DUKUNGAN TEKNOLOGI MEKANISASI PADA PENGOLAHAN SUSU UNTUK SKALA
USAHA KECIL MENENGAH
(Mechanization Technology in Dairy Processing in Small and Medium Scale Enterprises)
Suparlan, A. Nurhasanah dan U. Budiharti
Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian, Serpong Situgadung Legok, Tangerang Tromol Pas 2 Serpong 15310
bbpmektan@litbang.deptan.go.id ABSTRACT
The processing of milk in Indonesia is only performed by the dairy processing industry (IPS) large scale. This is because milk sterilization equipment in the market generally is imported at a relatively expensive. So that the processing of milk has not been much developed and the necessary support development of milk processing equipment and machines that fit your needs at the level of groups of farmers, dairy cooperatives or small scale enterprises. Therefore Indonesian Center for Agricultural Engineering Research and Development, Serpong in recent years has been to engineer and develop the tools and machinery to support the dairy processing appropriate to be applied at the level of dairy farmers or dairy cooperative in the small and medium scale enterprises. Machine tools that have been developed include the milking machine which is compatible with 50 liter milk cooling unit that can function properly and may suppress bacterial contamination is greater than 50% and reduce yield loss of 10%; Milk cooling equipment (Chiller) which can be used to temperature of 6°C in order to suppress the growth of bacteria in milk; Pasteurized milk tool which can be used at a temperature of 70°C for 20 - 30 minutes can reduce the bacterial content to achieve < 10 CFU/ml, and The sterilizer dairy continuous type, which uses cooking oil as a heating medium and single tube heat exchanger unit to sterilizing milk with quality that meets standards.
ABSTRAK
Proses pengolahan susu di Indonesia hanya dilakukan oleh industri pengolahan susu (IPS) skala besar. Hal tersebut disebabkan karena peralatan sterilisasi susu yang ada dipasaran umumnya masih diimpor dengan harga yang relatif mahal. Sehingga proses pengolahan susu belum banyak berkembang dan diperlukan dukungan pengembangan alat dan mesin pengolahan susu yang sesuai dan cocok dengan kebutuhan di tingkat kelompok peternak, koperasi susu atau IPS skala kecil. Oleh karena itu Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian, Serpong dalam beberapa tahun terakhir telah merekayasa dan mengembangkan alat dan mesin untuk mendukung pengolahan susu yang sesuai untuk diterapkan di tingkat peternak sapi perah atau koperasi susu pada skala usaha kecil menengah. Alat mesin yang sudah dikembangkan diantaranya adalah mesin pemerah susu yang kompatibel dengan unit pendingin susu 50 liter yang dapat berfungsi dengan baik dan dapat menekan cemaran bakteri lebih besar dari 50% serta menekan kehilangan hasil 10%; Alat pendingin susu (Chiller) yang dapat digunakan pada suhu 6°C agar menekan pertumbuhan bakteri di dalam susu; Alat pasteurisasi susu yang digunakan pada suhu 70°C selama 20 - 30 menit dapat menurunkan kandungan bakteri sampai mencapai < 10 CFU/ml; serta alat sterilisasi susu tipe kontinyu, yang menggunakan minyak goreng sebagai media pemanas dan unit penukar panas pipa tunggal (single tube heat exchanger) untuk mensterilisasikan susu dengan mutu yang memenuhi SNI.
Kata kunci: Mekanisasi, susu, skala usaha kecil, pendingin PENDAHULUAN
Susu merupakan sumber nutrisi utama seperti protein, lemak, dan laktosa yang berguna bagi tubuh manusia. Kadar protein susu segar mencapai 3,5% dengan kandungan lemak 3,0 - 3,8% bahkan ada yang mencapai 5%. Karena kandungan nutrisinya yang tinggi maka susu segar menjadi
salah satu medium yang baik untuk pertumbuhan
mengalami kerusakan apabila proses pengolahannya tidak dilakukan secara benar.
Meskipun cemaran bakteri pada susu tidak dapat dihindari, namun kita dapat menekan tingkat cemaran bakterinya sampai pada batas aman untuk dikonsumsi. Standar cemaran bakteri pada susu yang diolah secara baik dan benar dengan mempergunakan teknologi canggih pada saat ini adalah kurang dari 100.000 CFU/ml (standar susu Uni Eropa). Sedang tingkat cemaran bakteri pada susu yang diproduksi di I ndonesia adalah 106 CFU/mI (standar penerimaan susu di IPS), dengan catatan dibawah 106 CFU/mI akan diberi bonus sedang diatas angka tersebut akan kena pinalti yang besarannya sesuai dengan tingkat pencemaran.
Cemaran bakteri pada susu dapat tejadi mulai dari proses pemerahan, pengangkutan atau transportasi, dan penyimpanan. Proses pemerahan merupakan penyebab cemaran terbesar yang tak terhindarkan, karena proses pemerahan di tingkat peternak masih dilakukan secara manual dengan kondisi kandang selama pemerahan berlangsung kurang terjaga kebersihannya. Cemaran juga dapat disebabkan selama proses pengangkutan. Hal ini terjadi jika alat transportasi yaitu "milk can" yang digunakan kurang bersih dan selama pengangkutan terjadi peningkatan suhu susu sampai batas suhu optimum bagi perkembangan bakteri (31'C). Keadaan ini akan terus berlangsung kecuali
suhu susu dapat diturunkan dan dijaga pada suhu aman (< SC). Suhu rendah hanya dapat dicapai dengan menggunakan alat penyimpanan suhu rendah yang disebut cooling unit.
Penyimpanan susu pada cooling unit sebenarnya tidak 100% aman, hal tersebut disebabkan oleh susu yang disimpan berasal dari beberapa peternak yang dikumpulkan pada satu bak penyimpanan yang mengakibatkan terjadi saling mencemari antara susu dari peternak satu dengan yang lain. Hal ini sangat merugikan bagi peternak yang menghasilkan susu dengan kandungan bakteri rendah, mengingat harga jual susu sangat ditentukan oleh tingkat kandungan cemaran bakteri.
Untuk mempertahankan kualitas dan masa simpan, susu segar harus diberi perlakuan panas yang berfungsi untuk membunuh atau menurunkan jumlah mikroorganisme yang dapat menyebabkan kerusakan susu. Pada daerah iklim tropis, susu setelah diperah tidak dapat disimpan selama lebih dari 3 jam pada suhu kamar (GEDAMet al., 2007). Oleh karena itu, setelah diperah susu harus segera didinginkan atau diberi perlakuan panas agar kualitasnya tidak mengalami penurunan. Namun, karena keterbatasan alat prosesing susu di tingkat kelompok peternak (mesin pendingin) mengakibatkan tingginya tingkat kerusakan susu yaitu mencapai 30% dari total produksi susu di Indonesia. Karena kualitas susu yang dihasilkan peternak rendah, maka
mengakibatkan harga jual susu juga rendah. Harga jual susu di tingkat peternak sapi perah berkisar antara Rp. 3100 -Rp. 3700 per liter.
Untuk meningkatkan harga jual susu dan mengurangi tingkat kerusakan susu di tingkat peternak atau kelompok peternak sapi perah, maka perlu dilakukan perbaikan dalam prosesing susu mulai dari tahap pemerahan, pengangkutan, penyimpanan pada suhu dingin, dan perlakuan panas. Perlakuan panas merupakan tahap pengolahan susu yang berfungsi untuk mematikan mikroorganisme patogen dan mengurangi jumlah bakteri yang menyebabkan kerusakan susu segar. Perlakuan panas dapat dilakukan dengan cara pasteurisasi atau sterilisasi. Pasteurisasi susu dilakukan pada suhu 63 - 72'C selama 15 detik sampai 30 menit. Susu hasil pasteurisasi harus disimpan pada suhu rendah (5 -6'C) dan memiliki umur simpan hanya 14 hari. Mesin pasteurisasi susu umumnya hanya dimiliki oleh Industri Pengolahan Susu (IPS) dan merupakan produk import dengan kapasitas prosesing diatas 3 ton susu/jam, dengan harga yang sangat mahal sehingga belum banyak berkembang di tingkat kelompok peternak atau koperasi susu.
Salah satu alternatif perlakuan panas pada susu segar yang sesuai dengan kondisi di Indonesia yang beriklim tropis adalah dengan cara sterilisasi pada suhu tinggi (Ultra High Temperature) yaitu pemanasan susu pada suhu 121
-149°C dan dalam waktu singkat (0,5 - 8 detik) (ASTAWAN, 2005; ADAMS dan Brawley, 1981). BROWNING et al. (2001) melaporkan bahwa Ultra High Temperature (UHT) susu pada suhu 135°C selama 10 detik memberikan hasil paling optimal. Sterilisasi susu dan produk susu cair lainnya dapat memberikan suatu keuntungan dibandingkan dengan proses pasturisasi terutama penghematan energi yang dihasilkan dari penghapusan kebutuhan alat pendingin untuk penyimpanan susu. Susu hasil sterilisasi dikemas dalam kemasan yang cukup steril dan dapat disimpan pada suhu kamar atau kondisi tidak berpendingin dalam waktu 2 - 3 bulan (SAHOO et al., 2002; TRANS et al., 2008). Sehingga pengolahan susu UHT nampak menjadi metode terbaik karena cocok dengan kondisi di Indonesia yang terkait dengan kondisi iklim tropis dan keterbatasan fasilitas alat pendingin untuk penyimpanan susu di beberapa daerah sentra produksi susu.
Namun demikian proses pengolahan susu sterilisasi di Indonesia hanya dilakukan oleh industri pengolahan susu (IPS) skala besar seperti Ultra Jaya dan Indo Milk. Hal tersebut disebabkan karena peralatan sterilisasi susu yang ada dipasaran umumnya masih diimpor dengan harga yang relatif mahal. Di samping itu media panas yang digunakan untuk proses sterilisasi adalah menggunakan uap panas (steam) yang dihasilkan oleh boiler, dengan menggunakan sistem penukar panas tipe pipa atau pelat. Sehingga proses
pengolahan susu sterilisasi belum banyak berkembang di tingkat kelompok peternak, koperasi susu atau IPS skala kecil.
Untuk meningkatkan kualitas susu, harga jual dan nilai tambah di tingkat kelompok peternak atau koperasi susu maka perlu dukungan pengembangan alat dan mesin pengolahan susu yang sesuai dan cocok dengan kebutuhan kelompok peternak atau koperasi susu. Oleh karena itu, Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian, Serpong dalam beberapa tahun terakhir telah merekayasa dan mengembangkan alat dan mesin untuk mendukung pengolahan susu yang sesuai untuk diterapkan di tingkat peternak sapi perah atau koperasi susu pada skala usaha kecil menengah.
PENGEMBANGAN TEKNOLOGI MEKANISASI PENGOLAHAN SUSU
Pengembangan alat dan mesin pengolahan susu telah dilakukan oleh BBP Mekanisasi Pertanian Serpong, Badan Litbang Pertanian, Kementan sejak tahun 2007 sampai dengan 2010. Alat mesin yang sudah dikembangkan diantaranya adalah mesin pemerah susu yang kompatibel dengan unit pendingin susu, alat pendinginan susu (chiller), alat pasteurisasi susu, serta unit alat sterilisasi susu. Hasil rekayasa dan pengembangan alat mesin pengolahan susu secara rinci dapat dijelaskan sebagai berikut:
Alat pemerah susu kompatibel dengan cooling unit
Unit alat pemerah susu kompatibel dengan cooling unit telah direkayasa dengan kapasitas unit pendingin sebesar 50 liter. Unit alat ini dapat digunakan untuk pemerahan susu di tingkat peternak sapi perah sistem komunal. Unit alat pemerah susu terdiri dari double bucket, pompa vakum, pulsator dan rangkaian selang pemerah susu yang digerakkan oleh generator dengan bahan bakar bensin serta unit pendingin yang berfungsi untuk mendinginkan susu hasil pemerahan. Cooling unit terdiri dari bak pendingin, koil pendingin, katup ekspansi dan kondensor. Prototipe unit alat pemerah susu kompatibel dengan cooling unit seperti ditunjukkan dalam Gambar 1.
Unit alat pemerah susu kompatibel dengan cooling unit memiliki dimensi keseluruhan, panjang 2000 mm, lebar 1400 mm, dan tinggi 1500 mm. Sedangkan dimensi bagian alat pemerah susu memiliki panjang 1200 mm, lebar 750 mm, dan tinggi 1100 mm. Tenaga penggerak berupa satu unit generator berkapasitas2800 Watt dengan bahan bakar bensin. Sumber tenaga tersebut dan unit alat pemerah susu 750 Watt. Kapasitas alat pemerah susu sebesar 2,9 liter/menit, dengan efisiensi pemerahan susu sebesar 95%.
Kapasitas tangki pendingin sebesar 50 liter susu. Suhu air pendingin 2'C, dengan laju penurunan suhu susu di dalam pendingin mencapai 15 C/jam. Efisiensi pendinginan sebesar
Gambar 1.Prototipe unit alat pemerah susu kompatibel dengan cooling unit
digunakan untuk mensuplai unit pendingin sebesar 750 Watt Proses pemerahan susu dapat dilakukan secara bersamaan untuk 2 ekor sapi dengan waktu pemerahan 5 7 menit untuk setiap dua ekor sapi dengan potensi susu 5 -7 liter per ekor. Sedangkan untuk sapi dengan potensi susu 10 liter per ekor memerlukan waktu 9 - 10 menit untuk 2 ekor sapi. Proses pemerahan sapi dengan menggunakan alat pemerah secara keseluruhan lebih efisien dibandingkan dengan pemerahan secara tradisional.
Hasil pengujian terhadap kinerja alat pemerah susu menunjukkan bahwa kapasitas pemerahan susu lebih besar 3,7 kali dibandingkan dengan pemerahan manual. Kapasitas pemerahan susu dengan alat pemerah mencapai 2,9 liter/menit sedangkan pemerahan secara manual adalah 0,77 liter/menit. Hasil pengujian terhadap kualitas susu menunjukkan bahwa penggunaan alat pemerah susu kompatibel dengan cooling unit kapasitas 50 liter dapat menurunkan cemaran bakteri lebih dari 50% serta
kehilangan hasil 10%. Hasil pengujian kinerja alat pemerah susu dan pengujian kualitas susu hasil perahan disajikan pada Tabel 1 dan Tabel 2.
Tabel 1. Kinerja alat pemerah susu
Tabel 2. Hasil analisa kualitas susu hasil perahan
Berdasarkan Tabel 2, dapat disimpulkan bahwa jumlah bakteri (TPC) dalam susu dengan ketiga perlakuan memberikan hasil yang cukup signifikan, akan tetapi untuk kandungan bakteri E. Coli, memberikan hasil yang sama pada ketiga perlakuan, yaitu masing- masing sebesar < 3 APM/m!. Jumlah bakteri (TPC) pada pemerahan secara manual mempunyai nilai yang tertinggi yaitu sebesar 7,3 x 104CFU/ml, sedangkan pada pemerahan menggunakan alat
pemerah saja sebesar 6,5 x 104 CFU/ml, dan pada
Perlakuan
pemerahan Kapasitas(1/menit) Susu(°C) Protein(%) Lemak(%) SNF( %)
Manual 0,77 38 2,99 4,13 8,36
Otomatis 2,9 38 3,08 3,54 8,53
Otomatis dan
pendingin 2,9 8 3,08 4,47 8,75
Perlakuan
pemerahan Kadar abu(%) (CFU/ml)TPC (APM/ml)E. Coli
Manual 0,75 7,3 x 104 < 3
Mesin pemerah 0,48 6,5 x 104 < 3
Mesin pemerah
dan pendingin 0,64 1,6 x 10
menggunakan sistim bank ice, sehingga susu yang telah dipasturisasi dapat dipertahankan kualitasnya di dalam ruang pendingin.
Heat exchanger
Gambar 2. Alat pasterurisasi susu Alat pendingin susu (Milk Chiller)
Rekayasa dan pengembangan chiller susu didasarkan adanya kebutuhan akan chiller susu di tingkat peternak, yang disebabkan oleh sistim pengembangan peternak sapi perah di Indonesia, yang mengakibatkan tingkat kerusakan susu sangat tinggi. Dari penelitian ini telah dihasilkan chiller susu (kapasitas 50 liter/jam). Pada pengujian yang dilakukan menunjukkan mesin pendingin susu (chiller) dengan kapasitas 50 liter susu mampu menurunkan suhu susu dari 23,8'C menjadi 6'C dalam waktu 25 menit dengan laju penurunan suhu 0,712°C/menit dengan efisiensi sistem ice bank sebesar 21%. Mekanisme kerja alat adalah sebagai
Cooler tank Feed d !ct Milk t ank Feed Pimp
berikut, pertama pedinginan air pada sistem ice bank mencapai suhu 2*C, setelah itu susu masuk ke sistem penyaluran untuk didinginkan pada "ice bank chamber", dengan mekanisme pindah panas pada penukar kalor, maka suhu susu akan turun mendekati temperatur pada ice bank. Agitator atau pengaduk digunakan pada "ice bank chamber" untuk mempercepat pindah panas serta meratakan suhu air di dalam "ice bank". Kapasitas mesin ini adalah 50 liter/jam, sistem penukar kalornya adalah tipe sirip dengan sistem pendingin air dan kebutuhan listrik 1 HP atau 0,75 KW.
Condensing unit
Gambar 3. Skema Lay Out Chiller Susu
Evaporating unit
Penukar kalor Agitator Ice bank chamber
Gambar 4. Komponen utama chiller susu Tabel 3. Dimensi chiller susu
Unit alat sterilisasi susu tipe kontinyu
Prototipe unit alat sterilisasi susu tipe kontinyu hasil rekayasa BBP Mektan pada tahun 2009 seperti terlihat pada Gambar 5. Unit sterilisasi susu dirancang untuk dapat bekerja secara kontinyu atau terus menerus dengan menggunakan media pemanas dari minyak goreng. Adapun sumber pemanas utamanya adalah menggunakan kompor gas LPG. Kapasitas alat unit sterilisasi tipe kontinyu dirancang sebesar 100 liter per jam yang disesuaikan dengan kebutuhan di tingkat koperasi susu atau kelompok peternak. Secara garis besar prototipe alat sterilisasi susu terdiri dari 10 komponen utama yaitu: a) tabung susu segar; b) unit kotak penukar panas; c) unit pendingin; d) tabung penampung susu hasil sterilisasi; e) kerangka utama; f) unit
Dimensi (mm) Uraian
Panjang Lebar Tinggi
Unit keseluruhan 3300 740 755
Unit penukar kalor 2022 740 680
pemanas utama; g) unit kotak pengontrol (panel box); h) tabung penampung air; i) pompa susu dan j) pompa air.
Tabung penampung susu berfungsi sebagai penampung susu yang akan disterilisasi dan terbuat dari bahan plat stainless steel tipe 316, tebal 1,2 mm, dengan ukuran tinggi 0,75 m dan diameter 0,5 m, dengan volume tabung 0,137 m3. Bagian bawah tabung dibuat mengerucut untuk mempermudah proses pengaliran susu ke dalarn pipa pengeluaran. Di bagian atas tabung dilengkapi dengan bukaan untuk menuangkan susu ke dalam tabung dan bagian bawah dilengkapi dengan pipa pengeluaran dan stop kran yang berfungsi untuk mengontrol debit aliran susu.
Unit kotak penukar panas berfungsi sebagai pemanas dalam proses sterilisasi susu. Bagian ini berbentuk kotak empat persegi panjang, dengan panjang 113 cm, lebar 38 cm, tinggi 49 cm. Pada bagian dalam kotak penukar panas terdapat 2 jenis pipa penukar panas, yaitu pipa aliran susu dan pipa aliran udara panas. Pipa aliran susu terbuat dari pipa stainless steel berdiameter 1,9 cm dan disusun sedemikian rupa sehingga membentuk U bertingkat, yang terdiri dari 7 batang pipa dengan panjang masing-masing 110 cm sehingga total panjangnya 770 cm. Sedangkan pipa aliran udara panas berdimaeter 7,5 cm dengan total panjang pipa sebesar 550 cm dan dilengkapai dengan pipa pembuangan sisa panas (cerobong asap). Panas dari kompor pemanas dialirkan melalui pipa pemanas. Panas
dari pipa pemanas digunakan untuk memanaskan minyak goreng. Selanjutnya panas dari minyak digunakan untuk memanaskan pipa aliran susu. Sumber pemanas utama adalah kompor gas bertekanan tinggi dengan konsumsi gas sekitar 1,3 kg/jam. Pada bagian ini dilengkapi dengan kontrol suhu (thermocontroller) untuk mengontrol suhu media
pemanas.
C
O
C
0
G
Dukungan Teknologi Mekanisasi pada Pengolahan Susu untuk Skala 15 ekor
Keterangan:
1. Tabung penampung susu segar 6. Unit pemanas utama 2. Unit kotak penukar panas 7. Unit kontrol panel (Box panel) 3. Unit pendingin 8. Tabung penampung air 4. Tabung penampung susu UHT 9. Pompa susu segar
5. Kerangka utama 10. Pompa air
Gambar 5. Prototipe unit mesin sterilisasi susu tipe kontinyu
Unit pendingin berfungsi untuk mendinginkan susu setelah proses sterilisasi selesai. Susu yang keluar dari pipa penukar panas kemudian dilewatkan ke dalam pipa pendingin agar suhu susu turun sampai sekitar 65'C. Sistem
pendingin menggunakan pipa ganda (double tube) dengan media pendingin air. Pipa pendingin berdiameter 7,5 cm dengan panjang 248 cm dan bagian tengahnya terdapat pipa saluran susu berdiameter 1,9 cm sepanjang 248 cm. Pada bagian pipa pendingin dilengkapi dengan pipa pemasukan dan pengeluaran air yang berfungsi untuk mengalirkan air ke dalam pipa secara kontinyu.
Tabung penampung susu hasil sterilisasi terbuat dari bahan stainless steel tipe 316, dengan tebal plat 1,2 mm. Ukuran tabung berdiameter 35 cm dan tinggi 50 cm, dapat menampung susu sebanyak 35 liter, sehingga mudah untuk dipindah-pindahkan. Tabung penampung susu berjumlah 2 unit.
Kerangka utama berfungsi untuk menopang komponen-komponen mesin sterilisasi seperti tabung susu dan unit kotak penukar panas. Kerangka utama terbuat dari besi siku dan besi stall ukuran 40 x 40 mm, dan dibentuk sedemikian rupa sehingga dapat digunakan untuk menopang komponen-komponen utama alat sterilisasi. Di samping itu pada bagian tabung penampung susu segar dilengkapi dengan tangga yang berfungsi untuk memasukkan susu segar yang akan disterilisasi ke dalam tabung pengumpan.
Pompa susu tipe sentrifugal berfungsi untuk mengalirkan dan mendorong susu dari tabung susu ke dalam pipa penukar panas. Pompa ini terbuat clan bahan stainless steel, dengan kapasitas pemompaan maksimal 40 liter/menit dan
pemerahan menggunakan alat pemerah yang kompatibel dengan cooling unit sebesar 1,6 x 104 CFU/ml. Jumlah TPC pada pemerahan manual adalah 4,6 (empat koma enam) kali lipat lebih banyak dibandingkan dengan pemerahan dengan alsin yang kompatibel dengan cooling unit. Hal ini menunjukkan bahwa kinerja alsin pemerah yang kompatibel dengan cooling unit dapat memberikan nilai tambah kepada peternak, karena dengan semakin rendahnya nilai TPC maka akan meningkatkan harga jual susu.
Namun demikian dalam penerapan dan ujicoba alat pemerahan susu secara mekanis di tingkat peternak masih menghadapi kendala terkait dengan beberapa faktor antara lain adaptasi operator dengan alat pemerah susu, standar operasional alat, dan adaptasi hewan ternak yang diperah. Terkait dengan adaptasi operator dengan alat pemerah susu dan standar operasional alat perlu dilakukan pelatihan agar operator dapat terampil dalam pengoperasian alat sehingga penggunaan alat lebih efisien. Pemerahan dengan menggunakan alat pemerah berpengaruh terhadap volume susu sapi yang dihasilkan, terutama pada masa adaptasi. Pada tahap adaptasi, sapi cenderung mengalami stress yang dapat mengakibatkan susu sapi agak susah keluar sehingga untuk melakukan pemerahan perlu dilakukan pengikatan kaki sapi. Oleh karena itu, adaptasi mesin terhadap sapi perlu dilakukan terus menerus sehingga pemerahan sapi dilakukan dalam kondisi sapi tidak tertekan,
tidak stres dan tanpa diikat kakinya sehingga air susu sapi dapat keluar dengan lancar.
Alat pasteurisasi susu
Salah satu cara untuk mempertahankan kualitas susu adalah dengan proses pasturisasi, pada proses ini bakteri yang telah ada pads saat proses pemerahan daps` ditekan menjadi < 10 CFU, dan dengan sistim kemas yang baik dan penyimpanan pada suhu rendah susu dapat dipertahankan kesegarannya selama 16 hari. Penelitian Teknologi Mekanisasi Pasturisasi Susu dirancang untuk memenuhi kebutuhan peternak sapi perah akan alat dan mesin pasturisasi, yang diharapkan dapat meningkatkan nilai tambah penjualan susu serta mengantisipasi akan melimpahnya produk susu yang tidak tertangani, akibat menurunnya pembelian susu oleh Industri Pengolahan Susu. Kapasitas alat yang dihasilkan BBP Mekanisasi Pertanian tahun 2006 adalah 50 liter per jam. Pasteurisasi dilakukan pada suhu 70°C selama 20 - 30 menit.
Alat pasturisasi terbuat dari bahan stainless steel tipe 316. Sambungan menggunakan sambungan jepit yang mudah dibuka, sehingga alat dapat dibersihkan dengan cepat sebelum digunakan dan setelah digunakan. Mengingat jumlah kalori yang dibutuhkan untuk memanaskan susu cukup besar maka pemanasan susu menggunakan uap yang dihasilkan oleh boiler. Penukar kalor menggunakan tipe sirip. Guna mendinginkan susu setelah selesai dipasturisasi
kebutuhan daya penggerak pompa 100 Watt. Sedangkan pompa air berkekuatan 125 Watt dengan kapasitas pemompaan maksimal 42 liter/menit, berfungsi untuk mengalirkan air dari tangki penampung air ke dalam pipa penukar panas pada saat sebelum dan setelah proses sterilisasi susu dilakukan. Hal ini dimaksudkan untuk membersihkan bagian dalam dari pipa penukar panas dari kotoran atau sisa-sisa susu yang masih menempe~ pada bagian dalam dinding pipa sehingga tidak terjadi pengerakan lemak susu.
Bak penampung air berfungsi untuk menampung air bersih yang digunakan untuk membersihkan pipa aliran susu sebelum dan setelah proses sterilisasi dilakukan. Bak penampung air berbentuk tabung yang terbuat dari bahan PVC. Pada bagian atas tutup tabung dipasang pompa air yang berfungsi untuk mengalirkan air dari dalam tabung ke dalam pipa sterilisasi. Tabung ini mampu menampung air sebanyak 100 liter.
Mekanisme kerja alat sterilisasi susu
Langkah pertama adalah menyalakan kompor pemanas, kemudian mengatur suhu sterilisasi pada suhu ± 135°C. Panas dari kompor disalurkan ke dalam pipa saluran udara panas dan digunakan untuk memanaskan minyak goreng (media pemanas) yang ada di dalam unit kotak penukar panas. Pemanasan media pemanas (minyak goreng)
dilakukan sampai suhunya mencapai sekitar 175°C. Panas dari minyak goreng selanjutnya digunakan untuk memanaskan pipa sterilisasi susu. Setelah suhu media pemanas (minyak goreng) mencapai 175°C, Iangkah selanjutnya adalah mengalirkan air ke dalam pipa penukar panas (pipa sterilisasi) selama 5 - 10 menit, dengan tujuan untuk membersihkan kotoran yang ada di dalam pipa dan mengatur aliran cairan yang akan disterilkan dengan mengecek debit aliran air yang keluar dari pipa sterilisasi. Pengaturan debit aliran dilakukan dengan mengatur besar kecilnya bukaan stop kran pada ujung pengeluaran pipa sterilisasi. Setelah debit aliran yang diinginkan tercapai dan suhu media pemanas dan suhu sterilisasi stabil, maka aliran air ke dalam pipa sterilisasi segera dimatikan dengan mematikan pompa air. Setelah itu segera pompa susu dihidupkan untuk mengalirkan susu ke dalam pipa sterilisasi sehingga proses sterilisasi susu siap dilakukan. Atur suhu sterilisasi susu dengan mengatur debit aliran susu yang keluar dari ujung pipa sterilisasi. Makin kecil debit aliran susu maka suhu sterilisasi yang dicapai makin tinggi, dan sebaliknya makin besar debit aliran susu maka suhunya makin rendah.
Setelah proses sterilisasi selesai pompa susu segera dimatikan dan stop kran aliran susu ditutup. Selanjutnya pompa air dihidupkan untuk mengalirkan air ke dalam pipa sterilisasi yang berguna untuk membersihkan sisa susu di
dalam pipa agar tidak terjadi pengerakan. Disamping itu juga untuk membersihkan kotoran sehingga pipa sterilisasi selalu dalam keadaan bersih. Pengerakan susu di bagian dalam pipa dapat menghambat proses transfer panas dari media pemanas ke dalam pipa sterilisasi, sehingga akan menurunkan suhu sterilisasi yang dapat dicapai. Menurut NEMA dan DATTA (2005) pengerakan susu merupakan penyebab utama penurunan laju perpindahan panas secara progresif pada sterilisasi susu UHT, yang menghasilkan penurunan suhu susu di bagian pengeluaran. Untuk mengatasi penurunan suhu tersebut dan memperpanjang waktu pengoperasian sebelum pengolahan dihentikan untuk membersihkan endapan di dalam pipa penukar panas dilakukan dengan meningkatkan suhu uap pangs. Menurut SANDU dan SINGH (1991) dikatakan bahwa akibat pengerakan maka diperlukan pembersihan pada pipa penukar panas paling tidak sehari sekali. VISSER dan JEURNINK (1997) memberikan kajian aspek ekonomi dari pengerakan dan pembersihan penukar panas dalam industri susu.
Kinerja unit alat sterilisasi susu
Hasil pengujian lapang terhadap prototipe unit sterilisasi susu tipe kontinyu ditunjukkan dalam Tabel 4. Hasil tersebut memperlihatkan bahwa rata-rata suhu media pemanas (minyak goreng) selama proses sterilisasi susu berlangsung berkisar 178,2°C. Dengan suhu media pemanas tersebut
maka proses sterilisasi susu berlangsung pada suhu sekitar 129,1°C. Besarnya suhu sterilisasi selain ditentukan oleh suhu media pemanas, juga ditentukan oleh laju aliran susu yang masuk ke dalam pipa sterilisasi dan perbedaan kenaikan suhu susu sebelum dan scat proses sterilisasi. Rata-rata suhu awal susu pada saat masuk ke unit sterilisasi sekitar 57,8°C. _Sehingga terjadi kenaikan suhu susu sebelum dan saat sterilisasi susu sebesar 71,3°C.
Tabel 4. Unjuk kerja prototipe unit sterilisasi susu tipe kontinyu.
Debit aliran susu selama proses sterilisasi rata-rata
sekitar 2,17 kg/menit (130,4 kg/jam). Menurut
SATYANARAYANA et al. (1995) dinyatakan bahwa laju aliran susu yang meningkat telah menurunkan suhu susu sterilisasi
Kinerja unit sterilisasi susu Hasil
Bobot susu masuk (kg) 72,0
Bobot susu keluar (kg) 68,9
Suhu media pemanas/minyak goreng (°C) 178,2
Suhu susu awal (°C) 57,8
Rata-rata suhu susu sterilisasi (°C) 129,1
Waktu proses sterilisasi (menit) 31,7
Kapasitas unit sterilisasi susu (input, kg/jam) 136,3 Kapasitas unit sterilisasi susu (output,
kg/jam) 130,4
Rendemen susu hasil sterilisasi (%) 95,7
Debit aliran susu (kg/jam) 130,4
Konsumsi gas LPG (kg/jam) 1,9
dan tekanan balik dari cairan (susu). Walaupun koefisien transfer panas keseluruhan (overall heat transfer
coefficients) meningkat dengan meningkatnya laju aliran karena peningkatan turbulensi aliran, kuantitas susu yang lebih besar tidak mampu mencapai suhu sterilisasi. Lebih lanjut dikatakan bahwa aspek lain dari sterilisasi adalah pengaruh pemanasan yang lebih lama pada suhu pengeluaran susu karena pengerakan pada permukaan penukar panas telah mempengaruhi performennya.
Hasil pengujian lapang memperlihatkan bahwa kapasitas kerja (input) alat sterilisasi susu sebesar 136,3 kg/jam. Besarnya kapasitas kerja alat sangat tergantung dari beberapa faktor antara lain debit aliran susu yang mengalir ke dalam pipa sterilisasi, suhu awal bahan dan suhu sterilisasi. Dengan debit aliran susu 2,17 kg/menit dan suhu susu pemasukan 57,8°C diperoleh kapasitas kerja alat (output) sebesar 130,4 kg/jam, dengan suhu sterilisasi mencapai 129,1°C. Untuk menaikkan suhu sterilisasi dapat dilakukan dengan menurunkan debit aliran susu yang keluar dari pipa sterilisasi dan menaikkan suhu media pemanas. Untuk menaikkan suhu sterilisasi dapat dilakukan dengan menurunkan debit aliran susu sampai mencapai sekitar 1,67 kg/menit atau dengan menaikkan suhu media pemanas melalui peningkatan konsumsi gas LPG pada kompor pemanas. Rata-rata konsumsi gas LPG selama proses sterilisasi berlangsung adalah 1,85 kg/jam.
Penggunaan unit pendingin susu sistem penukar panas pipa ganda (double tube heat exchanger) dapat menurunkan suhu susu hasil sterilisasi dari suhu rata-rata 129,1°C turun
menjadi sekitar 69,4°C. Suhu susu hasil sterilisasi yang keluar dari unit pipa pendingin rata-rata sekitar 69,4°C. Media pendingin yang digunakan adalah air.
Kualitas susu hasil sterilisasi
Kualitas susu hasil sterilisasi untuk beberapa jenis sampel yang berbeda seperti diperlihatkan dalam Tabel 2. Ada tiga macam sampel susu sterilisasi yang dihasilkan selama uji lapang dan satu macam susu UHT dalam kemasan botol yang dijual di pasaran digunakan sebagai pembanding. Berdasarkan hasil analisa kandungan nutrisi susu terlihat bahwa susu hasil sterilisasi yang dihasilkan mempunyai kandungan nutrisi yang tidak jauh berbeda dengan kandungan nutrisi dari susu segarnya. Namun demikian ada sedikit penurunan pada kandungan karbohidrat dari susu sterilisasi rasa vanila. Sedangkan kalau dibandingkan dengan kualitas susu UHT kemasan botol yang di jual di pasar, kandungan lemak dan protein dari susu sterilisasi yang dihasilkan nilainya lebih tinggi. Berdasarkan SNI 01-3950-1998 disebutkan bahwa kandungan lemak dan protein pada susu UHT masing-masing dipersyaratkan minimal sebesar 2,4 dan 2,0%. Sedangkan cemaran logam timbal (Pb) dan arsen (As)
masing-masing maksimal 0,30 mg/kg (ppm) dan 0,10 mg/kg (ppm). Dengan demikian susu UHT yang dihasilkan telah dapat memenuhi persyaratan SNI.
Kandungan mikroba dan unsur beracun pada susu hasil sterilisasi terlihat bahwa tidak ada perbedaan di antara jenis susu yang berbeda. Kandungan bakteri pada susu sterilisasi hampir dapat dikatakan tidak ada, hal ini menunjukkan keefektifan dari proses sterilisasi. Hal ini berbeda dengan jumlah kandungan bakteri pada susu hasil pasturisasi. Pada susu hasil pasteurisasi masih terdapat sejumlah kandungan mikroba tertentu namun aman untuk dikonsumsi. Sistemnya dapat dibedakan menjadi dua cars, pertama pasturisasi LTLT (Low Temperature Long Time) yang menggunakan suhu sekitar 63'C dalam waktu 25 s/d 30 menit, dan kedua pasteurisasi HTST (Hight Temperature Short Time) menggunakan suhu tinggi berkisar 72 - 75'C selama 15 - 25 detik (GRAND et al., 2002; GAO et al., 2002). Cara ini cukup efektif untuk menekan jumlah bakteri yang terdapat dalam susu. KAMENI et al. (2002) melaporkan bahwa dengan proses pasturisasi susu pada suhu 74'C selama 10 menit dapat menghasilkan susu dengan tanpa aktivasi peroxidase dan jumlah total bakteri < 10.000 cfu/mL.
Tabel 5. Kualitas susu hasil sterilisasi dan susu UHT kemasan botol
ttd: tidak terdeteksi; TPC: Total Plate Count; E. coli: Escherichia coli (patogen); S. aureus: Staphylococcus aureus; Pb: Timbal; As: Arsen
Jenis analisis
Proksimat Uji kandungan mikroba dan unsur beracun Sample Lemak
(%) Karbohidrat(%) Protein(%) (%)Air Abu(%) (cfu/g)TPC E. coli(cfu/g) S. aureus(cfu/g) Coliform(apm/g) (ppm)Pb (ppm)As Susu
segar 2,36 10,45 3,65 82,81 0,7 < 10 negatif negatif < 2 ttd ttd Susu UHT hasil pengujian 2,58 8,86 3,66 84,19 0,7 < 10 negatif negatif < 2 ttd ttd Susu UHT coklat kemasan botol 2,12 10,99 2,69 83,55 0,65 < 10 negatif negatif < 2 ttd ttd
industri kecil pengolahan susu atau kelompok peternak sapi perah. Besarnya kapasitas kerja unit alat sterilisasi susu adalah 130 kg/jam, dengan suhu sterilisasi yang dapat dicapai adalah 129,5°C. Debit aliran susu selama proses sterilisasi sebesar 2,19 kg/jam dan rendemen susu yang dihasilkan sebesar 95%. Rata-rata konsumsi bahan bakar gas LPG adalah 1,85 kg/jam. Susu UHT yang dihasilkan memiliki kualitas yang tidak jauh berbeda dengan susu UHT yang dijual di supermarket.
DAFTAR PUSTAKA
ADAMS, D.M. and T.G. BRAWLEY. 1981. Journal Dairy Sci. 64: 1951 - 1957.
ANONIMUS. 2007. I nfovet, Majalah Peternakan dan Kesehatan Hewan. http://infovet.blogspot.com/2007/08/ sapi-perah.html. Diakses pada tanggal 15 September 2008.
ASTAWAN, M. 2005. Proses UHT: Upaya Penyelamatan Gizi pada Susu.
BROWNING, E., M. LEWIS and D. MACDOUGALL. 2001. Predicting Safety and Quality Parameter for UHT-Processed Milks. International Journal of Dairy Technology. 54 (3): 111 - 120.
GAO, A., L. MUTHARIA, S. CHEN, K. RAHN and J. ODUMERU.
2002. Effect of Pasteurization on Survival of Mycobacterium Paratuberculosis in Milk. Journal of Dairy Science. 85: 3198 - 3205.
GEDAM, K., R. PRASAD and V.K. VIJAV. 2007. The Study on UHT Processing Milk: A Versatile Option for Rural Sector. Word Journal of Dairy & Food Science. 2 (2): 49-53.
GRAND, I.R., E.I. HITCHINGS, A. MCCARTNEY, F. FERGUSON and M.T. ROWE. 2002. Effect of Commercial Scale High Temperature Short Time Pasteurization on the Viability of Mycobacterium Paratuberculosis in Naturally Infected Cow's Milk. Applied and Environmental Microbiology. Vol. 62 (2): 602 - 607.
KAMENI, A., H. IMELE and N.J. MBANYA. 2002. An Alternative Heat Treatment for Milk Pasteurization in Cameron. I nternational Journal of Dairy Technology. 55 (1): 40 -43.
NEMA, P.K. and A.K. DATTA. 2005. A Computer Based Solution to Check the Drop in Milk Outlet Temperature Due to Fouling in a Tubular Heat Exchanger. Journal of Food Engineering. 71: 133 - 142.
SAHOO, P.K., MD.I.A. ANSHARI and A.K. DATTA. 2002. Computer-Aided Design and Performance Evaluation of an Indirect Type Helical Tube Ultra-High Temperature ( UHT) Milk Sterilizer. Journal of Food Engineering. 51:
13- 19.
SANDU, C. and R. K. SINGH. 1991. Energy Increase in Operation and Cleaning Due to Heat Exchanger Fouling in Milk Pasteurization. Food Technology. 84 - 91.
SATYANARAYANA, CH. V.V., A.K. DATTA and B.P. MISHRA. 1995. Design and Testing of a Small Scale Indirect Type Ultra High Temperature (UHT) Milk Strerilizer. Journal of Food Engineering. 26: 379 - 387.
TRAN, H., N. DATTA, M.J. LEWIS and H.C. DEETH. 2008. Predictions of some product parameters based on the processing conditions of ultra-high-temperature milk plant. International Dairy Journal. 18: 939 - 944.
VISSER, H. and T. J. M. JEURNINK. 1997. General Aspect of Fouling and Cleaning. Bulletin of the IDF. 328: 5 - 6.
