BAB I

PENDAHULUAN

1.1. MENGENAL SUSU

A. PENGERTIAN SUSU

Susu adalah cairan bergizi berwarna putih yang dihasilkan oleh kelenjar susu

mamalia betina.Susu adalah sumber gizi utama bagi bayi sebelum mereka dapat

mencerna makanan padat. Susu binatang (biasa nya sapi) juga diolah menjadi

berbagai produk seperti mentega, yogurt, eskrim, keju, susu kental manis, susu bubuk

dan lain-lainnya untuk konsumsi manusia.

Menurut SNI 01-3141-1998 definisi susu murni adalah cairan yang berasal

dari ambing sapi sehat dan bersih diperoleh dengan cara pemerahan yang benar, yang

kandungan alamiahnya tidak dikurangi atau ditambah sesuatu apapun dan mendapat

perlakuan apapun. Susu segar adalah susu murni yang tidak mendapat perlakuan

apapun kecuali proses pendinginan tanpa mempengaruhi kemurniannya.

Komposisi susu terdiri atas air (water), lemak susu (milk fat), dan bahan

kering tanpa lemak (solids nonfat). Kemudian, bahan kering tanpa lemak terbagi lagi

menjadi protein, laktosa, mineral, asam (sitrat, format, asetat, laktat, oksalat), enzim

(peroksidase, katalase, pospatase, lipase), gas (oksigen, nitrogen), dan vitamin (vit. A,

vit. C, vit. D, tiamin, riboflavin). Persentase atau jumlah dari masing-masing

komponen tersebut sangat bervariasi karena dipengaruhi berbagai faktor seperti faktor

bangsa (breed) dari sapi (Anonim, 2004).

Susu merupakan bahan pangan yang memiliki komponen spesifik seperti

lemak susu, kasein (protein susu), laktosa (karbohidrat susu), mineral dan vitamin

http://www.wikipedia.org/susu

.

B. SEJARAH SUSU

Pada zaman dahulu, susu telah dipakai sebagai bahan pokok pangan manusia.

Manusia mengambil susu dari hewan yang memiliki kelenjar susu, seperti sapi, kuda

dan domba. Sapi dan domba mulai dijinakkan sejak 8000 SM untuk diambil daging,

bulu dan susunya. Di Timur Tengah, susu bahkan terfermentasi menjadi keju oleh

para pengembara gurun di sana. Diperkirakan susu mulai masuk kedataran Eropa pada

abad 5000 SM melewatidaerah Anatolia.Sementara, susu mulai masuk ke Inggris

pada periode Neolitik.

Penggunaan keju dan susu dari Timur Tengah lewat Turki mulai dikenal oleh

bangsa Eropa pada zaman Pertengahan. Kemudian, pada abad ke-15, para pelaut

mulai membawa sapi perah untuk dipelihara dan diternakkan di dataran Eropa untuk

konsumsi susu. Susu sapi sendiri baru dikenal oleh bangsa Indonesia lewat penjajahan

Hindia Belanda pada abad ke 18.

http://www.wikipedia.org/susu

C. MANFAAT SUSU

Orang-orang yang meng konsumsi segelas susu setiap harinya minimal

mendapat 11 macam manfaat dari susu :

1. Susu mengandung potassium, yang dapat menggerakan dinding pembuluh darah pada

saat tekanan darah tinggi untuk menjaganya agar tetap stabil, mengurangi bahaya

akibat apopleksi, juga dapat mencegah penyakit darah tinggi dan penyakit jantung.

2. Dapat menetralisir racun seperti logam, timah dan cadmium dari bahan makanan lain

yang diserap oleh tubuh.

3. ASI (Air Susu Ibu) dan kandunganlemak di dalamnya dapat memperkuat daya tahan

fungsi syaraf, mencegah pertumbuhan tumor pada sel tubuh.

4. Kandungan tyrosine dalam susu dapat mendorong hormone kegembiraan—unsur

serum dalam darah tumbuh dalam skala besar.

5. Kandungan yodium, seng dan leticin dapat meningkatkan secara drastic keefisiensian

kerja otak besar.

6. Zatbesi, tembaga dan vitamin A dalam susu mempunyaifungsiterhadap kecantikan,

yaitu dapat mempertahankan kulit agar tetap bersinar

7. Kalsium susu dapat menambah kekuatan tulang, mencegah tulang menuyusut dan

patah tulang.

8. Kandungan magnesium dalam susu dapat membuat jantung dan system syaraf tahan

terhadap kelelahan.

9. KandunganSeng pada susu sapi dapat menyembuhkan luka dengancepat.

10. Kandungan vitamin B2 di dalam susu sapi dapat meningkatkan ketajaman

penglihatan.

11. Minum susu sebelum tidur dapat membantu tidur.

http://www.benih.net/lifestyle/11-manfaat-susu.html#more-460

1.2. JENIS-JENIS SUSU

Jenis-jenis susu yang tersedia di pasaran juga bermacam-macam. Ada istilah-istilah

yang dikatakan sebagai zat yang terkandung dalam susu yang mungkin belum Anda

ketahui. Beberapa istilah tersebut yaitu:

Full cream

Mengandung 4% lemak dan umumnya banyak mengandung vitamin A dan vitamin D.

Low fat

Susu rendah lemak, karena kandungan lemaknya hanya setengah dari susu full cream.

Skim

Susu yang kandungan lemaknya lebih sedikit lagi, kurang dari 1%.

Susu evaporasi

Yaitu susu yang telah diupkan sebagian airnya sehingga menjadi kental. Mirip dengan

susu kental manis, tetepi susu jenis ini rasanya tawar.

Susu pasteurisasi

Susu yang melalui proses pasteurisais (dipanaskan) 65° sampai 80° C selama 15 detik

untuk membunuh bakteri patogen yang dapat menyebabkan penyakit.

Flavoured

Sebenarnya susu full cream atau low fat yang ditambahkan rasa tertentu untuk variasi.

Misalnya susu coklat, strawberry, pisang, dan rasa lainnya. Umumnya memiliki

kandungan gula yang lebih banyak karena penambahan rasa ini.

Calcium enriched Milk

Susu yang ditambah dengan kandungan kalsium dan kandungan lemaknya telah

dikurangi.

UHT

Merupakan singkatan dari Ultra-High Temperature-Treated. Susu jenis ini adalah

susu yang dipanaskan dalam suhu tinggi (140° C) selama 2 detik yang kemudian

langsung dimasukkan dalam karton kedap udara. Susu ini dapat disimpan untuk waktu

yang lama.

CLA

Susu ini bermanfaat bagi orang yang ingin merampingkan tubuh. Kepanjangan dari

CLA adalah Conjugated Linoleic Acid yang akan membantu dalam pembentukan otot

dan mempercepat pembakaran lemak.

BAB II

ISI

2.1 INDUSTRI SUSU

Kebanyakan susu yang diproduksi dengan skala industri adalah susu bubuk. Industri

susu bubuk biasanya menggunakan metode spray drying. Metode spray drying adalah salah

satu metode yang sangat penting untuk dehidrasi makanan cair di barat. Perkembangan

proses ini sudah berhubungan sangat dekat dengan industri susu dan permintaan untuk susu

bubuk. Meskipun dewasa ini sudah dipergunakan juga untuk industri-industri lainnya.

Industri susu bubuk yang sebenarnya adalah proses yang sederhanan sekarang telah

menjadi industri skala besar. Industri ini melibatkan penghilangan air pada biaya serendah

mungkin dibawah kondisi yang sangat higienis dengan mempertahankan kondisi alami susu-

warna, rasa, kelarutan, dan nilai nutrisi-. Semua susu (full cream) mengandung, sekitar 87 %

air dan susu skim mengandung sekitar 91 % air. Dalam industri susu bubuk, air ini

dihilangkan dengan mendidihkan susu pada tekanan rendah dalam proses yang dikenal

dengan evaporasi. Susu konsentrat susu kemudian disemprotkan ke dalam dalam bentuk

kabut yang baik ke dalam air panas untuk lebih lanjut menghilangkan embun dan

menghasilkan bubuk. Untuk sekitar 13 kg susu bubuk (WMP) atau 9 kg susu bubuk skim

(SMP) dapat dibuat dari 100 L susu cair.

2.2 PROSES PRODUKSI SUSU BUBUK SECARA UMUM

Gambar 1. Skema pembuatan susu bubuk secara umum

Prinsip pembuatan susu bubuk adalah mengurangi kadar air yang terdapat dalam susu

sampai batas tertentu dengan tujuan agar daya simpan susu ini menjadi lebih lama.

Pengurangan kadar air berarti pula penurunan aktivitas air dalam susu. Dengan

menurunnya nilai Aw (water activity) maka pertumbuhan organism dapat terhambat.

1. Standarisasi

Standarisasi adalah salah satu tahap pengolahan susu segar yang bertujuan untuk

mendapatkan bahan baku yang baik dan siap diproses. Hal ini dilakukan agar

komposisi susu seperti lemak, protein, dan gula sesuai formulasi dan menjaga

keseragaman produk.

2. Pasteurisasi dan Separasi

Pasterurisasi adalah proses untuk membunuh bakteri pathogen dalam susu dengan

cara pemanasan, sedangkan separasi dalam hal ini bertujuan untuk memisahkan cream

dan skim susu serta kotoran yang terkandung dalam susu.

3. Pengentalan (Evaporasi)

Proses evaporasi bertujuan untuk meningkatkan persentase total solid susu dengan

cara menguapkan sebagian kandungan air dalam susu. Penguapan ini dimungkinkan

dengan menggunakan steam suhu tinggi.

4. Pencampuran

Pada proses pencampuran semua bahan baku dan bahan tambahan dicampur menjadi

menjadi satu dalam sebuah tanki pencampuran. Susu yang telah dievaporasi dialirkan

dari tanki penyimpanan susu evaporasi ke tanki pencampur. Sebelum di alirkan, susu

evaporasi dipanaskan pada alat plate heat exchanger hingga mencapai suhu 55-60°C.

Pada pencampuran dan pemanasan ini terjadi reaksi maillard. Reaksi Maillard

pertama kali ditemukan oleh Louis Camille Maillard adalah reaksi antara karbohidrat

dan protein yang berakibat pada perubahan pada warna, rasa dan nutrisi pada

makanan.

Reaksi Mallard terdiri dari tiga tahap, yaitu :

1. initial step: pembentukan N glycoside

2. Setelah pembentukan N glycoside ion ammonium terbentuk dan kemudian

terisomerisasi, reaksi ini disebut Amadori rearrangement dan membentuk senyawa

yang disebut ketosamine:

           

3. ketosamine menghasilkan dehidrat yang lain ke dalam reduktan dan dehidro

reduktans, yaitu karamel , atau menghasilkan pembelahan hidrolitik rantai pendek

yang menghasilkan produk seperti diacetyl, acetol atau pyruvaldehyde yang kemudian

mengalami degradasi stecker.

http://www.chm.bris.ac.uk/webprojects2002/rakotomalala/maillard.htm

5. Homogenisasi

Proses dari homogenisasi menurun kan atau memperkecil ukuran globula lemak

menjadi sekitar 2 mikron ataukurang dan meningkatkan area permukaan globula

lemak sekitar 6 kali sehingga system emulsi lemak susu menjadi stabil.

6. Pengeringan

Proses pengeringan merupakan inti dari keseluruhan proses pembuatan susu bubuk,

dimana pada proses ini terjadi perubahan bentuk susu dari bentuk cair ke bubuk.

Konsentrat susu yang di umpankan ke spray dryer di semprotkan melalui lubang

nozzle. Proses terjadinya susu bubuk melalui pengeringan secara semprot ini

dilakukan dengan tahap. Tahap pertama adalah penyebaran konsentrat dalam bentuk

tetesan-tetesan halus dengan menggunakan nozzle. Tahap kedu aadalah dengan

menguapkan kandungan air dari partikel yang terbentuk dengan mengalir kan udara

panas yang kering.

SATUAN OPERASI DAN KONDISI OPERASI PROSES SPRAY DRYING

Satuan operasi :

1. Pre-konsentrasi cairan

2. Atomisasi (pembuatan droplet)

3. Pengeringan dalam arus panas (udara kering)

4. Pemisahan bubuk dari udara basah

5. Pendinginan

6. Pengemasan Produk

Kondisi operasi :

Kondisi operasi rata-rata pada proses pembuatan susu bubuk :

Temperature of air (ambient) 25o C

Temperature of feed: 60o C

Temperature of inlet air: 150o C

Temperature of outlet air: 82o C

Temperature of drop surface (const. zone) 30o -45o C

Relative humidity (ambient air) 55.0 %

Relative humidity (inlet air, psychrom.) 0.3 %

Relative humidity (outlet air, psychrom.) 12.0 %

Moisture content of milk: 87.0 %

Moisture content of concentrate: 45.0 %

Moisture content of powder: 4-5.0 %

Moisture zone (constant rate): 90<—>30.0 %

Moisture zone (falling rate): 30<—> 5.0 %

Droplet size (initial), av. diameter: 40.0 µ

Particle size (final) , av. diameter: 20.0 µ

Density of milk 1.33 g/ccm

Density of milk powder (bulk): .33 g/ccm Velocity of air: 61.0 meters/sec

Velocity of droplet(initial): 17,000.0 cm/sec

Velocity of droplet (free fall): Å 1.0 cm/sec

Drying time (constant rate zone): .0023 sec

Drying time (falling rate zone): .0014 sec

Drying time (total): .0037 sec

Travel distance for drying: 13.5 cm

http://class.fst.ohio-state.edu/Dairy_Tech/14Spraydrying.htm

SKEMA SPRAY DRYER

Berikut adalah skema spray dryer dengan dilengkapi sebuah centrifugal atomizer dan

cyclone separator.

Gambar 2. Skema spray dryer

7. Pengemasan (filling)

Setelah proses pengeringan, selanjutnya susu bubuk siap untuk dikemas (filling).

8. Pengujian kualitas susu

Pengujian kualitas susu segar sangat penting dilakukan, hal ini untuk menjaga agar

produk susu bubuk yang dihasilkan tetap terjaga baik dan berada pada spesifikasi yang

ditetapkan oleh perusahaan. Beberapa uji yang dapat dilakukan untuk mengetahui kualitas

susu:

1. Uji organoleptik

2. Berat jenis

4. Uji pH

5. Kadar lemak

6. Uji keasaman

7. Uji temperature dan titik beku susu

2.3. TINJAUAN TERMODINAMIKA DAN KINETIKA

Tinjuauan termodinamika dan kinetika dapat dilihat dari reaksi pembuatan asam susu

melalui fermentasi, yaitu :

Reaksi : C6H12O6 (aq) 2C2H5OCOOH (aq) + E

Kondisi Operasi :

Suhu umpan : 60o C

Suhu Udara masukan : 150o C

Suhu Udara keluar : 82o C

Untuk menghitung ∆H reaksi, kami menggunakan metode Energi Ikatan Rata-rata.

Dan hasil yang kami dapat:

∆H glukosa = 11.402 kJ/mol

∆H C2H5OCOOH = 4240 kJ/mol

∆H reaksi fermentasi yoghurt = 2.922 kJ/mol.

Dari data tersebut karena ∆H reaksi positif (+) sehingga diketahui reaksi yang terjadi adalah

endoterm.

Sedangkan untuk mengetahui arah reaksi (searah atau dapat balik), dilakukan

perhitungan menggunakan data energi Gibbs permbentukan sebagai berikut.

Data energi Gibbs pembentukan reaktan :

∆ G f2980 glukosa =-1,15× 10-5 J

mol

Data energi Gibbs pembentukan produk :

∆ G f2980 C2 H 5 OCOOH=3,31× 10-5 J

mol

∆ G0 reaksi= ( 2×∆ Gf2980 C2 H 5 OCOOH ) - (∆ Gf298

0 glukosa )

=[ (2 ×3,31× 10-5 )−(-1,15×10-5 ) ]

=(6,62×10-5 +1,15× 10-5 )

=7,77 ×10-5 J/mol

Laktobacillus bulgarcus

Persamaan va n ' t Hoff : ∆ Greaksi0 =-RT ln K

K standar pada 298,150 K→ K= e∆Greaksi

0

RT = e7,77 ×10-5

1,987×298,15 = 3,1762 x 10−3

Berdasarkan perhitungan tersebut, diperoleh harga K ≤ 1, sehingga reaksi yang terjadi

merupakan reaksi bolak-balik (reversible).

(Smith, J.M. dan Van Nes, H.C., 1987, “Introduction to Chemical

Engineering Thermodynamics”, 4th edition, McGraw Hill International Book

Company, Tokyo)

Tinjauan Kinetika

Reaksi : C6H12O6 (aq) 2C2H5OCOOH (aq) + E

Kondisi Operasi :

Suhu umpan : 60o C

Suhu Udara masukan : 150o C

Suhu Udara keluar : 82o C

Tinjauan kinetika ini bertujuan untuk mengetahui harga konstanta kecepatan reaksi

pembentukan yoghurt.Pendekatan laju reaksi menggunakan persamaan Arrhenius berikut.

k=A× e- Ea

RT

Keterangan:

k = Konstanta kecepatan reaksi

A = Frekuensi faktor tumbukan

Ea = Energi aktivasi

R = Konstanta gas ideal

T = Suhu reaksi

k=3,128× e-2563,7438314xT

k=3,128× e- 0,3084T

Laktobacillus bulgarcus

Sesuai hukum Arrhenius tersebut, semakin tinggi suhu, maka konstanta kecepatan

reaksi yang diperoleh akan semakin besar. Dengan demikian, laju reaksi pun semakin

meningkat.

(“Perry’s Chemical Engineer’s Handbook”, 6th edition, McGraw Hill Book Company, Singapore)

Hubungan konversi vs suhu pada tinjauan termodinamika dan kinetika

Rumus perhitungan :

- Untuk tinjauan termodinamika

K=C R

C A

=CA 0 X AE

CA 0 (1−X A 0 )=

X AF

1−X AF

K=0,967 exp¿

X AE=K

K+1

(O., Levenspiel.”chemical Reaction Engineering 3th ed, new york. 1999)

Dari persamaan di atas dapat dihitung

T (Kelvin) K XAE

273 0 0

283 1,174 0,54

293 4,555 0,82

303 6,692 0,87

307 7,333 0,88

Berdasarkan data di atas, diperoleh grafik dengan persamaan y = 10-5X3-0.013X2+4.325X-

452.5 sebagai berikut:

270275

280285

290295

300305

3100

0.2

0.4

0.6

0.8

1

f(x) = 0.0000145224 x³ − 0.01373821 x² + 4.32572021 x − 452.506214

tinjauan termodinamika

tinjauan termodinamikaPolynomial (tinjauan termodinamika)

Suhu (K)

Konv

ersi

Grafik 1

- Untuk tinjauan kinetika

k=3,128 xe0,3084

T

X AE=( kk+1

)1/2

(O., Levenspiel.”chemical Reaction Engineering 3th ed, new york. 1999)

Berdasarkan data di atas, diperoleh grafik dengan persamaan y = -4.10 -6X4+0.005X3-2.254X2+445.3X-32975

270 280 290 300 3100

0.20.40.60.8

1f(x) = − 0.00000427567 x⁴ + 0.00507082 x³ − 2.25445 x² + 445.324 x − 32975

tinjauan Kinetika

tinjauan KinetikaPolynomial (tinjauan Kinetika)

Suhu (K)

Konv

ersi

Grafik 2

Dari perhitungan rumus diatas didapat data suhu reaksi dengan konversi reaktan

menjadi produk:

T

(Celcius

)

Konversi

termodinamik

a

Kinetik

a

273 0 0

283 0.54 0,8709

293 0.82 0,8706

303 0.87 0,8705

T (Kelvin) k XAE

273 0 0

283 3,13141 0,8709

293 3,13129 0,8706

303 3,13118 0,87059

307 3,13114 0,87050

9

307 0.88

0,8705

0

Dari data di atas dapat dibuat hubungan antara tinjauan thermodinamika dengan kinetika

dengan grafik koversi versus suhu.

270 275 280 285 290 295 300 305 3100

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Grafik Perpotongan Tinjauan Termodinamika dan Tin-jauan Kinetika

tinjauan termodinamikatinjauan kinetika

Suhu (K)

Konv

ersi

Dari grafik tersebut didapatkan konversi sebesar 87% dengan suhu optimal 30o C atau

303 K. Berdasarkan dari literatur didapat konversi optimal yang mencapai 89% dengan suhu

optimal 304 K. terdapat sedikit perbedaan suhu dan konversi optimal yang didapat dari grafik

dan literatur dengan % penyimpangan untuk suhu adalah 3,29x10-3% dan untuk konversi

adalah 0,022 %.

O’leary, V. S. dan Woychick, J. H.. 1976. A Comparison of Some ChemicalProperties of Lactic Acid Made from Control and Lactose Trented Milk.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

1. Susu adalah cairan bergizi berwarna putih yang dihasilkan oleh kelenjar susu mamalia

betina.

2. Susu memiliki banyak jenis serta banyak manfaat

3. Susu yang biasa diproduksi dalam skala industri adalah susu bubuk

4. Proses pengeringan susu bubuk umumnya menggunakan proses spray drying dengan

kondisi optimum pada suhu 30oC serta konversi 87%.

3.2. Saran

1. Dalam proses industri susu pada khususnya dan industri kimia pada umumnya perlu

diperhatikan hal-hal yaitu : satuan operasi, kondisi operasi, tinjauan termodinamika dan

kinetika.

2. Disarankan pada masyarakat agar mengkonsumsi susu, karena bertujuan untuk

memenuhi nutrisi dan zat-zat yang dibutuhkan oleh tulang. Sebagai contoh digunakan

untuk mencegah terjadinya pengeroposan tulang (Osteoporosis).

DAFTAR PUSTAKA

Levenspiel, O. 1999. Chemical Reaction Engineering. 3rd ed. McGraw Hill International

Book company.Tokyo.

O’leary, V. S. dan Woychick, J. H.. 1976. A Comparison of Some Chemical Properties of

Yoghurt Made from Control and Lactose Trented Milk.

Perry, R.H. dan Green, D.W., 1984, “Perry’s Chemical Engineer’s Handbook”, 6th edition,

McGraw Hill Book Company, Singapore

Smith, J.M. dan Van Nes, H.C., 1987, “Introduction to Chemical Engineering

Thermodynamics”, 4th edition, McGraw Hill International Book Company, Tokyo

http://www.benih.net/lifestyle/11-manfaat-susu.html#more-460

http://class.fst.ohio-state.edu/Dairy_Tech/14Spraydrying.htm

http://www.chm.bris.ac.uk/webprojects2002/rakotomalala/maillard.htmhttp://www.wikipedia.org/susu