting agar mereka bisa memahami perilaku alat sebelum memakainya untuk bahan yang lebih rumit seperti adonan kue. Dari tahap kalibrasi ini, mereka menemukan efisiensi konversi sebesar 0,77. Nilai ini kemudian dipakai dalam tahap berikutnya untuk mengestimasi konduktivitas listrik adonan kue sebagai fungsi suhu dan pada berbagai medan listrik.
Hasil penelitiannya memberi temuan penting. Mereka menunjukkan bahwa pada kondisi tertentu, konduktivitas listrik adonan akhirnya menjadi tidak lagi bergantung pada kuat medan listrik. Batas yang mereka temukan berada pada 34,57 volt per sentimeter. Ini berarti, mulai dari nilai tersebut, perubahan pada medan listrik tidak lagi secara berarti mengubah konduktivitas listrik bahan. Temuan ini sangat berguna karena memberi patokan bagi peneliti dan insinyur pangan dalam merancang proses pemanasan listrik yang lebih dapat diprediksi.
Bayangkan Anda ingin memahami bagaimana lalu lintas bergerak di sebuah kota. Jika setiap saat peta jalan berubah, suhu udara berubah, dan beberapa jalan tiba tiba melebar atau menyempit, maka akan sangat sulit menebak kecepatan mobil. Adonan kue bekerja dengan cara yang mirip dalam konteks listrik. Ketika dipanaskan, struktur internalnya berubah. Air dan pati bergerak, tekstur mulai terbentuk, dan arus listrik merespons perubahan itu. Karena itu, para peneliti tidak cukup hanya menempelkan alat ukur dan membaca angka. Mereka harus memodelkan seluruh perubahan yang terjadi agar hasil pengukuran benar benar masuk akal.
Penelitian ini penting bukan hanya untuk adonan kue, tetapi juga untuk arah perkembangan teknologi pangan secara umum. Industri makanan semakin tertarik pada proses yang lebih cepat, lebih efisien, dan lebih presisi. Untuk mencapai itu, mereka membutuhkan data sifat bahan yang akurat. Jika konduktivitas listrik suatu bahan diketahui dengan baik, maka proses pemanasan listrik dapat dirancang agar lebih merata, lebih hemat energi, dan lebih konsisten hasilnya. Dalam produk pangan, konsistensi sangat penting. Konsumen mengharapkan tekstur, kematangan, dan kualitas yang serupa dari satu batch ke batch berikutnya.
Selain itu, penelitian ini menunjukkan bahwa bahan pangan tidak bisa selalu diperlakukan seperti bahan teknik biasa. Pada logam atau cairan sederhana, hubungan antara suhu dan konduktivitas listrik mungkin relatif mudah dipetakan. Pada adonan kue, situasinya jauh lebih rumit karena bahan ini hidup dalam arti ilmiah. Ia berubah, bereaksi, mengental, dan membangun struktur baru selama dipanaskan. Dengan demikian, model yang baik harus menghormati kenyataan bahwa makanan adalah sistem yang aktif dan dinamis.
Ada pelajaran yang lebih luas di sini. Banyak orang memandang proses membuat kue sebagai urusan resep dan oven. Namun di tingkat ilmiah, pembuatan kue juga menyangkut perpindahan panas, aliran listrik, perubahan fase, dan transformasi molekuler. Sains pangan modern mencoba membaca semua itu agar makanan bisa diproduksi dengan mutu yang lebih terjamin. Di balik sepotong cake yang lembut, ternyata ada persoalan fisika, matematika, dan kimia yang cukup rumit.
Tentu saja, model numerik bukan akhir dari segalanya. Penelitian seperti ini masih perlu diuji pada formulasi adonan yang berbeda, kondisi proses yang lain, dan skala industri yang lebih besar. Namun studi ini sudah memberi fondasi yang kuat. Ia menunjukkan bahwa ketidakseragaman suhu dan gelatinisasi pati tidak boleh diabaikan ketika mengukur konduktivitas listrik adonan. Dengan memasukkan dua faktor itu ke dalam model, para peneliti berhasil mendekati perilaku nyata bahan dengan lebih baik.
Studi ini memperlihatkan bagaimana sains bekerja di balik sesuatu yang tampak sederhana. Adonan kue mungkin terlihat biasa di mangkuk pencampur, tetapi saat arus listrik dan panas mulai bekerja, bahan itu berubah menjadi sistem kompleks yang penuh informasi. Dengan bantuan model numerik, para ilmuwan berhasil membaca sebagian dari kerumitan itu. Hasilnya bukan hanya pemahaman yang lebih baik tentang adonan kue, tetapi juga langkah maju menuju teknologi pengolahan pangan yang lebih cerdas, lebih presisi, dan lebih siap menghadapi tuntutan industri masa depan.
Baca juga artikel tentang: Mesin Cahaya Tertua di Bumi: Bagaimana Cyanobacteria Mengonversi Cahaya Menjadi Energi
REFERENSI:
Niane, Mamadou Lamine dkk. 2026. Development of a numerical model for measuring the electrical conductivity (EC) of a cake batter. Journal of Food Engineering 402, 112687.
