spray drying

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Pangan merupakan salah satu kebutuhan pokok yang sangat penting dalam kehidupan

manusia. Pengolahan dan pengawetan bahan makanan memiliki interelasi terhadap pemenuhan

gizi masyarakat, maka tidak mengherankan jika semua negara baik negara maju maupun

berkembang selalu berusaha untuk menyediakan suplai pangan yang cukup, aman dan bergizi.

Salah satunya dengan melakukan berbagai cara pengolahan dan pengawetan pangan yang dapat

memberikan perlindungan terhadap bahan pangan yang akan dikonsumsi.

Seiring dengan kemajuan teknologi, manusia terus melakukan perubahan-perubahan

dalam hal pengolahan bahan makanan. Hal ini wajar sebab dengan semakin berkembangnya

teknologi kehidupan manusia semakin hari semakin sibuk sehingga tidak mempunyai banyak

waktu untuk melakukan pengolahan bahan makana yang hanya mengandalkan bahan mentah

yang kemudian diolah didapur. Dalam keadaaan demikian, makanan cepat saji (instan) yang

telah diolah dipabrik atau telah diawetkan banyak manfatnya bagi masyarakat itu sendiri

contohnya adalah bahan makanan yang dikeringkan.

Proses pengeringan adalah suatu cara untuk mengeluarkan atau mengilangkan sebagian

air dari suatu bahan dengan menguapkan sebagian besar air yang di kandung melalui

penggunaan energi panas. Biasanya, kandungan air bahan tersebut di kurangi sampai batas

sehingga mikroorganisme tidak dapat tumbuh lagi di dalamya. Keuntungan pengeringan adalah

bahan menjadi lebih awet dan volume bahan menjadi lebih kecil sehingga mempermudah dan

menghemat ruang pengangkutan dan pengepakan, berat bahan juga menjadi berkurang sehingga

memudahkan transpor, dengan demikian di harapkan biaya produksi menjadi lebih murah.

Kecuali itu, banyak bahan-bahan yang hanya dapat di pakai apabila telah di keringkan, misalnya

tembakau, kopi, teh, dan biji-bijian. Di samping keuntungan- keuntunganya, pengeringan juga

mempunyai beberapa kerugian yaitu karena sifat asal bahan yang di keringkan dapat berubah,

misalnya bentuknya, misalnya bentuknya, sifat- sifat fisik dan kimianya, penurunan mutu dan

sebagainya. Kerugian yang lainya juga disebabkan beberapa bahan kering perlu pekerjaan

tambahan sebelum di pakai, misalnya harus di basahkan kembali (rehidratasi) sebelum di

gunakan. Agar pengeringan dapat berlangsung, harus di berikan energi panas pada bahan yang di

keringkan, dan di perlukan aliran udara untuk mengalirkan uap air yang terbentuk keluar dari

daerah pengeringan. Penyedotan uap air ini daoat juga di lakukan secara vakum. Pengeringan

dapat berlangsung dengan baik jika pemanasan terjadi pada setiap tempat dari bahan tersebut,

dan uap air yang di ambil berasal dari semua permukaan bahan tersebut. Factor- faktor yang

mempengaruhi pengeringan terutama adalah luas permukaan benda, suhu pengeringan, aliran

udara, tekanan uap di udara, dan waktu pengeringan.

B. Rumusan Masalah

- Pengertian Pengeringan

- Klasifikasi Pengeringan

- Pengertian Pengeringan Semprot

- Aplikasi Pengeringan Semprot

C. Tujuan

- Mempelajari teknik pengolahan pangan dengan menggunakan metode Spray Drying

BAB II

PEMBAHASAN

A. Pengertian Pengeringan

Teknologi pemprosesan bahan pangan terus berkembang dari waktu ke waktu.

Perkembangan teknologi ini didorong oleh kebutuhan pangan manusia yang terus meningkat

yang diakibatkan oleh semakin meningkatnya jumlah penduduk dunia. Pada saat yang sama, luas

lahan penghasil bahan pangan makin menyempit. Hal tersebut menyebabkan dibutuhkannya

teknologi-teknologi pemrosesan pangan yang mampu meningkatkan kualitas dan kuantitas

produk makanan; salah satunya adalah teknologi pengeringan bahan makanan.

Pengeringan adalah suatu peristiwa perpindahan massa dan energi yang terjadi dalam

pemisahan cairan atau kelembaban dari suatu bahan sampai batas kandungan air yang

ditentukan dengan menggunakan gas sebagai fluida sumber panas dan penerima uap

cairan (Sumber: Treybal, 1980).

Pengeringan makanan memiliki dua tujuan utama. Tujuan pertama adalah sebagai sarana

pengawetan makanan. Mikroorganisme yang mengakibatkan kerusakan makanan tidak dapat

berkembang dan bertahan hidup pada lingkungan dengan kadar air yang rendah. Selain itu,

banyak enzim yang mengakibatkan perubahan kimia pada makanan tidak dapat berfungsi tanpa

kehadiran air (Sumber : Geankoplis, 1993). Tujuan kedua adalah untuk meminimalkan biaya

distribusi bahan makanan karena makanan yang telah dikeringkan akan memiliki berat yang

lebih rendah dan ukuran yang lebih kecil.

Pengeringan merupakan proses penghilangan sejumlah air dari material. Dalam

pengeringan, air dihilangkan dengan prinsip perbedaan kelembaban antara udara pengering

dengan bahan makanan yang dikeringkan. Material biasanya dikontakkan dengan udara kering

yang kemudian terjadi perpindahan massa air dari material ke udara pengering.

Dalam beberapa kasus, air dihilangkan secara mekanik dari material padat dengan cara di-press,

sentrifugasi dan lain sebagainya. Cara ini lebih murah dibandingkan pengeringan dengan

menggunakan panas. Kandungan air dari bahan yang sudah dikeringkan bervariasi bergantung

dari produk yang ingin dihasilkan. Garam kering mengandung 0.5% air, batu bara mengandung

4% air dan produk makanan mengandung sekitar 5% air. Biasanya pengeringan merupakan

proses akhir sebelum pengemasan dan membuat beberapa benda lebih mudah untuk ditangani.

B. Konsep Dasar Pengeringan

Pengeringan zat padat adalah pemisahan sejumlah kecil air atau zat cair dari bahan

sehingga mengurangi kandungan sisa zat cair di dalam zat padat itu sampai suatu nilai rendah

yang dapat diterima. Pengeringan biasanya merupakan langkah terakhir dari sederetan operasi

dan hasil pengeringan biasanya siap dikemas. Pemisahan air dari bahan padat dapat dilakukan

dengan memeras zat tersebut secara mekanik sehingga air keluar, dengan pemisah sentrifugal,

atau dengan penguapan termal. Pemisahan air secara mekanik biasanya lebih murah biayanya,

sehingga biasanya kandungan zat cair itu diturunkan terlebih dahulu sebanyak-banyaknya

dengan cara mekanik sebelum diumpankan ke dalam pengering termal. Kandungan zat cair

dalam bahan yang dikeringkan berbeda dari satu bahan ke bahan lain. Ada bahan yang tidak

mempunyai kandungan zat cair sama sekali (bone dry). Pada umumnya zat padat selalu

mengandung sedikit fraksi air sebagai air terikat. Zat padat yang akan dikeringkan biasanya

terdapat dalam bentuk serpih (flake), bijian (granule), kristal (crystal), serbuk (powder), lempeng

(slab), atau lembaran sinambung (continous sheet) dengan sifat-sifat yang berbeda satu sama

lain. Zat cair yang akan diuapkan mungkin terdapat pada permukaan zat padat seperti pada

kristal; dapat pula seluruh zat cair terdapat di dalam zat padat seperti pada pemisahan pelarut dari

lembaran polimer; atau dapat pula sebagian zat cair sebagian di luar dan sebagian di dalam.

Umpan pengering mungkin berupa zat cair di mana zat padat melayang sebagai partikel, atau

dapat pula berbentuk larutan.

Kadar air atau moisture content adalah jumlah air yang terkandung dalam suatu bahan.

Kadar air dari padatan bisa akan mengalami penurunan selama proses pengeringan berlangsung,

yang kemudian akan menurunkan densitasnya. Pada beberapa kasus, bahan kering akan

menyusut. Kadar air yang terkandung dalam bahan bisa dihitung dengan beberapa cara,

diantaranya, susu kedelai bubuk bisa ditentukan dengan dua basis, yaitu basis basah dan basis

kering.

Perhitungan basis basah :

Xbb = kadar air basis basah (%) :

Perhitungan Basis Kering :

Xbk = kadar air basis kering(%) : Mw = berat bahan basah

Md = berat bahan kering

http://almusana.files.wordpress.com/2011/06/3.jpg




C. Klasifikasi Pengeringan dan Mekanisme Pengeringan

Klasifikasi Pengeringan

Ditinjau dari pergerakan bahan padatnya, pengeringan dapat dibagi menjadi dua, yaitu

pengeringan batch dan pengeringan kontinyu. Pengeringan batch adalah pengeringan dimana

bahan yang dikeringakan dimasukan ke dalam alat pengering dan didiamkan selama waktu yang

ditentukan. Pengeringan kontinyu adalah pengeringan dimana bahan basah masuk secara

sinambung dan bahan kering keluar secara sinambung dari alat pengering.

Berdasarkan kondisi fisik yang digunakan untuk memberikan panas pada sistem dan

memindahkan uap air, proses pengeringan dapat dibagi menjadi tiga, yaitu: (Sumber:

Geankoplis, 1993)

1. Pengeringan kontak langsung

Menggunakan udara panas sebagai medium pengering pada tekanan atmosferik. Pada proses ini

uap yang terbentuk terbawa oleh udara.

2. Pengeringan vakum

Menggunakan logam sebagai medium pengontak panas atau menggunakan efek radiasi. Pada

proses ini penguapan air berlangsung lebih cepat pada tekanan rendah.

3. Pengeringan beku

Pengeringan yang melibatkan proses sublimasi air dari suatu material beku

Mekanisme Pengeringan

Ketika benda basah dikeringkan secara termal, ada dua proses yang berlangsung secara simultan,

yaitu :

1. Perpindahan energi dari lingkungan untuk menguapkan air yang terdapat di

permukaan benda padat

Perpindahan energi dari lingkungan ini dapat berlangsung secara konduksi, konveksi ,

radiasi, atau kombinasi dari ketiganya. Proses ini dipengaruhi oleh temperatur, kelembapan, laju

dan arah aliran udara, bentuk fisik padatan, luas permukaan kontak dengan udara dan tekanan.

Proses ini merupakan proses penting selama tahap awal pengeringan ketika air tidak terikat

dihilangkan. Penguapan yang terjadi pada permukaan padatan dikendalikan oleh peristiwa difusi

uap dari permukaan padatan ke lingkungan melalui lapisan film tipis udara

2. Perpindahan massa air yang terdapat di dalam benda ke permukaan

Ketika terjadi penguapan pada permukaan padatan, terjadi perbedaan temperatur

sehingga air mengalir dari bagian dalam benda padat menuju ke permukaan benda padat.

Struktur benda padat tersebut akan menentukan mekanisme aliran internal air.

D. Spray Drying

Spray drying merupakan suatu proses pengeringan untuk mengurangi kadar air suatu

bahan sehingga dihasilkan produk berupa bubuk melalui penguapan cairan. Spray drying

menggunakan atomisasi cairan untuk membentuk droplet, selanjutnya droplet yang terbentuk

dikeringkan menggunakan udara kering dengan suhu dan tekanan yang tinggi. Bahan yang

digunakan dalam pengeringan spry drying dapat berupa suspensi, dispersi maupun emulsi.

Sementara produk akhir yang dihasilkan dapat berupa bubuk, granula maupun aglomerat

tergantung sifat fisik-kimia bahan yang akan dikeringkan, desain alat pengering dan hasil akhir

produk yang diinginkan.

Desain Spray Drier

· Atomizer

Atomizer merupakan bagian terpenting pada spray drier dimana memiliki fungsi untuk

menghasilkan droplet dari cairan yang akan dikeringkan. Droplet yang terbentuk akan

didistribusikan (disemprotkan) secara merata pada alat pengering agar terjadi kontak dengan

udara panas. Ukuran droplet yang dihasilkan tidak boleh terlalu besar karena proses pengeringan

tidak akan berjalan dengan baik. Disamping itu ukuran droplet juga tidak boleh terlalu kecil

karena menyebabkan terjadinya over heating.

· Chamber

Chamber merupakan ruang dimana terjadi kontak antara droplet cairan yang dihasilkan

oleh atomizer dengan udara panas untuk pengeringan. Kontak udara panas dengan droplet akan

menghasilkan bahan kering dalam bentuk bubuk. Bubuk yang terbentuk akan turun ke bagian

bawah chamber dan akan dialirkan dalam bak penampung.

· Heater

Heater berfungsi sebagai pemanas udara yang akan digunakan sebagai pengering. Panas

yang diberikan harus diatur sesuai dengan karakteristik bahan, ukuran droplet yang dihasilkan

dan jumlah droplet. Suhu udara pengering yang digunakan diatur agar tidak terjadi over heating.

· Cyclone

Cyclone berfungsi sebagai bak penampung hasil proses pengeringan. Bubuk yang

dihasilkan akan dipompa menuju Cyclone.

· Bag Filter

Bag Filter berfungsi untuk menyaring atau memisahkan udara setelah digunakan

pengeringan dengan bubuk yang terbawa setelah proses.

Mekanisme kerja spray drying

Prinsip dasar Spray drying adalah memperluas permukaan cairan yang akan dikeringkan

dengan cara pembentukan droplet yang selanjutnya dikontakkan dengan udara pengering yang

panas. Udara panas akan memberikan energi untuk proses penguapan dan menyerap uap air yang

keluar dari bahan.

Bahan (cairan) yang akan dikeringkan dilewatkan pada suatu nozzle (saringan

bertekanan) sehingga keluar dalam bentuk butiran (droplet) yang sangat halus. Butiran ini

selanjutnya masuk kedalam ruang pengering yang dilewati oleh aliran udara panas. Hasil

pengeringan berupa bubuk akan berkumpul dibagian bawah ruang pengering yang selanjutnya

dialirkan ke bak penampung.

Secara umum proses pengeringan dengan metode spray drying melalui 5 tahap :

1. Penentuan konsentrasi : konsentrasi bahan yang akan dikeringkan harus tepat, kandungan

bahan terlarut 30% hingga 50%. Jika bahan yang digunakan sangat encer dengan total

padatan terlarut yang sangat rendah maka harus dilakukan pemekatan terlebih dahulu melalui

proses evaporasi. Jika kadar air bahan yang akan dikeringkan terlalu tinggi maka proses

spray drying kurang maksimal dimana bubuk yang dihasilkan masih mengandung kadar air

yang tinggi. Selain itu juga menyebabkan kebutuhan energi yang tinggi dalam proses

pengeringan.

Perbandingan konsumsi energy yang akan dibutuhkan sesuai dengan Total Solid

(konsentrasi) feed (bahan) yang masuk ke dalam spray drying:

- 10 % = 23.650 kJ/kg powder – 40% = 3.970 kJ/kg Powder

- 20% = 10.460 kJ/kg powder – 50% = 2.680 kJ/kg powder

- 30% = 6.170 kJ/kg powder

2. Atomization : Bahan yang akan dimasukkan dalam alat spray drier harus dihomogenisasikan

terlebih dahulu agar ukuran droplet yang dihasilkan seragam dan tidak terjadi penyumbatan

atomizer. Homogenisasi dilakukan dengan cara pengadukan. selanjutnya bahan dialirkan

kedalam atomizer berupa ring/wheel dengan lubang-lubang kecil yang berputar. Atomization

merupakan proses pembentukan droplet, dimana bahan cair yang akan dikeringkan dirubah

ukurannya menjadi partikel (droplet) yang lebih halus. Tujuan dari atomizer ini adalah untuk

memperluas permukaan sehingga pengeringan dapat terjadi lebih cepat. Pada Industri

makanan, luas permukaan droplet setelah melalui atomizer adalah mencapai 1-400

mikrometer.

3. Kontak droplet dengan udara pengering : Pada sebagian besar spray dryer, nozzle

(atomizer) tersusun melingkar. Dan pada tengahnya disemprotkan udara panas bertekanan

tinggi dengan suhu mencapai 300 0C. Udara panas dan droplet hasil atomisasi disemprotkan

ke bawah. Kondisi ini menyebabkan terjadinya kontak antara droplet dengan udara panas

sehingga terjadi pengeringan secara simultan.

4. Pengeringan droplet : adanya kontak droplet dengan udara panas menyebabkan evaporasi

kadungan air pada droplet hingga 95% sehingga dihasilkan bubuk. Bubuk yang telah kering

jatuh ke bawah drying chamber (ruang pengering) yang berukuran tinggi sekitar 25 m dan

diameter 5 m. dari atas chamber hingga mencapai dasar hanya memerlukan waktu selama

beberapa detik.

5. Separasi : udara hasil pengeringan dipisahkan dengan pengambilan udara yang mengandung

serpihan serbuk dalam chamber, selanjutnya udara akan memasuki separator. Udara hasil

pengeringan dan serpihan serbuk dipisahkan dengan menggunakan gaya sentrifulgal.

Selanjutnya udara dibuang, dan serpihan bahan dikembalikan dengan cara di blow sehingga

bergabung lagi dengan produk dalam line proses.

Parameter kritis spray drying

1. Suhu pengering yang masuk : Semakin tinggi suhu udara yang digunakan untuk

pengeringan maka proses penguapan air pada bahan akan semakin cepat, namun suhu

yang tinggi memungkinkan terjadinya kerusakan secara fisik maupun kimia pada bahan

yang tidak tahan panas.

2. Suhu pengering yang keluar : Suhu pengering yang keluar mengontrol kadar air bahan

hasil pengeringan (bubuk) yang terbentuk.

3. Viskositas bahan (larutan) yang masuk : Viskositas bahan yang akan dikeringkan

mempengaruhi partikel yang keluar melalui nozel. Viskositas yang rendah menyebabkan

kurangnya energi dan tekanan dalam menghasilkan partikel pada atomization.

4. Jumlah padatan terlarut : Jumlah padatan terlarut pada bahan yang masuk diatas 30%

agar ukuran partikel yang terbentuk tepat.

5. Tegangan permukaan : Tegangan permukaan yang tinggi dapat menghambat proses

pengeringan, umumnya untuk menurunkan tegangan permukaan dilakukan penambahan

emulsifier. Emulsifier juga dapat menyebabkan ukuran partikel yang keluar dari nozzle

lebih kecil sehingga mempercepat proses pengeringan.

6. Suhu bahan yang masuk : Peningkatan suhu bahan yang akan dikeringkan sebelum

memasuki alat akan membawa energi sehingga proses pengeringan akan lebih cepat.

7. Tingkat volatilitas bahan pelarut : bahan pelarut dengan tingkat volatilitas yang tinggi

dapat mempercepat proses pengeringan. Namun dalam prakteknya air menjadi pelarrut

utama dalam bahan pangan yang dikeringkan.

8. Bahan dasar nozzle umumnya terbuat dari stainless steel karena tahan karat sehingga

aman dalam proses penggunaannya.

Kelebihan sistem Spray drying

Kapasitas pengeringan besar dan proses pengeringan terjadi dalam waktu yang sangat

cepat. Kapasitas pengeringan mencapai 100 ton/jam.

Tidak terjadi kehilangan senyawa volatile dalam jumlah besar (aroma)

Cocok untuk produk yang tidak tahan pemanasan (tinggi protein)

Memproduksi partikel kering dengan ukuran, bentuk, dan kandungan air serta sifat-sifat

lain yang dapat dikontrol sesuai yang diinginkan

Mempunyai kapasitas produksi yang besar dan merupakan system kontinyu yang dapat

dikontrol secara manual maupun otomatis

Kekurangan sistem Spray Drying

Memerlukan biaya yang cukup tinggi

Hanya dapat digunakan pada produk cair dengan tingkat kekentalan tertentu

Tidak dapat diaplikasikan pada produk yang memiliki sifat lengket karena akan

menyebabkan penggumpalan dan penempelan pada permukaan alat

BAB III

APLIKASI METODE SPRAY DRYING

Salah satu aplikasi penggunaan metode spray drying yaitu pada “Pembuatan Susu

Bubuk”.

A. Pendahuluan

Berdasarkan SNI 3752-2009, yang dimaksud susu bubuk adalah produk susu yang

diperoleh dengan cara mengurangi sebagian besar air melalui proses pengeringan susu segar dan

atau susu rekombinasi yang telah dipasteurisasi, dengan atau tanpa penambahan vitamin,

mineral, dan bahan tambahan pangan yang diizinkan. Deputi MENLH (2006) menyebutkan

bahwa pembuatan susu bubuk merupakan salah satu upaya untuk mengawetkan susu sehingga

dapat tahan lebih lama. Susu jenis ini dapat langsung dibedakan dari bentuk dan penampilannya.

Produk susu bubuk merupakan hasil proses penguapan dan pengeringan dengan cara

penyemprotan dalam tekanan tinggi.

Menurut Susilorini dan Sawitri (2007), kadar air susu bubuk sekitar 5%. Proses

pembuatannya melalui tahap pemanasan pendahuluan dan pengeringan. Pemanasan pendahuluan

bertujuan untuk menguapkan air sehingga tinggal sekitar 45-50%. Pemanasan pendahuluan

menggunakan temperatur antara 65-170oC, tergantung jenis susu bubuk yang akan dibuat. Susu

bubuk penuh menggunakan suhu yang rendah dibanding susu bubuk skim. Chan (2008)

mengklasifikasikan susu bubuk ada beberapa jenis seperti berikut:

Susu bubuk full cream, susu bubuk dengan kandungan lemak sampai 100%

Susu bubuk half cream, susu bubuk kandungan lemaknya dikurangi hingga hanya 50%

Susu skim, susu bubuk yang kandungan lemaknya dikurangi hingga hanya 50%

Whey powder, merupakan bahan sisa dari proses pembuatan susu bubuk.

Susu bubuk (powdered milk) berasal dari susu segar yang dikeringkan. Umur simpan

susu bubuk maksimal adalah 2 tahun dengan penanganan yang baik dan benar. Susu bubuk

rentan terhadap perubahan gizi karena mudah beroksidasi dengan udara (Siaroto dan Prahahesta,

2009). Proses pembuatan susu bubuk formula merupakan salah satu contoh alternatif pengolahan

dan pengawetan susu dengan cara menurunkan kadar air susu dari 87% (susu segar) menjadi 3%

(susu bubuk) dengan cara spray drying. Pengeringan ini bertujuan untuk menurunkan aktivitas

air (aw) sehingga menekan pertumbuhan mikroba. Bakteri dan khamir terhambat

petumbuhannnya pada kadar aw 0,65, sedangkan bakteri pertumbuhannya terhambat

pada aw 0,75 (Widodo, 2003). Dalam keadaan kering, tidak ada bakteri atau khamir yang dapat

hidup hingga susu dapat bertahan lama. Mula-mula susu dikentalkan dalam keadaan tekanan

rendah, kemudian diembuskan melalui semprotan halus hingga menjadi partikel-partikel yang

sangat halus.

B. Proses Pengolahan Susu Bubuk

Proses pengolahan susu bubuk meliputi berbagai tahapan. Proses tersebut secara besar dapat

dikelompokkan menjadi 3 tahapan yaitu:

1. Wet Process (Proses Basah)

Proses basah adalah proses yang menggunakan bahan-bahan yang masih berupa liquid atau

cairan. Proses tersebut melalui berbagai tahap, yaitu:

Penerimaan Susu Segar

Penyediaan susu segar sebagai bahan dasar diambil dari Koperasi Unit Desa (KUD) yang

sudah bekerjasama dengan perusahaan tersebut.

Sebelum susu segar tersebut diterima oleh pabrik terlebih dahulu dilakukan pengujian

terhadap kualitas yang meliputi : uji bakteriologis, uji fisis dan uji organoleptis yang

dilakukan oleh QA.

Susu segar yang telah dinyatakan realease segera dipompa dari mobil tangki ke balance tank

untuk menyeimbangkan aliran dan ukuran volumenya. Susu yang masuk melalui pipa

pemasukan akan mengangkat pelampung yang ada didalan balance tank. Pelampung tersebut

berfungsi untuk menjaga permukaan susu dalam tangki tetap konstan. Setelah penuh, ketup

tersebut secara otomatis akan menutup pipa pemasukan dan proses pengisian berhenti.

Setelah dari balance tank susu akan disaring dengan duplex filter agar benda-benda asing

yang mungkin terdapat dalam susu segar dapat tertahan dalam filter dan selanjutnya dialirkan

ke plate cooler untuk dilakukan proses pendinginan.

Pendinginan

Susu yang telah disaring masuk ke plate cooler berupa Plate Heat Exchanger (PHE) pada

sushu maksimal 140C untuk didinginkan mencapai suhu 4

0C menggunakan media chilled

water bersuhu 20C. suhu dialirkan ke plate-plate dengan arah yang berlawanan dengan media

pendingin. Dalam suhu rendah mikroba akan menjadi nonaktif, reaksi enzimatik terhambat

serta reaksi kimia yang menyebabkan kerusakan dapat dicegah.

Susu kemudian dialirkan ke dalam Fresh Milk Tank (FMT). Tangki ini dilengkapi

pengaduk untuk menjaga susu tetap homogen, mencegah terbentuknya krim dan dilapisi

denganwhole glass untuk menjaga suhu susu tetap 4oC.

Pasteurisasi

Pasteurisasi bertujuan untuk membunuh semua mikroba pathogen yang dapat merusak

susu serta menyebabkan penyakit pada bayi. Mikroba pathogen yang banyak terdapat pada

susu antara lain Mycobacterium tuberculosis penyebab penyakit tuberkulosis, Coxiella

burnetti, penyebab penyakit Q fever, Salmonella, Shigella sp., penyebab penyakit enterik

seperti thypoid dan parathypoid, serta Enterobacter sakazakii penyebab penyakit radang otak

pada bayi. Pasteurisasi juga dimaksudkan untuk memperpanjang daya simpan produk dengan

cara menginaktivasi enzim yang terdapat dalam susu seperti lipase, fosfatase, peroksidase

dan katalase.

Pasteurisasi dilakukan secara kontinyu menggunakan suhu tinggi dalam waktu singkat,

atau disebut sistem HTST (High Temperature Short Time). Suhu yang digunakan adalah

83 oC dengan penahanan dalam holding tube selama 15 detik. Waktu yang singkat

dimaksudkan untuk mencegah kerusakan nutrisi terutama protein yang mudah mengalami

denaturasi. PHE untuk pasteurisasi tersiri dari tiga bagian, yaitu bagian regenerasi,

pasteurisasi dan pendinginan.

Susu dialirkan ke bagian regenerasi untuk mengalami pemanasan awal menggunakan

medium pemanas yaitu susu yang telah mengalami pasteurisasi bersuhu 60 oC. Susu

kemudian dialirkan ke bagian pasteurisasi untuk mengalami pemanasan lebih lanjut hingga

suhu 83 oC dengan medium pemanas steam bersuhu 110

oC. Susu lalu masuk holding tube

untuk ditahan suhunya selama 15 detik.

Setelah itu susu didinginkan dengan melewati bagian regenerasi terlebih dahulu sehingga

terjadi kontak tidak langsung karena dibatasi oleh plat. Dengan cara demikian, susu segar

yang baru masuk akan mengalami pemanasan awal dan susu yang sudah dipasteurisasi akan

mengalami penurunan suhu. Pendinginan kemudian dilakukan di bagian pendingin sampai

suhu mencapai 4 oC. Pendinginan bertujuan untuk shocking bacteria, yakni mematikan

bakteri yang tahan terhadap suhu pasteurisasi. Apabila kondisi pasteurisasi tidak mencapai

suhu dan waktu yang ditentukan, maka secara otomatis susu kembali ke balance tank untuk

diproses ulang. Selanjutnya susu dialirkan ke unit compounding.

Compounding (Pencampuran Basah)

Compounding merupakan proses pencampuran, pendispersian, dan pelarutan komponen

padat (bubuk), susu segar yang telah dipasteurisasi, dan minyak nabati yang telah diformulasi

untuk memperoleh campuran yang homogen sebelum dilakukan proses pengeringan.

Komponen bubuk yang ditambahkan berupa susu bubuk, skim, gula, whey, pemberi aroma,

emusifier/stabilizer yaitu lechitin, vitamin dan mineral. Sedangkan minyak nabati yang

diformulasi telah mengalami proses oil blending sebelum menuju unitcompounding.

Pencampuran komponen bubuk, susu segar dan minyak dilakukan di compounding tank.

Proses pencampuran berlangsung pada suhu 60-70 oC. Pada kisaran suhu tersebut, susu

bubuk memiliki sifat dapat terbasahi serta campuran memiliki viskositas yang rendah

sehingga proses pencampuran berlangsung cepat dan sempurna. Compounding tank terdiri

dari dua bagian dan digunakan secara bergantian bergantian, satu tangki untuk

prosescompounding, satu tangki untuk transfer.

Sterilisasi

Tujuan utama dari proses sterilisasi adalah menurunkan jumlah total sel mikroba dan

spora agar susu dapat disimpan dalam jangka waktu lama tanpa pendinginan. Sterilisasi

dilakukan menggunakan sistem Ultra High Temperature (UHT) dengan cara menyemprotkan

atau menginjeksikan steam (Direct Steam Injection/ DSI ) ke dalam campuran susu yang

bergerak dalam suatu tabung sterilisasi. Proses DSI terdiri dari dua tahap, yaitu DSI I, susu

dipanaskan pada suhu 85 oC selama 4 detik, kemudian dilanjutkan dengan DSI II susu

dipanaskan pada suhu 120 oC selama 1 detik. Sterilisasi dilakukan dengan dua tahap untuk

mencegah denaturasi dan menghindari terjadinya browning.

Homogenisasi

Homogenasi adalah suatu perlakuan untuk menyeragamkan ukuran globula lemak yang

semula bervariasi dari 4-8 mikron menjadi 2 mikron. Tujuannya untuk menghindari

pemecahan lemak dan terbentuknya lapisan krim (creaming) bila susu didiamkan.

Homogenisasi tidak hanya dapat menghambat creaming melalui pemecahan globula lemak

melainkan juga melalui pencegahan pembentukan flokula oleh aglutinasi.

Prinsip kerja homogenizer adalah dengan mengalirkan susu melalui celah yang sempit

dengan kecepatan tinggi dan tekanan yang besar sehingga terjadi tumbukan antara globula

lemak dengan katup penghalang dalam homogenizer yang menyebabkan globula-globula

lemak pecah. Tenaga hidrodinamik dari pemotongan, kavitasi dan turbulensi yang terjadi

dalam katup homogenisasi diduga sebagai penyebab terjadinya pemecahan globula lemak.

Proses homogenisasi dilakukan dalam dua tahap. Pada tahap pertama digunakan tekanan

200 bar dan pada tahap kedua digunakan tekanan 80 bar. Tahap kedua dimaksudkan untuk

memecah globula lemak yang belum pecah pada tahap pertama serta untuk mencegah

penggabungan kembali globula lemak hasil pemecahan pada tahap pertama.

Susu kemudian ditampung di Mixed Storage Tank (MST). Tangki ini dilengkapi dengan

mantel berisi air dingin untuk menjaga kestabilan suhu campuran serta dilengkapi pengaduk

berkecepatan 400 rpm untuk menghomogenkan campuran selama dalam penyimpanan.Mixed

Storage Tank (MST) berjumlah 4 buah, masing-masing memiliki kapasitas 10.000 liter.

2. Dry Process (Proses Kering)

Proses kering yaitu proses untuk menghasilkan susu dalam bentuk bubuk kering. Adapun

tahapan prosesnya meliputi:

Evaporasi

Evaporasi merupakan proses penguapan sebagian air yang terdapat dalam susu untuk

memperoleh susu pekat dengan kadar padatan sesuai dengan yang dikehendaki. Total solid

bahan meningkat 10% (dari 40 menjadi 50 %) agar proses pengeringan selanjutnya lebih

efisien.

Campuran susu dari MST dievaporasi menggunakan Single Effect Evaporator tipe falling

film. Susu mengalir dari atas ke bawah pada bagian dalam tabung evaporator dan membentuk

lapisan tipis yang mudah menguap oleh panas dari uap yang berada di sekeliling luar tabung.

Evaporasi dilakukan dalam satu tahap yang terdiri dari tiga fase sehingga prosesnya lebih

efisien.

Uap air yang dihasilkan akan masuk ke vapor separator dan dipisahkan dari droplet susu

yang terbawa bersamanya dengan gaya sentrifugal. Sebagian uap air masuk ke TVR dan

sebagian lainnya masuk ke preheater pertama. Dari preheater pertama, sebagian uap air yang

belum terembunkan akan masuk ke kondenser. Di kondenser, uap air terembunkan dan

ditampung dalam tangki kondensat. Kondenser juga berfungsi untuk menghasilkan kondisi

vakum dengan cara membuang uap air hasil penguapan di calandria. Kondisi operasi dibuat

vakum untuk memperoleh suhu penguapan air yang cukup rendah sehingga kerusakan nutrisi

dapat dikurangi.

Evaporator dilengkapi dengan densitymeter untuk mengukur densitas susu yang

dikentalkan sehingga apabila kadar total solid yang dikehendaki tidak terpenuhi, maka secara

otomatis cairan akan diproses kembali. Bila kadar total solid telah memenuhi persyaratan,

maka cairan dipompa menuju concentrate tank. Concentrate tank berjumlah dua buah

dengan volume masing-masing 10000 liter. Penyimpanan pada concentrate tank disertai

dengan proses pengadukan pada kecepatan 400 rpm untuk mencegah pengendapan dan

pemisahan partikel susu.

Pengeringan (Spray Drying)

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 dengan suhu

inlet sebesar 180±10C dan suhu outlet 70-80

0C dan tekanan nozzle max 270 bar. 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 kedua adalah dengan menguapkan kandungan air dari partikel

yang terbentuk dengan mengalirkan udara panas yang kering.

3. Dry Blending

Dry blending adalah proses pencampuran base powder yang dihasilkan spray dryer dengan raw

material lainnya seperti whey powder, gula dan material premix. Vitamin yang ditambahkan

adalah vitamin dan mineral yang tahan pemanasan. Material tersebut ditampung dalam hopper

tersendiri. Sebelum dilakukan pencampuran di lindor blender material dilewatkan pada conveyor

untuk ditimbang dahulu di weight hopper.

Dari weight hopper, material akan tertahan di hopper lindor yang berfungsi untuk mengurangi

tekanan yang besar dari aliran material. Dalam hopper lindor, terdapat hammer silicon yang

dihubungkan dengan slang pneumatic untuk memperoleh hembusan udara dari luar. Hammer

berfungsi untuk menggetarkan dinding hopper agar semua material dapat turun ke lindor blender

untuk dicampur. Lindor blender memiliki kapasitas maksimal 4 ton, tetapi untuk mempermudah

pencampuran digunakan 2 ton bahan. Pencampuran dilakukan selama 5 menit dengan frekuensi

putaran 40 Hz.

Sebelum diisikan ke dalam wooden bin, powder dari lindor diperiksa oleh QC. Setelah

dinyatakan released, powder diisikan ke wooden bin melalui bin filling. Bin filling dilengkapi

dengan metal detector sehingga ketika ada logam yang terdeteksi maka pengisian powder ke

wooden bin terhenti secara otomatis. Wooden bin merupakan tempat penyimpanan sementara

susu bubuk sebelum dikemas. Wooden bin memiliki kapasitas 700 kg.

C. Pengendalian Mutu Selama Proses

Mutu adalah gabungan sifat-sifat khas yang dapat membedakan masing-masing satuan

dari suatu bahan atau barang dan mempunyai pengaruh yang nyata di dalam menentukan derajat

penerimaan konsumen atau pembeli terhadap bahan atau barang tersebut.

Arti mutu dari sudut pandang perusahaan untuk ISO 9000 adalah cocok dengan maksudnya,

sesuai dengan persyaratan, artinya produk didesain dan dibuat untuk melaksanakan tugas dengan

baik. Pengendalian mutu merupakan aktivitas untuk menjaga dan mengarahkan mutu produk

agar memenuhi spesifikasi sebagaimana telah direncanakan. Ini mutlak dilaksanakan untuk

mempertahankan kualitas dari kontinuitas spesifikasi produk yang telah ditetapkan.

Kegiatan pengendalian mutu selama proses dilakukan pada peralatan proses dan bahan selama

proses atau produk setengah jadi. Sebelum alat-alat digunakan, dilakukan pengujian Swab

Test yang dilakukan dengan mengusapkan kapas steril yang telah dibasahi pada suatu alat.

Selain peralatan pengendali mutu selama proses dilakukan pengendalian mutu dengan cara

mengkondisikan ruangan dengan suhu rendah yaitu sekitar 4oC. Selain itu, pengambilan sampel

produk setengah jadi dilakukan setelah susu hasil evaporasi dimasukkan ke dalam tangki

penampungan yang kemudian dipasteurisasi dan didinginkan. Dilakukan pengujian meliputi uji

organoleptik (warna, bau, dan rasa), uji total solid (untuk mengetahui total zat pada susu kental,

yaitu harus mencapai 40-50%), uji kadar lemak (kadar lemak yang baik pada susu kental 7.5-

8%), serta uji mikrobiologi (untuk mengetahui ada tidaknya kontaminasi selama proses).

Untuk pengendalian proses, dilaksanakan sistem HACCP (Hazard Analysis and Critical Control

Point), yaitu suatu sistem yang dapat mengidentifikasi, mengevaluasi, dan mengendalikan

bahaya bagi keamanan pangan. Yang dimaksud dengan CCP (Critical Control Point) adalah

suatu prosedur dimana pengendalian dapat diterapkan dan bahaya keamanan pangan dapat

dicegah/dikurangi sampai tingkat yang dapat diterima.

Proses pengolahan susu bubuk formula memiliki CCP sebagai berikut:

1. CCP 1 : Proses pasteurisasi

Potensi bahaya : kontaminasi bakteri patogen

Pengendalian : suhu pemanasan minimal 80oC

2. CCP 2 : Proses Sterilisasi



3. CCP 3 : Penyimpanan susu di MST



Waktu penyimpanan maksimal 26 jam

4. CCP 4 : Dry Blending

Potensi bahaya :

* Biologi (kontaminasi bakteri patogen)

* Fisik (benda asing, logam, serangga)

* Kimia (pengaturan komposisi salah)

Pengendalian :

* Sanitasi alat, ruangan, personal higinie, pest control

* Penggunaan metal detector

* Penuangan dan pencampuran bahan dilakukan sesuai prosedur

5. CCP 5 : Proses pengisian di Wooden Bin untuk disimpan

Potensi bahaya :



Pengendalian :


* Pemeriksaan oleh QC sebelum produk disimpan


6. CCP 6 : Proses Pengemasan

Potensi bahaya :



* Kimia (oksidasi produk)

Pengendalian :



* Pemeriksaan oleh QC sebelum produk dikemas

BAB IV

KESIMPULAN

Dari makalah mengenai pengolahan bahan pangan dengan menggunakan metode Spray Drying

maka dapat disimpulkan :

1. Pengeringan adalah suatu peristiwa perpindahan massa dan energi yang terjadi dalam

pemisahan cairan atau kelembaban dari suatu bahan sampai batas kandungan air yang

ditentukan dengan menggunakan gas sebagai fluida sumber panas dan penerima uap

cairan.

2. Pemilihan jenis alat dan metode pengeringan pada prinsipnya tergantung dari jenis bahan

yang akan dikeringkan dan tujuan dari pengeringan tersebut.

3. Spray drying merupakan suatu proses pengeringan untuk mengurangi kadar air suatu

bahan sehingga dihasilkan produk berupa bubuk melalui penguapan cairan. Spray drying

menggunakan atomisasi cairan untuk membentuk droplet, selanjutnya droplet yang

terbentuk dikeringkan menggunakan udara kering dengan suhu dan tekanan yang tinggi

4. Spray drying menjadi pilihan dalam proses pengeringan produk dengan hasil akhir berupa

bubuk. Susu maupun kopi bubuk merupakan produk yang menggunakan proses pengeringan

metode spray drying.

DAFTAR REFERENSI

http://tentangteknikkimia.wordpress.com/2011/12/16/90/

http://blog.ub.ac.id/ummiistiizzati/2012/03/20/susu-bubuk/

Widodo.2003.Teknologi Proses Susu Bubuk. Lacticia Press. Yogyakarta.

Arpah, M.2003. Pengawasan Mutu Pangan. Andi Offset. Bandung.

Susilorini, T.E dan M.E. Sawitri. 2007. Produk Olahan Susu. Penebar Swadaya. Yogyakarta.

Ipan Permadi, Ratih Dewanti–Hariyadi, Eko Hari Purnomo. Effect of spray drying on

enterobacter sakazakii (cronobacter spp.) Survival in powdered skim milk

Muh Saputro, Okky . 2009. Pangan Dan Gizi Hasil Ternak Fakultas Pertanian. Universitas

Sebelas Maret. Surakarta

http://www.anneahira.com/proses-pembuatan-susu-bubuk.htm

http://www.google.co.id/search?hl=id&noj=1&biw=1366&bih=667&q=pembuatan+soya+herbal

+dengan+spray+drying&oq=pembuatan+soya+herbal+dengan+spray+drying&gs_l=serp.3...671

6350.6729559.0.6730415.47.33.0.0.0.1.229.229.2-1.1.0...0.0...1c.1.O9psjPT-T3M

http://tentangteknikkimia.wordpress.com/2011/12/16/90/

http://blog.ub.ac.id/ummiistiizzati/2012/03/20/susu-bubuk/

http://www.anneahira.com/proses-pembuatan-susu-bubuk.htm

http://www.google.co.id/search?hl=id&noj=1&biw=1366&bih=667&q=pembuatan+soya+herbal+dengan+spray+drying&oq=pembuatan+soya+herbal+dengan+spray+drying&gs_l=serp.3...6716350.6729559.0.6730415.47.33.0.0.0.1.229.229.2-1.1.0...0.0...1c.1.O9psjPT-T3M



spray drying

Documents