Susu merupakan produk peternakan yang mudah tercemar dan mudah rusak, walaupun secara alami susu segar mempunyai sifat bakteriostatik, namun demikian kemampuan bakteriostatik ini terbatas pada tingkat kontaminasi bakteri ke dalam susu tersebut. Apabila jumlah kontaminasi bakteri sangat tinggi, maka susu akan cepat rusak. Kualitas susu sangat dipengaruhi oleh faktor lingkungan. Pada suhu yang rendah dan sanitasi yang baik sifat bakteriostatik susu dapat tahan sampai 24 jam. Kontaminasi bakteri pada susu dapat terjadi saat pemerahan, penanganan atau pengolahan pasca panen dan pemasaran.

Tingginya kebutuhan harian akan pangan dari sereal dan protein terutama susu mendorong kemajuan teknologi untuk pengolahan produk susu dan sereal agar tahan lama dan mudah didistribusikan keseluruh lapisan masyarakat tanpa mengalami pengurangan nilai gizinya. Hal ini karena produk susu mudah rusak oleh kerja mikroorganisme, distribusi, suhu dan daya simpan yang pendek. Sedangkan produk sereal biasanya mengalami pengurangan nilai gizi selama proses pengolahan sehingga sebagai bahan makanan balita kurang memenuhi nilai gizinya.

1.2  Rumusan Masalah

1.3  Tujuan

            2.1.1        Penerimaan Susu Segar

Tahap pertama adalah penerimaan susu segar dari beberapa KUD. Sebelum digunakan sebagai bahan dasar pembuatan susu kental manis terlebih dahulu diadakan pemeriksaan di laboratorium QA. Kemudian susu ditampung dalam Fresh Milk Tank (FMT) atau silo susu segar melalui balance tank untuk menyeimbangkan aliran dan mengukur volumenya. Susu yang masuk melalui pipa pemasukan akan mengangkat pelampung yang ada di dalam balance tank. Pelampung tersebut berfungsi untuk menjaga permukaan air susu dalam tangki tetap konstan. Setelah penuh, katup secara otomatis akan menutup pipa pemasukan dan proses pengisian berhenti. Sebelum masuk ke balance tank susu akan melewati air elimination vessel yang berfungsi untuk melepaskan udara (O₂) dari dalam susu sehingga didapatkan volume susu yang lebih akurat. Dengan kondisi tanpa O₂ bakteri aerob tidak dapat berkembang biak.

Sebelum susu segar ditampung di dalam silo, setelah dari balance tank susu segar terlebih dahulu di saring dengan duplek filter agar benda-benda asing yang mungkin terdapat dalam susu segar dapat tertahan dalam filter. Setelah susu segar benar-benar bersih dari benda asing, susu segar didinginkan melewati plate cooler.

            2.1.2        Pendinginan

            Susu yang telah disaring masuk plate cooler berupa Plate Heat Exchanger (PHE) pada suhu maksimal 14^o C untuk didinginkan hingga mencapai suhu 4^o C menggunakan media air dingin bersuhu 2^o C. Susu dialirkan ke plate-plate dengan arah yang berlawanan dengan media pendingin. Dalam suhu rendah mikroba akan menjadi nonaktif, reaksi enzimatis terhambat serta reaksi kimia yang menyebabkan kerusakan dapat dicegah. Susu kemudian dialirkan ke dalam Fresh Milk Tank (FMT). Tangki ini dilengkapi pengaduk untuk menjaga susu tetap homogen, mencegah terbentuknya cream dan dilapisi dengan whole glass untuk menjaga suhu susu tetap 4^o C.

            2.1.3        Pasteurisasi

            Pasteurisasi bertujuan untuk membunuh semua mikrobia pathogen yang dapat merusak susu sehingga cita rasa dan komposisi susu dapat dipertahankan serta susu aman dikonsumsi. Susu segar dari FMT dipompa ke balance tank kemudian dialirkan menuju unit pasteurisasi berupa Plate Heat Exchanger (PHE). Pasteurisasi dilakukan secara kontinyu menggunakan suhu tinggi dalam jangka waktu yang singkat atau disebut sistem HTST (High Temperature Short Time).

            Plate Heat Exchanger (PHE) untuk pasteurisasi terdiri dari tiga bagian, yaitu bagian regenerasi, pasteurisasi dan pendinginan. Susu dialirkan ke bagian regenerasi untuk mengalami pemanasan awal menggunakan medium pemanas yakni susu yang telah mengalami pasteurisasi bersuhu 60^o C. Susu kemudian dialirkan kebagian pasteurisasi untuk mengalami pemanasan lebih lanjut sampai mencapai suhu 83^o C dengan medium pemanas steam bersuhu 110^o C. Susu lalu masuk holding tube untuk ditahan suhunya selama 15 detik. Setelah itu susu didinginkan dengan melewati bagian regenerasi terlebih dahulu sehingga terjadi kontak tidak langsung karena dibatasi oleh plat.

            Pendinginan kemudian dilakukan dibagian pendingin sampai suhu mencapai 4^o C. Pendinginan bertujuan untuk shocking bacteria, yakni mematikan bakteri yang tahan terhadap suhu pasteurisasi. Susu yang telah dipasteurisasi dengan sempurna ditampung dalam Pasteurized Milk Silo. Selanjutnya susu dialirkan ke unit compounding.

            2.1.4        Compounding (Pencampuran Basah)

Compounding merupakan proses pencampuran, pendispersian, dan pelarutan komponen padat (bubuk) dan cair untuk memperoleh campuran yang homogen sebelum dilakukan proses pengeringan.

Unit compounding terdiri dari alucon tipper, eductor serta compounding tank. Alucon tipper digunakan untuk menuang komponen bubuk yang akan dicampur di dalam eductor. Eductor dilengkapi dengan mixer berkecepatan tinggi untuk menghomogenkan campuran. Pencampuran dilakukan dengan cara diaduk selama 15-20 menit untuk mendapatkan hasil yang benar-benar homogen. Pencampuran semua komponen utama dan komponen bubuk dilakukan di compounding tank. Proses pencampuran berlangsung pada suhu 60-70^o C.

Sebelum masuk proses compounding, ada beberapa perlakuan pendahuluan yang harus dilakukan. Susu dipanaskan dalam plate heater yang berupa PHE sampai suhunya mencapai 65^o C menggunakan medium steam bersuhu 125^o C. Air dipanaskan sampai suhunya mencapai 70^o C. Pemanasan dilakukan dengan air panas yang bersirkulasi selama 30 menit melalui dinding luar tangki hingga suhunya mencapai 60^o C. Pemanasan dilakukan dalam Fat Day Tank (FDT). Setelah proses compounding selesai, campuran disaring melalui duplex filter lalu dipompa menuju ke balance tank.

            2.1.5        Sterilisasi

Tujuan utama dari proses sterilisasi adalah menurunkan jumlah total sel mikrobia dan spora agar susu dapat disimpan dalam jangka waktu lama tanpa pendinginan. Sterilisasi dilakukan menggunakan sistem Ultra High Temperature (UHT) dengan cara menyemprotkan atau menginjeksikan steam (Direct Steam Injection atau DSI) ke dalam campuran susu yang bergerak dalam suatu tabung sterilisasi.

Proses DSI terdiri dari 2 tahap, yaitu DSI I susu dipanaskan pada suhu 85^o C selama 4 detik kemudian dilanjutkan dengan DSI II susu dipanaskan pada suhu 120^o C selama 1 detik. Sterilisasi dilakukan dua tahap untuk mencegah denaturasi dan menghindari terjadinya browning. Proses pendinginan penguapan dilakukan secara cepat dengan mengalirkan susu panas ke dalam flash vessel dengan suhu 12-15^o C. Flash vessel menggunakan sistem vacuum yang diatur sedemikian rupa sehingga jumlah air yang diuapkan sama dengan besarnya air pengenceran pada saat uap diinjeksikan, artinya tidak terjadi perubahan total solid pada bahan. Karena tekanan pada flash vessel rendah cairan akan menguap dengan cepat. Proses penguapan ini menyerap energi dari cairan sehingga suhu cairan turun menjadi 60^o C. Uap air dibuang ke kondensator yang terletak di bagian atas flash vessel sedangkan cairan masuk ke homogenizer melalui duplex filter terlebih dahulu untuk disaring.

            2.1.6        Homogenisasi

Homogenisasi adalah suatu perlakuan untuk menyeragamkan ukuran globula lemak yang semula bervariasi dari 4-8 mikron menjadi ± 2 mikron. Tujuannya untuk menghindari pemisahan lemak dan terbentuknya lapisan cream (creaming) bila susu didiamkan.

Prinsip kerja homogenizer adalah dengan mengalirkan susu melalui celah yang sempit dengan kecepatan tinggi dan tekanan yang besar sehingga terjadi tumbukan antara globula lemak dengan katup penghalang dalam homogenizer yang menyebabkan globula-globula lemak pecah. Tenaga hidrodinamik dari pemotongan, kavitasi dan turbulensi yang terjadi dalam katup homogenisasi diduga bertanggung jawab terhadap proses terjadinya pemecahan globula lemak.

Proses homogenisasi dilakukan dalam dua tahap. Pada tahap pertama digunakan tekanan 1500 psia dan pada tahap kedua digunakan tekanan 500 psia. Tahap kedua dimaksudkan untuk memecah globula lemak yang belum pecah pada tahap pertama serta untuk mencegah penggabungan kembali globula lemak hasil pemecahan pada tahap pertama. Susu yang masuk dalam homogenizer mempunyai suhu 60^o C.

Pendinginan dilakukan dua tahap menggunakan alat Spiro Flow Preheater cooler. Tahap pertama mencapai suhu 38^o C dan tahap kedua mencapai suhu 8^o C. Media pendingin pada tahap pertama adalah cooled water sedangkan media pendingin untuk tahap kedua adalah chilled water. Dari Spiro Flow Preheater cooler, susu kemudian ditampung di Mixed Storage Tank (MST). Tangki ini dilengkapi dengan mantel berisi air dingin untuk menjaga kestabilan suhu campuran serta dilengkapi pengaduk berkecepatan 400 rpm untuk menghomogenkan campuran selama dalam penyimpanan.

            2.1.7        Evaporasi

Evaporasi merupakan proses penguapan sebagian air yang terdapat dalam susu untuk memperoleh susu pekat dengan kadar padatan sesuai dengan yang dikehendaki. Campuran susu dari MST dievaporasi menggunakan Single Effect Evaporator tipe falling film. Susu mengalir dari atas ke bawah pada bagian dalam tabung evaporator dan membentuk lapisan tipis yang mudah menguap oleh panas dari uap yang berada di sekeliling luar tabung.

Evaporasi dilakukan dalam satu tahap yang terdiri dari tiga fase sehingga prosesnya lebih efisien. Campuran dari MST bersuhu 8^o C masuk ke balance tank yang berfungsi untuk menjaga umpan masuk cairan pada proses evaporasi tetap konstan. Cairan lalu dipompa ke preheater pertama untuk dinaikkan suhunya menjadi 30^o C lalu masuk preheater kedua dan suhunya naik lagi mencapai 60^o C.. Preheater pertama menggunakan panas dari uap yang diperoleh dari vapour separator, sedangkan preheater kedua menggunakan panas dari uap yang keluar dari bagian atas calandria. Kondensat yang keluar dari preheater ditampung di tabung kondensat. Dari preheater kedua campuran lalu dibawa masuk ke calandria evaporator dimana campuran dilewatkan dalam tabung panas pada suhu 60-70^o C. Untuk menghemat penggunaan steam pada proses evaporasi, steam dicampur dengan uap panas yang berasal dari TVR (Thermo Vapour Recompression). Campuran steam masuk kebagian luar tabung, sementara cairan susu berada di bagian dalam tabung. Karena suhu steam lebih tinggi daripada suhu cairan maka steam akan mengembun di bagian luar tabung dan melepaskan energi. Energi ini yang dipakai untuk menguapkan cairan susu di bagian dalam.

Uap air yang dihasilkan akan masuk ke vapour separator dan dipisahkan dari droplet susu yang terbawa bersamanya dengan gaya sentrifugal. Sebagian uap air masuk ke TVR dan sebagian lagi masuk ke kondenser. Di kondenser uap akan terkondensasi menjadi cairan yang akan ditampung di tabung kondensat. Kondenser ini juga berfungsi untuk menghasilkan kondisi vakum dengan cara membuang uap air hasil penguapan di calandria. Kondisi operasi dibuat vakum untuk memperoleh suhu penguapan air yang cukup rendah (± 60^o C) sehingga kerusakan nutrisi dapat dikurangi.

Evaporator dilengkapi dengan densitymeter untuk mengukur densitas susu yang dikentalkan sehingga apabila kadar total solid yang dikehendaki tidak terpenuhi, maka secara otomatis cairan akan disirkulasi ke balance tank untuk diproses kembali. Bila kadar total solid telah memenuhi persyaratan, maka cairan dipompa menuju concentrate tank melalui duplex filter untuk disaring terlebih dahulu. Penyimpanan pada concentrate tank disertai dengan proses pengadukan pada kecepatan 400 rpm untuk mencegah pengendapan dan pemisahan partikel susu.

            2.3.1        Penerimaan Susu Segar

Gambar 2.2 Skema sistem dalam penerimaan susu segar

(sumber: www.jumo.se)

a.      Balance Tank

Fungsi : menjaga kontinuitas aliran susu segar dan mengukur (menimbang) volume cairan yang lewat.

Pelengkap:

a)      Sensor level berupa pelampung untuk mengontrol permukaan cairan dalam tangki agar tetap seimbang, atau bisa menggunakan pressure transmitter yang nantinya dapat mengonversi menjadi nilai level.

b)      Sensor Suhu RTD untuk menjaga suhu susu dalam tangki

c)      Flow meter untuk mengukur volume susu segar dari tangki penyetor dan mengukur laju aliran susu ke plant selanjutnya.

d)     Kontroler untuk mengontrol suhu serta tekanan susu dalam tangki agar berada pada nilai yang diinginkan

a.      Plate Cooler

Fungsi : mendinginkan susu segar sampai suhu 2-4^o C

Pelengkap: Sensor temperature RTD dengan range -50 hingga +250^oC

b.      Fresh Milk Tank

Fungsi: tempat penyimpanan susu segar

Pelengkap: Sensor temperature RTD dengan range -50 hingga +250^oC

            2.3.3        Pasteurisasi

Gambar 2.3 Skema sistem dalam penerimaan susu segar

(sumber: www.jumo.se)

a.      PHE Pasterized

Fungsi : membunuh bakteri pathogen yang terdapat di dalam susu dengan pemanasan pada suhu 80^o C selama 5 detik

Pelengkap:

a)      Sensor temperature RTD

b)      Transmitter tekanan

c)      Kontroler

Fungsi : menampung atau menyimpan susu hasil pasteurisasi maksimal 92 jam.

Pelengkap: Aktuator berupa agitator (pengaduk)

            2.3.4        Compounding

a.      Plate Heater

Fungsi : memanaskan susu yang akan dicampur (dicompounding)

Pelengkap: Sensor suhu, aktuator agitator

b.      Compounding Tank

Fungsi : mencampur susu kental dengan material lain

Pelengkap : aktuator agitator tipe propeller yang mempunyai kecepatan 40 rpm

            2.3.5        Sterilisasi

a.      Sterilizer

Fungsi : untuk menaikkan suhu campuran dari 60^o C menjadi 120^o C dengan menggunakan uap panas secara langsung.

Pelengkap: Sensor suhu

b.      Flash Vessel

Fungsi : tempat menguapkan kelebihan uap air pada susu sterilisasi

            2.3.6        Homogenisasi

Gambar 2.2 Skema sistem dalam penerimaan susu segar

(sumber: www.jumo.se)

a.      Homogenizer

Fungsi : memecahkan dan menyeragamkan globula lemak hingga berukuran ± 2 mikron

Pelengkap:

a)      Sensor tekanan/transmitter tekanan untuk menjaga tekanan pada tahap pertama 1500 psi dan pada tahap dua 500 psi

b)      Membrane pressure separator

c)      Multi-channel process and program controller

d)     Recorder

b.      Mixed Storage Tank

Fungsi : menampung susu homogenisasi sebelum masuk pengering

Pelengkap : aktuator agitator tipe propeller dengan kecepatan 40 rpm

            2.3.7        Evaporasi

a.      Preheater

Fungsi : menaikkan suhu susu dengan pemanasan awal hingga 70^o C

Pelengkap: Sensor suhu

b.      Evaporator

Fungsi : memekatkan susu dengan cara menguapkan air yang terkandung dalam susu sehingga menaikkan total solid susu dari 42 % menjadi 50 %

Pelengkap :

a)      TVR (Thermo Vapour Recompression) untuk mensuplai steam.

b)      Condensor untuk mengembunkan uap air dari calandria dan membuat kondisi vakum saat operasi.

c)      Densitymeter untuk mengukur densitas susu yang dievaporasi.

c.       Concentrate Tank

Fungsi : merupakan tempat penampungan sementara konsentrat hasil evaporasi sebelum mengalami proses lebih lanjut

Pelengkap: aktuator agtitator

            2.3.8        Instrumentasi Pengemasan Susu

            Aktuator:

            a)      Motor 0.5 HP; 400/400 volt digunakan pada weight hopper

b)      Motor 2 HP; 1450 rpm; 230/380 volt; 16 A digunakan pada filling machine untuk mensterilkan kaleng dan mengisikan susu ke dalam kaleng

c)      Motor 4 HP; 1450 rpm; 380 volt; 16 A digunakan pada Closing and Gasing Machine untuk menutup kaleng serta memasukkan gas Nitrogen dalam kaleng.

            2.3.9        Instrumentasi Pengujian Kualitas

a)      Laktodensimeter

Fungsi : Mengukur berat jenis susu.

b)      Milkoscan Minor

Fungsi : Mengetahui kadar lemak, Total solid, FPD, SNF, Kadar protein dan Laktosa.

c)      pH Meter

Fungsi : Mengukur nilai pH susu