Download - Spray Drying
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pangan merupakan salah satu kebutuhan pokok yang sangat penting dalam kehidupan
manusia. Pengolahan dan pengawetan bahan makanan memiliki interelasi terhadap pemenuhan
gizi masyarakat, maka tidak mengherankan jika semua negara baik negara maju maupun
berkembang selalu berusaha untuk menyediakan suplai pangan yang cukup, aman dan bergizi.
Salah satunya dengan melakukan berbagai cara pengolahan dan pengawetan pangan yang dapat
memberikan perlindungan terhadap bahan pangan yang akan dikonsumsi.
Seiring dengan kemajuan teknologi, manusia terus melakukan perubahan-perubahan
dalam hal pengolahan bahan makanan. Hal ini wajar sebab dengan semakin berkembangnya
teknologi kehidupan manusia semakin hari semakin sibuk sehingga tidak mempunyai banyak
waktu untuk melakukan pengolahan bahan makana yang hanya mengandalkan bahan mentah
yang kemudian diolah didapur. Dalam keadaaan demikian, makanan cepat saji (instan) yang
telah diolah dipabrik atau telah diawetkan banyak manfatnya bagi masyarakat itu sendiri
contohnya adalah bahan makanan yang dikeringkan.
Proses pengeringan adalah suatu cara untuk mengeluarkan atau mengilangkan sebagian
air dari suatu bahan dengan menguapkan sebagian besar air yang di kandung melalui
penggunaan energi panas. Biasanya, kandungan air bahan tersebut di kurangi sampai batas
sehingga mikroorganisme tidak dapat tumbuh lagi di dalamya. Keuntungan pengeringan adalah
bahan menjadi lebih awet dan volume bahan menjadi lebih kecil sehingga mempermudah dan
menghemat ruang pengangkutan dan pengepakan, berat bahan juga menjadi berkurang sehingga
memudahkan transpor, dengan demikian di harapkan biaya produksi menjadi lebih murah.
Kecuali itu, banyak bahan-bahan yang hanya dapat di pakai apabila telah di keringkan, misalnya
tembakau, kopi, teh, dan biji-bijian. Di samping keuntungan- keuntunganya, pengeringan juga
mempunyai beberapa kerugian yaitu karena sifat asal bahan yang di keringkan dapat berubah,
misalnya bentuknya, misalnya bentuknya, sifat- sifat fisik dan kimianya, penurunan mutu dan
sebagainya. Kerugian yang lainya juga disebabkan beberapa bahan kering perlu pekerjaan
tambahan sebelum di pakai, misalnya harus di basahkan kembali (rehidratasi) sebelum di
gunakan. Agar pengeringan dapat berlangsung, harus di berikan energi panas pada bahan yang di
keringkan, dan di perlukan aliran udara untuk mengalirkan uap air yang terbentuk keluar dari
daerah pengeringan. Penyedotan uap air ini daoat juga di lakukan secara vakum. Pengeringan
dapat berlangsung dengan baik jika pemanasan terjadi pada setiap tempat dari bahan tersebut,
dan uap air yang di ambil berasal dari semua permukaan bahan tersebut. Factor- faktor yang
mempengaruhi pengeringan terutama adalah luas permukaan benda, suhu pengeringan, aliran
udara, tekanan uap di udara, dan waktu pengeringan.
B. Rumusan Masalah
- Pengertian Pengeringan
- Klasifikasi Pengeringan
- Pengertian Pengeringan Semprot
- Aplikasi Pengeringan Semprot
C. Tujuan
- Mempelajari teknik pengolahan pangan dengan menggunakan metode Spray Drying
BAB II
PEMBAHASAN
A. Pengertian Pengeringan
Teknologi pemprosesan bahan pangan terus berkembang dari waktu ke waktu.
Perkembangan teknologi ini didorong oleh kebutuhan pangan manusia yang terus meningkat
yang diakibatkan oleh semakin meningkatnya jumlah penduduk dunia. Pada saat yang sama, luas
lahan penghasil bahan pangan makin menyempit. Hal tersebut menyebabkan dibutuhkannya
teknologi-teknologi pemrosesan pangan yang mampu meningkatkan kualitas dan kuantitas
produk makanan; salah satunya adalah teknologi pengeringan bahan makanan.
Pengeringan adalah suatu peristiwa perpindahan massa dan energi yang terjadi dalam
pemisahan cairan atau kelembaban dari suatu bahan sampai batas kandungan air yang
ditentukan dengan menggunakan gas sebagai fluida sumber panas dan penerima uap
cairan (Sumber: Treybal, 1980).
Pengeringan makanan memiliki dua tujuan utama. Tujuan pertama adalah sebagai sarana
pengawetan makanan. Mikroorganisme yang mengakibatkan kerusakan makanan tidak dapat
berkembang dan bertahan hidup pada lingkungan dengan kadar air yang rendah. Selain itu,
banyak enzim yang mengakibatkan perubahan kimia pada makanan tidak dapat berfungsi tanpa
kehadiran air (Sumber : Geankoplis, 1993). Tujuan kedua adalah untuk meminimalkan biaya
distribusi bahan makanan karena makanan yang telah dikeringkan akan memiliki berat yang
lebih rendah dan ukuran yang lebih kecil.
Pengeringan merupakan proses penghilangan sejumlah air dari material. Dalam
pengeringan, air dihilangkan dengan prinsip perbedaan kelembaban antara udara pengering
dengan bahan makanan yang dikeringkan. Material biasanya dikontakkan dengan udara kering
yang kemudian terjadi perpindahan massa air dari material ke udara pengering.
Dalam beberapa kasus, air dihilangkan secara mekanik dari material padat dengan cara di-press,
sentrifugasi dan lain sebagainya. Cara ini lebih murah dibandingkan pengeringan dengan
menggunakan panas. Kandungan air dari bahan yang sudah dikeringkan bervariasi bergantung
dari produk yang ingin dihasilkan. Garam kering mengandung 0.5% air, batu bara mengandung
4% air dan produk makanan mengandung sekitar 5% air. Biasanya pengeringan merupakan
proses akhir sebelum pengemasan dan membuat beberapa benda lebih mudah untuk ditangani.
B. Konsep Dasar Pengeringan
Pengeringan zat padat adalah pemisahan sejumlah kecil air atau zat cair dari bahan
sehingga mengurangi kandungan sisa zat cair di dalam zat padat itu sampai suatu nilai rendah
yang dapat diterima. Pengeringan biasanya merupakan langkah terakhir dari sederetan operasi
dan hasil pengeringan biasanya siap dikemas. Pemisahan air dari bahan padat dapat dilakukan
dengan memeras zat tersebut secara mekanik sehingga air keluar, dengan pemisah sentrifugal,
atau dengan penguapan termal. Pemisahan air secara mekanik biasanya lebih murah biayanya,
sehingga biasanya kandungan zat cair itu diturunkan terlebih dahulu sebanyak-banyaknya
dengan cara mekanik sebelum diumpankan ke dalam pengering termal. Kandungan zat cair
dalam bahan yang dikeringkan berbeda dari satu bahan ke bahan lain. Ada bahan yang tidak
mempunyai kandungan zat cair sama sekali (bone dry). Pada umumnya zat padat selalu
mengandung sedikit fraksi air sebagai air terikat. Zat padat yang akan dikeringkan biasanya
terdapat dalam bentuk serpih (flake), bijian (granule), kristal (crystal), serbuk (powder), lempeng
(slab), atau lembaran sinambung (continous sheet) dengan sifat-sifat yang berbeda satu sama
lain. Zat cair yang akan diuapkan mungkin terdapat pada permukaan zat padat seperti pada
kristal; dapat pula seluruh zat cair terdapat di dalam zat padat seperti pada pemisahan pelarut dari
lembaran polimer; atau dapat pula sebagian zat cair sebagian di luar dan sebagian di dalam.
Umpan pengering mungkin berupa zat cair di mana zat padat melayang sebagai partikel, atau
dapat pula berbentuk larutan.
Kadar air atau moisture content adalah jumlah air yang terkandung dalam suatu bahan.
Kadar air dari padatan bisa akan mengalami penurunan selama proses pengeringan berlangsung,
yang kemudian akan menurunkan densitasnya. Pada beberapa kasus, bahan kering akan
menyusut. Kadar air yang terkandung dalam bahan bisa dihitung dengan beberapa cara,
diantaranya, susu kedelai bubuk bisa ditentukan dengan dua basis, yaitu basis basah dan basis
kering.
Perhitungan basis basah :
Xbb = kadar air basis basah (%) :
Perhitungan Basis Kering :
Xbk = kadar air basis kering(%) : Mw = berat bahan basah
Md = berat bahan kering
C. Klasifikasi Pengeringan dan Mekanisme Pengeringan
Klasifikasi Pengeringan
Ditinjau dari pergerakan bahan padatnya, pengeringan dapat dibagi menjadi dua, yaitu
pengeringan batch dan pengeringan kontinyu. Pengeringan batch adalah pengeringan dimana
bahan yang dikeringakan dimasukan ke dalam alat pengering dan didiamkan selama waktu yang
ditentukan. Pengeringan kontinyu adalah pengeringan dimana bahan basah masuk secara
sinambung dan bahan kering keluar secara sinambung dari alat pengering.
Berdasarkan kondisi fisik yang digunakan untuk memberikan panas pada sistem dan
memindahkan uap air, proses pengeringan dapat dibagi menjadi tiga, yaitu: (Sumber:
Geankoplis, 1993)
1. Pengeringan kontak langsung
Menggunakan udara panas sebagai medium pengering pada tekanan atmosferik. Pada proses ini
uap yang terbentuk terbawa oleh udara.
2. Pengeringan vakum
Menggunakan logam sebagai medium pengontak panas atau menggunakan efek radiasi. Pada
proses ini penguapan air berlangsung lebih cepat pada tekanan rendah.
3. Pengeringan beku
Pengeringan yang melibatkan proses sublimasi air dari suatu material beku
Mekanisme Pengeringan
Ketika benda basah dikeringkan secara termal, ada dua proses yang berlangsung secara simultan,
yaitu :
1. Perpindahan energi dari lingkungan untuk menguapkan air yang terdapat di
permukaan benda padat
Perpindahan energi dari lingkungan ini dapat berlangsung secara konduksi, konveksi ,
radiasi, atau kombinasi dari ketiganya. Proses ini dipengaruhi oleh temperatur, kelembapan, laju
dan arah aliran udara, bentuk fisik padatan, luas permukaan kontak dengan udara dan tekanan.
Proses ini merupakan proses penting selama tahap awal pengeringan ketika air tidak terikat
dihilangkan. Penguapan yang terjadi pada permukaan padatan dikendalikan oleh peristiwa difusi
uap dari permukaan padatan ke lingkungan melalui lapisan film tipis udara
2. Perpindahan massa air yang terdapat di dalam benda ke permukaan
Ketika terjadi penguapan pada permukaan padatan, terjadi perbedaan temperatur
sehingga air mengalir dari bagian dalam benda padat menuju ke permukaan benda padat.
Struktur benda padat tersebut akan menentukan mekanisme aliran internal air.
D. Spray Drying
Spray drying merupakan suatu proses pengeringan untuk mengurangi kadar air suatu
bahan sehingga dihasilkan produk berupa bubuk melalui penguapan cairan. Spray drying
menggunakan atomisasi cairan untuk membentuk droplet, selanjutnya droplet yang terbentuk
dikeringkan menggunakan udara kering dengan suhu dan tekanan yang tinggi. Bahan yang
digunakan dalam pengeringan spry drying dapat berupa suspensi, dispersi maupun emulsi.
Sementara produk akhir yang dihasilkan dapat berupa bubuk, granula maupun aglomerat
tergantung sifat fisik-kimia bahan yang akan dikeringkan, desain alat pengering dan hasil akhir
produk yang diinginkan.
Desain Spray Drier
· Atomizer
Atomizer merupakan bagian terpenting pada spray drier dimana memiliki fungsi untuk
menghasilkan droplet dari cairan yang akan dikeringkan. Droplet yang terbentuk akan
didistribusikan (disemprotkan) secara merata pada alat pengering agar terjadi kontak dengan
udara panas. Ukuran droplet yang dihasilkan tidak boleh terlalu besar karena proses pengeringan
tidak akan berjalan dengan baik. Disamping itu ukuran droplet juga tidak boleh terlalu kecil
karena menyebabkan terjadinya over heating.
· Chamber
Chamber merupakan ruang dimana terjadi kontak antara droplet cairan yang dihasilkan
oleh atomizer dengan udara panas untuk pengeringan. Kontak udara panas dengan droplet akan
menghasilkan bahan kering dalam bentuk bubuk. Bubuk yang terbentuk akan turun ke bagian
bawah chamber dan akan dialirkan dalam bak penampung.
· Heater
Heater berfungsi sebagai pemanas udara yang akan digunakan sebagai pengering. Panas
yang diberikan harus diatur sesuai dengan karakteristik bahan, ukuran droplet yang dihasilkan
dan jumlah droplet. Suhu udara pengering yang digunakan diatur agar tidak terjadi over heating.
· Cyclone
Cyclone berfungsi sebagai bak penampung hasil proses pengeringan. Bubuk yang
dihasilkan akan dipompa menuju Cyclone.
· Bag Filter
Bag Filter berfungsi untuk menyaring atau memisahkan udara setelah digunakan
pengeringan dengan bubuk yang terbawa setelah proses.
Mekanisme kerja spray drying
Prinsip dasar Spray drying adalah memperluas permukaan cairan yang akan dikeringkan
dengan cara pembentukan droplet yang selanjutnya dikontakkan dengan udara pengering yang
panas. Udara panas akan memberikan energi untuk proses penguapan dan menyerap uap air yang
keluar dari bahan.
Bahan (cairan) yang akan dikeringkan dilewatkan pada suatu nozzle (saringan
bertekanan) sehingga keluar dalam bentuk butiran (droplet) yang sangat halus. Butiran ini
selanjutnya masuk kedalam ruang pengering yang dilewati oleh aliran udara panas. Hasil
pengeringan berupa bubuk akan berkumpul dibagian bawah ruang pengering yang selanjutnya
dialirkan ke bak penampung.
Secara umum proses pengeringan dengan metode spray drying melalui 5 tahap :
1. Penentuan konsentrasi : konsentrasi bahan yang akan dikeringkan harus tepat, kandungan
bahan terlarut 30% hingga 50%. Jika bahan yang digunakan sangat encer dengan total
padatan terlarut yang sangat rendah maka harus dilakukan pemekatan terlebih dahulu melalui
proses evaporasi. Jika kadar air bahan yang akan dikeringkan terlalu tinggi maka proses
spray drying kurang maksimal dimana bubuk yang dihasilkan masih mengandung kadar air
yang tinggi. Selain itu juga menyebabkan kebutuhan energi yang tinggi dalam proses
pengeringan.
Perbandingan konsumsi energy yang akan dibutuhkan sesuai dengan Total Solid
(konsentrasi) feed (bahan) yang masuk ke dalam spray drying:
- 10 % = 23.650 kJ/kg powder – 40% = 3.970 kJ/kg Powder
- 20% = 10.460 kJ/kg powder – 50% = 2.680 kJ/kg powder
- 30% = 6.170 kJ/kg powder
2. Atomization : Bahan yang akan dimasukkan dalam alat spray drier harus dihomogenisasikan
terlebih dahulu agar ukuran droplet yang dihasilkan seragam dan tidak terjadi penyumbatan
atomizer. Homogenisasi dilakukan dengan cara pengadukan. selanjutnya bahan dialirkan
kedalam atomizer berupa ring/wheel dengan lubang-lubang kecil yang berputar. Atomization
merupakan proses pembentukan droplet, dimana bahan cair yang akan dikeringkan dirubah
ukurannya menjadi partikel (droplet) yang lebih halus. Tujuan dari atomizer ini adalah untuk
memperluas permukaan sehingga pengeringan dapat terjadi lebih cepat. Pada Industri
makanan, luas permukaan droplet setelah melalui atomizer adalah mencapai 1-400
mikrometer.
3. Kontak droplet dengan udara pengering : Pada sebagian besar spray dryer, nozzle
(atomizer) tersusun melingkar. Dan pada tengahnya disemprotkan udara panas bertekanan
tinggi dengan suhu mencapai 300 0C. Udara panas dan droplet hasil atomisasi disemprotkan
ke bawah. Kondisi ini menyebabkan terjadinya kontak antara droplet dengan udara panas
sehingga terjadi pengeringan secara simultan.
4. Pengeringan droplet : adanya kontak droplet dengan udara panas menyebabkan evaporasi
kadungan air pada droplet hingga 95% sehingga dihasilkan bubuk. Bubuk yang telah kering
jatuh ke bawah drying chamber (ruang pengering) yang berukuran tinggi sekitar 25 m dan
diameter 5 m. dari atas chamber hingga mencapai dasar hanya memerlukan waktu selama
beberapa detik.
5. Separasi : udara hasil pengeringan dipisahkan dengan pengambilan udara yang mengandung
serpihan serbuk dalam chamber, selanjutnya udara akan memasuki separator. Udara hasil
pengeringan dan serpihan serbuk dipisahkan dengan menggunakan gaya sentrifulgal.
Selanjutnya udara dibuang, dan serpihan bahan dikembalikan dengan cara di blow sehingga
bergabung lagi dengan produk dalam line proses.
Parameter kritis spray drying
1. Suhu pengering yang masuk : Semakin tinggi suhu udara yang digunakan untuk
pengeringan maka proses penguapan air pada bahan akan semakin cepat, namun suhu
yang tinggi memungkinkan terjadinya kerusakan secara fisik maupun kimia pada bahan
yang tidak tahan panas.
2. Suhu pengering yang keluar : Suhu pengering yang keluar mengontrol kadar air bahan
hasil pengeringan (bubuk) yang terbentuk.
3. Viskositas bahan (larutan) yang masuk : Viskositas bahan yang akan dikeringkan
mempengaruhi partikel yang keluar melalui nozel. Viskositas yang rendah menyebabkan
kurangnya energi dan tekanan dalam menghasilkan partikel pada atomization.
4. Jumlah padatan terlarut : Jumlah padatan terlarut pada bahan yang masuk diatas 30%
agar ukuran partikel yang terbentuk tepat.
5. Tegangan permukaan : Tegangan permukaan yang tinggi dapat menghambat proses
pengeringan, umumnya untuk menurunkan tegangan permukaan dilakukan penambahan
emulsifier. Emulsifier juga dapat menyebabkan ukuran partikel yang keluar dari nozzle
lebih kecil sehingga mempercepat proses pengeringan.
6. Suhu bahan yang masuk : Peningkatan suhu bahan yang akan dikeringkan sebelum
memasuki alat akan membawa energi sehingga proses pengeringan akan lebih cepat.
7. Tingkat volatilitas bahan pelarut : bahan pelarut dengan tingkat volatilitas yang tinggi
dapat mempercepat proses pengeringan. Namun dalam prakteknya air menjadi pelarrut
utama dalam bahan pangan yang dikeringkan.
8. Bahan dasar nozzle umumnya terbuat dari stainless steel karena tahan karat sehingga
aman dalam proses penggunaannya.
Kelebihan sistem Spray drying
Kapasitas pengeringan besar dan proses pengeringan terjadi dalam waktu yang sangat
cepat. Kapasitas pengeringan mencapai 100 ton/jam.
Tidak terjadi kehilangan senyawa volatile dalam jumlah besar (aroma)
Cocok untuk produk yang tidak tahan pemanasan (tinggi protein)
Memproduksi partikel kering dengan ukuran, bentuk, dan kandungan air serta sifat-sifat
lain yang dapat dikontrol sesuai yang diinginkan
Mempunyai kapasitas produksi yang besar dan merupakan system kontinyu yang dapat
dikontrol secara manual maupun otomatis
Kekurangan sistem Spray Drying
Memerlukan biaya yang cukup tinggi
Hanya dapat digunakan pada produk cair dengan tingkat kekentalan tertentu
Tidak dapat diaplikasikan pada produk yang memiliki sifat lengket karena akan
menyebabkan penggumpalan dan penempelan pada permukaan alat
BAB III
APLIKASI METODE SPRAY DRYING
Salah satu aplikasi penggunaan metode spray drying yaitu pada “Pembuatan Susu
Bubuk”.
A. Pendahuluan
Berdasarkan SNI 3752-2009, yang dimaksud susu bubuk adalah produk susu yang
diperoleh dengan cara mengurangi sebagian besar air melalui proses pengeringan susu segar dan
atau susu rekombinasi yang telah dipasteurisasi, dengan atau tanpa penambahan vitamin,
mineral, dan bahan tambahan pangan yang diizinkan. Deputi MENLH (2006) menyebutkan
bahwa pembuatan susu bubuk merupakan salah satu upaya untuk mengawetkan susu sehingga
dapat tahan lebih lama. Susu jenis ini dapat langsung dibedakan dari bentuk dan penampilannya.
Produk susu bubuk merupakan hasil proses penguapan dan pengeringan dengan cara
penyemprotan dalam tekanan tinggi.
Menurut Susilorini dan Sawitri (2007), kadar air susu bubuk sekitar 5%. Proses
pembuatannya melalui tahap pemanasan pendahuluan dan pengeringan. Pemanasan pendahuluan
bertujuan untuk menguapkan air sehingga tinggal sekitar 45-50%. Pemanasan pendahuluan
menggunakan temperatur antara 65-170oC, tergantung jenis susu bubuk yang akan dibuat. Susu
bubuk penuh menggunakan suhu yang rendah dibanding susu bubuk skim. Chan (2008)
mengklasifikasikan susu bubuk ada beberapa jenis seperti berikut:
Susu bubuk full cream, susu bubuk dengan kandungan lemak sampai 100%
Susu bubuk half cream, susu bubuk kandungan lemaknya dikurangi hingga hanya 50%
Susu skim, susu bubuk yang kandungan lemaknya dikurangi hingga hanya 50%
Whey powder, merupakan bahan sisa dari proses pembuatan susu bubuk.
Susu bubuk (powdered milk) berasal dari susu segar yang dikeringkan. Umur simpan
susu bubuk maksimal adalah 2 tahun dengan penanganan yang baik dan benar. Susu bubuk
rentan terhadap perubahan gizi karena mudah beroksidasi dengan udara (Siaroto dan Prahahesta,
2009). Proses pembuatan susu bubuk formula merupakan salah satu contoh alternatif pengolahan
dan pengawetan susu dengan cara menurunkan kadar air susu dari 87% (susu segar) menjadi 3%
(susu bubuk) dengan cara spray drying. Pengeringan ini bertujuan untuk menurunkan aktivitas
air (aw) sehingga menekan pertumbuhan mikroba. Bakteri dan khamir terhambat
petumbuhannnya pada kadar aw 0,65, sedangkan bakteri pertumbuhannya terhambat
pada aw 0,75 (Widodo, 2003). Dalam keadaan kering, tidak ada bakteri atau khamir yang dapat
hidup hingga susu dapat bertahan lama. Mula-mula susu dikentalkan dalam keadaan tekanan
rendah, kemudian diembuskan melalui semprotan halus hingga menjadi partikel-partikel yang
sangat halus.
B. Proses Pengolahan Susu Bubuk
Proses pengolahan susu bubuk meliputi berbagai tahapan. Proses tersebut secara besar dapat
dikelompokkan menjadi 3 tahapan yaitu:
1. Wet Process (Proses Basah)
Proses basah adalah proses yang menggunakan bahan-bahan yang masih berupa liquid atau
cairan. Proses tersebut melalui berbagai tahap, yaitu:
Penerimaan Susu Segar
Penyediaan susu segar sebagai bahan dasar diambil dari Koperasi Unit Desa (KUD) yang
sudah bekerjasama dengan perusahaan tersebut.
Sebelum susu segar tersebut diterima oleh pabrik terlebih dahulu dilakukan pengujian
terhadap kualitas yang meliputi : uji bakteriologis, uji fisis dan uji organoleptis yang
dilakukan oleh QA.
Susu segar yang telah dinyatakan realease segera dipompa dari mobil tangki ke balance tank
untuk menyeimbangkan aliran dan ukuran volumenya. Susu yang masuk melalui pipa
pemasukan akan mengangkat pelampung yang ada didalan balance tank. Pelampung tersebut
berfungsi untuk menjaga permukaan susu dalam tangki tetap konstan. Setelah penuh, ketup
tersebut secara otomatis akan menutup pipa pemasukan dan proses pengisian berhenti.
Setelah dari balance tank susu akan disaring dengan duplex filter agar benda-benda asing
yang mungkin terdapat dalam susu segar dapat tertahan dalam filter dan selanjutnya dialirkan
ke plate cooler untuk dilakukan proses pendinginan.
Pendinginan
Susu yang telah disaring masuk ke plate cooler berupa Plate Heat Exchanger (PHE) pada
sushu maksimal 140C untuk didinginkan mencapai suhu 4
0C menggunakan media chilled
water bersuhu 20C. suhu dialirkan ke plate-plate dengan arah yang berlawanan dengan media
pendingin. Dalam suhu rendah mikroba akan menjadi nonaktif, reaksi enzimatik terhambat
serta reaksi kimia yang menyebabkan kerusakan dapat dicegah.
Susu kemudian dialirkan ke dalam Fresh Milk Tank (FMT). Tangki ini dilengkapi
pengaduk untuk menjaga susu tetap homogen, mencegah terbentuknya krim dan dilapisi
denganwhole glass untuk menjaga suhu susu tetap 4oC.
Pasteurisasi
Pasteurisasi bertujuan untuk membunuh semua mikroba pathogen yang dapat merusak
susu serta menyebabkan penyakit pada bayi. Mikroba pathogen yang banyak terdapat pada
susu antara lain Mycobacterium tuberculosis penyebab penyakit tuberkulosis, Coxiella
burnetti, penyebab penyakit Q fever, Salmonella, Shigella sp., penyebab penyakit enterik
seperti thypoid dan parathypoid, serta Enterobacter sakazakii penyebab penyakit radang otak
pada bayi. Pasteurisasi juga dimaksudkan untuk memperpanjang daya simpan produk dengan
cara menginaktivasi enzim yang terdapat dalam susu seperti lipase, fosfatase, peroksidase
dan katalase.
Pasteurisasi dilakukan secara kontinyu menggunakan suhu tinggi dalam waktu singkat,
atau disebut sistem HTST (High Temperature Short Time). Suhu yang digunakan adalah
83 oC dengan penahanan dalam holding tube selama 15 detik. Waktu yang singkat
dimaksudkan untuk mencegah kerusakan nutrisi terutama protein yang mudah mengalami
denaturasi. PHE untuk pasteurisasi tersiri dari tiga bagian, yaitu bagian regenerasi,
pasteurisasi dan pendinginan.
Susu dialirkan ke bagian regenerasi untuk mengalami pemanasan awal menggunakan
medium pemanas yaitu susu yang telah mengalami pasteurisasi bersuhu 60 oC. Susu
kemudian dialirkan ke bagian pasteurisasi untuk mengalami pemanasan lebih lanjut hingga
suhu 83 oC dengan medium pemanas steam bersuhu 110
oC. Susu lalu masuk holding tube
untuk ditahan suhunya selama 15 detik.
Setelah itu susu didinginkan dengan melewati bagian regenerasi terlebih dahulu sehingga
terjadi kontak tidak langsung karena dibatasi oleh plat. Dengan cara demikian, susu segar
yang baru masuk akan mengalami pemanasan awal dan susu yang sudah dipasteurisasi akan
mengalami penurunan suhu. Pendinginan kemudian dilakukan di bagian pendingin sampai
suhu mencapai 4 oC. Pendinginan bertujuan untuk shocking bacteria, yakni mematikan
bakteri yang tahan terhadap suhu pasteurisasi. Apabila kondisi pasteurisasi tidak mencapai
suhu dan waktu yang ditentukan, maka secara otomatis susu kembali ke balance tank untuk
diproses ulang. Selanjutnya susu dialirkan ke unit compounding.
Compounding (Pencampuran Basah)
Compounding merupakan proses pencampuran, pendispersian, dan pelarutan komponen
padat (bubuk), susu segar yang telah dipasteurisasi, dan minyak nabati yang telah diformulasi
untuk memperoleh campuran yang homogen sebelum dilakukan proses pengeringan.
Komponen bubuk yang ditambahkan berupa susu bubuk, skim, gula, whey, pemberi aroma,
emusifier/stabilizer yaitu lechitin, vitamin dan mineral. Sedangkan minyak nabati yang
diformulasi telah mengalami proses oil blending sebelum menuju unitcompounding.
Pencampuran komponen bubuk, susu segar dan minyak dilakukan di compounding tank.
Proses pencampuran berlangsung pada suhu 60-70 oC. Pada kisaran suhu tersebut, susu
bubuk memiliki sifat dapat terbasahi serta campuran memiliki viskositas yang rendah
sehingga proses pencampuran berlangsung cepat dan sempurna. Compounding tank terdiri
dari dua bagian dan digunakan secara bergantian bergantian, satu tangki untuk
prosescompounding, satu tangki untuk transfer.
Sterilisasi
Tujuan utama dari proses sterilisasi adalah menurunkan jumlah total sel mikroba dan
spora agar susu dapat disimpan dalam jangka waktu lama tanpa pendinginan. Sterilisasi
dilakukan menggunakan sistem Ultra High Temperature (UHT) dengan cara menyemprotkan
atau menginjeksikan steam (Direct Steam Injection/ DSI ) ke dalam campuran susu yang
bergerak dalam suatu tabung sterilisasi. Proses DSI terdiri dari dua tahap, yaitu DSI I, susu
dipanaskan pada suhu 85 oC selama 4 detik, kemudian dilanjutkan dengan DSI II susu
dipanaskan pada suhu 120 oC selama 1 detik. Sterilisasi dilakukan dengan dua tahap untuk
mencegah denaturasi dan menghindari terjadinya browning.
Homogenisasi
Homogenasi adalah suatu perlakuan untuk menyeragamkan ukuran globula lemak yang
semula bervariasi dari 4-8 mikron menjadi 2 mikron. Tujuannya untuk menghindari
pemecahan lemak dan terbentuknya lapisan krim (creaming) bila susu didiamkan.
Homogenisasi tidak hanya dapat menghambat creaming melalui pemecahan globula lemak
melainkan juga melalui pencegahan pembentukan flokula oleh aglutinasi.
Prinsip kerja homogenizer adalah dengan mengalirkan susu melalui celah yang sempit
dengan kecepatan tinggi dan tekanan yang besar sehingga terjadi tumbukan antara globula
lemak dengan katup penghalang dalam homogenizer yang menyebabkan globula-globula
lemak pecah. Tenaga hidrodinamik dari pemotongan, kavitasi dan turbulensi yang terjadi
dalam katup homogenisasi diduga sebagai penyebab terjadinya pemecahan globula lemak.
Proses homogenisasi dilakukan dalam dua tahap. Pada tahap pertama digunakan tekanan
200 bar dan pada tahap kedua digunakan tekanan 80 bar. Tahap kedua dimaksudkan untuk
memecah globula lemak yang belum pecah pada tahap pertama serta untuk mencegah
penggabungan kembali globula lemak hasil pemecahan pada tahap pertama.
Susu kemudian ditampung di Mixed Storage Tank (MST). Tangki ini dilengkapi dengan
mantel berisi air dingin untuk menjaga kestabilan suhu campuran serta dilengkapi pengaduk
berkecepatan 400 rpm untuk menghomogenkan campuran selama dalam penyimpanan.Mixed
Storage Tank (MST) berjumlah 4 buah, masing-masing memiliki kapasitas 10.000 liter.
2. Dry Process (Proses Kering)
Proses kering yaitu proses untuk menghasilkan susu dalam bentuk bubuk kering. Adapun
tahapan prosesnya meliputi:
Evaporasi
Evaporasi merupakan proses penguapan sebagian air yang terdapat dalam susu untuk
memperoleh susu pekat dengan kadar padatan sesuai dengan yang dikehendaki. Total solid
bahan meningkat 10% (dari 40 menjadi 50 %) agar proses pengeringan selanjutnya lebih
efisien.
Campuran susu dari MST dievaporasi menggunakan Single Effect Evaporator tipe falling
film. Susu mengalir dari atas ke bawah pada bagian dalam tabung evaporator dan membentuk
lapisan tipis yang mudah menguap oleh panas dari uap yang berada di sekeliling luar tabung.
Evaporasi dilakukan dalam satu tahap yang terdiri dari tiga fase sehingga prosesnya lebih
efisien.
Uap air yang dihasilkan akan masuk ke vapor separator dan dipisahkan dari droplet susu
yang terbawa bersamanya dengan gaya sentrifugal. Sebagian uap air masuk ke TVR dan
sebagian lainnya masuk ke preheater pertama. Dari preheater pertama, sebagian uap air yang
belum terembunkan akan masuk ke kondenser. Di kondenser, uap air terembunkan dan
ditampung dalam tangki kondensat. Kondenser juga berfungsi untuk menghasilkan kondisi
vakum dengan cara membuang uap air hasil penguapan di calandria. Kondisi operasi dibuat
vakum untuk memperoleh suhu penguapan air yang cukup rendah sehingga kerusakan nutrisi
dapat dikurangi.
Evaporator dilengkapi dengan densitymeter untuk mengukur densitas susu yang
dikentalkan sehingga apabila kadar total solid yang dikehendaki tidak terpenuhi, maka secara
otomatis cairan akan diproses kembali. Bila kadar total solid telah memenuhi persyaratan,
maka cairan dipompa menuju concentrate tank. Concentrate tank berjumlah dua buah
dengan volume masing-masing 10000 liter. Penyimpanan pada concentrate tank disertai
dengan proses pengadukan pada kecepatan 400 rpm untuk mencegah pengendapan dan
pemisahan partikel susu.
Pengeringan (Spray Drying)
Proses pengeringan merupakan inti dari keseluruhan proses pembuatan susu bubuk,
dimana pada proses ini terjadi perubahan bentuk susu dari bentuk cair ke bubuk. Konsentrat
susu yang di umpankan ke spray dryer di semprotkan melalui lubang nozzle dengan suhu
inlet sebesar 180±10C dan suhu outlet 70-80
0C dan tekanan nozzle max 270 bar. Proses
terjadinya susu bubuk melalui pengeringan secara semprot ini dilakukan dengan tahap. Tahap
pertama adalah penyebaran konsentrat dalam bentuk tetesan-tetesan halus dengan
menggunakan nozzle. Tahap kedua adalah dengan menguapkan kandungan air dari partikel
yang terbentuk dengan mengalirkan udara panas yang kering.
3. Dry Blending
Dry blending adalah proses pencampuran base powder yang dihasilkan spray dryer dengan raw
material lainnya seperti whey powder, gula dan material premix. Vitamin yang ditambahkan
adalah vitamin dan mineral yang tahan pemanasan. Material tersebut ditampung dalam hopper
tersendiri. Sebelum dilakukan pencampuran di lindor blender material dilewatkan pada conveyor
untuk ditimbang dahulu di weight hopper.
Dari weight hopper, material akan tertahan di hopper lindor yang berfungsi untuk mengurangi
tekanan yang besar dari aliran material. Dalam hopper lindor, terdapat hammer silicon yang
dihubungkan dengan slang pneumatic untuk memperoleh hembusan udara dari luar. Hammer
berfungsi untuk menggetarkan dinding hopper agar semua material dapat turun ke lindor blender
untuk dicampur. Lindor blender memiliki kapasitas maksimal 4 ton, tetapi untuk mempermudah
pencampuran digunakan 2 ton bahan. Pencampuran dilakukan selama 5 menit dengan frekuensi
putaran 40 Hz.
Sebelum diisikan ke dalam wooden bin, powder dari lindor diperiksa oleh QC. Setelah
dinyatakan released, powder diisikan ke wooden bin melalui bin filling. Bin filling dilengkapi
dengan metal detector sehingga ketika ada logam yang terdeteksi maka pengisian powder ke
wooden bin terhenti secara otomatis. Wooden bin merupakan tempat penyimpanan sementara
susu bubuk sebelum dikemas. Wooden bin memiliki kapasitas 700 kg.
C. Pengendalian Mutu Selama Proses
Mutu adalah gabungan sifat-sifat khas yang dapat membedakan masing-masing satuan
dari suatu bahan atau barang dan mempunyai pengaruh yang nyata di dalam menentukan derajat
penerimaan konsumen atau pembeli terhadap bahan atau barang tersebut.
Arti mutu dari sudut pandang perusahaan untuk ISO 9000 adalah cocok dengan maksudnya,
sesuai dengan persyaratan, artinya produk didesain dan dibuat untuk melaksanakan tugas dengan
baik. Pengendalian mutu merupakan aktivitas untuk menjaga dan mengarahkan mutu produk
agar memenuhi spesifikasi sebagaimana telah direncanakan. Ini mutlak dilaksanakan untuk
mempertahankan kualitas dari kontinuitas spesifikasi produk yang telah ditetapkan.
Kegiatan pengendalian mutu selama proses dilakukan pada peralatan proses dan bahan selama
proses atau produk setengah jadi. Sebelum alat-alat digunakan, dilakukan pengujian Swab
Test yang dilakukan dengan mengusapkan kapas steril yang telah dibasahi pada suatu alat.
Selain peralatan pengendali mutu selama proses dilakukan pengendalian mutu dengan cara
mengkondisikan ruangan dengan suhu rendah yaitu sekitar 4oC. Selain itu, pengambilan sampel
produk setengah jadi dilakukan setelah susu hasil evaporasi dimasukkan ke dalam tangki
penampungan yang kemudian dipasteurisasi dan didinginkan. Dilakukan pengujian meliputi uji
organoleptik (warna, bau, dan rasa), uji total solid (untuk mengetahui total zat pada susu kental,
yaitu harus mencapai 40-50%), uji kadar lemak (kadar lemak yang baik pada susu kental 7.5-
8%), serta uji mikrobiologi (untuk mengetahui ada tidaknya kontaminasi selama proses).
Untuk pengendalian proses, dilaksanakan sistem HACCP (Hazard Analysis and Critical Control
Point), yaitu suatu sistem yang dapat mengidentifikasi, mengevaluasi, dan mengendalikan
bahaya bagi keamanan pangan. Yang dimaksud dengan CCP (Critical Control Point) adalah
suatu prosedur dimana pengendalian dapat diterapkan dan bahaya keamanan pangan dapat
dicegah/dikurangi sampai tingkat yang dapat diterima.
Proses pengolahan susu bubuk formula memiliki CCP sebagai berikut:
1. CCP 1 : Proses pasteurisasi
Potensi bahaya : kontaminasi bakteri patogen
Pengendalian : suhu pemanasan minimal 80oC
2. CCP 2 : Proses Sterilisasi
Potensi bahaya : kontaminasi bakteri patogen
Pengendalian : suhu pemanasan minimal 115oC
3. CCP 3 : Penyimpanan susu di MST
Potensi bahaya : kontaminasi bakteri patogen
Pengendalian : suhu pemanasan minimal 15oC
Waktu penyimpanan maksimal 26 jam
4. CCP 4 : Dry Blending
Potensi bahaya :
* Biologi (kontaminasi bakteri patogen)
* Fisik (benda asing, logam, serangga)
* Kimia (pengaturan komposisi salah)
Pengendalian :
* Sanitasi alat, ruangan, personal higinie, pest control
* Penggunaan metal detector
* Penuangan dan pencampuran bahan dilakukan sesuai prosedur
5. CCP 5 : Proses pengisian di Wooden Bin untuk disimpan
Potensi bahaya :
* Biologi (kontaminasi bakteri patogen)
* Fisik (benda asing, logam, serangga)
Pengendalian :
* Sanitasi alat, ruangan, personal higinie, pest control
* Pemeriksaan oleh QC sebelum produk disimpan
* Penggunaan metal detector
6. CCP 6 : Proses Pengemasan
Potensi bahaya :
* Biologi (kontaminasi bakteri patogen)
* Fisik (benda asing, logam, serangga)
* Kimia (oksidasi produk)
Pengendalian :
* Sanitasi alat, ruangan, personal higinie, pest control
* Penggunaan metal detector
* Pemeriksaan oleh QC sebelum produk dikemas
BAB IV
KESIMPULAN
Dari makalah mengenai pengolahan bahan pangan dengan menggunakan metode Spray Drying
maka dapat disimpulkan :
1. Pengeringan adalah suatu peristiwa perpindahan massa dan energi yang terjadi dalam
pemisahan cairan atau kelembaban dari suatu bahan sampai batas kandungan air yang
ditentukan dengan menggunakan gas sebagai fluida sumber panas dan penerima uap
cairan.
2. Pemilihan jenis alat dan metode pengeringan pada prinsipnya tergantung dari jenis bahan
yang akan dikeringkan dan tujuan dari pengeringan tersebut.
3. Spray drying merupakan suatu proses pengeringan untuk mengurangi kadar air suatu
bahan sehingga dihasilkan produk berupa bubuk melalui penguapan cairan. Spray drying
menggunakan atomisasi cairan untuk membentuk droplet, selanjutnya droplet yang
terbentuk dikeringkan menggunakan udara kering dengan suhu dan tekanan yang tinggi
4. Spray drying menjadi pilihan dalam proses pengeringan produk dengan hasil akhir berupa
bubuk. Susu maupun kopi bubuk merupakan produk yang menggunakan proses pengeringan
metode spray drying.
DAFTAR REFERENSI
http://tentangteknikkimia.wordpress.com/2011/12/16/90/
http://blog.ub.ac.id/ummiistiizzati/2012/03/20/susu-bubuk/
Widodo.2003.Teknologi Proses Susu Bubuk. Lacticia Press. Yogyakarta.
Arpah, M.2003. Pengawasan Mutu Pangan. Andi Offset. Bandung.
Susilorini, T.E dan M.E. Sawitri. 2007. Produk Olahan Susu. Penebar Swadaya. Yogyakarta.
Ipan Permadi, Ratih Dewanti–Hariyadi, Eko Hari Purnomo. Effect of spray drying on
enterobacter sakazakii (cronobacter spp.) Survival in powdered skim milk
Muh Saputro, Okky . 2009. Pangan Dan Gizi Hasil Ternak Fakultas Pertanian. Universitas
Sebelas Maret. Surakarta
http://www.anneahira.com/proses-pembuatan-susu-bubuk.htm
http://www.google.co.id/search?hl=id&noj=1&biw=1366&bih=667&q=pembuatan+soya+herbal
+dengan+spray+drying&oq=pembuatan+soya+herbal+dengan+spray+drying&gs_l=serp.3...671
6350.6729559.0.6730415.47.33.0.0.0.1.229.229.2-1.1.0...0.0...1c.1.O9psjPT-T3M