Download - Susu
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. MENGENAL SUSU
A. PENGERTIAN SUSU
Susu adalah cairan bergizi berwarna putih yang dihasilkan oleh kelenjar susu
mamalia betina.Susu adalah sumber gizi utama bagi bayi sebelum mereka dapat
mencerna makanan padat. Susu binatang (biasa nya sapi) juga diolah menjadi
berbagai produk seperti mentega, yogurt, eskrim, keju, susu kental manis, susu bubuk
dan lain-lainnya untuk konsumsi manusia.
Menurut SNI 01-3141-1998 definisi susu murni adalah cairan yang berasal
dari ambing sapi sehat dan bersih diperoleh dengan cara pemerahan yang benar, yang
kandungan alamiahnya tidak dikurangi atau ditambah sesuatu apapun dan mendapat
perlakuan apapun. Susu segar adalah susu murni yang tidak mendapat perlakuan
apapun kecuali proses pendinginan tanpa mempengaruhi kemurniannya.
Komposisi susu terdiri atas air (water), lemak susu (milk fat), dan bahan
kering tanpa lemak (solids nonfat). Kemudian, bahan kering tanpa lemak terbagi lagi
menjadi protein, laktosa, mineral, asam (sitrat, format, asetat, laktat, oksalat), enzim
(peroksidase, katalase, pospatase, lipase), gas (oksigen, nitrogen), dan vitamin (vit. A,
vit. C, vit. D, tiamin, riboflavin). Persentase atau jumlah dari masing-masing
komponen tersebut sangat bervariasi karena dipengaruhi berbagai faktor seperti faktor
bangsa (breed) dari sapi (Anonim, 2004).
Susu merupakan bahan pangan yang memiliki komponen spesifik seperti
lemak susu, kasein (protein susu), laktosa (karbohidrat susu), mineral dan vitamin
http://www.wikipedia.org/susu
.
B. SEJARAH SUSU
Pada zaman dahulu, susu telah dipakai sebagai bahan pokok pangan manusia.
Manusia mengambil susu dari hewan yang memiliki kelenjar susu, seperti sapi, kuda
dan domba. Sapi dan domba mulai dijinakkan sejak 8000 SM untuk diambil daging,
bulu dan susunya. Di Timur Tengah, susu bahkan terfermentasi menjadi keju oleh
para pengembara gurun di sana. Diperkirakan susu mulai masuk kedataran Eropa pada
abad 5000 SM melewatidaerah Anatolia.Sementara, susu mulai masuk ke Inggris
pada periode Neolitik.
Penggunaan keju dan susu dari Timur Tengah lewat Turki mulai dikenal oleh
bangsa Eropa pada zaman Pertengahan. Kemudian, pada abad ke-15, para pelaut
mulai membawa sapi perah untuk dipelihara dan diternakkan di dataran Eropa untuk
konsumsi susu. Susu sapi sendiri baru dikenal oleh bangsa Indonesia lewat penjajahan
Hindia Belanda pada abad ke 18.
http://www.wikipedia.org/susu
C. MANFAAT SUSU
Orang-orang yang meng konsumsi segelas susu setiap harinya minimal
mendapat 11 macam manfaat dari susu :
1. Susu mengandung potassium, yang dapat menggerakan dinding pembuluh darah pada
saat tekanan darah tinggi untuk menjaganya agar tetap stabil, mengurangi bahaya
akibat apopleksi, juga dapat mencegah penyakit darah tinggi dan penyakit jantung.
2. Dapat menetralisir racun seperti logam, timah dan cadmium dari bahan makanan lain
yang diserap oleh tubuh.
3. ASI (Air Susu Ibu) dan kandunganlemak di dalamnya dapat memperkuat daya tahan
fungsi syaraf, mencegah pertumbuhan tumor pada sel tubuh.
4. Kandungan tyrosine dalam susu dapat mendorong hormone kegembiraan—unsur
serum dalam darah tumbuh dalam skala besar.
5. Kandungan yodium, seng dan leticin dapat meningkatkan secara drastic keefisiensian
kerja otak besar.
6. Zatbesi, tembaga dan vitamin A dalam susu mempunyaifungsiterhadap kecantikan,
yaitu dapat mempertahankan kulit agar tetap bersinar
7. Kalsium susu dapat menambah kekuatan tulang, mencegah tulang menuyusut dan
patah tulang.
8. Kandungan magnesium dalam susu dapat membuat jantung dan system syaraf tahan
terhadap kelelahan.
9. KandunganSeng pada susu sapi dapat menyembuhkan luka dengancepat.
10. Kandungan vitamin B2 di dalam susu sapi dapat meningkatkan ketajaman
penglihatan.
11. Minum susu sebelum tidur dapat membantu tidur.
http://www.benih.net/lifestyle/11-manfaat-susu.html#more-460
1.2. JENIS-JENIS SUSU
Jenis-jenis susu yang tersedia di pasaran juga bermacam-macam. Ada istilah-istilah
yang dikatakan sebagai zat yang terkandung dalam susu yang mungkin belum Anda
ketahui. Beberapa istilah tersebut yaitu:
Full cream
Mengandung 4% lemak dan umumnya banyak mengandung vitamin A dan vitamin D.
Low fat
Susu rendah lemak, karena kandungan lemaknya hanya setengah dari susu full cream.
Skim
Susu yang kandungan lemaknya lebih sedikit lagi, kurang dari 1%.
Susu evaporasi
Yaitu susu yang telah diupkan sebagian airnya sehingga menjadi kental. Mirip dengan
susu kental manis, tetepi susu jenis ini rasanya tawar.
Susu pasteurisasi
Susu yang melalui proses pasteurisais (dipanaskan) 65° sampai 80° C selama 15 detik
untuk membunuh bakteri patogen yang dapat menyebabkan penyakit.
Flavoured
Sebenarnya susu full cream atau low fat yang ditambahkan rasa tertentu untuk variasi.
Misalnya susu coklat, strawberry, pisang, dan rasa lainnya. Umumnya memiliki
kandungan gula yang lebih banyak karena penambahan rasa ini.
Calcium enriched Milk
Susu yang ditambah dengan kandungan kalsium dan kandungan lemaknya telah
dikurangi.
UHT
Merupakan singkatan dari Ultra-High Temperature-Treated. Susu jenis ini adalah
susu yang dipanaskan dalam suhu tinggi (140° C) selama 2 detik yang kemudian
langsung dimasukkan dalam karton kedap udara. Susu ini dapat disimpan untuk waktu
yang lama.
CLA
Susu ini bermanfaat bagi orang yang ingin merampingkan tubuh. Kepanjangan dari
CLA adalah Conjugated Linoleic Acid yang akan membantu dalam pembentukan otot
dan mempercepat pembakaran lemak.
BAB II
ISI
2.1 INDUSTRI SUSU
Kebanyakan susu yang diproduksi dengan skala industri adalah susu bubuk. Industri
susu bubuk biasanya menggunakan metode spray drying. Metode spray drying adalah salah
satu metode yang sangat penting untuk dehidrasi makanan cair di barat. Perkembangan
proses ini sudah berhubungan sangat dekat dengan industri susu dan permintaan untuk susu
bubuk. Meskipun dewasa ini sudah dipergunakan juga untuk industri-industri lainnya.
Industri susu bubuk yang sebenarnya adalah proses yang sederhanan sekarang telah
menjadi industri skala besar. Industri ini melibatkan penghilangan air pada biaya serendah
mungkin dibawah kondisi yang sangat higienis dengan mempertahankan kondisi alami susu-
warna, rasa, kelarutan, dan nilai nutrisi-. Semua susu (full cream) mengandung, sekitar 87 %
air dan susu skim mengandung sekitar 91 % air. Dalam industri susu bubuk, air ini
dihilangkan dengan mendidihkan susu pada tekanan rendah dalam proses yang dikenal
dengan evaporasi. Susu konsentrat susu kemudian disemprotkan ke dalam dalam bentuk
kabut yang baik ke dalam air panas untuk lebih lanjut menghilangkan embun dan
menghasilkan bubuk. Untuk sekitar 13 kg susu bubuk (WMP) atau 9 kg susu bubuk skim
(SMP) dapat dibuat dari 100 L susu cair.
2.2 PROSES PRODUKSI SUSU BUBUK SECARA UMUM
Gambar 1. Skema pembuatan susu bubuk secara umum
Prinsip pembuatan susu bubuk adalah mengurangi kadar air yang terdapat dalam susu
sampai batas tertentu dengan tujuan agar daya simpan susu ini menjadi lebih lama.
Pengurangan kadar air berarti pula penurunan aktivitas air dalam susu. Dengan
menurunnya nilai Aw (water activity) maka pertumbuhan organism dapat terhambat.
1. Standarisasi
Standarisasi adalah salah satu tahap pengolahan susu segar yang bertujuan untuk
mendapatkan bahan baku yang baik dan siap diproses. Hal ini dilakukan agar
komposisi susu seperti lemak, protein, dan gula sesuai formulasi dan menjaga
keseragaman produk.
2. Pasteurisasi dan Separasi
Pasterurisasi adalah proses untuk membunuh bakteri pathogen dalam susu dengan
cara pemanasan, sedangkan separasi dalam hal ini bertujuan untuk memisahkan cream
dan skim susu serta kotoran yang terkandung dalam susu.
3. Pengentalan (Evaporasi)
Proses evaporasi bertujuan untuk meningkatkan persentase total solid susu dengan
cara menguapkan sebagian kandungan air dalam susu. Penguapan ini dimungkinkan
dengan menggunakan steam suhu tinggi.
4. Pencampuran
Pada proses pencampuran semua bahan baku dan bahan tambahan dicampur menjadi
menjadi satu dalam sebuah tanki pencampuran. Susu yang telah dievaporasi dialirkan
dari tanki penyimpanan susu evaporasi ke tanki pencampur. Sebelum di alirkan, susu
evaporasi dipanaskan pada alat plate heat exchanger hingga mencapai suhu 55-60°C.
Pada pencampuran dan pemanasan ini terjadi reaksi maillard. Reaksi Maillard
pertama kali ditemukan oleh Louis Camille Maillard adalah reaksi antara karbohidrat
dan protein yang berakibat pada perubahan pada warna, rasa dan nutrisi pada
makanan.
Reaksi Mallard terdiri dari tiga tahap, yaitu :
1. initial step: pembentukan N glycoside
2. Setelah pembentukan N glycoside ion ammonium terbentuk dan kemudian
terisomerisasi, reaksi ini disebut Amadori rearrangement dan membentuk senyawa
yang disebut ketosamine:
3. ketosamine menghasilkan dehidrat yang lain ke dalam reduktan dan dehidro
reduktans, yaitu karamel , atau menghasilkan pembelahan hidrolitik rantai pendek
yang menghasilkan produk seperti diacetyl, acetol atau pyruvaldehyde yang kemudian
mengalami degradasi stecker.
http://www.chm.bris.ac.uk/webprojects2002/rakotomalala/maillard.htm
5. Homogenisasi
Proses dari homogenisasi menurun kan atau memperkecil ukuran globula lemak
menjadi sekitar 2 mikron ataukurang dan meningkatkan area permukaan globula
lemak sekitar 6 kali sehingga system emulsi lemak susu menjadi stabil.
6. Pengeringan
Proses pengeringan merupakan inti dari keseluruhan proses pembuatan susu bubuk,
dimana pada proses ini terjadi perubahan bentuk susu dari bentuk cair ke bubuk.
Konsentrat susu yang di umpankan ke spray dryer di semprotkan melalui lubang
nozzle. Proses terjadinya susu bubuk melalui pengeringan secara semprot ini
dilakukan dengan tahap. Tahap pertama adalah penyebaran konsentrat dalam bentuk
tetesan-tetesan halus dengan menggunakan nozzle. Tahap kedu aadalah dengan
menguapkan kandungan air dari partikel yang terbentuk dengan mengalir kan udara
panas yang kering.
SATUAN OPERASI DAN KONDISI OPERASI PROSES SPRAY DRYING
Satuan operasi :
1. Pre-konsentrasi cairan
2. Atomisasi (pembuatan droplet)
3. Pengeringan dalam arus panas (udara kering)
4. Pemisahan bubuk dari udara basah
5. Pendinginan
6. Pengemasan Produk
Kondisi operasi :
Kondisi operasi rata-rata pada proses pembuatan susu bubuk :
Temperature of air (ambient) 25o C
Temperature of feed: 60o C
Temperature of inlet air: 150o C
Temperature of outlet air: 82o C
Temperature of drop surface (const. zone) 30o -45o C
Relative humidity (ambient air) 55.0 %
Relative humidity (inlet air, psychrom.) 0.3 %
Relative humidity (outlet air, psychrom.) 12.0 %
Moisture content of milk: 87.0 %
Moisture content of concentrate: 45.0 %
Moisture content of powder: 4-5.0 %
Moisture zone (constant rate): 90<—>30.0 %
Moisture zone (falling rate): 30<—> 5.0 %
Droplet size (initial), av. diameter: 40.0 µ
Particle size (final) , av. diameter: 20.0 µ
Density of milk 1.33 g/ccm
Density of milk powder (bulk): .33 g/ccm Velocity of air: 61.0 meters/sec
Velocity of droplet(initial): 17,000.0 cm/sec
Velocity of droplet (free fall): Å 1.0 cm/sec
Drying time (constant rate zone): .0023 sec
Drying time (falling rate zone): .0014 sec
Drying time (total): .0037 sec
Travel distance for drying: 13.5 cm
http://class.fst.ohio-state.edu/Dairy_Tech/14Spraydrying.htm
SKEMA SPRAY DRYER
Berikut adalah skema spray dryer dengan dilengkapi sebuah centrifugal atomizer dan
cyclone separator.
Gambar 2. Skema spray dryer
7. Pengemasan (filling)
Setelah proses pengeringan, selanjutnya susu bubuk siap untuk dikemas (filling).
8. Pengujian kualitas susu
Pengujian kualitas susu segar sangat penting dilakukan, hal ini untuk menjaga agar
produk susu bubuk yang dihasilkan tetap terjaga baik dan berada pada spesifikasi yang
ditetapkan oleh perusahaan. Beberapa uji yang dapat dilakukan untuk mengetahui kualitas
susu:
1. Uji organoleptik
2. Berat jenis
4. Uji pH
5. Kadar lemak
6. Uji keasaman
7. Uji temperature dan titik beku susu
2.3. TINJAUAN TERMODINAMIKA DAN KINETIKA
Tinjuauan termodinamika dan kinetika dapat dilihat dari reaksi pembuatan asam susu
melalui fermentasi, yaitu :
Reaksi : C6H12O6 (aq) 2C2H5OCOOH (aq) + E
Kondisi Operasi :
Suhu umpan : 60o C
Suhu Udara masukan : 150o C
Suhu Udara keluar : 82o C
Untuk menghitung ∆H reaksi, kami menggunakan metode Energi Ikatan Rata-rata.
Dan hasil yang kami dapat:
∆H glukosa = 11.402 kJ/mol
∆H C2H5OCOOH = 4240 kJ/mol
∆H reaksi fermentasi yoghurt = 2.922 kJ/mol.
Dari data tersebut karena ∆H reaksi positif (+) sehingga diketahui reaksi yang terjadi adalah
endoterm.
Sedangkan untuk mengetahui arah reaksi (searah atau dapat balik), dilakukan
perhitungan menggunakan data energi Gibbs permbentukan sebagai berikut.
Data energi Gibbs pembentukan reaktan :
∆ G f2980 glukosa =-1,15× 10-5 J
mol
Data energi Gibbs pembentukan produk :
∆ G f2980 C2 H 5 OCOOH=3,31× 10-5 J
mol
∆ G0 reaksi= ( 2×∆ Gf2980 C2 H 5 OCOOH ) - (∆ Gf298
0 glukosa )
=[ (2 ×3,31× 10-5 )−(-1,15×10-5 ) ]
=(6,62×10-5 +1,15× 10-5 )
=7,77 ×10-5 J/mol
Laktobacillus bulgarcus
Persamaan va n ' t Hoff : ∆ Greaksi0 =-RT ln K
K standar pada 298,150 K→ K= e∆Greaksi
0
RT = e7,77 ×10-5
1,987×298,15 = 3,1762 x 10−3
Berdasarkan perhitungan tersebut, diperoleh harga K ≤ 1, sehingga reaksi yang terjadi
merupakan reaksi bolak-balik (reversible).
(Smith, J.M. dan Van Nes, H.C., 1987, “Introduction to Chemical
Engineering Thermodynamics”, 4th edition, McGraw Hill International Book
Company, Tokyo)
Tinjauan Kinetika
Reaksi : C6H12O6 (aq) 2C2H5OCOOH (aq) + E
Kondisi Operasi :
Suhu umpan : 60o C
Suhu Udara masukan : 150o C
Suhu Udara keluar : 82o C
Tinjauan kinetika ini bertujuan untuk mengetahui harga konstanta kecepatan reaksi
pembentukan yoghurt.Pendekatan laju reaksi menggunakan persamaan Arrhenius berikut.
k=A× e- Ea
RT
Keterangan:
k = Konstanta kecepatan reaksi
A = Frekuensi faktor tumbukan
Ea = Energi aktivasi
R = Konstanta gas ideal
T = Suhu reaksi
k=3,128× e-2563,7438314xT
k=3,128× e- 0,3084T
Laktobacillus bulgarcus
Sesuai hukum Arrhenius tersebut, semakin tinggi suhu, maka konstanta kecepatan
reaksi yang diperoleh akan semakin besar. Dengan demikian, laju reaksi pun semakin
meningkat.
(“Perry’s Chemical Engineer’s Handbook”, 6th edition, McGraw Hill Book Company, Singapore)
Hubungan konversi vs suhu pada tinjauan termodinamika dan kinetika
Rumus perhitungan :
- Untuk tinjauan termodinamika
K=C R
C A
=CA 0 X AE
CA 0 (1−X A 0 )=
X AF
1−X AF
K=0,967 exp¿
X AE=K
K+1
(O., Levenspiel.”chemical Reaction Engineering 3th ed, new york. 1999)
Dari persamaan di atas dapat dihitung
T (Kelvin) K XAE
273 0 0
283 1,174 0,54
293 4,555 0,82
303 6,692 0,87
307 7,333 0,88
Berdasarkan data di atas, diperoleh grafik dengan persamaan y = 10-5X3-0.013X2+4.325X-
452.5 sebagai berikut:
270275
280285
290295
300305
3100
0.2
0.4
0.6
0.8
1
f(x) = 0.0000145224 x³ − 0.01373821 x² + 4.32572021 x − 452.506214
tinjauan termodinamika
tinjauan termodinamikaPolynomial (tinjauan termodinamika)
Suhu (K)
Konv
ersi
Grafik 1
- Untuk tinjauan kinetika
k=3,128 xe0,3084
T
X AE=( kk+1
)1/2
(O., Levenspiel.”chemical Reaction Engineering 3th ed, new york. 1999)
Berdasarkan data di atas, diperoleh grafik dengan persamaan y = -4.10 -6X4+0.005X3-2.254X2+445.3X-32975
270 280 290 300 3100
0.20.40.60.8
1f(x) = − 0.00000427567 x⁴ + 0.00507082 x³ − 2.25445 x² + 445.324 x − 32975
tinjauan Kinetika
tinjauan KinetikaPolynomial (tinjauan Kinetika)
Suhu (K)
Konv
ersi
Grafik 2
Dari perhitungan rumus diatas didapat data suhu reaksi dengan konversi reaktan
menjadi produk:
T
(Celcius
)
Konversi
termodinamik
a
Kinetik
a
273 0 0
283 0.54 0,8709
293 0.82 0,8706
303 0.87 0,8705
T (Kelvin) k XAE
273 0 0
283 3,13141 0,8709
293 3,13129 0,8706
303 3,13118 0,87059
307 3,13114 0,87050
9
307 0.88
0,8705
0
Dari data di atas dapat dibuat hubungan antara tinjauan thermodinamika dengan kinetika
dengan grafik koversi versus suhu.
270 275 280 285 290 295 300 305 3100
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Grafik Perpotongan Tinjauan Termodinamika dan Tin-jauan Kinetika
tinjauan termodinamikatinjauan kinetika
Suhu (K)
Konv
ersi
Dari grafik tersebut didapatkan konversi sebesar 87% dengan suhu optimal 30o C atau
303 K. Berdasarkan dari literatur didapat konversi optimal yang mencapai 89% dengan suhu
optimal 304 K. terdapat sedikit perbedaan suhu dan konversi optimal yang didapat dari grafik
dan literatur dengan % penyimpangan untuk suhu adalah 3,29x10-3% dan untuk konversi
adalah 0,022 %.
O’leary, V. S. dan Woychick, J. H.. 1976. A Comparison of Some ChemicalProperties of Lactic Acid Made from Control and Lactose Trented Milk.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
1. Susu adalah cairan bergizi berwarna putih yang dihasilkan oleh kelenjar susu mamalia
betina.
2. Susu memiliki banyak jenis serta banyak manfaat
3. Susu yang biasa diproduksi dalam skala industri adalah susu bubuk
4. Proses pengeringan susu bubuk umumnya menggunakan proses spray drying dengan
kondisi optimum pada suhu 30oC serta konversi 87%.
3.2. Saran
1. Dalam proses industri susu pada khususnya dan industri kimia pada umumnya perlu
diperhatikan hal-hal yaitu : satuan operasi, kondisi operasi, tinjauan termodinamika dan
kinetika.
2. Disarankan pada masyarakat agar mengkonsumsi susu, karena bertujuan untuk
memenuhi nutrisi dan zat-zat yang dibutuhkan oleh tulang. Sebagai contoh digunakan
untuk mencegah terjadinya pengeroposan tulang (Osteoporosis).
DAFTAR PUSTAKA
Levenspiel, O. 1999. Chemical Reaction Engineering. 3rd ed. McGraw Hill International
Book company.Tokyo.
O’leary, V. S. dan Woychick, J. H.. 1976. A Comparison of Some Chemical Properties of
Yoghurt Made from Control and Lactose Trented Milk.
Perry, R.H. dan Green, D.W., 1984, “Perry’s Chemical Engineer’s Handbook”, 6th edition,
McGraw Hill Book Company, Singapore
Smith, J.M. dan Van Nes, H.C., 1987, “Introduction to Chemical Engineering
Thermodynamics”, 4th edition, McGraw Hill International Book Company, Tokyo
http://www.benih.net/lifestyle/11-manfaat-susu.html#more-460
http://class.fst.ohio-state.edu/Dairy_Tech/14Spraydrying.htm
http://www.chm.bris.ac.uk/webprojects2002/rakotomalala/maillard.htmhttp://www.wikipedia.org/susu