A. KARAKTERISTIK SUSU SAPI
SEGAR
Susu adalah hasil pemerahan sapi atau hewan menyusui lainnya, yang dapat
dimakan atau dapat digunakan sebagai bahan makanan, yang aman dan sehat serta
tidak dikurangi komponen-komponennya atau ditambah bahan-bahan lain. Sebagai
bahan makanan atau minuman susu mempunyai nilai gizi yang tinggi, karena
mengandung unsur-unsur kimia yang dibutuhkan oleh tubuh seperti Kalsium,
Phosphor, Vitamin A, Vitamin B dan Riboflavin yang tinggi.
Komposisinya yang
mudah dicerna dengan kandungan protein, mineral dan vitamin yang tinggi,
menjadikan susu sebagai sumber bahan makanan yang fleksibel yang dapat diatur
kadar lemaknya, sehingga dapat memenuhi keinginan dan selera konsumen. Susu
termasuk jenis bahan pangan hewani, berupa cairan putih yang dihasilkan oleh
hewan ternak mamalia dan diperoleh dengan cara pemerahan. Berikut adalah sifat
kimia pada air susu sapi :
No.
|
Zat Gizi
|
Satuan
|
Jumlah
|
1.
|
Air
|
%
|
88
|
2.
|
Lemak
|
%
|
3,5
|
3.
|
Protein
|
%
|
3,2
|
4.
|
Laktosa
|
%
|
4,3
|
5.
|
Ca
|
(mg/100g)
|
143
|
6.
|
P
|
(mg/100g)
|
60
|
7.
|
Fe
|
(mg/100g)
|
1,7
|
8.
|
Vitamin A
|
(N)
|
130
|
9.
|
Vitamin B
|
(mg/100g)
|
0,03
|
10.
|
Vitamin C
|
(mg/100g)
|
1
|
Beberapa sifat fisik pada susu sapi
segar, antara lain :
Warna air susu
Warna air susu dapat berubah dari satu
warna kewarna yang lain, tergantung dari jenis ternak, jenis pakan, jumlah
lemak, bahan padat dan bahan pembentuk warna. Warna air susu bekisar dari putih kebiruan hingga kuning keemasan. Warna putih dari susu merupakan
hasil dispersi dari refleksi cahaya oleh globula lemak dan partikel koloidal
dari kasein dan kalsium phosphat. Warna
kuning adalah karena
lemak dan karoten yang dapat larut. Bila lemak diambil dari susu maka susu akan
menunjukkan warna kebiruan.
Rasa
dan bau air susu
Kedua komponen ini erat sekali
hubungannya dalam menentukan kualitas air susu. Air susu terasa sedikit manis,
yang disebabkan oleh laktosa, sedangkan rasa asin berasal dari klorida, sitrat
dan garam-garam mineral lainnya. Buckle et al., (1987) menyatakan bahwa cita
rasa yang kurang normal mudah sekali berkembang di dalam susu. Bau air susu
mudah berubah dari bau yang sedap menjadi bau yang tidak sedap. Bau ini
dipengaruhi oleh sifat lemak air susu yang mudah menyerap bau disekitarnya.
Demikian juga bahan pakan ternak sapi dapat merubah bau air susu.
Berat jenis air susu
Air susu mempunyai berat jenis yang
lebih besar daripada air. Berat jenis air susu = 1.01 - 1.02. Akan tetapi
menurut codex susu, berat jenis air susu adalah 1.028. Codex susu adalah suatu
daftar satuan yang harus dipenuhi air susu sebagai bahan makanan. Daftar ini
telah disepakati para ahli gizi dan kesehatan sedunia, walaupun disetiap negara
atau daerah mempunyai ketentuan-ketentuan tersendiri. Berat jenis harus ditetapkan
3 jam setelah air susu diperah. Penetapan lebih awal akan menunjukkan hasil
berat jenis yang lebih kecil. Hal ini disebabkan oleh perubahan kondisi lemak.
Kekentalan air susu
(viskositas)
Seperti berat jenis maka viskositas air
susu lebih tinggi daripada air. Viskositas air susu biasanya berkisar 1,5 – 2,0
cP. Pada suhu 20°C viskositas whey 1,2 cP, viskositas susu skim 1,5 cP dan susu
segar 2,0 cP. Bahan padat dan lemak air susu mempengaruhi viskositas.
Temperatur ikut juga menentukan viskositas air susu. Sifat ini sangat
menguntungkan dalam pembuatan mentega.
Titik beku dan titik
cair dari air susu :
Pada codex air susu dicantumkan bahwa
titik beku air susu adalah -0.5000C. Akan tetapi untuk Indonesia
telah berubah menjadi -0.5200C. Titik beku air adalah 00C.
Apabila terdapat pemalsuan air susu dengan penambahan air, maka dengan mudah
dapat dilakukan pengujian dengan uji penentuan titik beku. Karena campuran air
susu dengan air akan memperlihatkan titik beku yang lebih besar dari air dan
lebih kecil dari air susu. Titik didih air adalah 100°C dan air susu 100,16°C.
A.
PROSES
PENGENTALAN SUSU SAPI
Proses evaporasi merupakan proses
yang melibatkan pindah panas dan pindah massa secara simultan. Penguapan
terjadi karena cairan mendidih dan berlangsung perubahan fase dari cair menjadi
uap. Proses pindah panas dan pindah masa yang efektif akan meningkatkan
kecepatan evaporasi. Untuk itu perlu dipertimbangkan kecepatan pindah panas dan
jumlah panas yang dibutuhkan. Dalam proses ini
sebagian air akan diuapkan dan akan terbentuk cairan kental yang disebut
konsentrat. Proses evaporasi akan meningkatkan kepadatan bahan pangan dan juga
menjadikan makanan lebih tahan lama karena kandungan Aw bahan berkurang.
Evaporator adalah
alat yang banyak digunakan dalam industri makanan untuk memekatkan suatu bahan
pangan yang berupa cairan. Terdapat banyak tipe evaporator yang dapat digunakan dalam industri makanan. Umumnya evaporator dioperasikan pada kondisi
vakum untuk menurunkan temperatur didih larutan. Apabila tekanan di dalam
evaporator vakum diturunkan maka hal ini akan menyebabkan penurunan titik didih
cairan bahan yang hendak dievaporasi. Pada saat evaporasi, terjadi pindah panas
dan pindah massa secara bersamaan karena panas digunakan untuk menaikkan suhu
produk (panas sensible) dan untuk
mengubah fase air menjadi uap (panas laten penguapan).
Kandungan
air pada susu sapi segar relatif banyak, untuk mengurangi kadar air tersebut
biasanya dilakukan proses evaporasi atau penguapan. Proses evaporasi nantinya
akan menghasilkan produk susu kental. Susu kental diperoleh dengan cara
mengurangi kandungan air susu melalui proses evaporasi untuk menurunkan kadar
air susu menjadi 55,35% - 64,89% bb atau dengan kepekatan tertentu.
Proses
penguapan susu dilakukan menggunakan cara batch evaporator menggunakan system
double jacket dimana pada ruang penguapan susu segar yang dimasukkan tidak
bersentuhan langsung dengan media pemanis, akan tetapi melalui perantara fluida
yang berupa air. Hal ini bertujuan untuk menghindarkan susu dari panas berlebih
yang bisa menurunkan kualitas susu. Semakin rendah suhu yang digunakan maka
waktu yang diperlukan semakin lama.
Energi
yang diperlukan untuk evaporasi berasal dari energi panas kompor LPG dan energi
mekanis dari pompa air, semakin tinggi suhu penguapan maka energi penguapan
yang diperlukan semakin besar. Pada saat penguapan terdapat dua jenis panas
yaitu panas sensibel dan panas laten. Selama penguapan akan terjadi perubahan
tekanan yang disebabkan oleh perubahan suhu. Unit yang berguna untuk
membangkitkan tekanan vakum berasal dari unit ejector yang beruba saluran
konvergen divergen.
Di
dalam mesin penguap terdapat suatu kondensor yang berfungsi untuk mendinginkan
uap panas. Proses pendinginan ini bertujuan mengurangi beban pompa selama
penguapan. Peristiwa yang berlangsung di dalam kondensor adalah proses
kondensasi, dimana uap panas dirubah wujudnya menjadi air. Kondensor yang
digunakan terdiri dari unit pendingin uap panas dan penampung kondensat.
Semakin lama proses maka suhu kondensat akan mengalami kenaikan, ini
berhubungan dengan beban kondensasi yang ditanggung oleh air kondensasi yang
bersirkulasi.
Bagi produk pangan, terutama yang
sensitif terhadap suhu tinggi atau panas seperti susu, titik didih ini harus
diturunkan lebih rendah dari titik didih air. Titik didih ini dapat diturunkan
dengan menurunkan tekanan pada saat evaporasi berlangsung. Dalam usaha untuk
mengoptimasikan proses evaporasi jumlah energi yang dipakai juga tergantung
pada karakteristik bahan pangan yang diuapkan, seperti koefisien pindah panas
bahan. Aplikasi utama proses evaporasi dalam industri pangan bertujuan untuk :
a) Untuk pengentalan awal suatu bahan
cair sebelum dilakukan proses pengolahan selanjutnya, misalnya sebelum
dilakukan spray drying, drum drying, kristalisasi.
b) Mengurangi volume cairan untuk
mengurangi biaya penyimpanan, pengangkutan dan pengemasan.
c) Menurunkan Aw (Activity Water)
dengan meningkatkan kandungan bahan padat dalam bahan untuk membantu
pengawetan, misalnya dalam pembuatan susu kental.
Berikut ini adalah bagan pembuatan
susu evaporasi :
Susu
Sapi Segar
|
Uji
Mutu
|
Penyaringan
|
Pencampuran
|
Pasteurisasi
|
Evaporasi
|
Homogenisasi
|
Susu
Kental
|
Pertama
susu sapi segar diseleksi terlebih dahulu untuk menghasilkan produk akhir
berkualitas. Bahan baku utama yang
digunakan memiliki persyaratan kandungan air dan total solid dimana secara umum
sama dengan persyaratan pada pembuatan susu bubuk. Sebelum
susu diproses, terlebih dahulu dilakukan pengujian untuk memeriksa kualitas
bahan baku meliputi rasa, kandungan bakteri dan komposisi protein dan lemak.
Setelah susu dinyatakan memenuhi kualitas yang disyaratkan, proses selanjutnya
adalah penyaringan.
Proses penyaringan
bertujuan memisahkan benda-benda pengotor susu serta menghilangkan sebagian lekosit
dan bakteri yang dapat menyebabkan kerusakan susu selama penyimpanan. Susu hasil evaporasi didinginkan di dalam tangki
kemudian ditambahkan minyak atau lemak maupun yang lainnya, pencampuran ini
dilakukan menggunakan
mixer berkecepatan tinggi pada suhu 50-55oC.
Proses selanjutnya
yaitu pasteurisasi, pasteurisasi bertujuan membunuh bakteri patogen. Teknis
pasteurisasi dapat dilakukan melalui 2 (dua) cara yaitu High Temperature
Short Time (HTST) yaitu pasteurisasi dilakukan pada suhu tinggi dengan waktu
yang sangat pendek dan pasteurisasi dilakukan pada suhu rendah dengan waktu
yang cukup lama. Waktu pasteurisasi biasanya hanya bekisar
30 detik saja dengan suhu antara 85-90oC.
Proses yang paling
mendasar pada pembuatan susu kental adalah proses evaporasi yang bertujuan
untuk mengurangi kandungan air dengan failing film yaitu alat evaporasi yang
memungkinkan penguapan terjadi secara tepat sehingga waktu kontak dengan media
pemanas menjadi singkat. Alat pemanas yang digunakan adalah steam yang bekerja
pada tekanan vakum, sehingga penguapan air dalam susu dapat berlangsung pada
temperatur yang tidak terlalu tinggi agar tidak merusak susu. Evaporasi
dilakukan sampai kadar air akhir dalam produk mencapai 55,35 - 64,89%. Proses
terakhir dalam pembuatan susu kental sebelum akhirnya menjadi produk yang bisa
dikonsumsi yaitu homogenisasi, bertujuan
untuk mencegah pembentukan agregat lemak (lapisan krim) serta untuk
meningkatkan konsistensi produk, mengoptimalkan stabilitas susu setelah
pencampuran.
B.
KARAKTERISTIK
SUSU EVAPORASI
Setelah
mengalami evaporasi susu sapi yang semula berbentuk cair berubah menjadi cairan
kental dengan sisa kadar air sebesar 55,35% - 64,89%. Susu evaporasi adalah susu yang sudah
dikurangi kadar airnya dengan proses penguapan hampa hingga mencapai kepekatan
tertentu dan sudah mengalami sterilisasi. Bentuknya cair, rasanya tawar dan
warnanya tidak putih tapi cenderung coklat muda. Ada yang campuran dengan
minyak nabati (filled milk). Biasanya digunakan
sebagai pengganti krim kopi atau soup.
Perubahan yang terjadi karena proses
evaporasi meliputi :
1. Kadar
Air (Ka)
Kadar air adalah kandungan air yang masih tersisa
dalam bahan pangan setelah mengalami proses penguapan. Pada umumnya kadar air
bahan pangan cenderung menurun pada kurun waktu tertentu seiring bertambahnya
suhu perlakuan, karena selama proses penguapan suhu yang lebih tinggi akan
mempengaruhi kecepatan evaporasi sehingga kandungan air bahan teruapkan lebih banyak.
Nilai kadar air susu evaporasi yang dihasilkan akibat perlakuan suhu evaporasi
bekisar antara 55,35% - 64,89% bb dari kadar air bahan baku yang semula 88,52%
- 89,34%. Pada suhu 50oC dihasilkan Ka sebesar 67,81%, ini merupakan
Ka tertinggi selama perlakuan, Ka terendah diperoleh pada suhu 60oC.
Kondisi demikian terjadi karena adanya pertambahan suhu perlakuan, dengan
pertambahan suhu maka kecepatan evaporasi akan lebih cepat. Sehingga total
padatan yang diperoleh bertambah bobotnya.
2. Berat
Jenis
Berat jenis adalah rasio dari densitas suatu bahan
terhadap densitas standar (aquades) pada suhu dan tekanan standar. Berat jenis
susu sapi segar adalah antara 1,01 – 1,02 sedangkan pada susu yang telah
dievaporasi berat jenis susu akan meningkat. Pada suhu 60oC dan 50oC
berat jenis susu evaporasi berturut-urut 1,09 dan 1,07. Besarnya pertambahan
berat jenis bahan terjadi karena penambahan suhu dari 50oC menjadi
60oC yang menyebabkan kandungan air pada bahan diuapkan dan berubah
menjadi kental atau berupa padatan yang akan meningkatkan densitas bahan
sehingga berat jenisnya bertambah.
3. Viskositas
Viskositas diartikan sebagai resistensi atau
ketidakmauan suatu bahan untuk mengalir yang disebabkan karena adanya gesekan
atau perlawanan suatu bahan terhadap deformasi atau perubahan bentuk apabila
bahan tersebut dikenai gaya tertentu. Viskositas secara umum dapat juga
diartikan sebagai suatu tendensi untuk melawan aliran cairan karena internal
friction atau resistensi suatu bahan untuk mengalami deformasi bila bahan tersebut
dikenai suatu gaya. Viskositas atau kekentalan merupakan suatu parameter
penting pada proses evaporasi. Adanya penurunan Ka dan peningkatan suhu mengakibatkan tingkat kekentalan susu evaporasi semakin
bertambah. Tingkat viskositas susu sapi segar biasanya sebesar 6,3 cP,
kekentalan akan semakin meningkat setelah susu diuapkan yaitu sebesar 28,6 cP
pada 60oC dan 13,3 cP pada 50oC.
4. Rendemen
Rendemen adalah besarnya prosentase bahan yang
tertinggal. Rendemen akan meningkat apabila perlakuan diterapkan pada suhu
rendah, sebaliknya pada suhu tinggi rendemen semakin berkurang. Hal ini karena
semakin tinggi suhu penguapan maka laju penguapan juga meningkat. Perlakuan
pada suhu 60oC menghasilkan rendemen sebesar 22,3% dan pada suhu 50oC
rendemen yang dihasilkan meningkat menjadi 36,91%.
5. Laju
Penguapan
Laju penguapan merupakan jumlah air yang dapat
diuapkan secara simultan oleh mesin penguap vakum dalam satu satuan waktu.
Penguapan terjadi pada titik didih cairan. Apabila perbedaan suhu antara medium
pemanas dengan cairan yang dipanaskan kecil maka kecepatan pindah panas akan
menurun sehingga waktu yang dibutuhkan untuk mencapai titik didih cairan
menjadi lebih lama yang menyebabkan laju penguapan berlangsung lebih lama. Laju
penguapan tertinggi diperoleh pada perlakuan suhu 60oC karena
semakin tinggi suhu maka laju penguapannya juga semakin cepat.
Kerusakan akibat proses
evaporasi
Selain
memberikan efek yang positif, evaporasi juga menyebabkan beberapa kerusakan
pada bahan pangan, diantaranya :
1. Zat
gizi yang terkandung dalam bahan menjadi rusak akibat proses pemanasan dan
reaksi kerusakan selama masa simpan.
·
Kerusakan Karbohidrat : degradasi enzimatis, karamelisasi
gula, dan pencoklatan non enzimatis.
·
Kerusakan Protein : degradasi enzimatis dan pencoklatan non
enzimatis.
·
Kerusakan Lemak : hidrolisis lemak dan oksidasi lemak.
·
Kerusakan Vitamin : degradasi vitamin C, oksidasi vitamin C,
dan karotenoid.
2. Bahan
menjadi kehilangan komponen volatil akibat proses dengan suhu tinggi.
3. Kerusakan
akibat aktivitas mikroorganisme.
4. Kombinasi
dengan metode pengawetan lain dapat meminimalkan kerusakan finished produk
evaporasi.