Limbah - Kelompok 6 - Industri Susu

IDENTIFIKASI, MINIMISASI, DAN PENGOLAHAN

LIMBAH INDUSTRI OLAHAN SUSU

Mata Kuliah Pengelolaan Limbah Proses Hayati

Oleh:

Astry Eka Citra Sari

Dio Prakoso

Hengki

Hermawan

Yunita Florensia

Program Studi Teknologi Bioproses

Departemen Teknik Kimia

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK 2013

i

DAFTAR ISI

BAB 1

PENDAHULUAN .................................................................................... 1

BAB 2

PROSES PRODUKSI SUSU DAN BEBERAPA PRODUK

TURUNANNYA .................................................................................. 2

2.1 Susu ............................................................................................ 3

2.1.1 Susu Cair (Pasteurized / UHT Milk) ...................................... 3

2.1.2 Susu Bubuk (Milk Powder) .................................................... 7

2.2 Keju ............................................................................................ 9

2.2.1 Proses Produksi ................................................................... 12

2.3 Produk Turunan Susu Lainnya .................................................. 15

2.3.1 Proses Produksi Es Krim ..................................................... 15

2.3.2 Proses Pembuatan Yogurt .................................................... 18

2.3.3 Mentega .............................................................................. 24

BAB 3 IDENTIFIKASI LIMBAH PRODUK SUSU DAN

TURUNANNYA ........................................................................ 28

3.1 Limbah susu .............................................................................. 28

3.1.1 Kandungan limbah susu ....................................................... 28

3.2 Identifikasi limbah Keju ............................................................ 34

BAB 4

MINIMISASI LIMBAH PABRIK PENGOLAHAN SUSU .................... 37

4.1 Minimisasi pada industri susu ................................................... 38

4.1.1 Reduksi Limbah Produksi Susu ........................................... 38

4.2 Minimisasi berdasarkan pemanfaatan kembali (3R) ................... 43

4.2.1 Daur ulang (recycle) Limbah Produksi Susu ........................ 44

ii

4.2.2 Pemanfaatan kembali air cucian alat .................................... 45

4.3 Minimasi Pada Industri Keju ..................................................... 51

4.3.1 Pengeringan whey ............................................................... 51

4.3.2 Recovery of lactose ............................................................. 52

BAB 5

PENGOLAHAN LIMBAH PRODUK SUSU DAN TURUNANNYA ... 54

5.1 Pengolahan limbah susu ............................................................ 54

5.1.1 Perlakuan Awal (Pretreatment) ............................................ 54

5.1.2 Perlakuan Biologis (Biological Treatment) .......................... 55

5.1.3 Reduksi emisi gas (Reduction of Air Emissions) ................. 55

5.2 Pengolahan limbah keju ............................................................ 56

5.2.1 Delactoce whey ................................................................... 56

5.2.2 Salt water ............................................................................ 60

KESIMPULAN ...................................................................................... 62

PENDAPAT DAN SARAN ................................................................... 63

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................. 64

DAFTAR GAMBAR

GAMBAR 2.2.1.1. DIAGRAM ALIR DARI BERBAGAI PROSES UNTUK MENGHASILKAN PRODUK-

PRODUK TURUNAN SUSU ................................................................................................... 2

GAMBAR 2.1.1 PROSES PENGUMPULAN SUSU ............................................................................. 5

GAMBAR 2.1.2 SEBUAH CLARIFIER YANG MENGHILANGKAN PENGOTOR, DEBRIS, BAKTERI, DAN

ENDAPA-ENDAPAN YANG MUNGKIN TERKANDUNG DALAM SUSU MURNI. SELANJUTNYA

SUSU TERSEBUT DIFORTIFIKASI DAN DIPASTEURISASI. ........................................................ 6

GAMBAR 2.1.3 PROSES PRODUKSI SUSU BUBUK .......................................................................... 8

GAMBAR 2.2.1 GAMBARAN PROSES PENGOLAHAN KEJU SECARA UMUM .................................. 12

GAMBAR 2.3.1 DIAGRAM ALIR PEMBUATAN YOGHURT .............................................................. 19

GAMBAR 2.3.2 DIAGRAM BLOK PROSES PRODUKSI MENTEGA .................................................... 25

iii

GAMBAR 3.1.1 (A) ALUR MANAJEMEN TERHADAP LIMBAH, (B) LIMBAH YANG DIHASILKAN PADA

PROSES PRODUKSI SUSU CAIR SERTA CARA MENGURANGINYA, (C) LIMBAH YANG

DIHASILKAN PADA PROSES PRODUKSI SUSU BUBUK DAN CARA MENGURANGINYA. .......... 31

GAMBAR 3.2.1 GAMBARAN PROSES PENGOLAHAN KEJU SECARA UMUM .................................. 34

GAMBAR 4.1.1 PROSES PENERIMAAN SUSU PADA INDUSTRI PENGOLAHAN SUSU ...................... 40

GAMBAR 4.1.2 SUSUNAN ANTAR ALAT DAN PIPA YANG EFISIEN ................................................. 41

GAMBAR 4.1.3 KONTOL PROSES YANG TEPAT UNTUK OPTIMASI PROSES ................................... 41

GAMBAR 4.1.4 LIMBAH DAPAT DIHASILKAN DARI PROSES FILLING ............................................. 42

GAMBAR 4.2.1 ALUR PENGGUNAAN KEMBALI AIR CUCIAN PRODUKSI SUSU ............................... 50

GAMBAR 4.3.1BERBAGAI FUNGSI POTENSIAL DARI WHEY .......................................................... 51

GAMBAR 4.3.2 PROSES RECOVERY LAKTOSA .............................................................................. 51

GAMBAR 4.3.1PROSES PEMBUATAN WHEY MENJADI BENTUK KONDENSAT ............................... 52

GAMBAR 5.1.1 PROSES KERJA FILTRASI TEKAN ........................................................................... 54

GAMBAR 5.2.1PENGOLAHAN DALAM KOLAM AEROBIK DAN BAGAN KOLAM SEDIMENTASI........ 58

GAMBAR 5.2.2 PROSES UMUM PENGOLAHAN AEROBIK ............................................................. 58

GAMBAR 5.2.3. PERBEDAAN POROS NUTISI ............................................................................... 59

GAMBAR 5.2.4 GAMBARAN PROSES FILTRASI WHEY .................................................................. 60

GAMBAR 5.2.5. ELEKTRODIALISIS LIMBAH GARAM HASIL PROSES PRODUKSI KEJU ..................... 61

DAFTAR TABEL

TABEL 2.2.1KOMPOSISI PADA BERBAGAI JENIS KEJU................................................................... 11

TABEL 3.1.1 KONDISI LIMBAH DI SETIAP UNIT OPERASI PRODUKSI SUSU .................................... 31

TABEL 3.1.2 BAKU MUTU AIR LIMBAH INDUSTRI SUSU ............................................................... 33

TABEL 3.2.1 PERBANDINGAN KANDUNGAN WHEY DAN SUSU .................................................... 35

TABEL 3.2.2 KARAKTERISTIK LIMBAH BESERTA BAKU MUTU ....................................................... 36

TABEL 4.1.1 SUMBER-SUMBER LIMBAH PADAT PADA PABRIK PENGOLAHAN SUSU ..................... 38

TABEL 4.2.1 DATA LIMBAH PRODUKSI SUSU DAN PROSES MEMINIMALKAN LIMBAH .................. 46

TABEL 4.2.2 JUMLAH AIR YANG DIBUTUHKAN ............................................................................ 46

TABEL 4.2.3 NERACA MASSA ALIRAN SEBELUM MINIMISASI ....................................................... 47

TABEL 4.2.4 NERACA MASSA ALIRAN SETELAH MINIMISASI ........................................................ 47

TABEL 4.2.5 LINE OUTFALL ......................................................................................................... 48

TABEL 4.2.6 PERBANDINGAN JUMLAH BOD DAN SS SEBELUM DAN SESUDAH MINIMISASI ......... 49

1

BAB 1

PENDAHULUAN

Susu sapi merupakan salah satu makanan yang banyak dikonsumsi di

dunia. Selain karena rasanya yang khas, susu lebih dikenal sebagai makanan yang

menyehatkan dan mengandung banyak gizi. Susu juga dapat diolah menjadi

berbagai produk turunan, seperti keju, mentega, es krim, atau yoghurt. Dalam

beberapa tahun terakhir ini, industri produk susu terus berkembang dikarenakan

permintaan masyarakat yang terus naik (Ioannis, 2008).

Industri susu dan turunannya adalah salah satu sumber limbah cair terbesar

di dunia (Wheatly, 1990 dalam “Waste Management for the Food Industries”).

Limbah cair susu biasanya mengandung protein, garam, FOG (fat, oil, grease),

dan laktosa. Perbedaan produk-produk susu akan menghasilkan jenis limbah yang

berbeda dari segi komposisinya (Vidal et al., 2000). Ciri khas limbah industri susu

adalah tingginya kadar BOD, COD, dan total suspended solids seperti FOG,

ammonia, minerals, dan fosfat. (Sarkar et al., 2006). Perbedaan karakteristik

limbah akan memerlukan penanganan limbah yang berbeda, namun biasanya

pengolahan limbah cair susu menggunakan perlakuan proses aerobik dan

anaerobik untuk memenuhi batas pembuangan limbah untuk industri (Demirel et

al., 2005 dalam “Waste Management for the Food Industries”). Perlakuan fisik

dan kimia seperti koagulasi, nanofiltrasi, dan reverse osmosis juga terbukti

berhasil diterapkan untuk limbah jenis ini.

Dalam makalah ini akan dibahas mengenai proses produksi produk susu,

identifikasi limbahnya, upaya minimisasi limbah, serta pengelolaan limbah.

Dalam proses produksi, pembahasan dibatasi pada industri susu, keju, yoghurt, es

krim dan mentega untuk memberikan gambaran menyeluruh tentang potensi-

potensi pengolahan susu menjadi produk turunan. Namun untuk minimisasi dan

pengolahan limbah, pembahasan hanya akan dilakukan untuk industri susu dan

keju. Hal ini dimaksudkan agar pembahasan menjadi lebih terfokus dan

mendetail, selain untuk menghindari adanya pengulangan proses-proses

pengolahan limbah yang sama.

2

BAB 2

PROSES PRODUKSI SUSU DAN BEBERAPA PRODUK

TURUNANNYA

Sebuah industri susu dapat memproduksi beberapa jenis produk turunan

susu dalam area yang sama. Perlakuan-perlakuan yang berbeda diterapkan untuk

menghasilkan produk-produk yang berbeda. Namun, tidak jarang sebuah industri

hanya fokus pada satu produk saja. Biasanya untuk industri dengan kualitas

unggulan membutuhkan bahan baku dan perlakuan khusus yang tidak bisa

disamakan dengan produk turunan lain, sehingga berdiri sendiri. Secara umum,

proses produksi susu dan produk turunannya dapat dilihat pada gambar 2.1.

Gambar 2.2.1.1. Diagram alir dari berbagai proses untuk menghasilkan produk-produk

turunan susu

(Sumber: agrifood-forum.net)

Pada bagian selanjutnya, akan dijelaskan secara lebih detail proses-proses yang

terjadi untuk membuat suatu produk susu.

3

2.1 Susu

2.1.1 Susu Cair (Pasteurized / UHT Milk)

Susu cair umumnya dibagi menjadi dua yaitu susu pasteurisasi dan UHT

(Ultra High Temperature). Susu pasteurisasi adalah susu yang sudah dipanaskan

pada suhu 630 C selama 15 menit atau dipanaskan pada suhu 72

0 C selama 15

detik yang biasa disebut dengan HTST (High Tempetature Short Time),

sedangkan susu UHT merupakan susu yang diolah menggunakan pemanasan pada

suhu 1350 C dan dalam waktu yang singkat selama 2-5 detik (Y.H. Hui, 1992).

Kelebihan dan kekurangan susu pasteurisasi

Kelebihan susu pasteurisasi adalah sebagai berikut:

Bebas bakteri pathogen, yaitu bakteri-bakteri yang berbahaya

karena dapat menimbulkan penyakit pada manusia

(Mycobacterium tubercolosis)

Dapat memberikan atau menimbulkan cita rasa yang lebih menarik

konsumen

Pada pasteurisasi susu, proses ini dapat menginaktifkan fosfatase

dan katalase, yaitu enzim-enzim yang membuat susu cepat rusak.

Sementara kekurangannya adalah:

Tidak bisa disimpan dalam suhu ruang, harus di dalam lemari

pendingin.

Produk Susu Pasteurisasi mudah rusak bila terserang MO,

memiliki masa simpan yang rendah terlebih apabila produk berada

di tingkat pengecer/konsumen.

Pasteurisasi hanya mampu menghambat pertumbuhan spora tapi

tidak dapat mematikan sporanya, terutama spora bakteri yang

bersifat termoresisten alias tahan terhadap suhu tinggi.

Kelebihan dan kekurangan susu UHT

Kelebihan susu UHT adalah sebagai berikut:

Simpannya yang sangat panjang pada suhu kamar tanpa bahan

pengawet dan tidak perlu dimasukkan ke lemari pendingin. Jangka

waktu ini lebih lama dari umur simpan produk susu cair lainnya

seperti susu pasteurisasi.

4

Susu UHT merupakan susu yang sangat higienis karena bebas dari

seluruh mikroba (patogen/penyebab penyakit dan pembusuk) serta

spora sehingga potensi kerusakan mikrobiologis sangat minimal,

bahkan hampir tidak ada.

.Sementara kekurangannya adalah:

Cita rasanya tidak sesegar susu pasteurisasi.

Dengan pemanasan yang tinggi membuat zat gizi yang ada pada

susu sedikit berkurang.

Proses Produksi

1. Pengumpulan (Collecting)

Perolehan susu dari sapi perah umumnya dilakukan dua kali sehari

menggunakan mesin vakum mekanis (mechanical vacuum milking machines).

Dari mesin tersebut selanjutnya susu murni akan mengalir melalui pipa kaca atau

stainless steel menuju tangki penyimpanan (refrigerated bulk milk tank) di mana

susu didinginkan pada suhu sekitar 40° F (4.4° C).

Kemudian truk-truk pengangkut membawa dan mengumpulkan tangki-

tangki berisi susu murni tersebut dari sejumlah peternakan yang berdekatan.

Namun sebelum membawa susu dari tiap peternakan, petugas pengumpul

mengambil sampel dan melakukan pengecekan terhadap rasa dan suhu serta

mencatat volumenya.

Setelah tiba di lokasi produksi, susu-susu pada truk ditimbang dan

dipompa menuju tangki penyimpanan dan pendingin (refrigerated tanks) melalui

selang plastik atau pipa stainless yang fleksibel.

5

Gambar 2.1.1 Proses Pengumpulan Susu

(Sumber: Cavette, Chris. Milk Manufacturing Process. http://www.madehow.com/Volume-4/Milk.html#ixzz2fbRndZtk, 2011)

2. Pemisahan (Separating)

Susu murni yang telah didinginkan selanjutnya dialirkan menuju clarifier

atau separator, di mana susu diputar melalui serangkaian piringan kerucut.

Clarifier berfungsi menghilangkan pengotor-pengotor, debris, bakteri, dan

endapan yang terdapat pada susu. Namun jika dibandingkan antara clarifier dan

separator, separator lebih baik karena dapat melakukan hal yang sama bahkan

juga dapat memisahkan lemak (fat) untuk pembuatan mentega / cream dengan

susu cair untuk produksi susu rendah kalori (skim milk).

3. Fortifikasi (Fortifying)

Vitamin A dan D ditambahkan ke dalam susu melalui pompa peristaltic

yang secara otomatis menyalurkan vitamin dengan konsentrasi/jumlah yang tepat

pada susu yang mengalir.

4. Pasteurisasi (Pasteurizing)

Selanjutnya susu dialirkan melalui pipa-pipa ke dalam pasteurizer untuk

menghilangkan bakteri yang terkandung. Metode pasteurisasi yang paling umum

digunakan adalah metode high-temperature, short-time (HTST) di mana susu yang

6

mengalir dalam pasteurizer dipanaskan secara kontinu, yaitu selama 15 detik

dengan suhu 161° F (72° C). Lalu susu panas tersebut dialirkan melalui pipa

panjang yang telah diatur panjang dan diameternya sehingga proses pengaliran ini

berlangsung tepat 15 detik untuk mencapai sisi ujungnya. Umumnya terdapat

sensor pada ujung pipa yang akan mengembalikan susu ke awal pasteurizer untuk

diproses kembali jika suhu produk telah turun (tidak memenuhi standar).

Gambar 2.1.2 Sebuah clarifier yang menghilangkan pengotor, debris, bakteri, dan endapa-

endapan yang mungkin terkandung dalam susu murni. Selanjutnya susu tersebut difortifikasi dan dipasteurisasi.

(sumber: Cavette, Chris. Milk Manufacturing

Process. http://www.madehow.com/Volume-4/Milk.html#ixzz2fbRndZtk, 2011)

5. Homogenisasi (Homogenizing)

Susu dihomogenisasi untuk mengurangi jumlah lemak susu yang

terkandung. Hal ini bertujuan untuk mencegah partikel-partikel lemak susu untuk

memisah dan mengapung ke permukaan sebagai cream. Proses homogenisasi juga

bertujuan untuk memastikan partikel-partikel lemak susu terbagi merata dalam

susu tersebut. Pada proses ini susu panas yang berasal dari pasteurizer diberi

tekanan 2,500-3,000 psi (17,200-20,700 kPa) oleh pompa piston silinder ganda

(multiple-cylinder piston pump) kemudian didesak melalui saluran kecil yang

memiliki katup yang dapat diatur (adjustable valve). Gesekan dan tahanan kuat

yang dialami saat melewati saluran tersebut akan mematahkan partikel-partikel

7

lemak sehingga sesuai dengan ukuran yang diinginkan. Selanjutnya susu

didinginkan dengan cepat hingga mencapai 40° F (4.4° C) untuk menghindari

kerusakan rasa.

6. Pengemasan (Packaging)

Terakhir, susu dipompa ke dalam wadah karton atau botol plastik dan

disegel. Wadah kemasan yang digunakan harus dilengkapi dengan data komposisi

dan tanggal kadaluarsa untuk memastikan kualitas produk susu tersebut.

Selanjutnya susu dalam karton dan botol plastik disimpan dalam container

berpendingin untuk dikirimkan ke gudang-gudang penyimpanan dan supermarket

/ toko-toko.

2.1.2 Susu Bubuk (Milk Powder)

Susu bubuk adalah bubuk yang dibuat dari susu kering yang solid (Y.H.

Hui, 1992). Susu bubuk mempunyai daya tahan yang lebih lama daripada susu

cair dan tidak perlu disimpan di lemari es karena kandungan uap airnya sangat

rendah (Giblin, 1986).

Proses Produksi

Pembuatan susu bubuk secara umum melibatkan penghilangan air dalam

kondisi steril tetapi tetap mempertahankan kualitas dari susu tersebut, seperti rasa,

aroma, kelarutan, kandungan nutrisi, dan lain-lain. (Y.H. Hui, 1992).

1. Pemisahan Dan Standarisasi (Separation / Standardization)

Proses produksi susu bubuk dimulai dari proses pasteurisasi susu murni

menjadi susu cair (pasteurized / UHT milk) seperti yang sudah dijelaskan di

bagian sebelumnya. Selanjutnya susu full cream dan susu rendah kalori (skim

milk) hasil pasteurisasi dipisahkan menggunakan centrifugal cream separator.

2. Pre-heating

Langkah berikutnya adalah proses pre-heating di mana susu yang telah

distandarisasi dipanaskan hingga suhu 75-120°C dan dipertahankan pada kondisi

tersebut selama beberapa detik hingga beberapa menit tergantung dari suhu yang

digunakan (contohnya untuk suhu 72°C hanya berlangsung 15 detik). Spesifikasi

suhu dan waktu tunggu ini bergantung pada jenis produk dan manfaat yang ingin

dihasilkan pada produk terseubut. Proses pre-heating menyebabkan denaturasi

terkontrol dari air dadih (whey) yang mengandung protein sehingga akan

8

membunuh bakteri, menginaktivasi enzim, menghasilkan antioxidant alami, dan

memberikan kestabilan panas. Proses pre-heating dapat dilakukan melalui metode

langsung (via steam injection atau infusi langsung ke dalam produk) dan tidak

langsung (via heat exchangers) atau gabungan keduanya.

Gambar 2.1.3 Proses produksi susu bubuk

(sumber: Hui, Y.H., ed. Encyclopedia of Food Science and Technology. John Wiley and

Sons Inc. 1992)

3. Penguapan (Evaporation)

Susu yang telah dipanaskan (pre-heated) ditingkatkan konsentrasinya

dalam evaporator melalui beberapa tahapan, dengan tujuan untuk mencapai 45-

52% total kandungan padatan (total solids content) dari yang awalnya hanya 9%

pada skim milk dan 13% pada susu full cream. Proses ini dilakukan dengan

memanaskan susu pada suhu < 72°C dan kondisi vakum dalam suatu tabung

vertical yang berisi lapisan berputar, lalu menghilangkan kandungan air dengan

mengubahnya menjadi uap. Uap air tersebut kemudian digunakan untuk

memanaskan susu pada tahapan berikutnya di evaporator yang umumnya

beroperasi pada suhu dan tekanan yang lebih rendah. Lebih dari 85% kandungan

air pada susu dihilangkan pada proses ini.

9

4. Pengeringan (Spray Drying)

Spray drying merupakan proses atomisasi konsentrat susu dari evaporator

menjadi butiran-butiran (bubuk). Konsentrat dapat dipanaskan kembali sebelum

memasuki proses atomisasi untuk mengurangi viskositas dan meningkatkan energi

yang terkandung dalam proses pengeringan selanjutnya. Proses ini berlangsung

dalam suatu ruang pengering besar yang dialiri udara panas (hingga 200°C). Alat

yang digunakan berupa spinning disk atomizer atau high pressure nozzles. Bubuk

susu yang dihasilkan selanjutnya didinginkan melalui proses evaporasi sehingga

tidak pernah mencapai suhu udara normal. Akhirnya diperoleh bubuk susu dengan

kandungan kelembaban sekitar 6% dan ukuran diameter partikel < 0.1 mm.

Umumnya dilakukan pengeringan kedua dalam satu atau serangkaian fluid bed di

mana udara panas dialirkan / ditiupkan melalui lapisan-lapisan bubuk terfluidisasi

untuk menghilangkan kandungan airnya sehingga diperoleh produk akhir dengan

kandungan kelembaban sekitar 2-4%.

5. Pengemasan dan Penyimpanan (Packaging and Storage)

Susu bubuk cenderung lebih stabil dan tahan lama dibandingkan susu

segar, tetapi perlindungan terhadap kelembaban, paparan terhadap cahaya, udara,

dan panas tetap diperlukan untuk menjaga kualitas dan usia pakai produk. Hal ini

dikarenakan sifat susu bubuk yang mudah menyerap air dari udara sehingga dapat

menyebabkan penggumpalan susu dan penurunan kualitas dengan cepat. Susu

bubuk full cream umumnya dikemas dengan penambahan gas nitrogen untuk

melindungi produk dari oksidasi dan menjaga aroma serta usia pakai produk.

Kemasan yang dipakai umumnya kemasan plastik (plastic-lined multi-wall bags)

berukuran 25 kg atau silo untuk ukuran 600 kg. Kemasan plastik banyak

digunakan karena memiliki beberapa lapisan (polimer) sehingga dapat

menyediakan kekuatan dan fleksibilitas yang sesuai sebagai pelindung. Selain itu,

proses pengangkutan / transportasi produk susu bubuk ini sebaiknya tidak terpapar

cahaya matahari dalam waktu yang cukup panjang.

2.2 Keju

Keju adalah produk makanan yang berasal dari susu, umumnya susu sapi,

kerbau, kambing, atau domba. Keju dibuat dengan cara mengkoagulasi protein

10

susu, kasein. Saat pembuatannya, biasanya susu akan diasamkan, kemudian

ditambahkan enzim rennet. Rennet mengandung banyak enzim, yang salah

satunya adalah enzim protease yang menggumpalkan susu dan memisahkannya

menjadi fase padat (curds) dan cair (whey).

Keju memiliki berbagai macam varian, yang berbeda dari sisi tekstur, rasa,

tipe susu yang digunakan, metode penggumpalan, metode pemotongan,

pengeringan, pemanasan, pengawetan, dan sebagainya. Keju memiliki kandungan

yang hampir sama seperti susu, yaitu protein, lemak, kalsium, dan vitamin. Kadar

setiap kandungan tentu berbeda pada jenis keju yang berbeda. Gambar 2.2.1

menunjukan kandungan keju pada beberapa jenis pengolahan.

1. Lemak Susu

Kandungan lemak dalam keju berbeda-beda pada setiap variannya.

Biasanya keju mengandung lemak sampai 12%, dan akan bertambah sampai 20-

30% saat masak.

2. Protein

Kandungan protein rata-rata pada berbagai jenis keju adalah 20-35%.

Kandungan protein pada keju lebih rendah dari kandungan protein pada susu,

karena ada protein yang terdapat pada whey yang dipisahkan pada saat pembuatan

keju.

3. Laktosa dan Asam Laktat

Kandungan laktosa pada keju sangat rendah, hanya berkisar antara 1-3

gram per 100 gram. Kebanyakan laktosa pada susu terbuang pada whey,

sedangkan yang tersisa pada curd akan terkonversi menjadi asam laktat selama

proses pemasakan. Karena itu keju dianggap layak dimakan oleh para penderita

orang yang alergi terhadap laktosa.

4. Mineral

100 gram keju soft akan mencukupi 30-40% kebutuhan kalsium harian dan

15-20% kebutuhan fosfor harian. 100 gram keju hard akan mencukupi seluruh

kebutuhan kalsium harian dan setengah dari kebutuhan fosfor harian. Proses

pemasakan dan pembentukan keju tidak akan membuat mineral-mineral ini

menurun dibandingkan mineral pada susu. Kandungan sodium pada keju

11

cenderung beragam, bergantung pada banyaknya garam yang ditambahkan pada

proses produksi.

5. Trace Elements

Kandungan selenium pada keju berkisar antara 5-12 microgram per 100

gram. Kandungan nikel bervariasi antara 2-34 microgram per 100 gram.

Kandungan merkuri cukup rendah (0.04-0.16 microgram per 100 g) sehingga

dianggap aman.

6. Vitamin

Konsentrasi vitamin-vitamin telarut dalam lemak yang terkandung pada

keju bergantung pada kandungan lemak itu sendiri. Sekitar 80-85% vitamin A

yang terdapat pada susu masih terdapat pada keju. Vitamin-vitamin yang terlarut

dalam air cenderung berada dalam tingkat yang lebih rendah.

Tabel 2.2.1Komposisi pada berbagai jenis keju

(Sumber: Waste Management for Food Industries)

12

2.2.1 Proses Produksi

Gambar 2.2.1 Gambaran proses pengolahan keju secara umum

(Sumber: jumo.co.uk)

13

Proses umum pengolahan keju secara umum dapat dijabarkan sebagai

berikut, diadaptasi dari jumo.co.uk.

1. Thermization

Tahap ini bertujuan untuk mensterilisasi susu segar menggunakan panas

dengan metode thermization, sehingga dapat memperlama waktu simpan dari susu

tanpa mengalami penurunan kualitas. Metode ini mirip dengan pasteurisasi namun

menggunakan suhu yang lebih rendah, sehingga susu akan lebih banyak

mempertahankan keaslian rasanya. Pada industri keju, kebanyakan susu yang

digunakan pada industri keju mengalami thermization dahulu, karena terdapat

perbedaan yang jauh antara keju yang berasal dari thermized milk dengan keju

yang berasal dari raw milk. Metode thermization menggunakan suhu sekitar 63-65

OC untuk memanaskan susu selama 15 detik.

2. Storage

Susu biasanya dikirim dalam jumlah besar, sehingga perlu dibuat tanki

penyimpanan sebelum susu akan digunakan. Susu disimpan untuk sementara di

dalam silo. Susu didinginkan sebelum disimpan dalam suhu sekitar 4OC. Silo

harus memiliki sistem isolasi panas yang baik sehingga suhu susu stabil. Masa

simpan susu berkisar antara setengah sampai satu hari.

3. Pasteurizing

Sebelum dapat diolah menjadi keju, susu kembali harus disterilisasi

dengan teknik pasteurisasi. Selama proses ini, susu dipanaskan pada suhu dan

waktu tertentu yang dapat membunuh bakteri yang tidak diinginkan. Biasanya

digunakan suhu 72 OC selama 15 detik. Pasteurisasi menggunakan suhu yang

lebih tinggi dari termization karena susu akan segera diolah menjadi produk

makanan.

4. Separating

Pada tahap ini, fase lemak dipisahkan dari fase cair dalam susu. Tahap ini

sebenarnya bertujuan untuk mengatur kandungan lemak yang diinginkan. Keju

memiliki banyak varian dengan kandungan lemak beragam, yang disesuaikan

pada tahap ini.

14

5. Cheese vat

Tahap ini bertujuan untuk menggumpalkan protein susu, sehingga akan

terpisah antara bagian padat dengan cair. Pada tahap ini dimasukan enzim rennet

dan kultur bakteri asam laktat (starter). Rennet mengandung berbagai jenis enzim,

salah satunya adalah enzim protease yang akan menggumpalkan susu sehingga

dapat terpisah antara curds dan whey (padat dan cair). Starter akan memberikan

rasa pada keju selama proses pemasakan. Rennet menginduksi penggumpalan

kasein, yang didalamnya terdapat butir-butir lemak dari susu dalam bentuk gel.

Gel susu akan terbentuk dalam waktu sekitar 30 menit pada suhu 30 O

C. gel susu

ini kemudian akan dibawa ketahap selanjutnya dalam bentuk curds, sementara

whey tertinggal sebagai cairan supernatant.

Dalam tahap ini besaran pH dan temperatur selalu dikontrol dan

didokumentasikan. Kedua besaran ini nantinya akan menjadi parameter kualitas

dari keju dan juga parameter aktivitas berikutnya. Misalnya, tingkat pH yang

berbeda akan membutuhkan waktu pengadukan yang berbeda pula. Perbedaan

temperature juga dalam menghasilkan banyak varian keju.

6. Shaping/pressing

Tahap ini bertujuan untuk memberi bentuk dan mengeluarkan sisa cairan

dari keju. Curds yang telah mengendap akan dipotong dalam bentuk kubus

menggunakan pisau putar. Whey yang bertindak sebagai cairan supernatant akan

dibuang sekitar sepertiganya, digantikan dengan air panas bersuhu sekitar 40 O

C.

metode ini dinamakan proses scalding, dimana akan menyebabkan partikel curds

menyusut, sehingga akan mengeluarkan whey terlarut ketika diaduk. Setelah

diaduk, curd di press sehingga whey yang tersisa akan terpisah. Hasil keluaran

pressing dapat berbagai macam sesuai bentuk keju yang diinginkan.

7. Salting

Keju yang telah memiliki bentuk dibawa oleh conveyor untuk memasuki

proses salting. Tujuan dari proses salting adalah untuk membuat keju sesuai

dengan yang diinginkan. Kandungan sodium dari keju akan bertambah pada tahap

ini, memungkinkan keju mencapai spesifikasi varian tertentu. Untuk

pengontrolan, digunakan conductivity sensor agar kadar garam dapat diketahui.

15

Suhu juga dikontrol dengan sensor suhu, karena suhu akan berpengaruh langsung

pada lamanya waktu tinggal keju dalam proses ini.

8. Ripening/Storage

Keju perlu didiamkan beberapa lama untuk mencapai proses pematangan.

Waktu tinggal ini bergantung pada suhu dan kelembaban relatif. Pada tahap ini

juga dapat dilakukan diferensiasi varian keju. Kondisi operasi yang berbeda akan

menghasilkan varian yang berbeda pula. Setelah masak, keju telah jadi sesuai

dengan spesifikasi varian yang diinginkan.

2.3 Produk Turunan Susu Lainnya

Selain keju, susu masih banyak diolah menjadi produk-produk lainnya.

Berikut adalah proses produksi untuk es krim, yoghurt, dan mentega. Masing-

masing hanya akan dijelaskan secara singkat untuk memberikan gambaran. Dalam

bab-bab selanjutnya, pembahasan difokuskan pada industri susu dan keju.

2.3.1 Proses Produksi Es Krim

Ice Cream mengandung 12% lemak susu, 10% susu padat tidak lemak,

gula 14%, 0,35% stabilisator, air 63% dan 70 sampai 100% di atas dijalankan

sekitar. Ini mungkin berisi stabilisator diizinkan dan emulsifier tidak melebihi 0,5

5 berat. Produk harus mengandung tidak kurang dari 10,0% lemak susu, 3,5%

protein dan 36% total padatan.

Langkah-langkah dasar dalam pembuatan es krim umumnya sebagai

berikut:

1. Blending

Pertama bahan yang dipilih berdasarkan formulasi yang diinginkan dan

perhitungan resep dari formulasi dan bahan-bahan yang dipilih, maka bahan yang

ditimbang dan dicampur bersama untuk menghasilkan apa yang dikenal sebagai

"es krim campuran". Blending membutuhkan agitasi cepat untuk memasukkan

bubuk, dan sering blender kecepatan tinggi digunakan.

2. Pasteurization of Mix

Output dari langkah pertama kemudian dipasteurisasi. Pasteurisasi adalah

titik kontrol senyawa biologis dalam sistem, yang dirancang untuk

menghancurkan bakteri patogen. Selain fungsi ini sangat penting, pasteurisasi juga

16

mengurangi jumlah organisme pembusuk seperti psychrotrophs dan membantu

untuk melembabkan beberapa komponen ( protein , stabilisator ). Kondisi operasi

dari pasteurisasi ( peraturan Ontario ) : 69 ° C/30 min . 80 ° C/25s.

Kedua pasteurizers batch dan kontinyu ( HTST ) metode yang digunakan.

Pasteurizers Batch menyebabkan protein whey lebih terdenaturasi, yang beberapa

dirasa memberikan efek yang lebih baik pada es krim . Dalam sistem pasteurisasi

batch, pencampuran jumlah bahan yang tepat dilakukan dalam tong berjaket besar

yang dilengkapi dengan beberapa sarana pemanasan , biasanya uap atau air panas.

Produk ini kemudian dipanaskan di dalam tong untuk setidaknya 69 C ( 155 F )

dan ditahan selama 30 menit untuk memenuhi persyaratan untuk pasteurisasi

yangdiperlukan untuk penghancuran bakteri patogen. Perlakuan panas harus

cukup berat untuk memastikan penghancuran patogen dan mengurangi jumlah

bakteri dengan maksimal 100.000 per gram. Tank Batch biasanya dioperasikan

bersama-sama sehingga satu memegang sementara yang lain sedang dipersiapkan.

Timer otomatis dan katup memastikan waktu yang tepat memegang telah

dipenuhi.

3. Homogenization of Mix

Campuran ini juga dilakukan homogenisasi untuk membentuk emulsi

lemak dengan mengurangi ukuran gelembung-gelembung lemak yang ditemukan

dalam susu atau krim untuk kurang dari 1 μ m. Dua tahap homogenisasi biasanya

disukai untuk es krim campuran. Gumpalan lemak berkurang sehingga

menghasilkan lebih tipis, lebih cepat menyatu dalam campuran. Homogenisasi

menyediakan fungsi berikut dalam pembuatan es krim:

Mengurangi ukuran lemak

Meningkatkan luas permukaan

memungkinkan penggunaan mentega, krim beku, dll

4. Aging of Mix

Aging adalah proses menjaga campuran dalam wadah berjaket selama 4

sampai 24 jam pada suhu yang sama dengan suhu 4oC Tujuan dari tahap ini

adalah untuk memungkinkan hydrocalloids untuk mengembangkan kasein

menjadi terhidrasi, meningkatkan viskositas, tekstur menjadi lebih halus, untuk

meningkatkan pencairan, untuk meningkatkan whippability itu, lemak mengkristal

17

keluar dan aroma untuk mengembangkan seragam di seluruh. Ketika kandungan

lemak tinggi dan tekanan rendah homogenisasi, kali lebih lama memegang

digunakan.

5. Freezing

Dua jenis freezer es krim yang umum digunakan adalah jenis batch yang

membekukan sejumlah campuran yang diukut pada suatu rentang waktu dan jenis

kontinu yang dimana campuran dan aliran keluar kontinu adalah es krim yang

sebagian membeku. Keduanya diatur dengan silinder freezer memiliki salah satu

ruang anular atau gulungan sekitar silinder dimana pendinginan dilakukan dengan

baik. Pengaturan menggunakan akumulator atau perluasan langsung dikendalikan

oleh katup ekspansi termostatik. Freezer silinder memiliki pisau terpasang. Yg

mencapai sukses besar berputar dalam silinder. Pisau tajam mengikis film beku es

krim seolah-olah terbentuk pada permukaan bagian dalam dari silinder. Beberapa

freezer memiliki pengocok untuk membantu pisau dalam pencampuran untuk

menghasilkan jenis es krim yang diinginkan.

6. Hardening

Setelah es krim meninggalkan freezer dalam bentuk semi-solid dan es

krim harus didinginkan lebih lanjut untuk menjadi cukup kuat untuk penyimpanan

dan distribusi. Suhu yang ideal untuk es krim adalah rentang -13oC sampai -18

oC.

Hal ini diperlukan untuk membekukan kadar air yang tersisa dengan cepat,

sehingga kristal-kristal es yang terbentuk akan menjadi kecil. Untuk alasan ini

sebagian besar ruang pengerasan dipertahankan pada suhu -35oC dan dalam

beberapa kasus serendah -40oC. Ruangan hardening dilengkapi dengan sirkulasi

udara paksa menggunakan satuan pendingin. Wadah es krim diatur sehingga udara

akan beredar di sekitar mereka. Hal ini diinginkan untuk mempertahankan

kecepatan udara di kisaran 500-700 m / min.

7. Storage and Distribution

Dalam kondisi yang tepat, es krim dapat disimpan selama beberapa

minggu. Toko yang menjual es krim disarankan untuk menyimpan es krim pada

suhu -25oC. Namun untuk membuat es krim mampu disimpan lama butuh biaya

mahal dan perlakuan kimia fisika yang rumit. Kuantitas mikrobiologis produk

juga memburuk selama penyimpanan. Es Krim harus dilindungi dari penguapan

18

permukaan dan dari kristalisasi gula. Kemasan yang tepat akan memberikan

perlindungan yang cukup terhadap kerusakan permukaan.

Es Krim harus dilindungi dari mencair selama distribusi. Perlindungan

yang diperlukan dapat diberikan dalam beberapa cara. Untuk jangka pendek satu

atau dua jam, dibungkus dalam paket tertutup, mengeras es krim dapat

ditempatkan di dalam wadah terisolasi yang mencegah perubahan yang cepat dari

temperatur. Luas penggunaan bantalan eutektik dilakukan hari ini selama

distribusi es krim. Suatu larutan natrium klorida atau campuran garam disimpan

dalam bantalan eutektik di -18oC. Bantalan ini memberikan pendinginan ke mobil

van yang digunakan untuk distribusi es krim. Untuk waktu yang lama,

pendinginan mekanis harus diberikan untuk menjaga karakteristik beku pada

produk. Suhu produk beku dalam sistem distribusi seharusnya tidak pernah naik di

atas suhu yang diinginkan retailer yaitu -20oC. Oleh karena itu, badan truk harus

terisolasi dengan baik, didinginkan sebelum pemuatan dan tetap dingin dengan

pendinginan mekanis. Paparan produk beku dengan suhu sekitar selama bongkar

muat mobil pendistribusi ke freezer toko harus dibatasi hanya selama beberapa

menit untuk menghindari kejutan panas dan pengembangan kristal es besar.

2.3.2 Proses Pembuatan Yogurt

Secara mendasar, yogurt merupakan susu murni hasil fermentasi dengan

berbagai jenis tekstur yang berbeda dikarena terdapat sedikit perbedaan dalam

proses dan berbagai zat tambahan yang dimasukkan selama proses. Berdasarkan

wujudnya, yogurt terutama dibedakan atas yogurt dalam bentuk cair (smoothie)

dan bentuk cream. Berbagai modifikasi dalam bentuk yogurt terutama adalah

modifikasi dari dua bentuk diatas. Pada masa kini, produk yogurt lebih beraneka

ragam karena terdapat dalam berbagai rasa dan bahkan campuran buah-buahan.

Di Indonesia sendiri, produk yogurt yang lazim beredar adalah jenis yogurt

cair (smoothie) dan yogurt dalam bentuk cream. Meskipun di pasaran terdapat

banyak jenis produk yogurt, tahapan proses produksi yogurt tidaklah jauh

berbeda. Tahapn utama untuk produksi yogurt adalah mixing, perlakuan panas,

homogenisasi, inokulasi dan inkubasi, dan tahapan terakhir yaitu packaging.

Deskripsi singkat dari proses produksi terdapat pada gambar 2.3.1.

19

Gambar 2.3.1 Diagram alir pembuatan yoghurt

(Sumber: Chandan, 2004)

Pada makalah ini, akan dijelaskan proses produksi yogurt secara garis

besar. Tahapan pertama dari proses produksi yogurt adalah persiapan kultur.

Prosedur yang sama digunakan untuk pembuatan kultur tanpa memperhatikan

jenis yogurt yang diproduksi di pabrik. Kultur adalah komponen penting dalam

produksi yogurt berkualitas tinggi yang memiliki kualitas baik untuk para

20

konsumen. Pergerakan dari pekerja yang ditugaskan pada ruang kultur dan area

produksi lainnya sangat dibatasi. Sanitasi yang efektif meliputi udara yang

difiltrasi dan tekanan dalam area kultur dan fermentasi akan mengontrol

kontaminasi melalui udara.

Kultur yogurt tersedia dari berbagai macam supplier kultur dalam bentuk

konsentrat beku maupun konsentrat beku yang dikeringkan untuk inokulasi

langsung pada tangki fermentasi. Hal ini menawarkan kepraktisan dalam performa

kultur. Bagaimanapun, untuk alasan ekonomi, produsen yogurt skala besar lebih

memilih untuk membuat kultur mereka sendiri. Kultur ini sendiri biasanya terbuat

dari Lactobacillus.bulgaricus LB) dan Streptococcus thermophilus(ST).

Konsentrat kultur beku/beku-kering tersedia dari supplier kultur komersial

dapat digunakan untuk inokulasi langsung dalam campuran yogurt maupun kultur

awal. Alasan penggunaan yaitu kemudahan dan kepraktisan. Konsentrat beku

dikirimkan dalam bentuk beku dan disimpan dalam pabrik dalam pendingin

khusus pada -40C atau dibawahnya dalam periode yang terbatas yang ditentukan

oleh supplier kultur. Pada masa kini, konsentrat beku-kering lebih dipilih oleh

produsen yogurt karena dapat disimpan dalam freezer dan tidak memerlukan es

kering untuk pengiriman.Area kultur starter biasanya dipisahkan pada kebanyakan

pabrik yogurt untuk menjaga sanitasi lingkungan. Area ini haruslah bertekanan

dan memiliki filtrasi HEPA (dapat menahan partikel yang lebih besar dari 0,3μm)

untuk mencegah kontaminasi udara dari bakteri dan bakteriofage.

Tahapan selanjutnya adalah inokulasi dari konsentrat kultur. Instruksi

dalam hal menangani konsentrat kultur seperti yang ditentukan oleh supplier harus

dipatuhi. Ketika menggunakan konsentrat kultur beku, kemasan diletakkan pada

air dingin atau hangat yang mengandung konsentrasi tertentu dari sanitizer,

dimana chlorine biasa digunakan (senyawa ammonia memiliki efek residu).

Hal – hal berikut adalah langkah fisik, kimia, dan biologis kritis dalam

produksi yogurt.

1. Pencampuran

Persiapan pencampuran diperlukan untuk menyebarkan dan melarutkan

komposisi kering dalam fase liquid menghasilkan campuran yang homogen. Hal-

hal pertimbangan penting selama tahap ini adalah :

21

(a) Agitasi yang cukup dalam tangki pencampuran

(b) Memasukkan komposisi kering menggunakan pompa atau peralatan

high shear blending.

(c) Meminimalisir masuknya udara

(d) Melakukan pra-pasteurisasi untuk menjamin standar komposisi bahan

kimia.

(e) Restandarisasi, jika diperlukan

2. Pasteurisasi dan Perlakuan Panas

Secara umum, pasteurisasi susu dilakukan dengan tujuan untuk membunuh

semua mikroorganisme patogen, dan secara signifikan mengurangi organisme lain

yang muncul dan menginaktivasi enzim pada susu. Dalam industri pembuatan

yogurt di Amerika, regulasi FDA mengharuskan operator pabrik untuk

menggunakan pelaratan pasteurisasi yang resmi, meskipun perlakuan panas pada

campuran yogurt menggunakan suhu yang lebih tinggi dengan waktu tinggal yang

lebih panjang dari pasteurisasi susu yang diizinkan. Terdapat dua langkah

perlakukan panas, pertama yaitu berkaitan dengan peraturan resmi dan kedua

untuk waktu holding dan suhu yang lebih baik.

Tujuan utama dari tambahan perlakuan panas ini adalah untuk

mendenaturasi protein keju and menciptakan kondisi optimum untuk pertumbuhan

kultur yogurt. Denaturasi dari protein keju (80-85%) akan meningkatkan kapasitas

pengikatan air, dimana akan memperbaiki konsistensi dan viskositas dari yogurt

dan membantuk mencegah separasi zat yang lain (sineresis). Tingkat dari

denaturasi tergantung pada yogurt yang diproses.

Produksi dari yogurt alami, yang tidak mengandung stabilizer

membutuhkan denaturasi yang lebih besar pada serum atau protein keju. Studi

telah menunjukkan jika memanaskan campuran 85ºC selama 20 menit adalah

optimal untuk kapasitas pengikatan air dari protein susu. Perlakuan ini

memberikan jumlah minimum dari pelepasan whey dibandingkan dengan produk

dengan treatment susu yang lebih tinggi atau rendah.

Perlakuan panas yang melebihi ketentuan diatas akan secara berbanding

terbalik mempengaruhi konsistensi dari yogurt karena terlalu banyak protein

serum yang terdenaturasi, yang menghasilkan yogurt dengan sineresis yang

22

signfikan. Yogurt jenis lain mengandung solid susu yang meningkat dan stabilizer

membutuhkan denaturasi protein susu yang lebih rendah, karena hal ini

bergantung pada solid dan stabilizer yang lebih tinggi untuk menghasilkan

konsistensi dan pencegahan separasi whey. Untuk produk ini, sistem susu tinggi

secara singkat dapat digunakan, dengan menyediakan waktu 90.6–93.3◦C dan

waktu tinggal paling sedikit 30 detik. Jika waktu tinggal ini dapat diperpanjang

dengan menggunakan tabung khusus dengan waktu 1-5 menit, konsistensi dan

proteksi yang lebih baik dari separasi whey dapat diamati.

3. Homogenisasi

Proses ini secara mekanis memecah globula lemak susu hingga ukuran

yang lebih kecil yang membantu dalam dispersi stabilizer dalam campuran yogurt.

Homogenisasi dari campuran yogurt dengan kandungan lemak lebih dari 1,5%

mempunyai beberapa keuntungan :

(a) Perbaikan dalam konsistensi dan viskositas dari yogurt karena

distribusi yang baik dari globula lemak dalam struktur yogurt.

(b) Stabilitas yang lebih baik. Sebagai tambahan, telah dibuktikan bahwa

homogenisasi memecah ikatan kasein dan mendenaturasi protein

serum, yang dapat menghasilkan kompleks protein yang lebih stabil.

Penelitian telah menunjukkan bahwa homogenisasi setelah pasteurisasi

akan menghasilkan konsistensi yang lebih baik dalam produk final. Range optimal

untuk homogenisasi adalah 50-60ºC, dengan 35ºC sebagai suhu efektif minimum.

4. Koagulasi

Kandungan protein dalam yogurt terdiri dari kasein, (terdiri 80% dari total

protein) dan protein serum/whey. Kasein ini sangat stabil dalam susu segar karena

muatan listrik. Partikel bermuatan yang saling berdekatan dan tetap dalam bentuk

suspensi. Stabilitas ini dipengaruhi oleh perubahan komposisi susu yang berkaitan

dengan kandungan ionik dan kandungan garam.

Koagulasi terjadi pada pH 4,6 -4,7 dimana lactoglobulin dan kasein saling

berinteraksi dan terkoagulasi dan terkopresipitasi. Jadi protein yang akan

terkoagulasi selama proses ini adalah kasein dan protein whey yang terdenaturasi

dengan globula lemak yang terperangkap.

23

5. Pendinginan

Tujuan dari pendinginan dari massa yang difermentasi adalah untuk

membatasi pertumbuhan dari kultur yogurt dan aktivitas enzimnya secapat

mungkin dan mengatur pH yang diinginkan dan tekstur. Dalam kondisi praktis,

pendinginan yogurt setelah inkubasi tergantung pada :

(a) kondisi proses seperti suhu inkubasi atau intensitas pengasaman.

(b) Fasilitas produksi yang tersedia untuk pendinginan, seperti saluran

pendingin, vat dengan agitator, plate cooler.

(c) jenis yogurt yang diproduksi seperti : cup set, fruit flavored, vat set, and

plain (natural).

(d) Sifat organoleptik yang diinginkan, seperti tingkat keasaman akhir dan

aroma. Secara umum pendinginan dalam pabrik yogurt terjadi pada pH 4,5 –

4,65. Pendinginan dengan agitasi pada pH 4,7 atau diatasnya akan

menghasilkan tekstur yang tidak diinginkan. Kecepatan pendinginan

haruslah konstan dan tidak terlalu cepat. Pendinginan yang terlalu cepat

akan menyebabkan perubahan yang tidak diingnikan dalam struktur

koagulasi yang berkonstribusi pada separasi whey dalam produk akhir.

Hal ini dapat terjadi karena kontraksi yang sangat cepat dari filamen

protein. Metode pendinginan tergantung pada jenis yogurt yang diproduksi.

Metode pendinginan tergantung pada jenis yogurt yang diproduksi. Lebih

diinginkan untuk mencapai suhu 18-20ºC dalam waktu 1 jam untuk secara cepat

menghentikan pertumbuhan kultur.

Yogurt yang diinkubasi dalam vat didinginkan menggunakan plate cooler

khusus. Dalam pendinginan vat, adalah lebih baik untuk menggunakan tangki

tinggi dan sempit dengan agitasi permukaan.Tangki yang lebar dengan agitator

tipe propeller tidaklah disarankan untuk pendinginan. Secara umum, pendinginan

yogurt adalah pada suhu 7–13 ◦C.

6. Pengadukan

Pengadukan tidak boleh berlangsung terlalu singkat ataupun terlalu lama.

Hal ini secara khusus penting dalam produksi yogurt alami, bagaimanapun, hal ini

harus diperhatikan dalam menstabilkan yogurt karena pengadukan yang

berlebihan dapat merusak stabilitas dan mengubah jumlah stabilizier yang

24

dibutuhkan untuk menghasilkan struktur yang diinginkan. Untuk menghasilkan

gel homogen, lebih disarankan untuk menggunakan kecepatan pengadukan yang

tinggi diawal, mengurangi kecepatan agitas pada suhu yang turun dibawah 30C.

Pengadukan pada pH diatas 4,7 secara parsial akan membentuk gel yang

menghasilkan grainy texture; bagaimanapun pengadukan umum dilakukan pada

pH 4,65 atau dibawah.

7. Pumping

Pompa dibutuhkan untuk memindahakn yogurt yang telah diaduk dari

tangki fermentasi melalui pipa dan bila diperlukan plate pendingin menuju mesin

filling. Hal ini dapat berlangsung pada tekanan yang berbeda tergantung pada

desain pabrik. Bagaimanapun, untuk penggunaan ini, hanya pompa tekanan positif

yang digunakan. Hal ini akan memastikan perpindahan positif dari gel tanpa .

Pompa sentrifugal tidak seharusnya digunakan karena gaya sentrifugal yang

terlalu tinggi hasil dari rotary propeller yang memaksa produk untuk

meninggalkan pompa dengan kecepatan dan tekanan yang tinggi, yang dapat

merusak konsistensi gel.

2.3.3 Mentega

Mentega merupakan lemak yang dipadatkan yang dibuat dari krim yang

dihomogenasi dengan kandungan lemak susu 25-40% sampai mencapai kurang

lebih 80% lemak susu dengan tidak menambahkan lebih dari 16% kandungan air.

Prosesnya secara umum mekanis dimana krim (emulsi lemak dalam serum)

menjadi mentega (emulsi serum dalam lemak). Selain mengandung lemak,

mentega mengandung protein, kalsium, fosfor (1,2%), dan vitamin yang lerut

dalam lemak (A, D, dan E). Dibutuhkan sekitar 20 liter susu untuk memproduksi

satu kilogram mentega.

Dalam proses produksi mentega, terdapat 8 langkah proses produksi

mentega. Berikut ini adalah diagram alir proses produksi mentega.

1. Pemisahan Susu dan Krim

Apabila perusahaan mentega mendapat suplai susu, maka harus dilakukan

pemisahan antara susu dan krimnya. Susu yang didapat dilakukan pre-heating

untuk proses sterilisasi sebelum masuk ke proses separasi. Ada beberapa metode

separasi yang digunakan, yakni dengan pemisahan gravitasi dan sentrifugasi.

25

Metode sentrifugasi merupakan metode yang cepat untuk memisahkan lemak dan

susu skim. Hasil dari pemisahan ini adalah susu skim dengan kandungan lemak

0,1% dan krim.

Gambar 2.3.2 Diagram Blok Proses Produksi Mentega

Source: fao.org

2. Pasteurisasi

Krim dipasteurisasi pada suhu 95oC untuk membunuh bakteri dan

merusak enzim. Proses ini untuk memastikan tidak ada mikroorganisme yang

hidup yang akan memengaruhi kualitas mentega.

3. Pematangan

Langkah ini diperlukan untuk memproduksi kultur mentega. Krim

dicampur dengan kultur S. cremoris, S. lactis diacetyl lactis, dan Leuconostocs.

Krim dimungkinkan untuk masak pada pH 5,5 pada suhu 21oC sampai pH 4,6

26

pada suhu 13oC. Ini dilakukan karena semua pengembangan rasa terjadi pada

rentang pH ini. Pengembangan rasa terjadi pada laju yang lebih tinggi selama

langkah ripening di suhu yang lebih rendah. Perlu dicatat bahwa mentega matang

tidak pada proses pencucian atau penggaraman.

4. Pemeraman

Pada kolam pemeraman, krim dikenai program yang didesain untuk

mengontrol pendinginan untuk memberikan struktur kristal lemak yang

diinginkan. Krim didiamkan pada temperatur dingin selama 12-15 jam untuk

proses kristalisasi globul lemak mentega, memastikan proses homogenasi yang

tepat dan tekstur mentega. Dari tanki penuaan, krim dipanaskan hingga dicapai

temperatur yang diinginkan sebelum dipompa ke langkah homogenasi.

5. Homogenasi

Krim dihomogenasi baik secara kontinyu maupun secara batch, dimana

krim diagitasi untuk memecah globul lemak. Proses ini mengakibatkan lemak

membentuk granul mentega, membesar, kemudian menyatu. Akhirnya, didapat

dua fase, yakni semisolid mentega dan likuid yang tertinggal, yang disebut

buttermilk.

6. Pengeringan dan Pencucian

Buttermilk dikeringkan dari granul mentega. Granul mentega kemudian

dikerjakan fasa tesktur lemak secara kontinyu yang mengandung fase terdispersi

air. Setelah proses ini, dilakukan proses pencucian untuk membuang residu, yang

saat ini jarang dilakukan.

7. Pegaraman

Garam ditambahkan untuk menambah rasa dan memperpanjang masa

simpan karena garam digunakan sebagai pengawet. Pada proses batch, garam

ditebar pada permukaan mentega dengan konsentrasi 1-3%. Jika proses kontinyu

dilakukan, larutan garam ditambahkan pada mentega. Garam akan larut pada fasa

cair dengan konsentrasi sampai 10%. Setelah dicampur, dapat dipastikan

campuran granul mentega, air, dan garam akan didapat.

27

8. Pengemasan dan Penyimpanan

Mentega akhirnya ditempatkan ke dalam berbagai bentuk dan dibungkus

dalam kertas wax dan disimpan dalam tempat yang dingin. Setelah mendingin,

mentega mengristal dan membentuk tekstur yang kuat

28

BAB 3

IDENTIFIKASI LIMBAH PRODUK SUSU DAN

TURUNANNYA

3.1 Limbah susu

Sebagian besar limbah yang dihasilkan dari produksi susu (dairy product)

adalah air serta padatan/endapan yang mengandung lemak susu, protein, laktosa,

dan asam laktat. Komponen lainnya yang terkandung dalam air dan

padatan/endapan tersebut dapat berupa sodium, potassium, calcium dan chloride

(Harper W J, US EPA Publication No 600/2-84-043). Limbah yang mungkin

dihasilkan dari proses ini adalah:

1. Endapan susu. Meskipun dibantu pengaduk, endapan susu tidak dapat

dihindarkan terjadi. Endapan yang dibiarkan terlalu lama akan semakin

kental dan menimbulkan bau menyengat

2. Tumpahan susu yang terjadi saat pengisian atau pemindahan

3. Produk susu dengan kualitas dibawah standar

4. Limbah utilitas

5. Limbah cleaning dan maintenance

6. Limbah kemasan

7. Limbah rumah tangga

3.1.1 Kandungan limbah susu

Komponen organik

Komponen organik pada limbah produksi susu dapat diklasifikasikan

menjadi protein, laktosa, dan lemak. Pengaruhnya terhadap lingkungan tergantung

pada kelarutan dan biodegradability komponen-komponen tersebut. Namun

umumnya komponen organik dari limbah industri susu (dairy product) sangat

biodegradable karena dapat diuraikan oleh mikroorganisme. Parameter

pengukuran komponen organik pada limbah yang paling umum digunakan adalah

Biochemical Oxygen Demand (BOD5) dan Chemical Oxygen Demand (COD)

yaitu sebagai jumlah oksigen yang dikonsumsi oleh mikroorganisme pada rentang

waktu tertentu. Standar nilai BOD5 dan COD biasanya disesuaikan dengan

29

kondisi lingkungan serta pemerintah setempat. Umumnya pembuangan air limbah

hasil pengolahan (wastewater treatment) yang masih diijinkan mengandung BOD5

sekitar 2,000 mg/L dan konsentrasi endapan terlarut sekitar 1,800 mg/L. (Barnett,

2000).

Komponen anorganik

Komponen anorganik pada limbah industri susu berasal dari tahapan

tertentu pada proses produksi, misalnya rangkaian boiler pada proses pasteurisasi

atau homogenasi yang menghasilkan emisi gas karbondioksida, sulfur oksida, dan

nitrogen oksida. Selain itu, sistem pengolahan limbah anaerob (anaerobic waste

treatment sistems) dan saluran irigasi pengolahan limbah juga dapat menghasilkan

emisi gas metana dan nitrous oxide (N2O). Karbondioksida, metana dan N2O

merupakan gas rumah kaca yang dapat menyebabkan efek berbahaya bagi

lingkungan. Namun, beberapa komponen anorganik yang terkandung dalam

limbah seperti turunan nitrogen ( ion nitrate, nitrite dan amonia) serta fosfor dapat

bermanfaat untuk menutrisi tanaman walaupun harus tetap diperhatikan kadarnya.

Umumnya kadar nitrogen yang diijinkan untuk dilepas ke lingkungan (daratan

atau perairan) adalah ≤ 30-100 mg/m3, sedangkan untuk fosfor adalah sebesar ≤

15-30 mg/m3. (Barnett, 2000).

(a)

30

(b)

31

(c)

Gambar 3.1.1 (a) alur manajemen terhadap limbah, (b) limbah yang dihasilkan pada

proses produksi susu cair serta cara menguranginya, (c) limbah yang dihasilkan pada proses

produksi susu bubuk dan cara menguranginya.

(sumber: Industrial Waste Management Policy - Waste Minimisation, 1993)

Karakteristik Limbah

Berdasarkan industrial waste minimisation – procedures for waste

assessments (EPA Publication 358, February 1993) maka dapat diperoleh asumsi

data karakteristik limbah sebagai berikut.

Tabel 3.1.1 Kondisi Limbah di Setiap Unit Operasi Produksi Susu

Unit proses Jenis limbah Flow

(L/day)

BOD

(mg/L)

COD

(mg/L)

SS

(mg/L)

DS

(mg/L)

Pemisahan

(Separating)

pengotor-

pengotor,

debris, bakteri,

5 8250 12380 2500 0.578

32

serta endapan

lemak (fat)

susu

Air sisa

pencucian alat 1.5 2475 3712 750 0.173

Fortifikasi

(Fortifying)

Air sisa

pencucian alat 1.5 2475 3712 750 -

Pasteurisasi

(Pasteurizing)

Air sisa

pencucian alat 3 4950 7425 1500 -

Homogenisasi

(Homogenizing)

Air limbah

yang

mengandung

lemak (fat)

susu

1.95 3217 4826 975 0.225

Air sisa

pencucian alat 0.6 965 1447.8 293 -

Pengemasan

(Packaging)

Tumpahan

susu saat

pengemasan

0.5 825 1237.5 250 -

Total 14.04 23157.8 34736.6 7017.5 0.98

(Diadaptasi dari EPA Publication 358, February 1993)

Baku mutu terkait

Kami mengambil baku mutu di daerah Jawa Tengah, mengingat di daerah

ini cukup banyak industri susu. Berdasarkan Peraturan Daerah Provinsi Jawa

Tengah Nomor 5 Tahun 2012 Tentang Perubahan atas Peraturan Daerah Provinsi

Jawa Tengah Nomor 10 Tahun 2004 Tentang Baku Mutu Air Limbah, baku mutu

air limbah untuk industri susu dapat dilihat pada tabel berikut.

33

Tabel 3.1.2 Baku mutu air limbah industri susu

(sumber:Perda No.5 tahun 2012)

Dapat dilihat bahwa air limbah masih sangat jauh di atas kadar maksimum,

oleh karena itu perlu adanya pengolahan limbah.

34

3.2 Identifikasi limbah Keju

Gambar 3.2.1 Gambaran proses pengolahan keju secara umum

(Sumber: jumo.co.uk)

Bagian yang dilingkari merah merupakan limbah utama yang keluar dari

proses. Kemudian, dapat dianalisis lebih lanjut darimana saja limbah proses

berasal. Limbah ini dapat berupa:

1. Whey. Whey merupakan susu yang tidak tergumpalkan, merupakan

limbah utama dari industri keju. Jumlah dari limbah whey sangat

besar, bisa mencapai 90% dari input susu yang masuk (Wit, 2001).

Mengandung sebagian kecil rennet yang digunakan.

35

2. Tumpahan susu yang terjadi saat pengisian atau pemindahan. Dapat

berkisar antara 0.5-4% dari jumlah susu yang digunakan (Tommy,

1998).

3. Salt water. Merupakan air rendaman yang digunakan untuk mengatur

kandungan sodium dalam keju.

4. Produk keju dengan kualitas dibawah standar

5. Limbah utilitas

6. Limbah cleaning dan maintenance

7. Limbah kemasan

8. Limbah rumah tangga

Limbah cair dari industri keju telah lama mendapat perhatian khusus

terkait lingkungan. Besarnya jumlah limbah cair menyebabkan banyak juga zat

organik yang harus diolah sebelum dibuang ke lingkungan. Pada kondisi ekstrim,

limbah air garam yang dikeluarkan juga dapat mempengaruhi tanah dan

mencemari air tanah.

Karakteristik Whey

Kandungan umum dari whey dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 3.2.1 Perbandingan kandungan whey dan susu

(Sumber: Waste Management for Food Industries)

36

Berikut adalah karakteristik whey menurut Morr tahun 1992, yang

disandingkan dengan baku mutu.

Tabel 3.2.2 Karakteristik limbah beserta baku mutu

(sumber: Morr, 1992 dan Perda No.5 tahun 2012)

Melihat besarnya karakteristik di atas baku mutu, maka perlu dilakukan

pengolahan limbah lebih lanjut sebelum dapat dibuang.

37

BAB 4

MINIMISASI LIMBAH PABRIK PENGOLAHAN SUSU

Minimisasi limbah adalah segala upaya yang dilakukan agar limbah yang

perlu diolah lebih sedikit. Jadi, kegiatan minimisasi tetap harus diikuti dengan

pengolahan limbah yang masih ada setelah dilakukan minimisasi. Program

minimisasi limbah yang efektif akan menurunkan beban dari unit pengolahan

limbah, mengurangi limbah organik padat, dan meningkatkan yield produk,

menghemat energi, bahan kimia, air dan tenaga kerja. Pengukuran yang akurat

untuk volume dan beban air limbah akan menyediakan informasi yang lebih

komprehensif. Pengumpulan informasi merupakan salah satu langkah penting

dalam program minimisasi limbah.

Secara garis besar minimisasi limbah dapat dicapai dengan dua jenis cara

beserta contohnya yaitu :

1. Reduksi sumber

a. Bahan baku : pengelolaan bahan, modifikasi bahan, pengadaan

bahan

b. Operasi : housekeeping, segregasi limbah, preventive maintenance,

pengaturan kondisi operasi dan proses

c. Teknologi : modifikasi proses, modifikasi alat, teknologi bersih

d. Produk : produk tak berbahaya, produk tak banyak limbah, produk

awet

2. Pemanfaatan limbah

a. Reuse : on site, off site, waste exchange

b. Recovery : on site, off site, waste exchange

c. Recycle : on site, off site, waste exchange

Sedangkan untuk melakukan program minimisasi limbah, maka tahap-

tahap yang harus dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Menentukan sumber-sumber limbah

2. Menentukan lokasi dan alat pengukur pada titik sampling untuk

menentukan volume dan beban limbah dari limbah pabrik

3. Secara reguler mengawasi volume dan jumlah limbah

38

4. Mengidentifikasi peluang untuk melakukan perbaikan

5. Mengimplementasikan program minimisasi limbah

6. Mengawasi performasi program minimisasi

4.1 Minimisasi pada industri susu

Minimisasi pada susu agak berbeda dengan yang dapat diterapkan pada

industri keju. Pertama akan dibahas mengenai industri susu. Minimisasi dapat

dilakukan berdasarkan reduksi pada sumber ataupun pemanfaatan kembali dengan

prinsip 3R

4.1.1 Reduksi Limbah Produksi Susu

Limbah pabrik pengolahan susu akan menghasilkan limbah padat dan limbah

air dalam jumlah yang signifikan yang harus diatur dan dibuang untuk

mengeliminasi risiko lingkungan dan mengurangi dampak dan biaya

lingkungan.Sumber-sumber limbah padat dari industri pengolahan susu meliputi

limbah packaging seperti karton, kertas, plastik, limbah organik seperti lumpur

dan reject produk, serta limbah kantor. Sumber limbah padat tersebut ditunjukkan

pada tabel 4.1.1. Limbah-limbah ini dapat dihasilkan selama proses produksi, atau

ketika bahan baku dan produk ditransportasikan, disimpan, dan dipindahkan.

Tabel 4.1.1 Sumber-Sumber Limbah Padat pada Pabrik Pengolahan Susu

Kategori Jenis Limbah Aliran Buangan

Anorganik

Kotak karton, kertas Dapat di recycle

Plastik pembungkus Dapat di recycle, bergantung

pada kebersihan dan tipe

plastik

Botol HDPE dan tutup Dapat di recycle

Tutup foil Tidak dapat di recycle

Liquid paperboard Dapat di recycle

Label Tidak dapat di recycle

Plastik dan drum besi Dikembalikan pada supplier,

39

reuse atau di recycle

Polystyrene Dapat di recycle

Limbah kantor Dapat di recycle

Limbah kantin Dapat di recycle

Tidak terduga Dapat di recycle

Organik

Reject produk Pakan ternak (insitu/eksitu)

Retur produk akhir Pakan ternak(insitu/eksitu)

Raw material Pakan ternak(insitu/eksitu)

Raw material kadaluarsa Pakan ternak(insitu/eksitu)

Sample lab Pakan ternak(insitu/eksitu)

Separator Pakan ternak(insitu/eksitu)

(Sumber : Eco-efficient for Dairy Processing Industry, 2004)

Pada bagian ini terlebih dahulu akan dijelaskan minimisasi limbah

berdasarkan reduksi pada sumber, yaitu berdasarkan pada bahan baku, operasi,

proses, dan produk.

Reduksi Sumber – Bahan baku

Penerimaan bahan baku, proses awal, dan penyimpanan

Limbah dapat dihasilkan selama proses penerimaan dan proses produksi

awal jika tangki dan pipa tidak dibersihkan secara maksimal karena desain

peralatan yang buruk atau karena waktu yang tidak cukup. Untuk meminimalisir

terjadinya hal ini maka hal yang dapat dilakukan adalah melakukan CiP (Cleaning

in Place) dan SiP (Sterilization in Place). Residence Time (waktu tinggal) susu di

storage tank maksimal 5 jam dan di unit pasteurisasi selama 15 detik (Food

Processing Handbook, 2006).

40

Gambar 4.1.1 Proses Penerimaan Susu pada Industri Pengolahan Susu

(Sumber : Food Processing Handbook, 2006)

Pada Gambar 4.1.1 terdapat 2 truk disebelah kanan yang sedang menjalani

proses CiP secara teratur untuk menjamin kebersihan tangki truk, tangki berwarna

merah muda berisikan caustic, tangki biru muda berisikan acid, sedangkan tangki

hijau berisikan soda. Sedangkan pada gambar sebelah kiri, dua tangki paling

bawah sedang melakukan transfer susu pada storage tank ukuran besar, dan tangki

paling atas storage tank ukuran kecil.

Reduksi Sumber – Operasi

1. Memperbaiki Desain dan Layout Pabrik

Limbah dapat dihasilkan karena proses atau peralatan proses yang kurang

baik. Pabrik harus didesain sedemikian rupa sehingga mempunyai aliran materi

yang sederhana dan seminimal mungkin tidak rumit. Area pabrik yang mungkin

menghasilkan limbah yaitu persikuan pipa, instalasi pipa yang tidak

memungkinkan pengurasan secara sempurna, dan kegagalan pengurasan pada

peralatan proses yang lain. Untuk itu memilih peralatan proses yang mudah

dibersihkan harus menjadi pertimbangan utama ketika ingin melakukan

minimisasi limbah.

41

Gambar 4.1.2 Susunan Antar Alat dan Pipa yang Efisien


2. Proses produksi dan kontrol yang efisien

Limbah juga dapat dihasilkan dari kontrol proses yang buruk, seperti

kelebihan pengisian dari tangki selama proses. Untuk itu harus dipilih detektor

proses yang baik agar hal-hal seperti ini tidak terjadi.

Gambar 4.1.3 Kontol Proses yang Tepat untuk Optimasi Proses


3. Mengoptimalisasi start-up dan shutdown

Kesempatan reduksi limbah dapat terjadi apabila proses start-up dan

shutdown diperbaiki sedemikian rupa sehingga waktu saat proses ini tidak

meninggalkan sisa bahan baku dan produk yang terlalu banyak.

42

4. Mengoptimalkan formulasi produk

Formulasi yang akurat untuk suatu produk dairy merupakan salah satu

kesempatan yang paling penting untuk melakukan penghematan pada pabrik

pengolahan susu.

5. Production scheduling

Salah satu cara untuk meminimalisasi limbah melalui produk, waktu,

tenaga kerja dan penyimpanan dengan mengoptimalisasi jadwal produksi untuk

meminimalisir pemberhentian dan jumlah penukaran aliran. Kapasitas produksi

harus sesuai dengan kapasitas pengisian, dengan jumlah tangki penyimpanan

antara untuk mengatasi kekurangan dengan ukuran yang tidak terlalu besar.

6. Proses filling produk

Mesin filling dapat menjadi sumber kehilangan produk yang signifikan,

terutama ketika terjadi problem dan kebocoran saat terjadi pengisian yang pada

akhirnya akan menjadikan limbah dari produk. Limbah juga dapat dihasilkan dari

produk yang tidak terisi penuh dikarenakan proses start-up dan shutdown.

Gambar 4.1.4 Limbah dapat dihasilkan dari Proses Filling


7. Proses packaging

Beberapa langkah yang dapat dilakukan untuk mengoptimisasi

penggunaan packaging, yaitu :

- Massa packaging yang ringan

- Optimalisasi desain packaging untuk mengurangi penggunaan material

- Mengurangi packaging yang tidak perlu

43

- Memilih pengiriman produk secara massal untuk mengurangi limbah

packaging

- Handling dan penyimpanan yang efisien untuk menghindari kerusakan

Beberapa langkah yang dapat dilakukan untuk mengurangi limbah yang

dihasilkan pada proses produksi susu antara lain:

Menjaga ketinggian cairan sehingga tidak terjadi luapan produk (product

boil-over).

Proses pengoperasian laju peralatan yang jauh lebih tinggi dari spesifikasi

alat tersebut dapat menyebabkan penyumbatan pipa yang tidak hanya

mengakibatkan polusi udara dan limbah cair tetapi juga menghambat

proses produksi itu sendiri.

Sirkulasi kembali susu berkonsentrasi rendah hingga mencapai konsentrasi

yang diinginkan serta bersihkan/evaporasi endapan yang tertinggal

sebelum memasuki proses pembuangan akhir. Selain itu, cuci peralatan

sebelum jadwal pemberhentian alat.

Minimalisasi emisi gas dengan menggunakan filter kain atau wet

scrubbers.

Reduksi Sumber – Produk

Kualitas produk akhir juga akan menentukan seberapa banyak reduksi

limbah yang dapat dilakukan, apabila diketemukan produk akhir dengan kualitas

yang tidak sesuai dengan persyaratan yang ditentukan, maka akan terjadi reject

produk yang juga berarti bahwa produk akhir ini akan menjadi limbah.

4.2 Minimisasi berdasarkan pemanfaatan kembali (3R)

Minimisasi limbah selain dengan reduksi pada sumber, juga dapat

dilakukan dengan pemanfaatan limbah sebelum diolah. Bila reduksi mengatur

bahan baku dan pembantu, operasi, proses, serta produknya dengan tujuan untuk

mengurangi limbah yang keluar, pemanfaatan limbah berfokus pada kemungkinan

penerapan penggunaan ulang (reuse), daur ulang (recycle), atau perolehan

kembali (recovery)

44

4.2.1 Daur ulang (recycle) Limbah Produksi Susu

Menurut arti katanya, daur ulang adalah tindakan untuk mendapatkan

kembali material yang diinginkan dari limbah atau untuk menyuling dan

menggunakan kembali.Dalam istilah umum, daur ulang sering kali mengacu pada

bahan-bahan padat seperti kaleng alumunium, botol kaca, atau kertas. Dalam

industri susu pasteurisasi, bahan padat terutama digunakan sebagai kemasan

seperti karton atau botol plastik. Daur ulang kemasan memang dilakukan, namun

hal ini dilakukan oleh pihak ketiga yang memang bertugas untuk mendaur ulang

bahan-bahan tersebut. Biasanya, limbah kemasan terjadi apabila ada produk-

produk susu yang dibawah standar. Bahan kemasan yang telah digunakan tentu

tidak dapat langsung digunakan kembali, namun harus melalui proses daur ulang

dahulu.

Prinsip daur ulang dapat diterapkan juga untuk bahan cair.Daur ulang air

dapat menghemat sumber daya dan biaya.Wastewatertreatment dapat memberikan

kualitas air yang diinginkan untuk penggunaan selanjutnya. Ketika air yang

digunakan untuk suatu fungsi merupakan air daur ulang dari suatu proses, tentu

akan mengurangi beban proses, yang mengakibatkan limbah yang dihasilkan di

tahap akhir lebih sedikit.

Air limbah untuk proses pendinginan (on-site)

Dapat digunakan sebagai air pendingin. Hal ini akan menghemat biaya

yang dikeluarkan untuk membeli air bersih atau energi untuk memompa air tanah.

Limbah dari air sisa pencucian alat memiliki laju alir yang besar, dengan

karakteristik y

ang dapat dengan mudah diturunkan ke tahap yang diinginkan.Salah satu

kegunaan limbah ini adalah sebagai air pendingin.Susu membutuhkan panas yang

cukup tinggi untuk sterilisasi, namun harus segela didinginkan untuk menghindari

kerusakan rasa.Beban pendingin untuk mencapai suhu 4.4° C dapat berkurang

dengan bantuan air pendingin. Air pendingin dapat membawa panas dari susu

tanpa terjadi kontak langsung. Air pendingin mengalir di dalam pipa untuk

dilewatkan dengan susu untuk mengurangi suhunya.

Air pendingin yang mengalir di dalam pipa membutuhkan spesifikasi

minimal, oleh karena itu air limbah butuh diolah terlebih dahulu. Pada tahap ini

45

hanya akan dijelaskan prinsip pengolahan limbah untuk digunakan kembali,

bukan pengolahan limbah tahap air. Pengolahan limbah tahap akhir akan

dijelaskan pada bagian makalah selanjutnya.

1. Primary Treatment: Sedimentasi

Sedimentasi berguna untuk mengendapkan padatan-padatan yang terdapat

pada air limbah. Padatan harus dihilangkan karena kemungkinan akan merusak

pipa, menambah beban, dan memungkinkan terjadinya penyumbatan. Sedimentasi

dilakukan dengan menggunakan prinsip air flotation yang dikombinasikan dengan

neutralisasi limbah serta penambahan flocculants dan polyelectrolytes.

2. Secondary Treatment: Biological Oxidation, Disinfection

Sedimentasi tidak dapat menghilangkan kandungan komponen organik

dari susu yang berupa laktosa yang mudah larut, sehingga sulit dipisahkan dengan

metode fisik atau kimia. Untuk itu perlu dilakukan treatment berikutnya dengan

oksidasi biologis, memanfaatkan bakteri untuk mengubah komponen organik pada

limbah menjadi karbondioksida, air, dan biomass. Penjelasan lebih detail akan

dilakukan pada bagian lain dari makalah, yaitu pengolahan limbah. Setelah proses

ini, air limbah akan memenuhi spesifikasi air pendingin. Pemanfaaatan air limbah

seperti ini dikenal sebagai waterrecycles.

Penggunaan Air Limbah secara Off-site

Selain digunakan dalam proses, sebenarnya air daur ulang dapat

dimanfaatkan untuk hal lain. Setelah melewati tahap secondarytreatment, air

dapat digunakan untuk irigasi yang membutuhkan banyak nutrisi, yang mungkin

dibutuhkan oleh pihak tertentu. Untuk penggunaan yang lebih lanjut, diperlukan

tertiary atau advancedtreatment untuk menghilangkan uraian komponen organik

ataupun anorganik pada air limbah susu. Pengolahan dapat dilakukan dengan

chemicalcoagulation, filtration, dan disinfection. Kegunaan air setelah melewati

tahap ini sangat luas, misalnya untuk air siraman toilet, air cuci kendaraan, dan

kebutuhan lainnya selain untuk air minum atau mandi.

4.2.2 Pemanfaatan kembali air cucian alat

Setelah sebelumnya dibahas minimisasi secara umum, kali ini akan

disajikan secara detail berserta karakteristik limbahnya. Berikut ini adalah data

limbah produksi susu, hasil perhitungan sendiri.

46

Tabel 4.2.1 Data Limbah Produksi Susu dan Proses Meminimalkan Limbah

Unit Lin

e Flow, l/day Possible Change

Estimate

d New

Outflow

Pemisahan 1

1,5 -

ke

pembuanga

n sewer

main

1,5 L dari

suplai air

pabrik

Fortifikasi 2

1,5

air yang

digunakan

lebih sedikit

karena

menggunaka

n air reuse

dari line 4

air keluaran

line ini

digunakan

kembali

pada line 3

1,5 L (0,6

dari line

4, 0,9 dari

supla air

pabrik)

Pasterisasi 3

3,0

air yang

digunakan

lebih sedikit

karena

menggunaka

n air reuse

dari line 2

air keluaran

disaring

dan

digunakan

untuk line 1

3 L (1,5

dari line

2, 1,5 dari

suplai air

pabrik)

Homogenisas

i 4

0,6 -

air keluaran

line ini

digunakan

kembali

pada line 2

0,6

Dari line 4, air suplai sebanyak 0,6 liter digunakan untuk mencuci alat

homogenisasi, kemudian air bekas cuci tersebut digunakan untuk mencuci alat

pada line 2 dengan tambahan 0,9 liter dari air suplai, karena untuk mencuci alat

pada line 2 membutuhkan air sebanyak 1,5 liter. 1,5 liter air ini kemudian

digunakan untuk mencuci alat pada line 3 dengan tambahan 1,5 liter lagi dari air

suplai karena air ini membutuhkan 3 liter untuk mencuci.

Tabel 4.2.2 Jumlah Air yang Dibutuhkan

Line

Air yang dibutuhkan (L/day)

Sebelum

Perubahan

Setelah

Perubahan

1 1,5 1,5

2 1,5 0,9

3 3 1,5

4 0,6 0,6

47

Pengurangan air yang dibutuhkan =6,6 − 4,5

6,6𝑥 100% = 31 %

Berdasarkan penjelasan diatas didapat neraca massa

Tabel 4.2.3 Neraca Massa Aliran Sebelum Minimisasi

Line 1 2 3 4

from Pemisahan Fortifikasi Pasteurizer Homogenisasi

Analysis

BOD mg/l 2.475 2.475 4.950 965

SS mg/l 750 750 1.500 293

Flow l/day 1,5 1,5 3,0 0,6

BOD kg/day 0,0037 0,0037 0,0149 0,0006

SS kg/day 0,0011 0,0011 0,0045 0,00018

Dari neraca masa diatas didapat total BOD (mg/l) dan SS (mg/l)

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐵𝑂𝐷 = 𝑂𝑢𝑝𝑢𝑡 𝐵𝑂𝐷 𝐿𝑖𝑛𝑒 1 + 𝑂𝑢𝑝𝑢𝑡 𝐵𝑂𝐷 𝐿𝑖𝑛𝑒 2 + 𝑂𝑢𝑝𝑢𝑡 𝐵𝑂𝐷 𝐿𝑖𝑛𝑒 3

+ 𝑂𝑢𝑝𝑢𝑡 𝐵𝑂𝐷 𝐿𝑖𝑛𝑒 4

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐵𝑂𝐷 = 2.475 + 2.475 + 4.950 + 965 = 10.865 𝑚𝑔/𝑙

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑆𝑆 = 𝑂𝑢𝑝𝑢𝑡 𝑆𝑆 𝐿𝑖𝑛𝑒 1 + 𝑂𝑢𝑝𝑢𝑡 𝑆𝑆 𝐿𝑖𝑛𝑒 2 + 𝑂𝑢𝑝𝑢𝑡 𝑆𝑆 𝐿𝑖𝑛𝑒 3

+ 𝑂𝑢𝑝𝑢𝑡 𝑆𝑆 𝐿𝑖𝑛𝑒 4

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑆𝑆 = 750 + 750 + 1.500 + 293 = 3.293 𝑚𝑔/𝑙

Tabel 4.2.4 Neraca Massa Aliran Setelah Minimisasi

Line 1 2 3 4

from Pemisahan Fortifikasi Pasteurizer Homogenisasi

Analysis

BOD mg/l 2475 1871 3410,5 965

SS mg/l 750 567,2 1033,6 293

Flow l/day 1,5 1,5 3 0,6

BOD kg/day 0,0037 0,0028 0,0102 0,00058

SS kg/day 0,0011 0,00085 0,0031 0,00018

48

Kotak yang diblok adalah BOD dan SS yang ditotal

Perhitungan BOD dan SS diatas menggunakan rumus pada buku Eckenfelder

𝑄 𝑋 = 𝐴𝑋" + 𝑅𝑋′ (𝐸𝑐𝑘𝑒𝑛𝑓𝑒𝑙𝑑𝑒𝑟, 2000)

Dari neraca masa diatas didapat total BOD (mg/l) dan SS (mg/l)

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐵𝑂𝐷 = 𝑂𝑢𝑝𝑢𝑡 𝐵𝑂𝐷 𝐿𝑖𝑛𝑒 1 + 𝑂𝑢𝑝𝑢𝑡 𝐵𝑂𝐷 𝐿𝑖𝑛𝑒 3

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐵𝑂𝐷 = 2.475 + 3.410,5 = 5.885,5 𝑚𝑔/𝑙

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑆𝑆 = 𝑂𝑢𝑝𝑢𝑡 𝑆𝑆 𝐿𝑖𝑛𝑒 1 + 𝑂𝑢𝑝𝑢𝑡 𝑆𝑆 𝐿𝑖𝑛𝑒 3

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑆𝑆 = 750 + 1.033,6 = 1.783,6 𝑚𝑔/𝑙

Tabel 4.2.5 Line outfall

Line 1 3

from Pemisahan Pasteurizer

Analysis

BOD mg/l

2.475

3.411

SS mg/l

750

1.034

Flow l/day 1,5 3

BOD kg/l 0,0037 0,0102

SS kg/l 0,0011 0,0031

49

Tabel 4.2.6 Perbandingan Jumlah BOD dan SS sebelum dan sesudah minimisasi

Unit proses Jenis

limbah

Flow Sebelum Minimisasi Sesudah Minimisasi

BOD SS BOD SS

(L/day

) mg/L kg/day mg/L kg/day mg/L kg/day mg/L kg/day

Pemisahan

(Separating)

Air sisa

pencucian

alat

1,5 2.475 0,00371

3

750 0,001125

2.475

0,00371

3

750

0,00112

5

Fortifikasi

(Fortifying)

Air sisa

pencucian

alat

1,5 2.475 0,00371

3

750 0,001125

Pasteurisasi

(Pasteurizing)

Air sisa

pencucian

alat

3 4.950 0,01485

1.500 0,0045

3.411

0,01023

2

1.034

0,00310

1

Homogenisasi

(Homogenizing

)

Air sisa

pencucian

alat

0,6

965

0,00057

9

293

0,000175

8

Total 10.865 0,02285

4

3.293

0,006925

8

5.886

0,01394

4

1.784

0,00422

6

50

Gambar 4.2.1 Alur Penggunaan Kembali Air Cucian Produksi Susu

51

4.3 Minimasi Pada Industri Keju

Whey adalah cairan yang mengandung protein, laktosa, vitamin, dan mineral, juga

bahan-bahan tambahan seperti enzim, hormon, dan kultur. Mengingat jumlahnya

yang besar dan nutrisinya yang sangat banyak, sangat disayangkan apabila whey

dianggap sebagai limbah. Cara terbaik untuk meminimasi whey adalah dengan

terlebih dahulu merecovery nutrisinya. Selama ini, whey sudah dikenal memiliki

banyak manfaat, terutama dalam industri makanan (gambar 4.3.1).

Gambar 4.3.1Berbagai fungsi potensial dari whey

Gambar 4.3.2 Proses recovery laktosa

(Sumber: Lecturer's handbook on Whey)

4.3.1 Pengeringan whey

Seperti yang sudah dibahas seblumnya, jumlah whey yang sangat banyak

menyebabkan limbah cair ini memakan banyak biaya untuk penyimpanan dan

distribusi. Oleh karena itu, whey sering dijadikan kondensat atau bubuk. Proses

pembuatan kondensat dapat menggunakan proses yang ditunjukan gambar . Air

dan uap yang terkondensasi dihilangkan sebagai kondensat pada bagian bawah

tabung. Kondensat ini akan menjadi limbah yang diolah pada bagian selanjutnya.

Tekanan operasi dibuat rendah agar air bisa menguap, meninggalkan whey dan

zat-zat lainnya. Dengan proses ini saja volume whey akan jauh berkurang.

52

Gambar 4.3.1Proses pembuatan whey menjadi bentuk kondensat

(sumber: Waste Management for the Food Industries, 2007)

Whey juga bisa dijadikan bentuk powder dengan menggunakan alat drying

chamber. Setelah dalam bentuk seperti ini, biasanya whey dapat langsung dijual

baik ke industri pangan atau farmasi.

4.3.2 Recovery of lactose

Kandungan laktosa sangat besar terkandung dalam whey, sekitar 5 % nya.

Oleh karena itu recovery lactoce cukup umum dilakukan pada limbah whey.

Diagram alirnya dapat dilihat pada gambar 4.3.2.

Whey dikristalisasi pada suhu 5-10OC. Laktosa yang merupakan

komponen terbesar akan mengkristal sehingga mungkin untuk dipisahkan.

Pemisahan selanjutnya menggunakan decanter, memisahkan antara whey dengan

laktosa. Whey yang sudah diambil laktosanya ini kemudian akan diolah lebih

lanjut pada tahap selanjutnya, pengolahan limbah. Laktosa kemudian akan diolah

sesuai jenis spesifikasi yang diharapkan.

53

Gambar 4.3.2 Proses recovery laktosa

(Sumber: Lecturer's handbook on Whey)

54

BAB 5

PENGOLAHAN LIMBAH PRODUK SUSU DAN

TURUNANNYA

5.1 Pengolahan limbah susu

Pengolahan limbah dari produksi susu meliputi antara lain:

5.1.1 Perlakuan Awal (Pretreatment)

Sludge yang dihasilkan proses pengendapan limbah akan dilakukan

pengolahan. Sludge yang dihasilkan dilakukan proses pengurangan kandungan

airnya. Proses ini akan memudahkan proses pembuangan seperti landfill,

insinerasi, pengomposan, dan pengolahan lainnya. Proses pengurangan kandungan

air dengan menggunakan proses filter tekan. Cara lainnya adalah dengan

menggunakan proses sludge drying beds. Setelah didapatkan sludge dengan

kandungan air yang rendah, maka sludge dapat diinsinerasi atau dilakukan landfill

atau dapat dijadikan pupuk bagi tanaman disekitar pabrik.

Gambar 5.1.1 Proses Kerja Filtrasi Tekan

(Sumber: Sludge Treatment and Disposal by ISWA Working Group on

Sewage & Waterworks Sludge)

Pengomposan dilakukan karena sludge memiliki kandungan nutrient yang

dibutuhkan oleh tumbuhan seperti fosfor dan nitrogen. Untuk proses

pengomposan, kandungan airnya adalah 55%. Dalam proses pengomposan, laju

biodegredasi dapat dikendalikan dengan mengatur aerasi dan kelembaban.

Apabila sludge dilakukan insinerasi, maka suhu pembakaran adalah 850oC.

55

Sistem perlakuan awal (pretreatment) akhir-akhir ini dioptimalkan untuk

menghilangkan material padatan / endapan dengan menggunakan prinsip air

flotation yang dikombinasikan dengan neutralisasi limbah serta penambahan

flocculants dan polyelectrolytes. Meskipun sistem ini dapat menghilangkan

material padatan / endapan dan nutrisi yang terkandung, namun memiliki

keterbatasan dalam menghilangkan kandungan komponen organik karena sumber

utama dari BOD5 dari limbah industri susu (dairy plant) adalah laktosa yang

mudah larut (soluble) dan dengan demikian tidak dapat dihilangkan melalui

metode fisis atau kimiawi.

5.1.2 Perlakuan Biologis (Biological Treatment)

Sistem Aerobic

Pada sistem pengolahan aerobic, bakteri, dengan ketersediaan oksigen,

akan mengubah komponen organik pada limbah menjadi karbondioksida, air, dan

biomass. Parameter keberhasilan yang umum digunakan pada activated sludge

plant untuk limbah industri susu yaitu 94% COD, 99% BOD5, 70% TKN dan 50%

total penghilangan fosfor. Selain activated sludge plant, beberapa sistem

pengolahan limbah aerobic yang biasa digunakan antara lain trickling filters,

rotating biological contactors dan berbagai jenis kolam aerasi mekanis

(mechanically aerated lagoon systems).

Sistem Anaerobic

Pada sistem pengolahan anaerobic, bakteri anaerob, dengan ketidakhadiran

oksigen, akan mengubah komponen organik pada limbah menjadi metana,

karbondioksida, dan air. Bentuk organik dari nitrogen akan diubah menjadi bentuk

nitrogen amonia (ammonium nitrogen). Reaksi anaerobic dapat berlangsung di

sistem kolam beraliran rendah (low rate lagoon systems) atau reaktor dengan laju

tinggi (high rate reactors).

5.1.3 Reduksi emisi gas (Reduction of Air Emissions)

Seperti telah disebutkan sebelumnya, emisi utama yang dihasilkan pada

produksi susu (dari rangkaian boiler, dsb) adalah nitrogen oksida, sulfur oksida,

dan partikel-partikel (debu dan sejumlah kecil endapan minyak). Metode utama

yang digunakan untuk mengurangi emisi gas yaitu:

56

Cyclones dan Multicyclones

Cyclones menambahkan putaran angin pada gas hasil pembakaran

sehingga dapat memisahkan partikel yang lebih berat dari bagian luar aliran udara.

Karena itu, cyclones bermanfaat untuk pemisahan partikel-partikel besar.

Baghouse Filters

Bag-filters berfungsi untuk pemisahan partikel-partikel kecil, namun

diperlukan area permukaan yang luas.

Electrostatic Precipitators

Medan elektrostatis yang kuat akan menghasilkan partikel-partikel

menjadi bermuatan sehingga saling tarik menarik dan kemudian dapat

dipresipitasi melalui piringan elektroda besar.

Wet Scrubbers

Gas dalam pipa dialirkan dari bawah ke atas dan melewati ruang-ruang

peralatan bersamaan dengan penyemprotan air (dengan atau tanpa penambahan

zat aditif) dari atas ke bawah untuk mengabsorbi kontaminan.

5.2 Pengolahan limbah keju

Pada tahap ini, limbah dari industri keju sudah jauh berkurang dari

sebelumnya. Berikut ini adalah limbah yang masih perlu diolah.

5.2.1 Delactoce whey

Delactoce whey masih mengandung banyak nutrisi yang tidak dapat

dikristalkan, berupa bahan-bahan organik yang memerlukan pengolahan limbah.

Berikut adalah tahapan-tahapan pengolahan limbahnya.

Primary treatment

1. Screening

Tujuannya untuk menghilangkan FOG (fat, oil, grease) dalam jumlah

besar. Masalah utama yang dihadapi adalah sering terjadi penyumbatan pada

saringan, sehingga diperlukan teknik dan kondisi operasi yang tepat.

2. Flow and load equalization

Berbagai komposisi dan aliran yang berbeda disamakan untuk perlakuan

selanjutnya. pH juga diatur pada tahap ini, baik menambahkan asam atau basa.

Pengaturan dilakukan dalam tangki buffer.

57

3. Sedimentation

Bertujuan menghilangkan partikel tersuspensi yang lebih berat dari air.

Endapan padatan akan dibuang dari dasar tangki.

4. Dissolved air flotation (DAF)

Bertujuan menghilangkan bahan-bahan yang lebih ringan dari air,

misalnya FOG yang tersisa

5. Centrifugation

Untuk memisahkan partikel yang terlalu kecil untuk disedimentasikan.

Tahap ini akan mengurangi SS, FOG, dan BOD/COD

6. Precipitation

Penghilangan fosfor dengan penambahan zat kimia

Secondary treatment

Tujuan utamanya adalah penghilangan bahan-bahan organik biodegradable

dan SS secara biologi. Pada tahap ini akan menurunkan angka BOD agar

didapatkan nilai BOD sesuai baku mutu. Proses dapat dilakukan dengan

menggunakan proses aerobik dan anaerobik. Dari data limbah di atas, proses dapat

dilakukan dengan proses aerobic karena nilai BOD kurang dari 10000 mg/l.

Metode pengolahan limbah yang dapat dilakukan adalah pengolahan biologis.

Dalam industri pengolahan susu, pengolahan limbah dapat dilakukan dengan

pengolahan biologis. Sistem biologis memiliki kelebihan dalam mengubah bahan

organik menjadi bahan yang lebih sederhana dan mengabsorp kandungan

logam.Sistem Biologis Aerobik bergantung mikroorganisme yang membutuhkan

oksigen untuk mengoksidasi bahan-bahan organik.

58

Gambar 5.2.1Pengolahan dalam Kolam Aerobik dan Bagan Kolam Sedimentasi

(Sumber: purdue)

Dalam proses aerobik, limbah yang masuk dimasukkan dalam kolam

aerobik. Kolam ini akan dialiri udara untuk mensuplai oksigen. Dalam proses ini,

terjadi pengendapan limbah. Lumpur yang terendapkan akan dibuang, effluen

dalam kolam pertama akan masuk ke kolam sedimentasi untuk dilakukan

sedimentasi lanjutan sehingga akan didapatkan effluen yang lebih bersih dari

lumpur.

Gambar 5.2.2 Proses Umum Pengolahan Aerobik

(Sumber: purdue)

59

Secara umum proses aerobik dibagi menjadi beberapa kolam. Pertama

kolam penampungan menampung limbah. Limbah yang masuk sudah dilakukan

proses pra-pengolahan. Selanjutnya akan masuk ke kolam aerasi. Dari kolam

aerasi ini akan dihasilkan efluen yang kandungan organiknya menurun. Masuk ke

kola settlement untuk menghasilkan efluen yang siap dibuang dan lumpur.

Lumpur yang dihasilkan dapat diolah, misalnya menjadi pupuk, ergantung pada

kandungan lumpur.

Tertiary treatment

Bergantung pada tujuan penggunaan air. Bila air ingin dimanfaatkan lagi

sebagai air irigasi, air pendingin, ataupun air pencuci, maka beberapa perlakuan

tambahan ini diperlukan. Diantaranya adalah:

Penghilangan fosfor secara biologi

Disinfeksi dan sterilisasi

Membran filtrasi

Membran filtrasi adalah teknik yang digunakan melibatkan mikrofiltrasi,

ultrafiltrasi, nanofiltrasi, atau reverse osmosis. Penggunaan filter ini disesuaikan

dengan partikel apa yang akan diambil. Untuk mengambil whey protein, maka

ukuran filter yang digunakan adalah lebih kecil dari 0.01 mikrometer, yakni

menggunakan ultrafiltrasi.

Gambar 5.2.3. Perbedaan poros nutisi (Sumber: whey spreading)

Prinsip pemisahannya adalah menggunakan membran semipermeable dan

menggunakan perbedaan tekanan hidrostatik sebagai gaya penggerak. Mekanisme

separasinya berdasarkan efek pengayakan dari filter terhadap ukuran partikel yang

terlihat pada gambar.

60

Gambar 5.2.4 Gambaran Proses Filtrasi Whey

(Sumber: whey spreading)

Dari gambar di atas, whey akan terjebak dalam saringan dan akan

bergabung dalam aliran retentate. Partikel yang lebih kecil dari ultrafiltrasi akan

keluar bergabung dengan aliran permeate yang akan masuk pengolahan limbah

selanjutnya. Retentate inilah yang akan digunakan kembali sebagai whey yang

telah di-recovery.

5.2.2 Salt water

Pada proses salitng akan menghasilkan limbah berupa air garam. Air ini

kemudian akan didemineralisasi agar aman bagi lingkungan. Proses ini

menggunakan prinsip perpindahan ion, yang ditunjukan pada gambar. Whey

masuk kedalam cation exchanger, ion H+akan menurunkan pH sampai sekitar 1.5.

kemudian whey berlanjut ke anion exchanger dan mendapatkan ion OH- yang

akan meningkatkan kembali pHnya. Proses ini akan mendemineralisasi whey

sampai 90%

61

Gambar 5.2.5. Elektrodialisis Limbah Garam Hasil Proses Produksi Keju

(Sumber: whey spreading)

62

KESIMPULAN

Limbah pada industri susu yang paling besar berupa sludge endapan susu

Limbah pada industri keju yang paling besar berupa whey

Limbah pada industri produk olahan susu memiliki karakteristik BOD,

COD, dan SS yang tinggi

Reduksi sumber limbah pada industri pengolahan susu dapat dicapai

dengan mengevaluasi beberapa aspek sebagai berikut : bahan baku,

formulasi produk, plant layout, kontrol proses, maintenance teratur, proses

filling.

Selain limbah hasil proses sebuah pabrik juga menghasilkan limbah hasil

cucian alat

Air hasil cucian alat juga memiiliki kandungan BOD (Biological Oxygen

Demand) dan SS (Suspended Solid)

Dua hal yang bisa diminimisasi dari limbah hasil cucian adalah

penggunaan air dan output BOD dan SS ke lingkunga dengan cara

menggunakan kembali air hasil cucian yang masih mengandung BOD dan

SS yang cukup rendah

Jalur Penggunaan kembali air bekas cucian adalah dari homogenisasi

digunakan untuk fortifikasi kemudian digunakan kembali untuk

pasteurisasi. Tentunya dengan penambahan air dari PAM sesuai kebutuhan

aliran pencucian

Jumlah Air cucian yang digunakan setelah dan sebelum minimisasi adalah

sebagai berikut

Line

Air yang dibutuhkan (L/day)

Sebelum

Perubahan

Setelah

Perubahan

1 1,5 1,5

2 1,5 0,9

3 3 1,5

4 0,6 0,6

63

Jumlah BOD dan SS yang dihasilkan setelah dan sebelum minimisasi

adalah sebagai berikut

Pengolahan limbah yang dilakukan berdasarkan pengolahan untuk bahan

organik. Banyaknya tahapan pengolahan bergantung pada spesifikasi akhir

dan tujuan penggunaan air limbah.

PENDAPAT DAN SARAN

Pemahaman secara menyeluruh terhadap suatu limbah pabrik, mulai dari

proses produksi, minimisasi, sampai pada pengolahan tahap akhir memberikan

gambaran yang baru terhadap sebuah industri. Selain proses yang baik dan efektif

ternyata sebuah industri juga harus diperlengkapi dengan pengolahan limbah yang

baik agar dapat dikatakan sebagai industri yang berhasil.

Saran dalam pembuatan makalah selanjutnya, pembahasan industri

difokuskan pada satu produk saja, sehingga bisa dipahami perjalanan material-

material mulai dari awal proses, minimisasi, sampai limbah akhir. Dalam makalah

ini kami sempat merasa kesulitan mencari benang merah untuk membahas seluruh

produk turunan susu secara runut, sehingga pada akhirnya kami hanya membahas

beberapa produk turunan susu saja.

64

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. AS 3901/ ISO 9001, Quality Systems for Design, Development,

Production, Installation and Servicing.

Anonim. Cheese Production Process. www.jumo.co.uk/en_GB/Industry/

food/applications/dairy/milk-processing/cheese-production-process.html (1

Desember 2013).

Anonim. Industrial Waste Minimisation – Procedures for Waste Assessments,

EPA Publication 358, February 1993.

Arvanitoyannis, I.S. 2008. Waste Management for the Food Industries. Greece:

Elsevier.

Eckenfelder, W. Wesley.2000.Industrial Water Polution Control.USA : Mc Graw

Hill.

Harper W J. Waste Management Control Handbook for Dairy Food Plants. US

EPA Publication No 600/2-84-043.

J. W. Barnett, S. L. Robertson and J. M. Russell, Environment Portfolio, New

Zealand Dairy Research Institute, Private Bag 11 029, Palmerston North,

2000.

Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No. 13 Tahun 1995. Tentang:

Baku Mutu Emisi Sumber Tidak Bergerak.

The UNEP Working Group for Cleaner Production in the Food Industry. 2004.

Eco-efficiency for the Dairy Processing Industry. Dairy Australia : Australia

Thompson, G. T. 1998. Waste Management Issues for Dairy Processors.

Madison: Department of Natural Resources.

Wit, J.N. 2001. Lecturer’s Handbook on Whey and Whey Products. 1st Edition.

Belgium: European Whey Products Association.

Limbah - Kelompok 6 - Industri Susu

Documents

Transcript of Limbah - Kelompok 6 - Industri Susu