OPTIMASI PENCAMPURAN PADA PROSES PRODUKSI SUSU KENTAL MANIS LEMAK NABATI REKOMBINASI (STUDI KASUS PT. XYZ)
Oleh : Asep Noor SR F252070075
SEKOLAH PASCA SARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011
PERNYATAAN MENGENAI TUGAS AKHIR DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tugas akhir ”Optimasi Pencampuran Pada Proses Produksi Susu Kental Manis Lemak Nabati Rekombinasi (Studi Kasus PT. XYZ)” adalah karya saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tugas akhir ini.
Bogor, September 2011
Asep Noor SR F 252070075
ABSTRACT ASEP NOOR SR. Mixing Optimization at Recombined Vegetable Oil Seweetened Condensed Milk Production Process. Under Direction of PURWIYATNO HARIYADI and FERI KUSNANDAR.
Ones of the critical stages in the manufacture of sweetened condensed milk recombination is mixing. This is caused by the characteristics of skim milk powder (SMP) used as the main raw material is quite difficult as well as total dissolved solids mixing reached 69%. Criteria for optimal mixing results shown by the solubility index, where the lower the index value of the solubility of the better quality mixing results. Based on data owned by PT. XYZ, the optimum mixing process is <0.1 ml. Capacity of mixing in PT. XYZ in 2009 is 7 tons for 70 minutes, by market demand and efficiency of the capacity was increased to 9 ton/60 minutes while maintaining the solubility index values <0.1 ml. So that the necessary optimization of critical parameters such as agitator speed, the use of high shear mixer and dosing speed of powdered milk. This study aims to determine the critical parameters of the mixing process to obtain appropriate quality standards with the most optimal processing time Methods the study consisted of three phases, namely design review process mixing equipment between the previous (7000 kg/70 min) with the new 9000 kg/60 minutes. The second research phase is to determine the speed of inline high shear mixer pump by performing experiments at 2000 rpm, 2500 rpm and 3000 rpm. Phase 3 study is the optimization of the mixing process by using a completely randomized experimental design, namely: Powder Inlet velocity (120, 150 and 180 kg/min); hydration time (5,10 and 15 minutes). So of all the combinations obtained nine different treatments. Analytical methods used to measure the quality of mixing is a method used in PT. XYZ are: solubility index, total solids, fat content, viscosity, specific gravity and pH. Then to see the influence and interaction of each treatment tested a real difference and linear regression to obtain the optimal parameters according to design. From the experimental results can be seen that the speed of inline high shear mixer pump is best at 2500 rpm.. The best results of mixing time is 65 minutes and solubility index <0.1 ml at the treatment A2B1 (milk powder dosing rate 155 kg/min and hydration time for 5 minutes). The relationship between the hydration time and milk powder dosing rate to solubility index is expressed in the equation Y = 0.192 + 0.001 A0,013B, where: A = milk powder dosing rate, B = hydration time, Y = solubility index. While the relationship between the hydration time, milk powder dosing rate with respect to mixing time is expressed in the equation Y = 26.556 + 0.3 A +0.6 B, where: A = milk powder dosing rate, B = hydration time, Y = total mixing time.
Keywords: condensed milk, mixing, high shearing, solubility, recombine milk, hydration.
RINGKASAN ASEP NOOR SR. Optimasi Pencampuran pada Proses Produksi Susu Kental Manis Lemak Nabati Rekombinasi (Studi Kasus PT. XYZ). Dibimbing oleh PURWIYATNO HARIYADI and FERI KUSNANDAR. Salah satu tahapan kritis pada pembuatan susu kental manis rekombinasi adalah proses pencampuran. Hal ini disebabkan oleh karakteristik dari skim milk powder (SMP) yang digunakan sebagai bahan baku utama yang cukup sulit dilarutkan dan total padatannya mencapai 69%. Kriteria hasil pencampuran yang optimal ditunjukkan oleh indeks kelarutan (solubilty index), semakin rendah nilai indeks kelarutan maka semakin baik kualitas hasil pencampuran. Berdasarkan data yang dimiliki oleh PT. XYZ, proses pencampuran yang optimum adalah < 0.1 ml. Kapasitas pencampuran di PT. XYZ pada tahun 2009 adalah 7 ton/70 menit, pada tahun 2010 akan dinaikan menjadi 9 ton/60 menit dengan tetap mempertahankan nilai indeks kelarutan < 0.1 ml. Oleh karena itu maka diperlukan optimasi parameter kritis seperti kecepatan agitator, kecepatan high shear mixer dan kecepatan dosing susu bubuk. Penelitian ini bertujuan menentukan parameter kritis proses pencampuran untuk mendapatkan kualitas yang sesuai standar dengan kapasitas (waktu proses) paling optimal, kemudian mendapatkan hubungan antara perubahan parameter proses pencampuran dan peningkatan kapasitas pencampuran yang dapat meningkatkan kapasitas produksi susu kental manis lemak nabati rekombinasi. Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Skim Milk Powder (SMP), Butter Milk Powder (BMP), Susu segar, Full Cream Milk Powder (FCMP), Sweet Whey Powder (SWP), Gula, Maltodextrin, Stabilizer, Air, Flavor. Sedangkan alat yang digunakan adalah : Unit Pencampuran System, Unit Powder Handling, Unit CIP system, Viscometer, Alat Sentrifuse, Tabung kecil, pH-meter, Refraktometer dan lain-lain. Metode Penelitian ini terdiri dari 3 tahap yaitu review desain peralatan antara proses pencampuran sebelumnya (7000 kg/70 menit) dengan proses yang baru 9000 kg/60 menit. Tahap penelitian kedua adalah penentuan kecepatan agitator mixer dan inline high shear mixer pump. Penelitian tahap 3 adalah optimasi proses pencampuran dengan parameter kecepatan dosing susu bubuk (120 kg/min, 150 kg/min dan 180 kg/min) dan waktu hidrasi (5, 10 dan 15 menit). Metode analisis yang digunakan untk mengukur kualitas hasil pencampuran adalah metode yang digunakan di PT. XYZ yaitu : indeks kelarutan, total padatan, kandungan lemak, viskositas, berat jenis dan pH. Analisis data yang dilakukan dengan melakukan uji beda nyata dan regresi linear untuk mendapatkan parameter yang optimal sesuai dengan rancangan. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa pada kecepatan inline shear pump 2500 rpm dan 3000 rpm, indeks kelarutan bisa mencapai < 0.1 ml. Sedangkan pada kecepatan 2000 rpm high shear mixer tidak bisa mencapai indeks kelarutan < 0.1 ml, karena energi yang dibutuhkan tidak mencukupi. Kombinasi pengaruh kecepatan dosing susu bubuk dengan waktu hidrasi yang paling baik, yaitu perlakuan A2B1 (kecepatan inlet susu bubuk 155 kg/menit, dan waktu hidrasi 5 menit), dengan lama waktu pencampuran 64 menit. Sedangkan secara umum milk powder 185 kg/min yaitu A3B1, A3B2 dan A3B3
waktu pencampuran-nya rata-rata 90 menit. Hal ini karena sebagaian susu bubuk menggumpal dan tidak teraglomerasi dengan baik dan menyumbat di filter 500 um, sehingga saat transfer ke proses berikutnya lebih lama. Hasil analisa regresi linear dapat dihasilkan persamaan yang optimum adalah Y = 26,556 + 0,3A+0,6B, dimana : A = Kecepatan dosing susu bubuk, B = Waktu hidrasi,Y = Total waktu pencampuran. Semua perlakuan dengan kecepatan dosing susu bubuk 120 kg/min dan 150 kg min pada semua waktu hidrasi nilai indeks kelarutannya < 0.1 ml. Sedangkan perlakuan dengan kecepatan dosing susu bubuk 185 kg/min pada semua waktu hidrasi hasil indeks kelarutannya di atas 0.1 ml. Dari hasil analisa regresi dapat dihasilkan persamaan yang optimum yaitu : Y = 0,192 + 0,001A0,013B, dimana : A = kecepatan dosing susu bubuk, B = Waktu hidrasi, Y = Indeks Kelarutan. Pencampuran akhir. Penyimpangan terjadi pada semua perlakuan A3 (kecepatan dosing susu bubuk 185 kg/min). Angka yang ditunjukkan berkisar dari 32-34.9%. Pada pencampuran akhir hasil pengujian total padatan bahwa semua perlakuan dengan kecepatan dosing powder 120 kg/ min (A1) dan 150 kg/min (A2) mencapai total padatan yang diinginkan yaitu min 69-69.5 %, sedangkan perlakuan dengan kecepatan dosing 180 kg/min (A3) total padatannya tidak sesuai. Kemudian pH yang dihasilkan pada larutan susu bubuk dan pencampuran akhir semuanya di atas 6.1 memenuhi standar yang diinginkan. Viskositas dari masing-masing perlakuan pada larutan susu bubuk datanya yang paling homogen di antara masing-masing perlakuan adalah pada perlakuan dosing susu bubuk 150 kg/min ( A2B1, A2B2, A2B3) dengan nilai rata-rata 0.75 ps. Selanjutnya dari pengujian viskositas di akhir pencampuran juga dapat ditunjukkan bahwa ada kecenderungan semakin lama waktu hidrasi viskositas produk dari masing-masing perlakuan cenderung naik. Dengan keterbatasan pasokan susu segar, proses rekombinasi dipilih sebagai jalan keluar dalam proses pembuatan susu kental manis. Salah satu tahapan kritis pada pembuatan susu kental manis rekombinasi adalah proses pencampuran. Hal ini disebabkan oleh karakteristik dari skim milk powder (SMP) yang digunakan sebagai bahan baku utama yang cukup sulit dilarutkan. Dengan adanya peningkatan kapasitas dari 7000 kg/70 menit menjadi 9000 kg/60 menit parameter proses pencampuran harus diketahui dengan komprehensif sehingga dapat dihasilkan susu kental manis yang memenuhi kualitas yang diinginkan dan kapasitas dicapai sesuai rancangan. Parameter proses pencampuran sangat kritis yang dilakukan percobaan adalah kecepatan agitator mixer, kecepatan shearing inline high shear mixer pump, kecepatan screw masuk susu bubuk ke mixer dan waktu hidrasi. Dari hasil percobaan dapat diketahui bahwa kecepatan agitator tanki pencampuran tidak bisa dinaikan lagi sedangkan kecepatan inline high shear mixer pump yang terbaik adalah pada 2500 rpm. Kombinasi kecepatan dosing susu bubuk dan waktu hidrasi yang paling optimal adalah kecepatan dosing susu bubuk 155 kg/min dan waktu hidrasi selama 5 menit dengan waktu pencampuran 65 menit dan indeks kelarutan lebih kecil dari 0.1 ml. Pada kombinasi ini kapasitas yang diperoleh belum memenuhi target yang diinginkan yaitu 9.000 kg/60 menit atau 150 kg/menit tetapi hanya mencapai 9.217,5 kg dengan waktu mixing 64 menit atau 145 kg per menit.
Karena pada penelitian ini hanya melihat pengaruh kecepatan inline high shear mixer, kecepatan dosing susu bubuk dan waktu hidrasi, sedangkan suhu sudah ditentukan sebagai nilai tetap. Maka disarankan untuk mengoptimasikan kembali dengan cara menaikan suhu awal air panas yang digunakan dan suhu akhir pencampuran. Kemudian karena waktu hidrasi ternyata tidak banyak mempengaruhi maka disarankan untuk mengurangi atau menghilangkan waktu hidrasi sehingga diharapkan waktu pencampuran lebih singkat
©Hak Cipta milik IPB, tahun 2011 Hak Cipta dilindungi Undang-undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
OPTIMASI PENCAMPURAN PADA PROSES PRODUKSI SUSU KENTAL MANIS LEMAK NABATI REKOMBINASI (STUDI KASUS PT. XYZ)
Asep Noor SR
Tugas Akhir sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Profesi Pada Program Studi Teknologi Pangan
SEKOLAH PASCA SARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tugas Akhir: Dr. Ir. Eko Hari Purnomo, MSc
Judul Tugas Akhir
Nama Mahasiswa Nomor Pokok Program Studi
: Optimasi Pencampuran dalam Proses Produksi Susu Kental Manis Lemak Nabati Rekombinasi (Studi Kasus di PT. XYZ) : Asep Noor SR : F252070075 : Magister Profesi Teknologi Pangan
Menyetujui, September 2011 Komisi Pembimbing,
Prof. Dr. Ir. Purwiyatno Hariyadi, MSc
Dr. Ir. Feri Kusnandar, MSc
Ketua
Anggota
Mengetahui,
Dr. Ir. Lilis Nuraida, M.Sc
Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc. Agr
Tanggal ujian: 27 September 2011
Tanggal lulus:
PRAKATA
Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan karunia dan perlidungannya sehingga penulis bisa menyelesaikan karya kecil ini. Shalawat dan salam semoga tercurah bagi Nabi Muhammad SAW beserta keluarga dan sahabatnya. Tesis ini dibuat sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar master pada Magister Profesi Teknologi Pangan Fakultas Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Suatu pengalaman yang sangat menarik bisa menjalani di program studi ini karena begitu banyak pengalaman dan pembelajaran yang memperkaya penulis sejalan dengan bidang pekerjaan di Industri Pangan. Walaupun program profesi, menurut penulis program studi Magister Teknologi Pangan tetap sangat ketat apalagi jika dibandingkan dengan program sejenis di tempat lainnya. Isi dan materi pada tesis ini pun juga digali dari permasalahan yang dihadapi penulis dalam lingkup pekerjaan sehari-hari sebagai karyawan di PT. Indolakto yang bergerak di bidang pengolahan susu. Seharusnya memang lebih mudah untuk dituangkan sebagi tesis namun kenyatannya cukup sulit karena penulis harus membagi fokus dengan pekerjaan sehari-hari yang tidak bisa ditinggalkan. Mudah-mudahan isi tesis ini bermanfaat walaupun hanya tulisan sederhana, namun bisa digunakan sebagai bahan studi khususnya di bidang industri susu. Pada kesempatan ini penulis menghaturkan banyak terimakasih khususnya kepada pembimbing penulis yaitu Prof. Dr. Ir. Purwiyatno Hariyadi M.Sc. dan Dr. Ir. Feri Kusnandar M.Sc. yang telah berusaha memberikan arahan, motivasi sekaligus pemnbelajaran lainnya sehingga penulis bisa menyelesaikan tesis ini. Mudah-mudahan kebaikannya diberikan balasan oleh Allah SWT dan semoga masih tetap bisa memebrikan pencerahan bidang teknologi pangan di Indonesia. Ucapan terimakasih dan penghargaan yang sedalm-dalamnya penulis haturkanjuga kepada : 1.
2.
3.
4.
Teman-teman MPTP Batch 4 : Ibu Farida, Pak Eko Budiono, Ibu Ratih Puspitasri, Pak Tamran Ismail, Pak Slamet, Wiwin, Ita, dan Pak David yang telah sama-sama menjalani perkuliahan bersama. Ibu Dr. Lilis Nuraida M.Sc yang senantiasa “mengejar” agar penulis segera lulus, mohon maaf penulis sampai harus menjadi paling”bungsu” di batch 4 ini untuk ikut ujian. Mba Tika yang senantiasa update memberikan informasi dan banyak sekali membantu. Mudah-mudahan kebaikannya diberikan balasan oleh Allah SWT. Terakhir penulis berterimakasih kepada keluarga khususnya Ayahanda Rodia AS dan Ibunda Yuyun Suwenda, mudah-mudahan Alloa senantiasa memberikan ampunan dan perlindungannya.
5. 6.
7.
Khusus kepada istri tercinta Euis Muliawati, anak-anakku Nafis, Kania dan Raisa....Terimakasih kalian adalah cahaya kehidupanku. Teman-teman di PT. Indolakto yang telah membantu penulis, khusunya kepada Pak. Fadholi, Pak Robi dan Pak Iwan, saya akan senantiasa ingat “kalian adalah tim SKM terbaik di Indolakto” Kepada rekan-rekan dan semua yang telah membantu penulis yang tidak bisa disebutkan satu persatu, penuklis ucapkan terimakasih.
Tidak ada gading yang tak retak, penuis menyadari masih banyak kelemahan dalam isi tulisan ini baik susunan tata bahasa, kutipan dan lain sebagainya. Bogor, September 2011
Asep Noor SR
DAFTAR ISI DAFTAR ISI .........................................................................................................
i
DAFTAR TABEL .................................................................................................
iii
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................
iv
DAFTAR LAMPIRAN ...........................................................................................
vi
I. PENDAHULUAN
1
A. Latar Belakang ..........................................................................................
1
B. Rumusan Masalah ......................................................................................
2
C. Tujuan dan Sasaran ....................................................................................
3
D. Manfaat Penelitian ......................................................................................
3
II. TINJAUAN PUSTAKA
5
A. Susu Kental Manis ......................................................................................
5
B. Pembuatan Susu Kental Manis ....................................................................
6
C. Proses Pembuatan Produk Susu Rekombinasi ............................................
7
1. Pelarutan Susu Bubuk ............................................................................
10
2. Suhu Rekombinasi dan Waktu Hidrasi .................................................
10
3. Penambahan lemak dan proses emulsifikasi ...........................................
11
4. Kandungan udara pada susu bubuk ........................................................
11
5. Kualitas air untuk produk susu rekombinasi ...........................................
11
D. Kualitas Susu Kental Manis .......................................................................
12
1. Pertumbuhan Mikroba .............................................................................
12
2. Perubahan Kimia ....................................................................................
12
3. Kristal laktosa ..........................................................................................
14
E. Teknologi Pencampuran Susu Kental Manis Rekombinasi ........................
14
III. METODOLOGI ..............................................................................................
17
A. Waktu dan Tempat Penelitian ....................................................................
17
B. Bahan dan Alat ...........................................................................................
17
C. Tahapan Penelitian .....................................................................................
17
1. Review Desain dan Penentuan Parameter Kritis ....................................
17
2. Penentuan Kecepatan Agiatator dan Inline High Shear Mixer..............
17
3. Optimasi proses Pencampuran ...............................................................
19
i
D. Metode Analisis .........................................................................................
21
E. Analisis Data ..............................................................................................
22
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN..............................................................................
23
A. Evaluasi Desain Mesin dan Penentuan Parameter Kritis Proses
23
Pencampuran ............................................................................................... 1. Sistem Penuangan Material, Silo dan Penimbangan ........................
24
2. Sistem Kontrol ..................................................................................
26
3. Desain Tanki dan Agitator Mixer..........................................................
27
4. Inline High Shear Mixer Pump.........................................................
29
5. Alat Pindah Panas....................................................................................
31
B. Penentuan Kecepatan Agitator Mixer dan Inline High Shear Mixer Pump
32
C. Hubungan Masing-Masing Perlakuan Terhadap Waktu Pencampuran ......
34
D. Pengaruh Perlakuan Terhadap Solubility Index ..........................................
37
E. Pengaruh Perlakuan Terhadap Komposisi Produk ......................................
40
F. Pengaruh Perlakuan Terhadap Reologi Produk ..........................................
42
BAB V. SIMPULAN DAN SARAN ......................................................................
44
DAFTAR PUSTAKA..........................................................................................................
45
ii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Komposisi 2 jenis Susu Kental Manis (Walstra, 2006)
6
Tabel 2. Whey Protein Nitrogen Index SMP dan Aplikasi Penggunaannya ...........
9
Tabel 3. Komposisi Umum Susu Kental Manis (US Dairy Board, 2005) ................ 9 Tabel 4. Rancangan Pencampuran dan Aplikasinya ................................................ Tabel 5. Daftar Aplikasi Penggunaan High Shear ...................................................
16 17
Tabel. 6. Parameter Proses Pencampuran Susu Kental Manis ................................
20
Tabel 7. Desain Proses Pencampuran 9000 kg/h......................................................
22
Tabel 8. Evaluasi Mesin dan Peralatan Pencampuran Susu Kental Manis .............
25
Tabel 9. Spesifikasi Teknis Peralatan Pencampuran ..............................................
26
Tabel. 10. Dimensi dan Spesifikasi Tanki Pencampuran ......................................... 30 Tabel 11. Mekanisme Inline High Shear Mixer Pump Pada Pencampuran Susu 32 Kental Manis ......................................................................................... Tabel 12. Hasil Penelitian Pendahuluan ................................................................... 34 Tabel 13. Pengaruh Perlakuan Terhadap Waktu Pencampuran Susu Kental Manis
36
Tabel 14. Hasil Analisa Parameter Proses Pencampuran Susu Bubuk ...................
40
Tabel 15. Hasil Analisa Pencampuran Akhir ...........................................................
40
Tabel 16. Hasil Pengujian Komposisi Produk Larutan Susu Bubuk .......................
42
Tabel 17. Hasil Pengujian Komposisi Produk Pencampuran Akhir ......................... 42 Tabel 18. Hasil Pengujian Reologi Produk Pada Larutan Susu Bubuk .................... 44 Tabel 19. Hasil Pengujian Reologi Produk Pada Larutan Susu Bubuk .................... 45
iii
DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Gambar 1. Desain Model Kapasitas Pencampur Lama dan Baru............
3
Gambar 2. Blok Diagram Proses Pembuatan Susu Kental Manis Konvensional .....
7
Gambar 3. Proses Pembuatan Susu Kental Manis Rekombinasi ...............................
8
Gambar 4. High Shear Mixer Design Untuk Susu Kental Manis Rekombinasi........
17
Gambar 5. Blok Diagram Pembuatan Susu Kental Manis di PT. XYZ......................
21
Gambar 6. Bagan Alir Penelitian Optimasi Pencampuran Susu Kental Manis Rekombinasi..............................................................................................
23
Gambar 7. Hoper Susu Bubuk dan Gula (a), Screw (b), Ayakan (c)..........................
27
Gambar 8. Magnetic Catcher (a), Shifter (b), Rotary Valve (c) ................................
28
Gambar 9. Skema Sistem Automasi Pencampuran (Rockwel Automation, 2004)....
28
Gambar 10. Sistem Kontrol Proses Pencampuran .....................................................
29
Gambar 11. Tanki Pencampuran (a) dan Agitator (b) ...............................................
30
Gambar 12 Unit Shear Pump (a) dan Rotor & Stator High Shear Mixer (b) ………
31
Gambar 13. Perubahan Struktur Partikel Material Karena Perubahan Energi dan
33
Entropi Dalam Sistem Pencampuran (Mc.Clements, 2000) ............... Gambar 14. Alat Pindah Panas Tipe Plat APV Paraflow .........................................
34
Gambar 15. Profil Distribusi Particle Size Jenis-Jenis High Shear Mixer (Feature
35
Report Chemical Engineering 2005) ................................................... Gambar 16. Hubungan Kecepatan Dosing Susu Bubuk Terhadap Waktu Pencampuran.........................................................................................
37
Gambar 17. Produk Lumpi Pada Dinding Tanki Pencampuran ................................
38
Gambar 18. Hubungan waktu hidrasi dengan total waktu pencampuran ................
38
Gambar 19. Pengaruh Perlakuan Terhadap Indeks Kelarutan ...................................
41
Gambar 20. Pengaruh Perlakuan Terhadap Total padatan (%)..................................
43
Gambar 21. Pengaruh Perlakuan Terhadap pH..........................................................
44
Gambar 22. Viskositas Produk Pada Berbagai Perlakuan..........................................
45
iv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Persyaratan mutu susu kental manis (SNI 01-2971-1998) ..................
52
Lampiran 2. Prosedur Pengujian Indeks Kelarutan ................................................
53
Lampiran 3. Prosedur Penetapan Total Padatan ......................................................
54
Lampiran 4. Prosedur Penetapan Lemak Secara Gerber .........................................
55
Lampiran 5. Prosedur Penetapan Berat Jenis .........................................................
56
Lampiran 6. Prosedur Penetapan pH .......................................................................
57
Lampiran 7. Prosedur Penetapan Viskositas ...........................................................
58
Lampiran 8. Prosedur Penetapan Ukuran Globula Lemak ......................................
60
Lampiran 9 Hasil Analisis Data Statistika .............................................................
61
Lampiran 10. Kumpulan Spesifikasi Material pembuatan Susu kental Manis .......
64
Lampiran 11. Desain Proses Pembuatan Susu Kental Manis .................................
66
Lampiran 12. Bagan Alir Pembuatan Susu Kental Manis ......................................
67
v
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Susu kental manis adalah salah satu jenis produk olahan susu yang populer di masyarakat Indonesia. Hal ini terbukti dari besarnya volume produksi dan permintaan yang cukup signifikan. Hasil survei yang dibuat oleh lembaga survey independen AC Nielson menunjukkan volume penjualan total susu kental manis di Indonesia pada tahun 2008 mencapai 22 juta karton atau setara dengan 406.911 ton per tahun dengan pertumbuhan sebesar 10 % per tahun. PT. XYZ adalah salah satu pelopor yang pembuat susu kental manis lemak nabati rekombinasi pertama di Indonesia. Susu kental manis selain digunakan langsung sebagai minuman susu, juga digunakan sebagai bahan baku untuk keperluan industri seperti industri biskuit, bakeri, permen dan coklat. Data pemasaran PT. XYZ menunjukkan peningkatan penjualan produk susu kental manis setiap tahun yang mencapai 25-30%. Proses rekombinasi adalah proses pembuatan susu kental manis yang dilakukan dengan membuat cairan susu dari susu bubuk. Teknologi rekombinasi dikembangkan karena adanya keterbatasan jumlah pasokan susu segar untuk diproses sebagai susu kental manis. Salah satu tahapan kritis pada pembuatan susu kental manis rekombinasi adalah proses pencampuran. Hal ini disebabkan oleh karakteristik dari skim milk powder (SMP) yang digunakan sebagai bahan baku utama yang cukup sulit larut dalam air. Proses yang sangat penting dalam proses pengolahan susu kental manis adalah tahap pencampuran, dimana semakin baik hasil pencampuran maka kualitas akhir produk susu kental manis akan semakin baik. Proses pencampuran dalam proses produksi susu kental manis berbeda dengan proses olahan susu lainnya, dimana total padatan terlarut cukup tinggi hingga mencapai 69%. Beberapa hal yang harus dipertimbangkan dalam rancangan proses pencampuran adalah jenis mixer yang digunakan, tahapan proses pencampuran dan parameter proses pencampuran (suhu, waktu, dan kecepatan agitator).
2
Kualitas hasil pencampuran menentukan karakteristik produk susu kental manis dan efisiensi proses. Kriteria hasil pencampuran yang optimal ditunjukkan dengan parameter indeks ketidakkelarutan, yaitu jumlah padatan yang tidak larut. Semakin rendah nilai indeks ketidakkelarutan, maka semakin baik kualitas hasil pencampuran. Berdasarkan data yang dimiliki oleh PT. XYZ, proses pencampuran yang optimum adalah yang memiliki nilai indeks ketidakkelarutan kurang dari 0.1 ml. Sampai dengan pertengahan tahun 2008 proses pencampuran di PT. XYZ Jakarta dilakukan dengan sistem manual, dengan kapasitas 7 ton selama 70 menit. Namun proses selanjutnya (homogenisasi, pasteurisasi dan evaporasi) memiliki kapasitas 9 ton/jam dengan nilai indeks ketidaklarutan kurang dari 0.1 ml. Dengan demikian, terdapat selisih 2 ton/jam kapasitas yang belum digunakan dalam proses setelah pencampuran.
B.
Rumusan Masalah Dengan melihat permasalahan di atas, pada tahun 2009 PT XYZ merancang
sistem pencampuran baru untuk mencapai target 9 ton/jam, namun tetap memenuhi standar mutu hasil pencampuran yaitu indeks ketidaklarutan kurang 0.1 ml. Untuk mencapai hal tersebut perlu dilakukan desain peningkatan kapasitas yaitu dengan menggunakan mesin pencampuran yang baru yang menerapkan sistem otomatis. Secara ringkas, perumusan masalah di atas dapat digambarkan dalam grafik berikut (Gambar 1). Permasalahan yang ingin dipecahkan adalah bagaimana kapasitas proses pencampuran dinaikkan dari 7.000 kg/70 menit menjadi 9.000 kg/60 menit tanpa harus melakukan perubahan parameter pencampuran. Proses otomatisasi pencampuran dilakukan dari mulai pemilihan formulasi, penimbangan bahan cair (air, susu segar, dan minyak sawit), penimbangan susu bubuk dan gula, serta urutan prosesnya (conveying, heating, pumping, agitating, dan circulation). Optimasi proses parameter dilakukan dengan optimasi tahapan pencampuran, optimasi kecepatan agitator dan penambahan efek pencampuran (shearing, blending, size reduction dan wetting) dengan menggunakan shear pump.
3
Gambar 1. Desain model kapasitas pencampur lama dan baru dalam proses produksi susu kental manis lemak nabati D.
Tujuan dan Sasaran Berdasarkan latar belakang dan rumusan permasalahan sebagaimana
diuraikan di atas, maka penelitian ini bertujuan untuk: 1.
Menentukan parameter kritis proses pencampuran untuk mendapatkan kualitas susu kental manis yang sesuai standar dengan kapasitas (waktu proses) paling optimal.
2.
Menentukan hubungan antara perubahan parameter proses pencampuran dan peningkatan kapasitas pencampuran yang dapat meningkatkan kapasitas produksi susu kental manis.
E. Manfaat Penelitian Secara keseluruhan, penelitian ini berguna sebagai referensi proses produksi susu kental manis di PT. XYZ, khususnya teknologi rekombinasi, karena sampai saat ini literatur mengenai susu kental manis relatif masih sedikit
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
A. Susu Kental Manis Menurut Standar Nasional Indonesia (SNI) No.01-2971-1998, susu kental manis adalah produk susu berbentuk cairan kental yang diperoleh dengan menghilangkan sebagian air dari susu segar atau hasil rekonstitusi susu bubuk berlemak penuh, atau hasil rekombinasi susu bubuk tanpa lemak dengan lemak susu/lemak nabati, yang telah ditambah gula, dengan atau tanpa penambahan bahan makanan lain dan bahan tambahan makanan lain yang diizinkan. Menurut katagori pangan 2006, susu kental manis adalah produk susu berbentuk cairan kental yang diperoleh dengan menghilangkan sebagian air dari campuran susu dan gula hingga mencapai tingkat kepekatan tertentu; atau merupakan hasil rekonstitusi susu bubuk dengan penambahan gula, dengan atau tanpa penambahan bahan lain. Gula yang ditambahkan harus dapat mencegah pembusukan, produk dikemas secara kedap (hermetis) dan dipasteurisasi. Karakteristik dasarnya, kadar lemak susu tidak kurang dari 8 % dan total solidnya tidak kurang dari 72 % (Kategori Pangan, 2006). Jika lemak susu diganti dengan lemak nabati, maka disebut susu kental manis lemak/minyak nabati. Susu kental manis lemak/minyak nabati adalah produk susu berbentuk cairan kental yang diperoleh dari susu lemak nabati/susu minyak nabati dengan menghilangkan sebagian air dari campuran susu (yang sebagian lemaknya telah diganti dengan lemak nabati/minyak nabati) dan gula hingga mencapai kepekatan tertentu dengan atau tanpa penambahan bahan lain. Gula yang ditambahkan harus dapat mencegah pembusukan. Produk dikemas secara kedap (hermetis) dan dipasteurisasi. Karakteristik dasar kadar lemak tidak kurang dari 8% (BPOM, 2006). Krim kental manis adalah produk susu yang berbentuk cairan kental yang diperoleh dengan merekonstitusi krim dengan penambahan gula hingga mencapai tingkat kepekatan tertentu dengan atau tanpa bahan tambahan pangan yang diizinkan. Gula yang ditambahkan harus dapat mencegah pembusukan. Produk
6
dikemas secara hermetis dan dipasteurisasi. Persyaratan minimumnya adalah total padatan tidak kurang dari 65%. Susu kental manis pada dasarnya adalah susu yang telah dikentalkan dan diberikan penambahan gula. Produknya berwarna kekuning-kuningan dan terlihat seperti mayonaise. Konsentrasi gula yang tinggi dalam susu kental manis meningkatkan tekanan osmotik pada suatu tingkat tertentu dimana kebanyakan mikroorganisme dihancurkan. Konsentrasi gula di dalam fase air harus tidak kurang dari 62.5% dan tidak lebih dari 64.5%. Pada konsentrasi larutan diatas 64.5%, maka gula akan mengalami titik jenuhnya dan beberapa akan mengalami kristalisasi, dan membentuk sedimen (Bylund 1995). Menurut standar U.S. Federal, susu kental manis harus mengandung lemak susu tidak kurang dari 8.5% lemak susu, dan tidak kurang dari 28% total padatan susu. Sementara British Standard menetapkan susu kental manis mengadung tidak kurang dari 9,2% lemak susu dan 31% total padatan susu. Selama perang dunia kedua telah dikembangkan susu kental manis yang ”over standard” dengan komposisi 9,5% lemak, 33,5% total padatan susu, dan 42% sukrosa (Hunziker 1949). Tabel 1. Komposisi 2 jenis Susu Kental Manis (Walstra, 2006) Komposisi (%) Standar Amerika Standar Inggris Kadar lemak 8 9.5 Padatan susu selain lemak 20 22 Laktosa 10.3 11.4 Sukrosa 45 43.5 Air 27 25.5 Laktosa/100 gram air 38.3 44.6 Sukrosa/100 gram air 167 171 B.
Pembuatan Susu Kental Manis Teknlogi pembuatan susu kental manis merupakan teknologi yang sudah
cukup lama dikenal, dimana diproduksi secara komersial pertama kali pada tahun 1856. Proses susu kental manis cukup kompleks dengan sejumlah tahapan kritis yang harus dikontrol dengan ketat. Susu kental manis bukan produk steril, tetapi pengawetannya disebabkan oleh kandungan gulanya yang tinggi (Clarke 1999; Newstead et.al 2005).
7
Susu kental manis konvensional telah diproduksi dalam waktu yang lama oleh kebanyakan negara-negara penghasil susu. Proses ini terkait dengan penambahan gula (biasanya sukrosa) ke dalam susu, yang kemudian dipekatkan hingga mencapai total padatan yang relatif tinggi ( >72%). Produk kemudian di kemas dalam kaleng (Clarke 1999). Pembuatan susu kental manis dengan menggunakan metode konvensional menurut Silverson (2008) dapat dijelaskan dalam Gambar 2. Secara konvensional susu manis diperoleh dari susu segar yang kemudian dilakukan pasteurisasi dan selanjutnya evaporasi sampai dengan total padatan 49 %. Selanjutnya ditambahkan gula pasir dan kemudian disimpan di tanki kristalisasi, lalu dilakukan proses pengisian dan pengemasan.
Kristal Lactosa
Susu segar
Pasteurisasi
Evaporasi
Kristalisasi
Packing
Penambahan Gula pasir
Gambar 2. Proses Pembuatan Susu Kental Manis Konvensional (Silverson, 2008) C.
Proses Pembuatan Susu Kental Manis Rekombinasi Selama tahun 1950-an ketersediaan pasokan bahan baku susu meningkat,
sehingga memacu negara berkembang untuk memperkenalkan dan meningkatkan industri lokalnya dan kebutuhan untuk meningkatkan asupan gizi untuk penduduknya sehingga dikembangkan pabrik susu kental manis rekombinasi pertama. Pabrik ini dikembangkan oleh orang Amerika dan Belanda. Metodologi yang diterapkan berdasarkan pembuatan susu kental manis konvensional dengan menggyunakan bahan baku susu segar. Walaupun diprediksi akan hilang seiring telah dikembangkannya produk susu UHT, namun kenyataannya penjualan produk susu kental manis ini semakin meningkat hingga saat ini, dan lebih
8
penting lagi tipe-tipe susu kental manis rekombinasi ini semakin banyak di pasaran (Clarke, 1999). Menurut Tetrapak (1995), rekombinasi adalah salah satu alternatif untuk memasok kebutuhan susu kental manis, dimana pada saat yang bersamaan produk ini tidak bisa diperoleh. Prinsip dasar rekombinasi adalah melakukan pelarutan kembali susu bubuk skim atau skim milk powder (SMP) dan secara terpisah menambahkan kandungan lemak susu menjadi cairan susu yang selanjutnya bisa diproses sesuai kebutuhan. Diagram pembuatan susu kental manis rekombinasi secara lengkap dapat dilihat pada Gambar 3. Pembuatan susu kental manis dengan menggunakan metode rekombinasi pada prinsipnya adalah dengan melakukan rekonstitusi susu bubuk dengan air kemudian ditambahkan gula pasir dan dipasteurisasi serta dihomogenisasi. Karena total padatan masih kurang, maka dilanjutkan dengan penguapan dengan menghilangkan air kurang lebih 2.5% dari keseluruhan massa.
Air
Penambahan SMP, AMF atau fat
Pencampuran Rekombinasi
Pasteurisasi
Homogenisasi
Evaporasi
Kristal Lactosa
Kristalisasi
Packing
Penambahan Gula pasir
Gambar 3. Proses Pembuatan Susu Kental Manis Rekombinasi (Silverson, 2008) Penggunaan butter milk powder (BMP) perlu kurang sesuai dalam pembuatan susu kental manis. Hal ini karena BMP mengandung fosfolipid alami yang mengandung asam lemak tidak jenuh yang dapat menyebabkan off flavor karena mudah mengalami reaksi auto-oksidasi. Oleh karena itu pengembangan produk susu rekombinasi lebih menyukai tidak menggunakan BMP, terkecuali untuk formulasi kremer. Khusus kebanyakan di Negara-negara Asia, penggunaan lemak susu disubsitusi dengan minyak sawit (US Dairy Board, 2006)
9
Bahan baku yang paling sering digunakan adalah skim milk powder (SMP). Selama dalam proses pemanasan, protein wey akan terdenaturasi dalam beberapa tingkatan tergantung suhu dan waktu pemanasan. Derajat denaturasi protein wey diklasifikasikan berdasarkan Whey Protein Nitrogen Index (WPNI). Susu kental manis direkomendasikan menggunakan SMP yang memiliki WPNI pada kisaran tinggi 4.5-6 mg/g atau kategori low-heat SMP (Tabel 2).
Tabel 2. Whey protein nitrogen index (WPNI) skim milk powder (SMP) dan aplikasi penggunaannya (Tetrapak, 1995) Tipe dan karakter
WPN Indeks Jumlah Panas
Aplikasi Produk Rekombinasi
Ekstra rendah < 70 oC, 15 detik
Rendah 70 oC, 15 detik
Medium 85-90 oC, 20-30 detik
Medium tinggi 96-124 oC, 30 detik
-
> 6.0
-
< 80.0
5.9 - 4.5 80.1 – 83.0
4.4 - 1.5 83.1 – 88.0
Tinggi 135 oC, 30 detik
Extra tinggi >135 oC, 30 detik
< 1.4
< 1.4
> 88.1
> 88.1
Hard Cheese, Semi Hard Cheese,White Cheese, Fresh Cheese Susu pasteurisasi Susu UHT & Susu Steril Susu Kental Manis
Menurut US Dairy Board (2005), susu kental manis rekombinasi umumnya dibuat menggunakan lemak susu. Komposisi yang dibuat umumnya seperti pada Tabel 3. Dari tabel tersebut, maka dapat dilihat bahwa secara umum total padatan semua tipe susu kental manis susu kental manis relatif sama, yang berbeda hanya kandungan lemak dan padatan bukan lemak Tabel 3. Komposisi Umum Susu Kental Manis (US Dairy Board, 2005) Susu Kental Manis Komposisi Rekombinasi Rekombinasi Konvesional + lemak susu + lemak nabati Lemak 8.0 % 9 .0 % 8.0 % Padatan bukan lemak 64.8% 63.8 % 64.8 % Total Padatan 72.8 % 72.8 % 72.8
10
1. Pelarutan Susu Bubuk Menurut Tetrapak (1995), beberapa faktor yang mempengaruhi pelarutan susu bubuk saat proses pencampuran adalah wettability, dispersability dan solubility. a. Wettability (Kemudahan pembasahan) Wettability menunjukkan seberapa banyak volume partikel khususnya kapilerisasi yang bisa dimasuki air dengan mudah ke dalam susu bubuk, sehingga luas permukaan yang kontak dengan air akan semakin banyak dan menyebabkan waktu pelarutan lebih cepat. Wettability dapat ditingkatkan dengan cara aglomerasi susu bubuk dan menambah ukuran partikel (130-150 mm). b. Dispersability (Kemudahan didisitribusikan) Dispersability adalah sifat susu bubuk pada saat terkena air. Air tersebut mampu terdistribusi dengan merata sebagai partikel tunggal dan tidak terjadi menggumpal. Kemampuan terdispersi ini didasarkan pada konfigurasi protein, dimana semakin tinggi jumlah protein yang terdenaturasi akan makin susah larut. c. Solubility (Kelarutan) Kelarutan adalah sifat yang menggambarkan bagaimana susu bubuk dapat terlarut dengan baik dan kemudian setelah pelarutan stabil tidak mudah mengendap lagi atau memisah. Indeks ketidakkelarutan yang baik adalah di bawah 0.25 ml partikel yang tidak terlarut dalam 50 ml susu rekombinasi.
2. Suhu Rekombinasi dan Waktu hidrasi Kemampuan wettability susu bubuk akan bertambah jika suhu air yang digunakan untuk melarutkan dinaikan. Umumnya kenaikan wettability tersebut berlangsung dari 10 sampai 50°C, selanjutnya tidak ada kenaikan lagi antara 50 dan 100°C. Susu bubuk yang memiliki kualitas yang baik membutuhkan waktu hidrasi lebih pendek. Jika hidrasi tidak cukup maka produk yang dihasilkan akan menghasilkan produk “chalky”. Waktu hidrasi yang optimal adalah tidak kurang dari 20 menit pada 40 – 50°C (Tetrapak, 1995). Menurut US Dairy Board (2006), beberapa idustri susu melakukan rekonsitusi atau hidrasi sepanjang malam pada suhu 4°C dengan tujuan memastikan semuanya telah terhidrasi. Selain hidrasi proses pencampuran untuk
11
mendapatkan hasil yang baik adalah persentasi air yang digunakan, lama pengadukan, tenaga dan kecepatan pengadukan serta jenis agitator yang digunakan.
3. Penambahan lemak dan proses emulsifikasi Lemak harus ditambahkan sesudah proses hidrasi selesai dengan suhu di atas titik lelehnya. Kemudian untuk meningkatkan sistem emulsinya dilakukan penambahan emulsifier sekaligus dengan penambahan lemak (Tetrapak 1995).
4. Kandungan udara pada susu bubuk Skim Milk Powder pada kondisi normal mengandung 40% udara, kandungan udara tersebut dapat menyebabkan proses pencampuran kurang optimal. Proses rekombinasi pada suhu rendah menyebabkan peningkatan kandungan udara. Banyaknya jumlah udara dalam susu rekombinasi memiliki beberapa kelemahan yang menyebabkan terbentuknya busa, terbakar saat pasteurisasi, kavitasi pada homogenizer dan pompa, whey formation pada cultured-milk products dan meningkatkan resiko oksidasi lemak. Kemudian menurut Tetrapak (1995), desain tanki pencampuran untuk proses rekombinasi harus memperhitungkan volume tanki pencampur, karena jumlah busa yang terbentuk saat pencampuran. Umumnya kisaran angka yang digunakan adalah 20% lebih tinggi daripada ukuran jumlah batch-nya.
5. Kualitas Air Proses rekombinasi dimulai dengan pelarutan SMP di dalam air pada suhu 50-60 oC. Kualitas air sangat penting dan harus diperiksa secara rutin khususnya untuk air sumur. Batas mimimum dan maksimum dari kandungan kimia, fisik, biologi dan radiologinya harus masuk dalam standar yang ditetapkan.(US Dairy Board, 2006). Menurut Tetrapak (1995), salah satu hal kritis pasokan air dalam pembuatan susu rekombinasi adalah kandungan Cu (copper) dan besi (Fe). Jumlahnya dalam air tidak boleh melebihi level maksimum yaitu Cu (0.05 mg/l) dan Fe (0.1 mg/l).
12
Jika melebihi batas di atas kemungkinan bisa menyebabkan oksidasi dan off flavors.
D. Kualitas Susu Kental Manis Di Indonesia standar kualitas susu kental manis sudah dibakukan standarnya dalam bentuk Standar Nasional Indonesia (Lampiran 1). Menurut Newstead et.al (2005), beberapa parameter kritis terkait mutu susu kental manis yang perlu diperhatikan adalah : 1.
Bakteri pembusuk akan tumbuh pada tekanan osmotik yang mendekati titik jenuh dari gula (sucrose). Oleh karena itu kandungan gula harus sangat dekat dengan titik jenuhnya, tetapi tidak di atasnya, karena gula akan mengkristal. Di saat yang sama, higiene pabrik yang ketat harus dijaga sehingga bakteri osmofilik tidak mengkontaminasi produk.
2.
Proses pengisian kedalam kaleng harus dilakukan di bawah kondisi yang higienis untuk mencegah rekontaminasi terhadap produk susu kental manis yang telah dipasteurisasi. Selain itu ”headspace” di dalam kemasan kaleng harus diminimalisir sehingga tidak ada kesempatan jamur untuk berkembang.
3.
Viskositas harus dikendalikan untuk memenuhi harapan konsumen. Hal yang memungkinkan untuk dikontrol adalah proses perlakuan panas pendahuluan (preheat treatment) pada susu (atau susu bubuk), homogenisasi, dan pasteurisasi.
1. Pertumbuhan Mikroba Menurut Walstra et.al (2006), susu kental manis bukanlah produk steril, karenanya susu kental manis masih mengandung mikroba hidup dan spora. Aktivitas air (Aw) susu kental manis sekitar 0.83 atau lebih rendah yang mampu menekan pertumbuhan mikroba, walaupun tidak seluruhnya. Salah satu yang mampu bertahan pada kondisi ini adalah khamir osmofilik dari genus Torulopsis. Khamir ini sering menyebabkan pembentukan gas (bulging cans), flavor fruity, dan koagulasi protein. Koagulasi protein kemungkinan disebabkan oleh hasil produksi etanol yang terbentuk, sehingga produk tidak bisa diterima di pasar.
13
Pertumbuhan khamir ini tidak mudah khususnya jika konsentrasi gula masih sangat tinggi. Beberapa micrococci masih bisa tumbuh pada susu kental manis walaupun sangat lambat, terutama pada Aw dan suhu tinggi. Jika diasumsikan ada ketersediaan oksigen maka kemungkinan akan terbentuk koloni walaupun tidak menyebabkan kerusakan yang berat terhadap produk, namun bias menyebabkan off flavor (Hunzicker, 1945) Pertumbuhan kapang terutama Aspergillus repens, A. glaucus, dan Penicilium sp. dimungkinkan selama masih ada ketersediaan oksigen. Jika ada gumpalan di permukaaan dan berwarna berarti ada pertumbuhan kapang. Satu spora dalam satu gelembung udara dapat menyebabkan gumpalan produk, sehingga langkah terbaik pengendaliannya adalah dengan membunuh spora pada bahan baku terutama susu bubuk dan gula. Spora yang sudah ada pada susu kental manis tidak mampu tergerminasi (Hunzicker, 1945). Standar penanganan mikroba pada susu kental manis adalah menghilangkan resiko dari adanya deposit susu dan gula pada pipa dan mesin. Selain itu salah satunya adalah filtrasi udara untuk ruangan dengan menggunakan air handling unit (AHU) (Hunzicker, 1945). 2. Perubahan Kimia Menurut Walstra et.al (2006), perubahan kualitas yang terkait dengan susu kental manis adalah age thickening (pengentalan dini) yang kemudian diikuti gelation (pemisahan cairan). Beberapa faktor yang mempengaruhi age thickening adalah : 1. Jenis susu yang digunakan, karena adanya variasi komposisi dari setiap musim, sehingga mempengaruhi kualitas dari tiap batch. 2. Jumlah pemanasan awal yang menyebabkan adanya over heat treatment., sehingga dari awal produk sudah meningkat viskositasnya, dan kemudian dalam waktu dekat bisa terbentuk gel. 3. Tahap penambahan gula: Penambahan gula setelah evaporasi akan mampu menekan terjadinya pengentalan dini.
14
4. Total padatan: Semakin tinggi konsentrasi maka semakin cepat terbentuknya age thickening. 5. Penambahan
garam
seperti
sodium
tetrapolyphosphate
(e.g.
0.03%)
dipertimbangkan dapat menunda terjadinya age thickening. 6. Suhu penyimpanan: Age thickening meningkat seiring kenaikan suhu, kemudian reaksi Maillard pun bisa terjadi, sehingga semakin tinggi suhu penyimpanan reaksi Maillard akan berlangsung lebih cepat. Selain itu yang mempengaruhi reaksi Maillard adalah penambahan gula yang mengandung invert gula. Kemudian autooksidasi terhadap kandungan lemak bisa terjadi, karena produk yang dikemas pada dasarnya masih mengandung oksigen.
3. Kristal Laktosa Menurut Walstra (2006), konsentrasi laktosa di susu kental manis di atas titik jenuhnya akan menyebabkan terjadinya kristalisasi. Hal ini dikarenakan 75% laktosa bisa mengkristal atau 8 dalam 100 gram susu kental manis. Kristalisasi ini harus dikontrol untuk menjamin bahwa kristal yang terbentuk ukurannya sangat kecil-kecil, jika tidak akan menyebabkan tekstur produk menjadi kasar atau terasa berpasir (sandiness). Supaya tidak terjadi rasa berpasir ukuran laktosa harus lebih kecil dari 8 μm. Pencegahan kristalisasi laktosa sulit dilakukan, tetapi kristal laktosa berukuran besar harus dikendalikan. Hasil yang memuaskan adalah dengan menambahkan bibit laktosa sebanyak 0.03% setelah pengapan (Walstra, 2006).
E.
Teknologi Pencampuran Susu Kental Manis Rekombinasi Pencampuran adalah satuan operasi yang bertujuan menyeragamkan
campuran dari dua atau lebih komponen dengan mendispersikan satu dengan lainnya. Komponen yang paling banyak disebut fase pendispersi, sedangkan yang sedikit fase terdispersi (Fellows, 2008). Oleh karena itu, produk susu kental manis memiliki viskositas yang tinggi. Menurut Fellow (2008, dalam proses produksi susun kental manis diperlukan beberapa gaya yang bekerja seperti : (1) Kneading, yaitu bahan bergesekan dengan dinding vessel atau dengan bahan lainnya; (2)
15
Folding, yaitu pencampuran yang belum tercampur kepada produk yang sudah tercampur; dan (3) Shearing, yaitu untuk mengecilkan ukuran bahan. Efisiensi proses pencampuran dicapai dengan membuat permukaan atas yang belum tercampur sesering mungkin berinteraksi untuk pembasahan dengan cairannya. Namun pembasahan demikian tidak mudah karena bahan yang ada di permukaan atas mengikuti aliran yang dialirkan oleh agitator. Menurut Silverson (2008), pada proses pembuatan susu kental manis dengan rekombinasi ada beberapa permasalahan yang harus ditangani : 1. SMP dan full cream milk powder (FCMP) sangat kohesif dan susah untuk dibasahi, sehingga saat penambahan ke dalam air sulit ditangani. 2. Susu bubuk akan teraglomerasi ketika ditambahkan cairan, sehingga agitator tidak cukup kuat secara cepat melarutkannya. 3. Pelarutan khususnya untuk produk seperti susu kental manis sangat sulit karena dilarutkan pada total padatan tinggi apalagi saat ditambahkan gula. 4. Dibutuhkan homogenizer yang bekerja pada kondisi tekanan tinggi untuk memastikan produk bebas dari aglomerasi dan terdispersi sempurna. Menurut Silverson (2008), parameter yang mempengaruhi hasil proses pencampuran pada pembuatan susu kental manis adalah jenis SMP dan bahan lain yang digunakan, waktu hidrasi, kecepatan agitator pencampuran, suhu awal pencampuran, suhu akhir pencampuran dan kecepatan masuk masing-masing bahan. Teknologi pencampuran yang digunakan pada pembuatan susu rekombinasi dan khususnya susu kental manis biasanya menggunakan high shearing effect yang mampu mereduksi waktu pencampuran dengan hasil yang baik (Silverson, 2008). Berdasarkan istilah yang digunakan untuk proses pencampuran ini dapat dibagi menjadi : 1. Agitating: Umumnya didefinisikan pencampuran pada kecepatan rendah dengan menggunakan blade turbin agitator. 2. Blending: pengadukan dua atu lebih cairan dengan TS rendah dengan memiliki viskositas atau densitas yang sama. 3. Dissolving: pelarutan fase padatan ke fase cairan dengan agitasi yang simple.
16
4. Dispersing: menyebarkan dan membuat homogen partikel yang immiscible yang berbentuk droplet, gas ke dalam matriks cairan. 6. Homogenizing: istilah ini adalah untuk menyatakan proses pencampuran yang sangat intensif, sehingga seolah-olah fase yang terbentuk merupakan suatu senyawa. 7. Hydrating: banyak ingredient membutuhkan waktu lama untuk dapat dibasahi cairan saat pencampuran, oleh karena itu dibutuhkan gaya mekanis yang bekerja untuk meningkatkan kemampuan hidrasi ini dengan cara ukuran partikel harus diperkecil.
Menurut Admix (2008), beberapa tipe high shear mixer dapat digunakan untuk melarutkan bahan-bahan yang sulit, baik major bahan seperti SMP dalam pembuatan susu kental manis maupun bahan tambahan berbasis caragenan, pati maupun Carboxy Methil Celullosa (CMC). Aplikasi pemakaian beberapa jenis mixer yang didesain untuk pembuatan susu kental manis dilihat pada Tabel 4 dan pada Table 5.
Tabel 4. Rancangan Pencampuran dan Aplikasinya Generasi 1 Conventional Mixer Generasi 2 Special Mixer Generasi 3 Vacuum Mixer
Generasi 4 High Shear Mixer Homogenizer Pump
Agitator untuk keperluan umum
Campuran cairan sederhana contoh :air dalam alcohol, pencampuran beberapa minyak makan. Modifikasi agitator Melarutkan untuk pembahsahan dengan kecepatan tinggi sederhana bahan padat dalam air atau ( impeler tipe gergaji) cairan. Menggunakan kondisi Melarutkan untuk pembasahan sederhana vakum bahan padat dalam air atau cairan dalm kondisi vakum untuk memcegah busa dan “burning” Revolusional mixer Kombinasi dari efek penggesekan dengan dengan mengubah gaya fisik yang membuat partikel atau konsep mixer dengan droplet bahan menjadi lebih kecil, tangki ke dalam sehingga luas permukaan bahan yang system pompa dengan berinteraksi dengan cairan semakin luas. system rotor stator Umumnya ukuran droplet partikel bisa dengan membuat efek dikurangi menjadi 0.5 – 5 mikron, dengan “shearing”. sebaran partikel lebih dari 90 %-nya berukuran 3 mikron. Kombinasi gaya yang bekerja adalh : pemngadukan, emulsifikasi, pengecialn ukuran dan homogenisasi.
17
Tabel 5. Daftar Aplikasi Penggunaan High Shear Mixer No Jenis Aplikasi Jenis Bahan 1 Emulsifikasi sistem cairan Margarin, es krim, protein, salad dressing dan saus, produk mikroenkapsulasi 2 Penggilingan basah sistem Titanium oksida, pigmen, sluri cairan 3 Homogenisasi Flavor dan esens, cream, punch buah, keju, jem, konsentrat bumbu, pasta gigi 4 Pelarutan molekul-koloid Garam. Gula, hidrokoloid, resin, agen pengikat 5 Inkorporasi bahan bubuk Pati, susu bubuk, selulosa, xantan gum, guar ke cairan gum, karagenan, pektin High Shear Mixer pertama kali diperkenalkan oleh Silverson TM dengan desain yang sangat kompak. Model yang digunakan ada dua jenis yaitu model batch dan inline (Gambar 4a dan 4b).
a. Inline High Shear Mixer
a. Batched High Shear Mixer
Gambar 4. High Shear Mixer Design Untuk Susu Kental Manis Rekombinasi (Silverson 2008)
18
BAB III METODOLOGI
A.
Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan di PT. XYZ dengan mengambil waktu pada bulan
Januari – Februari 2010.
B.
Bahan dan Alat Yang Digunakan Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Skim Milk Powder
(SMP), Butter Milk Powder (BMP), Susu segar, Full Cream Milk Powder (FCMP), Sweet Whey Powder (SWP), Gula, Maltodextrin, Stabilizer, Air, Flavor. Sedangkan alat yang digunakan adalah Unit Pencampuran, Unit Powder Handling, Unit CIP, Viscometer, Alat Sentrifuse, Tabung kecil, pH-meter, Refraktometer dan lain-lain.
C.
Tahapan Penelitian
1. Review Desain Mesin dan Penentuan Parameter Kritis Proses Pencampuran Untuk mendapatkan informasi yang komprehensif yang dapat dijadikan dasar penentuan parameter kritis, maka dilakukan evaluasi terhadap desain peralatan proses sebelumnya dengan peralatan pencampuran yang baru. Evaluasi tersebut meliputi perbandingan diagram alir lengkap dai proses pencampuran, jenis mesin yang digunakan, jumlah energi yang dipakai, deskripsi dan fungsi kerja masing-masing mesin. Penentuan parameter proses pencampuran dilakukan dengan melakukan perbandingan antara desain proses pencampuran sebelumnya (7000 kg/70 menit) dengan proses pencampuran baru.
2. Penentuan Kecepatan Agitator Mixer dan Inline High Shear Mixer Pump Dari penentuan parameter proses kritis diperoleh bahwa kecepatan agitator mixer (A), kecepatan inline high shear mixer pump (B), kecepatan dosing masuk susu bubuk (C) dan waktu hidrasi (D), semuanya adalah sebagai parameter yang kritis seperti pada Tabel 6 :
20
Tabel. 6. Parameter Proses Pencampuran Susu Kental Manis No Parameter Proses A Speed Agitator
Unit Rpm
7000 kg/70’ 1000
9000 kg/60’ 1000
B
Rpm
1500
Min Kg/min
10 90
C D E F
Mechanical Effect (Inline shear pump) Waktu Hidrasi Kecepatan screw feed susu bubuk Suhu Hot Water awal Suhu Pencampuran akhir
o
65 oC
2000, 2500, 3000 5, 10, 15 120, 150, 180 65 oC
o
60 oC
60 oC
C C
Keterangan Variabel speed max 1000 rpm Variabel speed max 3000 rpm Variabel speed max 300 kg/min Tidak ada perbedaan Tidak ada perbedaan
Dari hasil review bahwa waktu hidrasi, kecepatan dosing masuk susu bubuk adalah variabel yang pembatasnya terkait dengan kapasitas proses pencampuran (waktu), sedangkan kecepatan agitator mixer dan kecepatan inline high shear mixer pump dibatasi oleh kapasitas motor terpasang walaupun masing-masing menggunakan inverter sebagai variabel speed. Dengan mempertimbangkan kapasitas maksimum kecepatan agitator mixer pada kapasitas 7000 kg/70 min adalah 1000 rpm, maka desain yang baru kecepatan agitatornya tidak boleh kurang dari 1000 rpm. Kecepatan inline high shear mixer pump bisa diatur dari 1000 hingga 3000 rpm, setting kecepatan sebelumnya adalah 1500 rpm. Besaran energi ini berbanding lurus dengan kecepatan impeller pada inline shear pump. Namun untuk mengetahui setting yang optimal dilakukan penentuan kecepatan inline high shear mixer pump (B), yaitu B1 = 2000 rpm, B2 = 2500 rpm, dan B3 = 3000 rpm. Masing-masing kecepatan inline high shear mixer pump tersebut dikombinasikan dengan parameter pencampuran yang ada pada kapasitas 7000 kg/70 min mengikuti kondisi setting sebelumnya (Tabel 6).
3. Optimasi Proses Pencampuran Penelitian ini dibatasi pada optimasi proses pencampuran saja. Hal ini karena salah satu titik paling kritis yang sangat penting pada proses pembuatan susu kental manis rekombinasi adalah proses pencampuran. Skema proses pencampuran secara jelas dapat dilihat pada Gambar 5.
21
Gula Silo 1 SWP Silo
BMP Silo
Gula Silo 2
SMP Silo
Penimbangan susu bubuk dan gula
Hot Water Oil / Fat
Hot Water Oil / Fat
PENCAMPURAN
PENCAMPURAN
SBT
PHE
PHE
Filtration
Inline High Shear Pump
Filtration
Inline High Shear Pump
Gambar 5. Blok Diagram Pembuatan Susu Kental Manis di PT. XYZ
Desain urutan proses pencampuran yang digunakan untuk memproduksi susu kental manis dengan adanya peningkatan kapasitas dari 7.000 kg/70 menit menjadi 9.000 kg/ 60 menit, maka kondisi proses sebagai berikut (Tabel 7). Dengan menggunakan hasil penentuan parameter kritis dalam pencampuran, dan maka dilakukan optimasi parameter proses pencampuran dengan formula susu kental manis. Hal ini dilakukan karena formula susu kental manis adalah formula sweetened condensed milk yang paling sulit larut mengingat kadar susu kental manis yang cukup tinggi.
22
Tabel 7. Desain proses pencampuran 9000 kg/jam Qty Waktu No Tahapan Proses (Kg) (Menit) 1 Persiapan pembuatan air panas 2 Penimbangan susu bubuk SMP Penimbangan susu bubuk SWP Penimbangan susu bubuk BMP Penuangan Karagenan 3 Penuangan Susu Bubuk 4 Proses Hidrasi Total Waktu Sirkulasi Susu Bubuk 5 Penimbangan Gula 6 Penimbangan Maltodextrin 7 Penuangan “Minor Ingredient” 8 Dosing Minyak sawit 9 Penuangan Gula dan Maltodextrin 10 Sirkulasi di PHE sampai suhu 60 oC Inspeksi Kualitas (TS, pH, SI, Fat, 11 Viskositas) 12 Transfer ke “Balance Tank”
TOTAL WAKTU PENCAMPURAN
Urutan Proses
Sistem Kontrol
5
Pararel Pararel Pararel Pararel
Auto Auto Auto
10 10 25
Serial Serial
Manual Auto Auto
10 15
Pararel Pararel Pararel Pararel Serial Serial
Auto Auto Manual Auto Auto Auto
-
5
Serial
Manual
-
10
Serial
Auto
9.292
65
2,573 1,290 134 436 1.3 1,861 4,188 670 -
Karena pencampuran merupakan kombinasi antara waktu dan parameter proses, maka untuk mendapatkan hasil yang optimum dilakukan percobaan dengan menggunakan percobaan rancangan acak lengkap (RAL). Kecepatan Inlet Powder (A) dengan variabel A1 (120 kg/min), A2 (150 kg/min) dan A3 (180 kg/min). Sedangkan waktu hidrasi (B) dengan variabel B1 (5 menit), B2 (10 menit) dan B3 (15 menit). Sehingga dari semua kombinasi diperoleh 9 perlakuan yang berbeda. Dari kombinasi parameter tersebut akan dilakukan pengamatan perlakuan manakah yang bisa memenuhi kualitas hasil pencampuran yang diharapakan dan juga memenuhi kapasitas yang diinginkan. Secara ringkas bagan penelitian optimasi parameter pencampuran susu kental manis terdapat pada Gambar 6.
23
DESAIN PROSES & PARAMETER
INSTALLASI & COMMISIONING
UJI SISTEM PENCAMPURAN
OK/NO OK
No PERBAIKAN DESAIN
OPTIMUM DESAIN & PARAMETER PROSES PENCAMPURAN SWEETENED CONDENSED MILK
Desain Flow exisiting & Literatur Desain mesin yang digunakan Desain parameter proses Desain capacity
Dilakukan oleh Kontraktor Metode Penelitian : Rancangan Proses (Rancangan Acak Lengkap) dengan variabel sebagai berikut : 1. Kecepatan high shear mixer pump 2. Kecepatan dosing susu bubuk 3. Waktu hidrasi Pengujian Kesesuaian Kualitas : 1. Indeks ketidaklarutan 2. pH, total padatan, kandungan lemak. 3. Viskositas, Density Analisis Data : 1. Uji beda nyata 2. Regresi Linear
Gambar 6. Bagan Alir Penelitian Optimasi Pencampuran Susu Kental Manis
D.
Metode Analisis Pengambilan sampel ditentukan titiknya pada outlet tanki pencampuran
dengan du kali waktu pengambilan yaitu setelah proses hidrasi dan setelah pencampuran akhir. Metode analisis yang digunakan untuk mengukur kualitas hasil pencampuran adalah metode yang ada yang sama dengan proses pencampuran susu kental manis sebelumnya yaitu : 1. Indeks ketidakkelarutan yang mengacu kepada pengembangan metode PT XYZ (Lampiran 2). 2. Total padatan mengacu kepada AOAC (Lampiran 3). 3. Kandungan lemak yang mengacu kepada metode Gerber (Lampiran 4).
24
4. Viskositas yang mengacu kepada metode internal PT. XYZ (Lampiran 5). 5. pH yang mengacu kepada metode internal PT. XYZ (Lampiran 6) 6. Berat jennis yang mengacu kepada metode internal PT. XYZ (Lampiran 7) 7. Ukuran globula lemak yang mengacu kepada metode internal PT. XYZ (Lampiran 8)
E.
Analisis Data Analisis data yang dilakukan adalah dengan melakukan pengamatan
terhadap semua kejadian saat dilakukan penelitian pada masing-masing perlakuan. Kemudian untuk melihat pengaruh dan interaksi masing perlakuan dilakukan uji beda nyata dan regresi linear untuk mendapatkan parameter yang optimal sesuai dengan rancangan.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Evaluasi Desain Mesin dan Penentuan Parameter Kritis Proses Pencampuran Dari hasil evaluasi desain diperoleh bahwa terdapat perbedaan signifikan pada sistem operasi pencampuran dari sistem manual ke sistem auto, tetapi urutan prosesnya masih tetap sama (Tabel 8).
Tabel. 8. Evaluasi Mesin dan Peralatan Pencampuran Susu Kental Manis Jenis Mesin Sistem Pencampuran Sistem Pencampuran No dan Peralatan Lama Baru Pencampuran (7000 kg/70 min) (9000 kg/60 min) 1
Sistem penuangan Bahan
Manual, disiapkan per batch lalu dituang ke hoper dan masuk ke dalam mixer
Auto, masuk ke silo dan ditimbang otomatis.
2
Sistem tranfer bahan
Peneumatic blowing dengan fix speed
Penumatic suction (negatif pressure) variable speed
3
Kontrol sistem
Manual push botton, manual valve
4
Tanki Mixer
APV 7000 liter
Siemens S-7 400 PLC (SCADA), recipe sudah ada dalam sistem, auto valve APV 10000 liter
5
Agitator
APV High shear mixer max 1000 rpm, 30 Kw, vertical
High shear mixer max 1000 rpm, 30 Kw, vertical
6
Kecepatan sirkulasi Inline High shear Mixer
25.000 liter/h
40.000 liter/h
40.000 liter/h, clearence rotor stator 0.1 mm, Pressure pump 18 Kw, Shear pump 37 Kw. Variabel speed 300 micron APV Paraflow : Steam – Water – Hot Water - Product
40.000 liter/h, clearence rotor stator 0.1 mm, Pressure pump 18 Kw, Shear pump 37 Kw. Variabel speed 300 micron APV Paraflow : Steam – Water – Hot Water - Product
7
8 9
Inline filtration Sistem Pindah Panas
Perbedaan antara desain lama dan baru adalah pada sistem penuangannya, dimana pada sistem yang lama penuangan dilakukan manual dan tanpa menggunakan silo dan penimbang otomatis, kemudian kapasitas tanki pencampur yang beru lebih besar dan kecepatan sirkulasi yang baru lebih besar dari asalnya 25.000 liter/jam
26
menjadi 40.000 liter/jam. Semua perubahan desain ersebut dirancang untuk mengakomodasi pencapaian kapasitas yang baru. Dari evaluasi tersebut yang paling mempengaruhi adalah kecepatan sirkulasi yang akan masuk ke dalam inline high shear mixer, sehingga intensitas pengecilan ukuran akan semakin efektif. Spesifikasi teknis dari peralatan pencampuran baru dapat dilihat pada Tabel 9. Tabel 9. Spesifikasi Teknis Peralatan Pencampuran No Nama Alat Pembuat
Kapasitas
1
Timbangan
Tedeta Huntleigh
1000 kg
2
Shearbeam Load Cell
Soemer
1000 kg
3
Feeding hopper
AZO Gmbh.
1500 L
4
2 Unit APV Desain: PT. Aweco Indosteel Pencampuran Tank Perkasa
5
2 Unit Mini BT
APV Desain : PT Aweco Indosteel 100 L Perkasa
6
PHE Hot water
APV
25.000 l/h
7
PHE Circulation
APV
40.000 l/h
8000 L
Dari evaluasi desain peralatan diperoleh bahwa konsistensi untuk mencapai kapasitas dengan sistem pencampuran yang baru akan lebih baik karena sudah dibuat otomatis, perpindahan satu urutan ke urutan lainnya tidak tergantung kepada operator. Selain itu parameter yang disetting tidak akan berubah, karena parameter sudah didefinisikan di dalam sistem dan tidak bisa diubah sehingga human error bisa dikurangi.
1. Sistem Penuangan Bahan, Silo dan Penimbangan Ukuran bahan susu bubuk dan gula yang masing-masing dalam kantong 25 kg dan 50 kg. Berat jenis untuk susu bubuk berkisar dari 0.5-0.6 gram/ml, sedangkan berat jenis gula berkisar dari 0.85-0.95 gram/ml. Karena gula dan susu bubuk umunya mudah sekali menyerap air (higroskopis) dan tidak tahan terhadap suhu yang panas, maka udara yang digunakan untuk mentrasnfer bahan tersebut harus dilakukan modifikasi terlebih dahulu. Oleh karena itu blowernya dilengkapi
27
dengan alat dehumidifikasi dan chiller sehingga udara yang dihasilkan dalam keadaan kering dan dingin (RH 50 % dan suhu 30 oC). Mekanisme kerjan penuangan bahan untuk pembuatan susu kental manis yaitu susu bubuk dan gula disiapkan diatas meja penuangan, kemudian secara otomatis pada saat pintu hoper dibuka, dust collector akan bekerja dan sistem penuangan siap. Selanjutnya kantong bahan susu bubuk dan gula dipotong dan dituang ke dalam hopper. Dari hoper bahan di bawa oleh screw yang selanjutnya masuk ke dalam ayakan yang berfungsi menyaring partikel yang berukuran besar. Lubang saringan dibuat ukuran diameternya ± 4 cm, jika pada saat penuangan susu bubuk dan gula ada yang menggumpal maka bahan tersebut akan tertahan. Bentuk peralatan hoper dan screw dapat dilihat pada Gambar 7 .
(a)
(b)
(c)
Gambar 7. Hoper susu bubuk dan gula (a), Skru (b) dan Ayakan (c)
Kecepatan skru didesain untuk bisa membawa susu bubuk dan gula dengan kecepatan maksimum10.000 kg/jam dengan menggunakan inverter sebagai pengatur kecepatan. Selanjutnya bahan melalui rotary magnetic cather dan jika terdapat benda asing yang terbuat dari logam besi/baja maka akan tertangkap/menempel di dalam rotary magnetic cather. Supaya tidak terjadi pengeblokan di dalam pipa, bahan akan dilewatkan ke dalam shifter yang berukuran 100 mesh. Bahan akan divibrasi, sehingga yang ukurannya kecil lolos untuk di tranfer ke silo dan yang ukurannya besar keluar lewat jalur pembuangan. Setelah itu bahan melalui rotary valve dan didorong dengan angin menuju silo.
28
(a)
(b)
(c)
Gambar 8. Magnetic Catcher (a), Shifter (b), Rotary Valve (c)
2. Sistem Kontrol Sistem kontrol pencampuran menggunakan sistem SCADA. Pada sistem ini semua proses sudah dilakukan secara otomatis dan operator hanya memasukan parameter yang dikehendakinya. Keunggulan dari sistem SCADA adalah operator mampu melihat seluruh aktivitas yang sedang bekerja dan bisa melihat jika ada penyimpangan. Skema sistem kontrol yang digunakan pada sistem pencampuran ini dapat dilihat pada Gambar 9.:
Gambar 9. Skema Sistem Automasi Pencampuran (Rockwel Automation, 2004)
Perbedaan signifikan antara sistem lama (7000 kg/jam, manual) dan sistem baru (9000 kg/jam, automatis) akan menyebabkan sistem baru lebih efisien dan efektif secara biaya karena adanya keuntungan sebagai berikut :
29
a. Konsistensi Kualitas Konsistensi produk adalah sesuatu yang tidak bisa dinegosiasikan dengan konsumen, perubahan sedikit saja akan mempengaruhi persepsi dan selanjutnya perilaku dan pilihan produk. Karena seluruh parameter sudah terkunci dan tidak tergantung kepada orang, maka produk yang sudah menggunakan sistem otomatis akan konsisten kualitasnya dibandingkan dengan sistem manual.
b. Biaya produksi yang efisien serta memiliki tingkat fleksibilitas yang tinggi Memenuhi permintaan konsumen yang cukup tinggi membutuhkan kapabilitas manufaktur berbagai jenis produk pada line yang ada. Pergantian formulasi dan pergantian setting dengan sistem pencampuran yang sudah otomatis akan semakin cepat dan mudah, sehingga sistem pencampuran ini akan menekan waktu persiapan pada pergantian formulasi dan perubahan setting parameter. Optimasi pencampuran akan membuat terjadinya penghematan biaya, karena akan memaksimumkan output dengan proses yang berkesinambungan antar batch, kecepatan dalam pindah formulasi, kecepatan seting parameter, dan meminimalkan biaya pemeliharaan perlatan serta menyiapkan laporan yang cepat dan akurat. Kegiatan yang dikontrol dari sistem otomatis (Gambar 8) meliputi formulasi, parameter proses seperti suhu masing-masing urutan pencampuran, kecepatan proses sirkulasi, kecepatan shear pump, kecepatan agitator, kecepatan dosing bahan dari tempat penuangan ke silo, kecepatan penimbangan, tekanan blower, suhu dan titik embun udara.
Gambar 10. Sistem Kontrol Proses Pencampuran
30
3. Desain Tanki dan Agitator Mixer Desain tangki yang baru (9.000 kg/jam), didasari kebutuhan untuk mendapatkan peningkatan kapasitas dengan tetap menghasilkan kualitas yang memenuhi standar. Kontruksi tanki pencampur terbuat dari stainless steel SUS 316 tanki dengan kapasitas terpasang adalah 9000 l. Semua inlet produk baik bahan bubuk maupun cair masuk dari bagian atas, yang masing-masing sudah dilengkapi dengan valve untuk buka tutup secara otomatis. Tanki dilengkapi dengan sensor pengukur berat yang akan memberikan informasi berapa banyak volume yang ada dalam tanki secara tepat setiap saat, data tersebut akan digunakan oleh PLC untuk menentukan urutan, atau seting parameter lainnya. Outlet produk terdapat pada bagian bawah tanki dimana “cones” tanki dibuat sedemikian rupa sehingga semua cairan akan tiris, selanjutnya outlet produk tersebut akan terhubung dengan pompa untuk sirkulasi dan proses selanjutnya.
(a)
(b)
Gambar 11. Tanki Pencampuran (a) dan Agitator (b)
Tabel. 10. Dimensi dan Spesifikasi Tanki Pencampuran 1. 2. 3. 4. 5.
Jenis impeller, Mixer Horse Power MaximumTS, thickest Diameter tanki (T), impeller (D) D/T Ratio Maksimum speed,
Disc saw type, 45 kW 72 %, 5000 cp 2300 mm, 470 mm 0.202 1000 rpm,
31
Agitator berbentuk vertikal terpasang dari atas dan untuk menjaga agar putaran tetap stabil dan tidak terjadi getaran akibat gaya “vortex”, maka tanki pencampur dilengkapi dengan bufle, serta shaft agitatornya dilengkapi dengan bushing seperti ditunjukkan pada Gambar 11 (b). Bentuk padle-nya menyerupai gergaji dengan bagian runcing mengarah ke atas dan bawah secara berselang. Tujuan desain ini adalah untuk memeberikan efek shearing dan cutting sehingga bahan cepat larut.
3.
Inline High Shear Mixer Pump Inline high shear mixer pump (Gambar 12) adalah unit khusus yang didesain
untuk melarutkan dan mengemulsi serta menghomogenisasikan bahan yang bubuk dengan cairan ke dalam larutan. Untuk mendapatkan efek di atas, digunakan pompa sentrifugal yang berguna untuk mengalirkan cairan dan bahan ke dalam shear pump. Pompa ini berukuran cukup besar dengan kecepatan 30.000 – 40.000 liter/jam.
(a)
(b)
Gambar 12 Unit Shear Pump (a) dan Rotor & Stator High Shear Mixer (b)
Cara kerja yang utama dari shear pump ini adalah aliran cairan dengan patikel bahan yang masih cukup besar, didorong masuk melewati rotor dan stator yang berputar dengan kecepatan tinggi, sehingga bahan tersebut akan terpotong dan akan ditumbukan dengan stator. Selain hal tersebut terdapat juga mekanisme homogenisasi karena celah antara rotor dan stator tersebut hanya 0.1 mm, dan
32
setiap bahan mendapatkan tumbukan dan efek homogenisasi berkali-kali. Mekanisme kerja inline highh shear mixer yang dibuat oleh rotor dan stator seperti digambarkan pada tabel 11.
Tabel 11. Mekanisme inline high shear mixer pump pada pencampuran susu kental manis Mekanisme Kerja Gambar 1.
Putaran tinggi dari baling-baling rotor membentuk hisapan sangat kuat sehingga granula bahan baik gula maupun susu bubuk masuk dari tangki ke dalam workhead shear pump.
2.
Gaya sentrifugal memaksa granula milk powder masuk ke dalam bagian rotor dan stator yang gap-nya sangat kecil, sehingga pada bagian tersebut terjadi proses peggilingan antara rotor dan dinding stator. Agglomerasi pada susu bubuk hancur dan susu bubuk dapat terdispersi ke dalam cairan.
3.
Produk yang dipaksa masuk keluar lewat stator dan produk yang masih baru masuk lagi ke dalam area rotor stator. Sehingga dalam siklus waktu yang singkat semua bahan sudah mendapatkan gaya secara progresif .
Dari hasil evaluasi diperoleh bahwa shear pump ini sangat efektif untuk bahan yang sangat sulit larut yang jika dilarutkan dengan cara konvensional membutuhkan waktu yang sangat lama. Di antara bahan yang langsung
33
dimasukan ke dalam shear pump ini adalah karagenan, bahan bisa masuk ke dalam cairan dan larut karena adanya efek venturi dari hisapan pompa sentrifugal. Menurut Mc.Clements (2000), proses pencampuran sangat erat kaitannya dengan berapa energi yang diterima dan berapa banyak perubahan entropinya, walaupun inkorporasi susu bubuk ketika di dalam air harus minimun 25 menit pada suhu 40 oC, tetapi bisa dipercepat dengan memberikan sejumlah energi. Oleh karena itu shear pump didesain untuk mempercepat pelarutan dengan memberikan efek shear dan homogenisasi. Mekanisme perubahan partikel dalam sistem pencampuran cairan dapat dilihat dalam Gambar 13.
Gambar 13. Perubahan Struktur Partikel Bahan Karena Perubahan Energi dan Entropi Dalam Sistem Pencampuran (McClements, 2000) 5. Alat Pindah Panas Jenis Alat Pindah Panas atau Plate Heat Exchanger (PHE) yang digunakan dalam proses pencampuran ini adalah Paraflow produksi APV SPX (Gambar 14). Perpindahan panas dimulai antara steam dengan air, sehingga membentuk air panas, selanjutnya air panas digunakan untuk memanaskan produk sehingga mencapai suhu yang diinginkan. Proses control dilakukan dengan memasang sensor suhu pada outlet air panas, outlet produk yang memberikan indikasi untuk setting, steam masuk dikendalikan steam valve secara otomatis sesuai dengan suhu yang diinginkan.
34
Gambar 14. Alat Pindah Panas Tipe Plat APV Paraflow
B. Penentuan Kecepatan Agitator Mixer dan Inline High Shear Mixer Pump Pada penelitian ini dilakukan percobaan kecepatan inline shear pump pada 2000 rpm, 2500 rpm dan 3000 rpm dengan menggunakan ukuran batch 9.000 kg tetapi waktu prosesnya 70 menit. Dari tahap ini ingin ditentukan pada kecepatan shear pump berapa dapat dihasilkan produk dengan kualitas yang baik. Table 12 memperlihatkan bahwa semakin tinggi kecepatan putaran yang digunakan, maka indeks ketidaklarutan akan semakin baik. Dari hasil tersebut dapat dilihat bahwa pada kecepatan inline shear pump 2500 rpm dan 3000 rpm, indeks ketidakkelarutan bisa mencapai kurang 0.1 ml. Dengan demikian semakin banyak penambahan energi yang diterima bahan linear dengan kualitas pencampuran.
Tabel 12. Hasil penelitian pendahuluan No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Pengamatan Frekuensi motor high shear mixer Kecepatan Agitator Pencampuran Waktu Hidrasi Susu bubuk Total Waktu Pencampuran Indeks ketidaklarutan Total padatan Fat content Viskositas pH Produk menggumpal yang tersaring di filter
Kecepatan Inline Mixer 2000 rpm 2500 rpm 3000 rpm 50 Hz 60 Hz 70 Hz 1000 rpm 1000 rpm 1000 rpm 10 min 10 min 10 min 70 min 70 min 70 min > 0.1 ml < 0.1 ml < 0.1 ml 69.5% 69.3% 69.3% 8.2 % 8.1 % 8.1% 1.2 ps 1.1 ps 1.1 ps 6.5 6.6 6.6 ++ -
Pada kecepatan 2000 rpm dapat dilihat bahwa high shear mixer tidak bisa menghasilkan produk dengan kualitas yang baik (indeks ketidaklarutan lebih dari
35
0.1 ml). Kemudian viskositasnya lebih tinggi dan produk yang dihasilkan sebagaian masih menggumpal, terbukti pada saat percobaan terjadi penyumbatan di filter 500 um. Dengan demikian jumlah energi yang dibutuhkan tidak mencukupi dengan adanya penambahan volume pencampuran dari 7000 kg ke 9000 kg. Meskipun pada 3000 rpm kualitas produk yang dihasilkan baik, namun jika dilihat dari frekuensi-nya sudah mendekati batas maksimum operasi yaitu 70 Hz dari batas maksimum 75 Hz. Dengan mempertimbangkan pemakaian energi dan umur dari mesin, maka untuk penelitian selanjutnya kecepatan yang digunakan adalah 2500 rpm. Sedangkan untuk parameter komposisi produk dan viskositas yaitu TS, fat dan viskositas dari hasil penelitian pendahuluan semua perlakuan menunjukkan hasil yang relatif sama. Jika dilihat dari desain proses pencampuran susu kental manis yang baru, maka proses tersebut terdiri dari unit bacth high shear mixer (Pencampuran Tank) dan Ultra High Shear Mixer. Menurut Feature Report Chemical Engineering 2005, profil kualitas hasil pencampuran diindikasikan oleh ukuran distribusi partikel seperti ditunjukkan pada Gambar 15. Secara nyata dapat dilihat bahwa dengan menggunakan ultra high shear mixer, distribusi partikel jauh lebih baik disusul dengan batch high shear mixer dibandingkan inline high shear mixer tanpa sirkulasi.
Gambar 15. Profil Distribusi Particle Size Jenis-Jenis High Shear Mixer (Feature Report Chemical Engineering 2005)
36
C.
Hubungan Masing-Masing Perlakuan Terhadap Waktu Pencampuran Pada penelitian ini dilakukan percobaan berbagai perlakuan untuk
mengetahui hasil pencampuran yang optimal dari sisi kapasitas maupun kualitas. Dari tabel 13 diperoleh bahwa kombinasi pengaruh kecepatan dosing susu bubuk ke dalam tanki pencampuran dengan waktu hidrasi terhadap waktu pencampuran yang paling cepat, yaitu perlakuan A2B1 (kecepatan inlet susu bubuk 150 kg/mnt, dan waktu hidrasi 5 menit), dengan lama waktu pencampuran 64 menit. Pada perlakuan tersebut, waktu pencampurannya jauh lebih cepat karena kecepatan dosing susu bubuknya lebih tinggi dan waktu transfer ke proses berikutnya normal sesuai rancangan.
Tabel 13. Pengaruh Perlakuan Terhadap Waktu Pencampuran Susu Kental Manis NO
URUTAN PENCAMPURAN
Dosing Air Panas Karagenan Dosing NaCl Dosing Milk 4 Powder 5 Hidration 6 Sample QC 7 Dosing gula 1 8 Dosing gula 2 Dosing Minyak 9 sawit Dosing 10 Ingredient 11 Final Circulation 12 Sample QC 13 Tranfer to BT Total Waktu Pencampuran Dosing Susu Bubuk Kapasitas
Jumlah (Kg)
PERLAKUAN A1B1
A1B2
A1B3
A2B1
A2B2
A2B3
A3B1
A3B2
A3B3
5 2 0
5 2 0
5 2 0
5 2 0
5 2 0
6 2 0
6 2 0
5 2 0
5 2 1
15
15
15
12
12
12
10
10
10
5 0 15 1
10 0 15 1
15 0 15 1
5 0 15 1
10 0 15 1
15 1 15 2
5 0 15 1
10 0 15 2
15 1 15 2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
9.217,5
15 0 11
15 0 10
15 0 9
15 0 10
15 1 9
15 1 9
15 1 39
15 1 31
15 0 23
( Min) (Kg/Min) (Kg/Min)
68 124 136
72 124 128
77 124 120
64 155 145
70 155 132
77 155 120
93 186 99
90 186 102
88 186 105
1 2 3
2.573,0 1,3 9,4 1.860,0
3.957,0 143,0 670,0 3,8
Keterangan : A1B1 A1B2 A1B3 A2B1 A2B2 A2B3 A3B1 A3B2 A3B3
: kecepatan dosing susu bubuk 120 kg/min + waktu hidrasi 5 menit : kecepatan dosing susu bubuk 120 kg/min + waktu hidrasi 10 menit : kecepatan dosing susu bubuk 120 kg/min + waktu hidrasi 15 menit : kecepatan dosing susu bubuk 155 kg/min + waktu hidrasi 5 menit : kecepatan dosing susu bubuk 155kg/min + waktu hidrasi 10 menit : kecepatan dosing susu bubuk 155 kg/min + waktu hidrasi 15 menit : kecepatan dosing susu bubuk 185 kg/min + waktu hidrasi 5 menit : kecepatan dosing susu bubuk 185 kg/min + waktu hidrasi 10 menit : kecepatan dosing susu bubuk 185 kg/min + waktu hidrasi 15 menit
37
semua perlakuan yang menggunakan kecepatan dosing susu bubuk 185 kg/min yaitu A3B1, A3B2 dan A3B3 waktu pencampuran-nya rata-rata 90 menit (Gambar 16). Faktor yang membedakan waktu pencampuran yang paling signifikan dari perlakuan A3 (dosing susu bubuk 180 kg/min) adalah waktu transfer yang jadi sangat lama berkisar dari 23-39 menit.
Gambar 16. Hubungan kecepatan dosing susu bubuk terhadap waktu pencampuran Penyebab lamanya waktu transfer yaitu adanya penumbatan di filter 500 um karena sebagian susu bubuk menggumpal dan tidak teraglomerasi dengan baik. Sehingga walaupun dosing susu bubuknya lebih cepat, waktu pencampuran belum tentu lebih cepat karena ada faktor kecepatan masuk susu bubuk tidak sebanding dengan pembasahan aglomerasi susu bubuk dari sirkulasi air. Akibat hal tersebut susu bubuk menjadi menggumpal dan sangat sulit sekali larut. Salah satu penyebab produk menggumpal adalah efektivitas pembasahan tidak sempurna, susu bubuk masuk ke dalam tanki pencampuran pada saat tanki sudah diisi air, jika susu bubuk jatuhnya sekaligus maka hanya permukaan luarnya saja yang bisa basah sedangkan di dalamnya masih kering. Oleh karena itu salah satu metode pembasahan yang efektif dengan membuat outlet masuknya susu bubuk ke dalam tanki disemprot secara merata oleh outlet cairan sirkulasi dengan sudut 60 o. Produk yang menggumpal pada tangki pencampuran dapat dilihat pada Gambar 17.
38
Gambar 17. Produk Menggumpal Pada Dinding Tanki Pencampuran
Dari Hasil analisa statistika pada Lampiran 8, mak dapat dilihat bahwa korelasi parsial antara kecepatan dosing susu bubuk dengan waktu hidrasi menunjukan signifikan/berbeda nyata dengan nilai Sig (0,507) < α. Dari analisa data yang ditujukan pada Gambar 18, terlihat bahwa hubungan antara waktu waktu hidrasi, dengan waktu pencampuran, berkorelasi positif naik, dimana semakin besar waktu hidrasi, maka lama waktu pencampuran pun akan semakin besar. Hal ini disebabkan semakin lama waktu hidrasi, maka total urutan waktu pencampuran pun akan bertambah. Waktu hidrasi, merupakan waktu yang dihitung setelah semua susu bubuk masuk kedalam pencampuran, sebelum urutan dosing gula masuk ke dalam tanki pencampuran.
Gambar 18. Hubungan waktu hidrasi dengan total waktu pencampuran
39
Untuk perlakuan A3 (kecepatan inlet susu bubuk 185 kg/menit), jika dilihat dari analisa trend data, menunjukan bahwa semakin lama waktu hidrasi susu bubuk, maka waktu pencampuran kecenderungannya semakin turun. Hal ini dapat diketahui dengan total waktu pencampuran, berkisar dari 93 menit, 90 menit, dan 88 menit. Kecenderungan turunnya total waktu pencampuran tersebut, dipengaruhi oleh kecepatan transfer dari pencampuran ke Ballance Tank 2. Semakin banyak susu bubuk yang larut, maka proses transfer/pumping semakin cepat, sebaliknya semakin sedikit susu bubuk yang larut, maka proses transfer/pumping akan semakin lambat, akibat terjadinya penyumbatan di area filter dan PHE. Untuk menentukan kondisi total waktu pencampuran yang paling efisien, terhadap pengaruh dosing susu bubuk dengan waktu hidrasi, dapat dilihat dengan menggunakan metoda regresi linier dengan dua atau lebih variabel independen. Dari tabel Model Summary pada Lampiran 8, menunjukkan nilai koofisien korelasi (R), untuk kedua model. Dapat dilihat untuk Nilai Durbin-Watson untuk model kedua adalah 1.570, dimana nilai ini diantara 1.21
D. Pengaruh Perlakuan Terhadap Solubility Index Dari hasil penelitian diperoleh bahwa hasil pengujian masing masing perlakuan terhadap kualitas pencampuran dapat dilihat pada Table 14. Indeks ketidaklarutan yang diharapkan adalah nilainya kurang dari 0.1 ml. Dari Tabel 14 dapat dilihat bahwa tidak ada satu pun indeks ketidaklarutan yang memenui syarat pada saat pencampuran susu bubuk Nilai yang mencapai 0.1 ml adalah perlakuan A1B1, A1B2, A1B3, A2B2 dan A2B3. Sedangkan perlakuan lain nilainya di atas 0.1 ml. Indeks
40
ketidaklarutan pada larutan susu bubuk ini hanya sebagai indikator saja tetapi belum bisa dijadikan ukuran keberhasilan pencampuran akhir. Hal ini dikarenakan pada saat masuknya larutan gula tingkat kelarutan akan bergeser dan gula bisa berperan dalam mereduksi partikel susu bubuk pada saat masuk inline high shear mixer.
Tabel 14. Hasil Analisa Parameter Proses Pencampuran Susu Bubuk NO 1 2
Hasil Analisa Viskositas ( Ps) Indeks ketidaklarutan (ml)
PERLAKUAN A1B1
A1B2
A1B3
A2B1
A2B2
A2B3
A3B1
A3B2
A3B3
0.95
0.75
0.75
0.75
0.75
0.75
0.85
0.75
0.65
0.10
0.10
0.10
0.13
0.10
0.10
0.70
0.20
0.15
Dari Tabel 15, maka dapat dilihat bahwa semua perlakuan dengan kecepatan pencampuran powder 120 kg/min dan 150 kg min pada semua waktu hidrasi nilai indeks ketidaklarutannya < 0.1 ml. Sedangkan perlakuan dengan kecepatan dosing susu bubuk 185 kg/min pada semua waktu hidrasi hasil indeks ketidaklarutan -nya di atas 0.1 ml.
Tabel 15. Hasil Analisa Pencampuran Akhir NO 1 2 3
Hasil Analisa Viskositas ( Ps) Indeks ketidaklarutan (ml) Fat Globule (μ)
PERLAKUA N A1B1
A1B2
A1B3
A2B1
A2B2
A2B3
A3B1
A3B2
A3B3
1.25
1.45
1.04
1.25
1.30
1.60
1.08
1.25
2.25
0.08
0.05
0.05
0.06
0.06
0.08
0.55
0.18
0.13
<1,3
<1,3
<1,3
<1,3
> 1,3
<1,3
>1,3
<1,3
<1,3
Hasil analisa data statistik korelasi partial pada Lampiran 8 menunjukkan bahwa antara waktu hidrasi dan kecepatan dosing susu bubuk terhadap indeks ketidaklarutan pencampuran milk powder nilai koefisien korelasi yang kecil (0,061). Sedangkan nilai Signifikansi-nya (0,885) > α, sehingga dengan demikian Ho diterima. Jadi hubungan antara kedua variabel, yaitu kecepatan dosing susu bubuk dan waktu hidrasi terhadap indeks ketidaklarutan adalah tidak signifikan atau tidak berbeda nyata.
41
Dari Gambar 19, maka dapat dilihat bahwa pengaruh waktu hidrasi dan kecepatan dosing susu bubuk, berpengaruh banyak terhadap kualitas indeks ketidaklarutan yang dihasilkan, baik hasil pengukuran indeks ketidaklarutan larutan susu bubuk maupun terhadap indeks ketidaklarutan pencampuran akhir. Semakin tinggi kecepatan dosing milk powder maka indeks ketidaklarutannya makin naik, artinya kualitas hasil pencampuran makin buruk.
Gambar 19. Pengaruh perlakuan terhadap indeks ketidaklarutan
Untuk perlakuan A3B1, dimana A3 (variabel kecepatan dosing susu bubuk 180 (kg/mnt) dan B1 (variabel waktu hidrasi powder 5 menit), menunjukan ada kenaikan nilai indeks ketidaklarutan (> 0,1 ml). Hal ini menunjukan bahwa, proses kelarutan powder belum sempurna, yang disebabkan oleh jumlah susu bubuk masuk dengan jumlah yang besar, sehingga luas permukaaan yang bisa terkena air pada saat wetting semakin kecil, akibatnya sebagian produk menjadi menggumpal. Hasil analisa data statistik pada Lampiran 8 menunjukkan bahwa korelasi parsial antara waktu hidrasi dan kecepatan dosing susu bubuk terhadap Solubility Indeks nilai koofisien korelasi yang kecil (0,069), nilai Sig (0,871) > α, sehingga Ho diterima. Jadi hubungan antara kedua variabel, yaitu kecepatan dosing susu bubuk
dan
waktu
hidrasi
dengan
indeks
ketidaklarutan
adalah
tidak
signifikan/tidak berbeda nyata. Untuk menentukan kondisi indeks ketidaklarutan pencampuran akhir yang paling efisien, terhadap pengaruh dosing susu masuk dengan waktu hidrasi, dapat
42
dilihat dengan menggunakan metoda regresi linier dengan dua atau lebih variabel independen. Dari Lampiran 8 mengenai model Summary, menunjukan bahwa nilai koofisien korelasi (R), untuk kedua model. Dapat dilihat untuk Nilai DurbinWatson untuk kedua model adalah 1.877, dimana nilai ini diantara 1.65
E. Pengaruh Perlakuan Terhadap Komposisi Produk Dari hasil pengujian komposisi produk yang diperoleh dari masing-masing perlakuan dapat dilihat dari Tabel 16 dan 17.
Tabel 16. Hasil pengujian komposisi produk larutan susu bubuk NO
Hasil Analisa Total padatan
1 2 3
pH Density
PERLAKUA N A1B1
A1B2
A1B3
A2B1
A2B2
A2B3
A3B1
A3B2
A3B3
33,96%
33,51%
33,96%
34,0%
34,0%
34,0%
32,0%
34,9%
32,6%
6,40
6,43
6,43
6,32
6,33
6,29
6,27
6,28
6,28
1,0951
1,0951
1,0951
1,0951
1,0951
1,0971
1,0160
1,0495
1,0576
Tabel 17. Hasil pengujian komposisi produk pencampuran akhir NO 1 2 3 4
Hasil Analisa Total padatan Fat Content pH Density
PERLAKUA N A1B1
A1B2
A1B3
A2B1
A2B2
A2B3
A3B1
A3B2
A3B3
69,05%
69,05%
69,05%
69,1%
69,1%
69,1%
68,1%
67,8%
68,3%
8,35%
8,35%
8,35%
8,4%
8,0%
8,4%
8,5%
5,5%
8,3%
6,18
6,28
6,28
6,16
6,13
6,10
6,10
6,21
6,11
1,1950
1,2015
1,2015
1,2018
1,1945
1,2070
1,1500
1,1972
1,1935
Dari Tabel 16 dapat dilihat bahwa hampir semua perlakuan menunjukkan total padatan larutan susu bubuk memenuhi standar yang diinginkan yaitu berkisar
43
antara 33.5-34.5 %. Penyimpangan terjadi pada semua perlakuan A3 (kecepatan dosing susu bubuk 180 kg/min). Angka yang ditunjukkan berkisar dari 32-34.9%. Pada pencampuran akhir hasil pengujian total padatan menunjukkan bahwa semua perlakuan dengan kecepatan dosing susu bubuk 120 kg/ min (A1) dan 150 kg/min (A2) mencapai total padatan yang diinginkan yaitu min 69-69.5 %, sedangkan perlakuan dengan kecepatan dosing 180 kg/min (A3) total padatannya tidak mencapai hasil yang diinginkan. Komposisi total padatan pada pencampuran akhir dipengaruhi oleh penambahan gula dan lemak. Jika dilihat komposisinya total padatan ini erat sekali kaitannya dengan kerataan atau tingkat homogenitas, sehingga bisa disimpulkan bahwa komposisi dengan perlakuan A3 ini tingkat homogenitasnya tidak konsisten dan ini ada kaitannya dengan indeks ketidaklarutan yang dihasilkan. Salah satu yang menyebabkan perlakuan A3 ini tidak mencapai adalah karena produknya banyak yang menggumpal. Dari Gambar 20 dapat dilihat bahwa kenaikan total padatan pada larutan susu bubuk dan pencampuran akhir setelah penambahan gula untuk semua perlakuan A1B1, A1B2, A1B3, A2B1, A2B2 dan A2B3 naiknya secara merata, kecuali untuk semua perlakuan A3 ada penyimpangan karena pada saat pencampuran larutan susu bubuk dan pencampuran akhir masih ada yang menggumpal.
Gambar 20. Pengaruh perlakuan terhadap total padatan (%)
44
Nilai pH yang dihasilkan pada larutan susu bubuk dan pencampuran akhir semuanya di atas 6.1. Dari semua perlakuan menuujukkan angka yang tidak jauh signifikan, artinya pengaruh masing-masing perlakuan tidak memberikan pengaruh apapun terhadap pH yang dihasilkan. Jika dilihat pada Gambar 21. menunjukkan sedikit kecenderungan semakin cepat waktu dosing susu bubuk maka pH-nya cenderung turun.
Gambar 21. Pengaruh perlakuan terhadap pH
F. Pengaruh Perlakuan Terhadap Reologi Produk Hasil pengujian sifat reologi produk dari masing-masing perlakuan dapat dilihat pada Tabel 18 dan 19. Berat jenis untuk semua perlakuan A1 dan A2 pada larutan susu bubuk memiliki berat jenis yang tidak jauh berbeda dan masuk dalam standar yang diinginkan (1.1950-1.2050 gr/ml). Sedangkan pada perla kuan A3 berat jenisnya hampir semuanya dibawah standar yang diinginkan.
Tabel 18. Hasil pengujian reologi produk pada larutan susu bubuk NO 1 2
Hasil Analisa Density (gr/ml) Viscosity (Ps)
PERLAKUA N A1B1
A1B2
A1B3
A2B1
A2B2
A2B3
A3B1
A3B2
A3B3
1,0951
1,0951
1,0951
1,0951
1,0951
1,0971
1,0160
1,0495
1,0576
0,95
0,75
0,75
0,75
0,75
0,75
0,85
0,75
0,65
45
Tabel 19. Hasil pengujian reologi produk pada pencampuran akhir NO 1 2
Hasil Analisa Density (gr/ml) Viscosity (Ps)
PERLAKUA N A1B1
A1B2
A1B3
A2B1
A2B2
A2B3
A3B1
A3B2
A3B3
1,1950
1,2015
1,2015
1,2018
1,1945
1,2070
1,1500
1,1972
1,1935
1,25
1,45
1,45
1,25
1,30
1,60
1,08
1,25
2,25
Untuk pengujian viskositas dari masing-masing perlakuan pada larutan susu bubuk datanya yang paling homogen di antara masing-masingperlakuan adalah pada perlakuan dosing susu bubuk 150 kg/min ( A2B1, A2B2, A2B3) dengan nilai rata-rata 0.75 ps. Selanjutnya dari pengujian viskositas di akhir pencampuran juga dapat ditunjukkan bahwa ada kecenderungan semakin lama waktu hidrasi viskositas dari masing-masing perlakuan cenderung naik. Dari Gambar 22 di bawah ini dapat dilihat bahwa kenaikan viskositas yang konstan terdapat pada perlakuan dosing susu bubuk 120 kg/min (A1) dan dosing susu bubuk 155 kg/min (A2). Sedangkan untuk perlakuan dosing susu bubuk 185 kg/min (A3) kenaikannya menunjukkan semakin lama waktu hidrasinya, viskositasnya semakin tinggi.
Gambar 22. Viskositas produk pada berbagai perlakuan
Viskositas produk susu kental manis umumnya pada saat proses pencampuran konvensional tidak banyak perubahan, semata-mata dipengaruhi oleh jenis bahan yang digunakan. Menurut Mattas and P.S. Tong (2005), sifat reologi susu kental manis dibentuk oleh jumlah protein dan jumlah laktosa yang ditambahkan. Pada penelitian ini jumlah protein dan jumlah laktosa untuk masing-
46
masing perlakuan sudah disamakan, sehingga pengaruh perubahan reologi hanya dipengaruhi dari prosesnya saja.
BAB V SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan Dengan keterbatasan pasokan susu segar, proses rekombinasi dipilih sebagai jalan keluar dalam proses pembuatan susu kental manis. Salah satu tahapan kritis pada pembuatan susu kental manis rekombinasi adalah proses pencampuran. Hal ini disebabkan oleh karakteristik dari skim milk powder (SMP) yang digunakan sebagai bahan baku utama yang cukup sulit dilarutkan. Dengan adanya peningkatan kapasitas dari 7000 kg/70 menit menjadi 9000 kg/60 menit parameter proses pencampuran harus diketahui dengan komprehensif sehingga dapat dihasilkan susu kental manis yang memenuhi kualitas yang diinginkan dan kapasitas dicapai sesuai rancangan. Parameter proses pencampuran sangat kritis yang dilakukan percobaan adalah kecepatan agitator mixer, kecepatan shearing inline high shear mixer pump, kecepatan screw masuk susu bubuk ke mixer dan waktu hidrasi. Dari hasil percobaan dapat diketahui bahwa kecepatan agitator tanki pencampuran tidak bisa dinaikan lagi sedangkan kecepatan inline high shear mixer pump yang terbaik adalah pada 2500 rpm. Perubahan kecepatan high shear mixer pump memberikan penambahan energi dan gaya yang bekerja saat bahan masuk kedalam working head rotor stator, sehingga mempengaruhi keberhasilan kenaikan kapasitas pencampuran susu kental manis dari 7000 kg/70 min ke 9000 kg/65 min. Dari hasil kombinasi kecepatan dosing susu bubuk dan waktu hidrasi, diperoleh bahwa yang paling mempengaruhi kualitas hasil pencampuran adalah kecepatan dosing susu bubuk, sedangkan waktu hidrasi tidak terlalu banyak berpengaruh. Dengan kombinasi keduanya kapasitas dan kualitas yang optimal, diperoleh perlakuan kecepatan dosing susu bubuk 155 kg/min dan waktu hidrasi selama 5 menit sebagai hasil optimasi terbaik dengan waktu pencampuran 65 menit dan indeks ketidaklarutan lebih kecil dari 0.1 ml. Kapasitas yang diperoleh belum memenuhi target yang diinginkan yaitu 9.000 kg/60 menit atau 150
48
kg/menit tetapi hanya mencapai 9.217,5 kg dengan waktu mixing 64 menit atau 145 kg per menit.
Saran Penelitian ini lingkupnya hanya melihat pengaruh kecepatan inline high shear mixer, kecepatan dosing susu bubuk dan waktu hidrasi, sedangkan suhu sudah ditentukan sebagai nilai tetap, dimana suhu awalnya adalah 60 oC dan dipertahankan pada 55
o
C. Karena suhu adalah salah satu yang sangat
mempengaruhi kecepatan proses pencampuran, dengan tetap berpatokan kepada kualitas standar yang ingin dihasilkan disarankan untuk mengoptimasikan kembali dengan cara menaikan suhu awal air panas yang digunakan dan suhu akhir pencampuran.
Kemudian
karena
waktu
hidrasi
ternyata
tidak
banyak
mempengaruhi maka disarankan untuk mengurangi atau menghilangkan waktu hidrasi sehingga diharapkan waktu pencampuran lebih singkat.
DAFTAR PUSTAKA
Feature Report. 2005. CHEMICAL ENGINEERING WWW.CHE.COM Fabiosa, J.F. 2005. Growing Demand for Animal Protein Source Products in Indonesia : Trade Implications. Centre for Agricultural and rural Development Iowa State University, Ames. Iowa. USA. Fellows P. 2000. Food Processing Technology, Principles and Practices. Woodhead Publishing Limited. Abington Hall, Abington Cambridge CB1 6AH, England. James, G. Brenan. 2006. Food Processing Hand Book. WILEY-VCH. Verlag & Co. KGaA. Weinhem, Germany US Dairy Board. 2006. Reference Manual for U.S . Milk Powders J.A. Wesselingh et.al. 2007. Desain and Development of Biologyical, Chemical, Food and Pharmaceutical Products. John Wiley & Sons Ltd, The Atrium, Southern Gate, Chichester,West Sussex PO19 8SQ, England Martin. S. Ray. 1989. Chemical Engineering Desain Project A Case Study Approach. Gordon & Breach Science Publisher. New York, USA. McClements, D, J. 2000. Food Emulsions: Principles, and Practice, CRC Press LLC, Washington DC, USA Rockwell Automation. 2004. Pencampuran Optimization.Publication FOOD-AP002AEN
Second Edition [SNI] Standar Nasional Indonesia. 1998. SNI 01-2971-1998 tentang Susu Kental Manis. Badan Standarisasi Nasional. Silverson. 2008. Aplication Report Manufacture of Sweetened Condensed Milk Using High Shear Mixer/Emulsifier. 355 Chestnut Street, East Longmeadow, MA 01028 Spreer, E. 1998. Milk and Dairy Product Technology. Marcel Dekker, Inc., USA. Tetrapak. 1995. Dairy Processing Hand Book. Tetra Pack Processing Sistem Publishing. Sweden. Toledo, R, F. 1999. Fundamentals of Food Process Engineering. Springer Science + Bussiness Media LLC. New York, USA.
50
Walstra S. et.al. 2006. Dairy Science and Technology. CRC Press. Taylor & Francis Group 6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 300 Boca Raton, FL 33487-2742 Wang-Nolan, W., Mattas J. and Tong P.S. 2005. Protein Content Adjustment on Rheological Properties of Recombined Concentrated Dairy Products. Institute of Food Technologists Annual Meeting, New Orleans, LA. Yaniotis, S. 2008. Solving Problems in Food Engineering. Springer Science Bussiness Media LLC. New York, USA.
LAMPIRAN
52
Lampiran 1. Persyaratan Mutu Susu Kental Manis (SNI 01-2971-1998) No 1.
2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
9. 10.
11. 12.
Jenis Uji Keadaan - Bau - Rasa - Warna - Konsistensi Air, (b/b) Abu, (b/b) Protein (Nx6.37), (b/b) Lemak, (b/b) Laktosa, (b/b) Sakarosa, (b/b) Bahan tambahan makanan - Pewarna - Pemanis buatan a. sakarin b. siklamat Pati Cemaran logam - Timbal (Pb) - Tembaga (Cu) - Seng (Zn) - Timah (Sn) - Raksa (Hg) Cemaran Arsen (As) Cemaran Mikroba - TPC - Coliform - E. Coli - Salmonella - Staph. aureus - Kapang & khamir
Persyaratan
Satuan
I
II
% % %
Normal Normal Putih sampai kekuningan Kental dan homogen 20-30 1.4-2.2 7-10
Nomal Normal Sesuai ganda rasa yang ditambahkan Kental dan homogen 20-30 1.4-2.2 Min 6.5
% % %
Min 8.0 Min 10 43-48
Min 8.0 Min 10 43-48
Maks. 0.3 Maks. 20.0 Maks. 40.0 Maks. 40.0/250.0 Maks. 0.03 Maks. 0.1
Maks. 0.3 Maks. 20.0 Maks. 40.0 Maks. 40.0/250.0 Maks. 0.03 Maks. 0.1
Maks. 1.0x104 Maks. 10 <3 Negatif Maks. 1.0x102 Maks. 1.0x102
Maks. 1.0x104 Maks. 10 <3 Negatif Maks. 1.0x102 Maks. 1.0x102
-
Mg/kg Mg/kg Mg/kg Mg/kg Mg/kg Mg/kg Koloni/g APM/g APM/g Per 100 g Koloni/g Koloni/g
53
Lampiran 2. Prosedur Pengujian Indeks ketidaklarutan
1. PRINSIP Mengetahui jumlah padatan yang tidak terlarut pada pelarut air. 2. RUJUKAN Niro Atomizer edisi ke 4 – 1978 ( ADMI ) 3. PERALATAN DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN 3.1. PERALATAN 3.1.1. Solubility Index Mixer 24295 3.1.2. Mixing glass 3.1.3. Centrifuge ( 900 rpm ) 3.1.4. Tabung Centrifuge ( 50 ml dengan skala ) 3.1.5. Pipet Takar 3.1.6. Bulb Penghisap 3.1.7. Gelas Piala 3.2. BAHAN 3.2.1. Aquades 4. PROSEDUR 4.1. Timbang 25 gr Susu Kental Manis 4.2. Tambahkan 100 ml air ( 24 ° C ) 4.3. Letakkan mixing glass dengan benar pada mixer dan tekan tombol “ STAR “ selama 90 detik ( mixer akan berputar otomatis selama 90 detik dengan kecepatan 3800 – 4000 ppm ) 4.4. Pindahkan ke gelas piala dan diamkan sampai dengan 15 menit 4.5. Tuang ketabung centrifuge hingga tanda batas 50 ml 4.6. Centrifuge selama 5 menit pada RPM 900 4.7. Dengan pipet dan bulb penghisap, sedot dan buang larutan bagian atas dengan hati-hati agar sediment tidak ikut terhisap 4.8. Tambahkan Aquadest sampai skala 50 ml 4.9. Centrifuge kembali selama 5 menit dan baca sediment sesuai dengan skala ml
54
Lampiran 3. Prosedur Pengujian Total Padatan
A.
TUJUAN Menguraikan secara lengkap cara - cara penetapan kadar total padatan dari susu kental manis
B.
REFERENSI. SOP Penentuan Starus RM/PM dan FG (SOP.IM.QA.08)
C. ALAT DAN BAHAN - Aluminium Foil - Filter paper Whatman, no 41 diameter 9 cm - Weighing pipet- Oven 100 oC - 105 oC - Analitical balance- Timer D. PROSEDUR 1.
Keringkan aluminium foil bersama - sama dengan kertas saring pada suhu 105 oC selama + 1 jam, dalam posisi terbuka dengan kemiringan + 45 oC
2.
Angkat dan dinginkan dalam desicator selama 20 menit, dalam posisi tertutup. Timbang kertas saring dan aluminium foil sebagai A ( bobot kosong )
3.
Ambil sample susu segar dengan menggunakan weighing pipet sampai tanda batas. Sebarkan sample pada kertas saring secara merata dan timbang berat sample sebagai B.
4.
Panaskan sample dalam oven pada suhu 105 oC selama 30 menit dalam posisi terbuka dengan kemiringan + 45 oC
5.
Angkat dan dinginkan dalam desicator selama 20 menit, dalam posisi tertutup. Timbang kembali sebagai bobot kering ( C ).
A.
PERHITUNGAN % Total padatan= (C - A ) X 100 % / (B) Dimana C = Berat sample + kertas aluminium foil kering A = Berat wadah B = Berat sample
55
Lampiran 4. Prosedur Penetapan Lemak Secara Gerber
A.
TUJUAN Menetapkan kadar lemak pada sample cairan susu secara cepat .
B.
REFERENSI Funke Gerber, Laboratory Equipment For Milk and Food Testing.
C.
PERALATAN DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN Alat Butyrometer skala 0 - 6 %, 0-20%, 0-50%,0-6-12%. Centrifuse Pipet volumetri 10.75 ml dan 5 ml Bahan Asam Sulfat 91% Larutan Neusal Amyl alkohol
D.
PROSEDUR 1. Pipet 10 ml Asam Sulfat 91% ke dalam Butyrometer 2. Tambahkan perlahan-lahan larutan sample seperti tabel dibawah. Jenis sample
Butirometer
Jumlah sample
Susu segar
0-6%
10,75 ml
Pasteurise Milk
0 - 6 % 10,75 ml
Cairan Skim
0-6%
10,75 ml
Susu Kental Manis
0 - 20 %
5 ml
Fresh Cream
0 - 50%
5 ml
3. Untuk sample fresh cream, evap full cream dan evap cairan skim tambahkan 5 ml air panas dengan pipet yang sama. 4. Tambahkan 1 ml Amyl alkohol, tutup dengan sumbat karet dan kocok sempurna. 5. Panaskan dalam pemanas air 60 - 65OC selama 5 menit. 6. Centrifuse dengan kecepatan 1100 rpm selama 4 menit. 7. Letakkan dalam pemanas air 60 - 65OC 8. Baca hasilnya pada skala dengan skala pembacaan di atas
56
Lampiran 5. Prosedur Penetapan Berat Jenis
A.
TUJUAN Menetapkan berat jenis susu segar yang diterima PT Indolakto
B.
REFERENSI Petersville ( halaman 174 ) SNI 01-2782-1998 ( Metode Pengujian Susu Kental Manis )
C.
PERALATAN Thermometer Penangas air 40°C – 50°C Gelas Ukur 250 m
D.
PROSEDUR 1. Mesin Hidrometer dengan perincian sebagai berikut :
Jenis Sample 1. Susu segar 2. UHT & SCI 3. SCM & SCC 1.
Range 1.020 – 1.040 1.050 – 1.100 & 1.000 – 1.050 1.200 – 1.400
Prosedur ( Untuk sample selain susu segar ) Dinginkan sample hingga 27.5 °C lalu masukkan kedalam gelas ukur 250 ml dan celupkan hidrometer Bacalah skala hidrometer tepat pada permukaan sample
57
Lampiran 6. Prosedur Penetapan pH
A.
TUJUAN Adalah untuk menguraikan cara persiapan sample untuk pengukuran pH yang dilakukan oleh PT. XYZ
B.
C.
PERALATAN DAN BAHAN YANG DIBUTUHKAN 1.
Gelas piala 150 ml Timbangan
2.
Gelas ukur 100 ml Batang
3.
Pengaduk Thermometer
4.
Labu ukur 100 ml Erlenmeyer tutup asah 250 ml
5.
Bahan Air Suling
PERSIAPAN DAN PROSEDUR ANALISA 1.
Timbang 50 gr susu kental manis ke dalam gelas piala 150 ml
2.
Sambil diaduk, tambahkan air suling sebanyak 100 ml perlahanlahan
3.
Diamkan sampai dingin sambil sekali diaduk
4.
Ukur pH jika suhu suspensi tersebut telah mencapai 20 oC
58
Lampiran 7. Prosedur Penetapan Viskositas A.
TUJUAN
Tujuan prosedur ini adalah untuk menguraikan langkah2 pengujian kekentalan produk susu khususnya susu kental manis yang dilakukan di PT. XYZ.
B.
RUANG LINGKUP
Prosedur ini berlaku untuk semua produk SCC (Sweetened Condensed Creamer) yang diproduksi oleh PT. XYZ ataupun sampel yang diproduksi oleh produsen lain, baik yang dalam proses, setelah produk jadi maupun selama penyimpanan (retained sample).
C.
REFERENSI
SOP Pembuatan Susu Kental Manis
D.
ALAT
Viscometer
E.
PROSEDUR a. Cara mengoperasikan alat Viscometer 1. Hubungkan kabel utama dengan sumber listrik 2. Tekan Power ”ON” (dibelakang alat), dari posisi ”O” ke ”I” tunggu 3. Tekan tombol apa saja, tunggu (Autozeroing) 4. Tekan tombol apa saja b. Tekan ”SELECT DISPLAY”, akan muncul cP dikiri atas. c. Pasang spindle sesuai kebutuhan (putar spindle searah jarum jam dengan tangan kanan, tahan draft dengan tangan kiri) d. Letakan contoh dibawah spindle, turunkan spindle sampai tanda batas e. Tekan tanda panah kebawah hingga muncul angka ”100”, segera tekan SET SPEED” f. Tekan ”MOTOR ON/OFF”, bila pada kiri atas terbaca ”EEEE”, tekan ”MOTOR ON/OFF” kembali
59
g. Turunkan kecepatan dengan menekan panah kebawah (angka dibawah ”100”), yang dikuti menekan ”SET SPEED” setiap merubah kecepatan. Lakukan seperti nomor 9 h. Bila tidak timbul ”EEEE”, dalam keadaan ”OFF” tekan tombol ”SET SPEED dan SELECT SPINDLE” bersamaan i. Tekan gambar panah ke atas, tekan ”SELECT SPINDLE” 2x, lalu tekan ”MOTOR ON/OFF” j. Setelah waktu menunjukkan ”O”, baca hasil dan tekan ”MOTOR ON/OFF’ kembali k. Lepaskan spindle, cuci dan keringkan dengan tissue l. Untuk contoh berikutnya mulai dari nomor 5 dan seterusnya.
60
Lampiran 8. Prosedur Penetapan Ukuran Globula Lemak (Fat Globule) 1. PRINSIP Menentukan kemampuan homogenitas dari mesin homogenizer dengan cara mengamati kerapatan masing-masing partikel susu. Rujukan Petersville , Australian Standard 1980. 2. PERALATAN DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN 2.1. PERALATAN 2.1.1. Mikroskop dilengkapi dengan lensa skala 0 – 10 mikron 2.1.2. Kaca obyek + Kaca Penutup 2.1.3. Stirer 2.1.4. Beaker glass 100 ml 2.2. BAHAN 2.2.1. Sample susu 3. PROSEDUR 3.1.1. Homogenkan sample dengan mengaduk dan angkat busanya 3.1.2. Teteskan sample pada kaca obyek lalu impitkan kaca penutupnya dengan hati-hati 3.1.3. Letakkan pada mikroskop dengan posisi yang benar 3.1.4. Hidupkan
mikroskop
lalu
tepatkan
obyek
menggunakan
perbesaran 10 x dengan memutar keatas/kebawah pengatur sebelah kanan/kiri mikroskop. 3.1.5. Amati media dan ukur besarnya fat globula yang berkelompok (cluster) 4. KRITERIA 4.1.
Fat globula maksimal adalah 2 mikron
4.2.
Non cluster
61
Lampiran 9. Hasil Analisis Data Statistika a. Korelasi Parsial Antara Waktu Hidrasi dan Kecepatan dumping Milk Powder Terhadap Waktu Pencampuran Correlations Control Variables Total.penca waktu.hidrasi. mpuran.mnt mnt
waktu.hidrasi.mnt
kecepatan.powder.mnt
1.000
-.277
Significance (2-tailed)
.
.507
df
0
6
-.277
1.000
.507
.
6
0
Correlation
kecepatan.pow Correlation der.mnt
Significance (2-tailed) df
b. Regresi Linear Kecepatan Waktu Dumping Milk Powder Dengan Waktu Hidrasi Terhadap Waktu Pencampuran Variables Entered/Removedb Model 1
Variables Entered
Variables
Method
Removed
kecepatan.powder.mnt
. Stepwise (Criteria: Probability-of-F-to-enter <= ,050, Probability-of-F-to-remove >= ,100).
2
waktu.hidrasi.mnta
. Enter
a. All requested variables entered. b. Dependent Variable: Total.pencampuran.mnt
c. Model Summary Std. Error of the
Model
R
R Square
Adjusted R Square
1
.737a
.543
.478
7.637
2
.777b
.604
.472
7.684
Estimate
a. Predictors: (Constant), kecepatan.powder.mnt b. Predictors: (Constant), kecepatan.powder.mnt, waktu.hidrasi.mnt c. Dependent Variable: Total.pencampuran.mnt
Durbin-Watson
1.570
62
d. Coefficientsa Unstandardized
Standardized
Coefficients
Coefficients
Model
1
Sig.
2.061
.078
2.887
.023
1.554
.171
B
Std. Error
32.556
15.795
.300
.104
26.556
17.085
kecepatan.powder.mnt
.300
.105
.737
2.869
.028
waktu.hidrasi.mnt
.600
.627
.246
.956
.376
(Constant) kecepatan.powder.mnt
2
t
(Constant)
Beta
.737
a. Dependent Variable: Total.pencampuran.mnt
e. Korelasi antara Kecepatan Dozing dan Waktu Hidrasi terhadap Solubility Index kecepatan.powder. waktu.hidrasi.m
Control Variables Solubility.index
kecepatan.powder.mnt
mnt
nt
1.000
.061
.
.885
0
6
Correlation
.061
1.000
Significance (2-
.885
.
6
0
Correlation Significance (2tailed) Df
waktu.hidrasi.mnt
tailed) Df
f. Descriptive Statistics Mean
Std. Deviation
N
kecepatan.powder.mnt
150.0000
25.98076
9
waktu.hidrasi.mnt
10.0000
4.33013
9
.2089
.15423
9
Solubility.index
63
g. Correlations kecepatan.powder.
waktu.hidrasi.
mnt
mnt
Correlation
1.000
.069
Significance
.
.871
0
6
Correlation
.069
1.000
Significance
.871
.
6
0
Control Variables Solubility.index
kecepatan.powder.mnt
(2-tailed) Df waktu.hidrasi.mnt
(2-tailed) Df
h. Model Summaryc Adjusted R
Std. Error of the
Square
Estimate
.028
-.110
.16252
.169
-.109
.16239
Model
R
R Square
1
.168a
2
.411b
Durbin-Watson
1.877
a. Predictors: (Constant), kecepatan.powder.mnt b. Predictors: (Constant), kecepatan.powder.mnt, waktu.hidrasi.mnt c. Dependent Variable: Solubility.index
i. Coefficientsa
Model
1
2
Unstandardized
Standardized
Coefficients
Coefficients
T
Sig.
.175
.866
.452
.665
.532
.614
B
Std. Error
(Constant)
.059
.336
kecepatan.powder.mnt
.001
.002
(Constant)
.192
.361
kecepatan.powder.mnt
.001
.002
.168
.453
.667
waktu.hidrasi.mnt
-.013
.013
-.374
-1.006
.353
a. Dependent Variable: Solubility.index
Beta
.168
Lampiran 10. Kumpulan Spesifikasi Bahan pembuatan Susu kental Manis Brand
Lot No./ QAN No
Prod Date
Expiry Date
Spec SKIM MILK POWDER
Umur ( Bln ) max 9
BT16/095878 NZMP
9/16/2009
Urutan Pakai
Moist ( % )
Fat ( % )
Protein (%)
WPNI ( mg/g )
max 4,0
max 1,25
min 32,0
min 2,5
Viskositas ( Poise ) 40 - 50
9/15/2011
4
1
3.94
0.5
32.53
6.7
44
SKIM MILK POWDER
BT16/095901 NZMP
9/16/2009
9/15/2011
4
1
3.94
0.5
32.53
6.7
44
SKIM MILK POWDER
CT15/096148 NZMP
10/15/2009
10/14/2011
3
2
3.76
0.5
32.22
6.8
44
SKIM MILK POWDER
CT15/096166 NZMP
10/15/2009
10/14/2011
3
2
3.76
0.5
32.22
6.8
44
SKIM MILK POWDER
CT16/096149 NZMP
10/16/2009
10/15/2011
3
2
3.88
0.5
32.17
6.7
40
SKIM MILK POWDER
CT16/096167 NZMP
10/16/2009
10/15/2011
3
2
3.88
0.5
32.17
6.7
40
SKIM MILK POWDER
CT19/096220 NZMP
10/19/2009
10/18/2011
3
2
3.94
0.5
32.2
6.6
46
SKIM MILK POWDER
CT21/096221 NZMP
10/21/2009
10/20/2011
3
2
3.86
0.5
32
6.7
44
SKIM MILK POWDER
CT22/096406 NZMP
10/22/2009
10/21/2011
3
2
3.69
0.5
32.43
6.7
40
SKIM MILK POWDER
CT25/096407 NZMP
10/25/2009
10/24/2011
3
2
3.84
0.5
32.04
6.8
40
SKIM MILK POWDER
CT27/096325 NZMP
10/27/2009
10/26/2011
3
2
3.85
0.5
32.33
6.7
40
SKIM MILK POWDER
CT27/096357 NZMP
10/27/2009
10/26/2011
3
2
3.85
0.5
32.33
6.7
40
SKIM MILK POWDER
CT28/096386 NZMP
10/28/2009
10/27/2011
3
2
3.88
0.5
32.63
6.6
48
SKIM MILK POWDER
CT30/096432 NZMP
10/30/2009
10/29/2011
3
2
3.91
0.5
32.27
6.5
46.6
SKIM MILK POWDER
CT30/096467 NZMP
10/30/2009
10/29/2011
3
2
3.91
0.5
32.27
6.5
46.6
SKIM MILK POWDER
CT31/096436 NZMP
10/31/2009
10/30/2011
3
2
3.68
0.5
32.04
6.5
50
SKIM MILK POWDER
CT31/096468 NZMP
10/31/2009
10/30/2011
3
2
3.68
0.5
32.04
6.5
50
Lot No.
Prod Date
Expiry Date
Umur ( Bulan )
Urutan Pakai
Moist ( % )
Fat ( % )
Protein ( % )
Viskositas ( Poise ) 90 max
Brand
4,0 max
4 min
30 min
BMP
Spec CT19/100012 NZMP
10/19/2009
10/18/2011
max 7 3
2
2.90
8.5
30.5
BMP
CT20/096647 NZMP
10/20/2009
10/19/2011
3
2
2.70
9.5
30.35
BMP
CT20/100013 NZMP
10/20/2009
10/19/2011
3
2
2.7
9.5
30.4
BMP
CT22/096648 NZMP
10/22/2009
10/21/2011
3
2
2.9
9.5
30.6
BMP
CT23/096639 NZMP
10/23/2009
10/22/2011
3
2
3.44
8.5
30.0
65
Brand
Lot No./ QAN No
Prod Date
Expiry Date
Spec SWEET WHEY POWDER SWEET WHEY POWDER SWEET WHEY POWDER SWEET WHEY POWDER SWEET WHEY POWDER SWEET WHEY POWDER SWEET WHEY POWDER SWEET WHEY POWDER SWEET WHEY POWDER SWEET WHEY POWDER SWEET WHEY POWDER SWEET WHEY POWDER SWEET WHEY POWDER SWEET WHEY POWDER SWEET WHEY POWDER SWEET WHEY POWDER
Umur ( Bln )
Urutan Pakai
max 9
Moist ( % )
Fat ( % )
Protein (%)
WPNI ( mg/g )
Viskositas ( Poise ) max 60
4,0 max
1,25 max
11,0 min
700 mg/100g
58719/096573 BBA
9/30/2009
9/30/2011
4
2
2.36
0.5
11.16
551.68
48.6
58761/096574 BBA
9/30/2009
9/30/2011
4
2
2.26
0.5
12.23
542.67
56
58761/096601 BBA
9/30/2009
9/30/2011
4
2
2.26
0.5
12.23
542.67
56
58763/096575 BBA
9/30/2009
9/30/2011
4
2
2.16
0.5
11.39
523.67
56.6
58764/096576 BBA
9/30/2009
9/30/2011
4
2
1.82
0.5
11.79
503.65
56.6
58764/096602 BBA
9/30/2009
9/30/2011
4
2
1.82
0.5
11.79
503.65
56.6
58764/096619 BBA
9/30/2009
9/30/2011
4
2
1.82
0.5
11.79
503.65
56.6
58765/096603 BBA
9/30/2009
9/30/2011
4
2
1.73
0.5
11.42
606.1
60
58766/096604 BBA
9/30/2009
9/30/2011
4
2
1.81
0.5
12.78
554.92
56.6
58767/096605 BBA
9/30/2009
9/30/2011
4
2
1.82
0.5
12.66
616.01
58.6
58769/096606 BBA
9/30/2009
9/30/2011
4
2
1.79
0.5
11.26
536.44
60
58770/096620 BBA
9/30/2009
9/30/2011
4
2
1.82
0.5
11.25
507.98
40
58770/100037 BBA
9/30/2009
9/30/2011
4
2
1.82
0.5
11.25
507.98
40
58788/096577 BBA
9/30/2009
9/30/2011
4
2
1.7
0.5
11.63
532.04
50.6
58839/096607 BBA
9/30/2009
9/30/2011
4
2
2.1
0.5
11.35
619.39
57.3
58860/096608 BBA
9/30/2009
9/30/2011
4
2
2
0.5
11.69
559.49
50.6
66
Lampiran. 11. Desain Proses Pembuatan Susu Kental Manis Turbo Mixer
HOT WATER INPUT
Water Supply
wate r tank
15000 l/h
9000 kg MT I
20000 l/h
Shear Pump BT 1 A
3000 0 l/h
LEGEND
5 t
Repr o
9000 kg MT 2
POWDER LINE
BT 1 B
SUGAR LINE WATER LINE REPROSES LINE FRESH MILK PRODUCT LINE LINE PALM OIL LINE CHOCOLATE LINE
30000 l/h
Shear Pump
67 Lampiran 12. Bagan Alir Pembuatan Susu Kental Manis Maldex
Powder Milk
Sugar
(SMP / BMP / SWP & Other Powders)
Dumper
Dumper
Sifter Screen
MAGNETIC CATCHER
MAGNETIC CATCHER
SILO
Screener
SILO
SILO
SILO
SILO
SILO
Weighing
Weighing
MIXER
Mini BT minor
Filter
PHE
Water
Shear Pump
Balance Tank
Filter Small Balance Tank
Homogenizer Single Stage
Pasteurizer To Small Balance Tank
FDV Yes Balance Tank Lactose Seeding Vacuum Cooler Storage Vat
Filling
