3D PRINTING CHOCOLATE: TEKNOLOGI, MUTU, DAN KUNCI KEBERHASILAN

Oleh Dimas Rahadian Aji Muhammad
Sekretaris LPPM Universitas Sebelas Maret dan PATPI Cabang Surakarta

Cokelat merupakan produk konfeksioneri yang digemari berbagai kalangan usia sehingga mempunyai pangsa pasar yang besar. Sebagai produk pangan, cokelat mempunyai fleksibilitas untuk dimodifikasi, baik secara rasa, aroma dan cita rasa, warna, kadar komponen bioaktif serta bentuk dan ukuran. Keragaman karakteristik inilah yang membuka peluang inovasi berkelanjutan dalam cara memproses dan membentuk cokelat, termasuk melalui pemanfaatan teknologi pencetakan modern seperti 3D printing.

 

Produk cokelat komersial lazimnya dibentuk pada tahapan moulding (pencetakan) yang dilakukan setelah proses tempering, menggunakan cetakan cokelat. Konsekuensinya, bentuk cokelat sangat tergantung dengan bentuk cetakan yang dimiliki. Konsumen tidak mempunyai pilihan lain pada bentuk cokelat tersebut, kecuali sesuai dengan cetakan yang dimiliki produsen. Untuk memenuhi selera konsumen yang beragam, khususnya terhadap bentuk produk pangan, maka saat ini telah berkembang teknologi cetak tiga dimensi (3D printing) yang salah satu aplikasinya untuk produk cokelat.

Produk cokelat memiliki viskositas sedang (tidak terlalu kental dan tidak terlalu encer). Sifat reologi cokelat ini merupakan parameter penting untuk menentukan kompatibiltasnya untuk proses 3D printing. Selain itu, karakteristik cokelat yang dapat memadat dengan relatif cepat setelah dilelehkan merupakan karakteristik penting sebagai material untuk 3D printing. Teknologi 3D printing pada cokelat memiliki manfaat yang besar 44 FOODREVIEW INDONESIA | VOL. XX / NO. 11 / NOVEMBER 2025 terhadap kepentingan kustomisasi desain yang lebih detail dan personal. Cokelat biasanya dibentuk memakai cetakan yang terbuat dari silicon atau plastik yang dibuat dengan jumlah yang besar. Pemakaian cetakan cokelat ini mempunyai beberapa kelemahan salah satunya adalah tidak terdapat banyak variasi bentuk yang bisa dibuat sebab sulit untuk melakukan kustom desain produk.

Teknologi 3D Printing
Teknologi 3D printing termasuk dalam golongan teknologi Additive Manufacturing yang mempunyai prinsip kerja menambahkan lapis per lapis material untuk membuat sebuah produk atau objek yang diinginkan. Terdapat 3 teknik yang lazim digunakan pada proses 3D printing, yaitu ekstrusi (mengeluarkan material semi-cair atau pasta yang sudah dipanaskan untuk membentuk lapisan), binder jetting (menggunakan pengikat cair untuk merekatkan partikel bubuk dan menghasilkan objek berlapis), serta inkjet printing (menggunakan kepala cetak seperti printer 2D untuk menyemprotkan material lapis demi lapis). Kelebihan proses ekstruksi adalah relatif sederhana dan cepat, serta sudah umum digunakan untuk banyak jenis material. Binder jetting juga digunakan untuk berbagai jenis material dan hasil akhir seringkali lebih halus dibandingkan dengan metode ekstrusi. Sedangkan proses inkjet printing menghasilkan produk sangat detail dan presisi tinggi sehingga cocok untuk membuat objek dengan bentuk yang rumit. Namun, biaya material yang relatif mahal dan membutuhkan penanganan khusus.

Mesin pencetak tiga dimensi mempunyai beberapa komponen utama. Pada sistem pencetak ekstruksi mempunyai extruder berfungsi sebagai pengatur suhu dan untuk mendorong tinta cokelat. X stepper berfungsi untuk menggerakkan katrit ke kanan dan ke kiri. Y stepper berfungsi untuk menggerakkan katrit maju-mundur. Z stepper berfungsi untuk menggerakkan katrit naik-turun. Bahan yang akan dicetak diletakkan pada tube dalam bentuk pasta nilai viskositas, Setelah itu, pasta cokelat diekstrusi lewat ujung tabung atau nozzle. Pada keluaran nozzle ini produk digerakkan pada sumbu X, Y, dan Z yang akan membentuk sebuah produk.

Objek yang dicetak didasarkan pada model tiga dimensi dengan file Additive Manufacturing File (AMF) dari software Computer Aided Design (CAD) 46 FOODREVIEW INDONESIA | VOL. XX / NO. 11 / NOVEMBER 2025 yang sebelumnya telah dirancang. File CAD ini selanjutnya diubah menjadi file STereoLithography (STL) yang berisi Geometric Code (G-Code) agar dapat dibaca oleh alat untuk mengatur parameter alat serta memerintahkan setiap detil langkah sesuai objek yang akan dicetak. G-Code berisikan serangkaian barisan perintah yang digunakan untuk mengatur gerak printhead atau nozzle secara otomatis pada bentuk tiga dimensi dengan sumbu axis X, Y, dan Z.

Atribut mutu cokelat 3 dimensi

Cokelat mempunyai atribut mutu umum yang menentukan penerimaan konsumen, yaitu meliputi bentuk, ukuran, warna dan kenampakan, rasa, cita rasa, aroma, kadar air, titik leleh, tekstur (kekerasan), ukuran partikel (mouthfeel), dan reologi. Dari berbagai atribut tersebut, sebagian merupakan atribut mutu pada produk cokelat 3 dimensi, sebagian justru menjadi faktor yang menentukan berhasil atau tidaknya proses pencetakan. Kekerasan, misalnya, merupakan parameter yang penting dalam pembuatan cokelat 3D printing. Sebab jika produk tidak terlalu keras, maka produk hasil cetakan akan beresiko untuk rusak. Terdapat beberapa faktor yang dapat mempengaruhi kekerasan cokelat diantaranya yaitu bahan yang dipakai seperti lemak kakao, lemak susu, gula, padatan susu, dan padatan kakao, formula, cara memproduksi, proses tempering, polimorfisme, serta suhu saat pendinginan. Dengan demikian faktor- faktor yang mempengaruhi kekerasan pun perlu diperhatikan untuk membuat cokelat 3D printing.

Bentuk dan ukuran produk juga menjadi parameter keberhasilan dari cokelat 3 dimensi. Bentuk dan ukuran ini dapat direpresentasikan dari dimensi produk yang meliputi panjang (X), lebar (Y) serta ketinggian (Z). Pengukuran luas permukaan (panjang dan lebar) dapat menggambarkan tingkat presisi dari mesin pencetak 3 dimensi. Hasil cokelat 3D printing yang baik adalah cokelat 3D printing yang luas permukaannya sama atau mendekati dengan desain yang dibuat dari software atau aplikasi desain 3D. Pengukuran ketinggian penting untuk dilakukan karena pada proses pembuatan cokelat 3D printing dilakukan dari satu lapisan dan ditumpuk dengan lapisan berikutnya. Penumpukan inilah yang dapat berpengaruh pada ketinggian, sehingga hal ini harus diperhatikan pada proses pembuatan cokelat 3D printing. Hasil cokelat 3D printing yang baik adalah produk cokelat 3D printing yang ketinggian presisi sesuai atau mendekati desain yang dirancang.

Faktor determinan proses pencetakan cokelat 3 dimensi
Untuk meningkatkan peluang keberhasilan dari proses pencetakan cokelat 3 dimensi, faktor-faktor yang berpengaruh terhadap proses tersebut harus dikendalikan. Pertama, 48 FOODREVIEW INDONESIA | VOL. XX / NO. 11 / NOVEMBER 2025 jenis cokelat berdasarkan lemaknya (couverture dan compound) serta tipe cokelat berdasarkan formulanya (dark, milk, dan white) akan berpengaruh terhadap kualitas hasil akhir. Masing- masing jenis dan tipe cokelat mempunyai formulasi yang berbeda, sehingga untuk menghasilkan produk cokelat 3 dimensi yang baik, setiap jenis cokelat akan memerlukan setting alat dan proses yang berbeda. Sebagai contoh, cokelat compound adalah cokelat yang komponen lemak kakaonya disubstitusi dengan lemak nabati., sehingga memiliki kristal lemak yang sudah stabil sehingga memiliki titik leleh yang baik untuk proses 3D printing tanpa proses tempering. Sedangkan couverture memperlukan proses tempering untuk meningkatkan titik lelehnya agar dapat memadat setelah dilakukan proses pencetakan.

Selanjutnya, reologi karakteristik alir serta kecepatan cokelat untuk memadat juga merupakan faktor yang berpengaruh dalam membuat cokelat 3D printing supaya hasil pencetakan lebih presisi. Viskositas pada bahan 3D printing yang tinggi akan membuat aliran pada nozzle menjadi tersumbat pada saat proses printing. Sebaliknya, jika karakteristik alirnya terlalu cair maka cokelat menjadi tidak cepat memadat dan menambah luas permukaan hasil cokelat 3D printing. Upaya yang dapat dilakukan salah satunya adalah modifikasi cokelat dengan penambahan bahan tambahan seperti magnesium stearate (Mg-ST) dan plant sterol (PS) untuk meningkatkan kemampuan mengalirnya selama proses printing dan mengoptimalisasi karakteristik termal dan alir cokelat 3D printing. Reologi cokelat juga sangat dipengaruhi oleh kadar air cokelat. Ketika formula dasar cokelat dimodifikasi yang berdampak pada peningkatan kadar air, maka dalam proses 3D printing modifikasi tersebut dapat mempunyai dampak lanjutan pada resiko kegagalan pencetakan cokelat 3 dimensi.

berpengaruh pada tingkat keberhasilan cokelat 3 dimensi. Ukuran partikel yang terlalu besar akan beresiko terhadap penyumbatan nozzle dan mennghambat aliran ekstruksi. Saat ini telah banyak dikembangkan cokelat dengan berbagai bahan tambahan berbasis tanaman, misalnya adalah cokelat the hijau. Apabila cokelat teh hijau akan dicetak dengan teknologi 3 dimensi, harus dipastikan terlebih dahulu cokelat tersebut mempunyai ukuran partikel rata-rata sekitar 30 mikron. Hal ini untuk memastikan agar cokelat tidak mempunyai tekstur berpasir secara sensoris, dan cokelat dapat dicetak menggunakan teknologi 3D Printing.