Latar Belakang
Susu merupakan salah satu jenis pangan yang mudah rusak sehingga proses pengolahan yang baik penting untuk dilakukan demi menjaga susu dari kerusakan. Kerusakan susu ini disebabkan oleh berbagai faktor di antaranya tingginya nutrisi yang terkandung pada susu serta suhu dan waktu penyimpanan susu (Priyanto et al. 2021).
Indonesia yang merupakan negara tropis dengan suhu dan kelembaban yang sesuai untuk pertumbuhan mikroorganisme pada susu juga merupakan salah satu faktor yang nyata (Arifin et al. 2016).
Industri pengolahan susu merupakan salah satu industri yang sangat penting dalam memenuhi kebutuhan masyarakat akan produk susu yang sehat dan aman. Menurut Waziroh et al. (2017), salah satu metode pengolahan susu yang paling sering diterapkan di Indonesia adalah melalui proses thermal seperti pasteurisasi.
Proses thermal dapat membunuh mikroorganisme menggunakan suhu tinggi. Akan tetapi, proses ini mengakibatkan terjadinya kerusakan nutrisi seperti protein, vitamin, dan mineral. Padahal, susu merupakan salah satu sumber nutrisi hayati yang penting untuk mendukung pertumbuhan.
Oleh karena itu, diperlukan teknologi pasteurisasi non-thermal yang aman dan dapat mempertahankan nutrisi dan atribut mutu lainnya seperti pasteurisasi dingin.
Pengolahan susu tanpa pemanasan (non-heating process) merupakan salah satu metode yang dianggap menjadi solusi untuk menjaga nilai gizi susu. Salah satu teknologi pengolahan non-thermal yang telah terbukti efektif untuk menginaktivasi mikroba pada susu dengan tetap mempertahankan kandungan nutrisi di dalamnya adalah Pulsed Electric Field (PEF).
PEF menggunakan kejutan listrik intensitas tinggi untuk menginaktivasi mikroorganisme pada susu. Dengan menggunakan PEF, susu dapat dipasteurisasi tanpa mengurangi kualitasnya, sehingga mempunyai umur simpan yang lebih panjang serta aman dikonsumsi masyarakat.
Oleh karena itu, potensinya untuk diterapkan di Indonesia sangat menjanjikan dan perlu untuk dibahas lebih lanjut melalui review artikel ilmiah ini.
Tujuan
Review artikel ilmiah ini bertujuan untuk mengetahui bagaimana potensi teknologi PEF dalam mempertahankan nutrisi pada susu apabila diterapkan pada produk susu di Indonesia
Pembahasan
Pengolahan Produk Susu di Indonesia
Sebelum penerapan teknologi Pulsed Electric Field (PEF), pengolahan produk susu di Indonesia umumnya dilakukan melalui metode pasteurisasi thermal. Menurut Andriawan et al. (2015), pasteurisasi thermal melibatkan pemanasan susu pada suhu antara 60°C hingga 100°C untuk menginaktivasi mikroorganisme patogen dan memperpanjang umur simpan susu.
Proses pasteurisasi thermal melibatkan beberapa tahapan. Pertama, susu dipanaskan hingga suhu tertentu, biasanya sekitar 75°C, selama sekitar 20 menit.
Setelah pemanasan, susu kemudian didinginkan dengan cepat untuk mencegah pertumbuhan mikroorganisme yang tersisa pada suhu kritis. Susu yang telah dipasteurisasi kemudian dikemas dalam wadah steril untuk didistribusikan.
Namun, metode thermal memiliki beberapa kelemahan. Proses pemanasan dapat menyebabkan kerusakan pada beberapa komponen nutrisi dalam susu, seperti protein whey, vitamin, dan mineral. Selain itu, pemanasan dapat mengubah rasa dan warna susu, yang mempengaruhi kualitas sensori produk.
Pengertian dan Prinsip kerja PEF
Pulsed Electric Field (PEF) adalah teknologi pengolahan pangan non-thermal yang mengaplikasikan kejutan listrik berdenyut tinggi pada bahan pangan, terutama yang berbentuk cair.
Menurut Andriawan et al. (2015), teknologi ini bekerja dengan menerapkan medan listrik bertegangan tinggi, antara 20-80 kV, pada bahan pangan yang diletakkan di antara dua elektroda. Proses penerapan PEF berlangsung dalam rentang waktu yang sangat singkat, yaitu antara satu mikrodetik hingga beberapa detik.
Metode PEF bertujuan untuk menginaktivasi mikroorganisme yang ada dalam bahan pangan tanpa merusak kualitas nutrisi dan sensoris produk tersebut.
Hal ini membuat PEF menjadi alternatif yang efektif dan efisien dibandingkan dengan metode pasteurisasi termal konvensional, yang biasanya dapat merusak kandungan gizi dan rasa makanan. Selain itu, PEF juga memiliki keunggulan dalam memperkecil kerusakan akibat pemanasan.
Prinsip dari teknologi Pulsed Electric Field (PEF) adalah penggunaan kejutan listrik berintensitas tinggi untuk menginaktivasi mikroorganisme dan enzim dalam bahan pangan cair tanpa merusak kualitas nutrisi dan sensorisnya. Teknologi PEF menggunakan tegangan tinggi yang diaplikasikan dalam bentuk denyut pendek.
Denyut pendek ini menyebabkan medan listrik mempengaruhi sel-sel mikroorganisme secara efektif dalam waktu singkat. Karena makanan diproses pada suhu kamar atau di bawahnya, PEF dikategorikan sebagai proses non-termal, sehingga memperkecil kehilangan nutrisi yang biasanya disebabkan oleh pemanasan.
Komponen penting dalam sistem PEF meliputi unit pembangkit tegangan listrik tinggi, ruang perawatan yang dirancang untuk menekan kenaikan suhu, dan elektroda yang mampu meminimalkan efek elektrolisis. Sistem ini lebih efisien dalam penggunaan energi dibandingkan dengan pasteurisasi termal konvensional, terutama dalam sistem kontinu.
Baca Juga: Manfaat Yoghurt Susu Kambing yang Ditambahkan Filtrat Pandan Wangi terhadap Peningkatan Sistem Imun
Menurut Andriawan et al. (2015), sebuah sistem PEF yang dirancang dengan transformator tegangan tinggi dan inverter dapat menghasilkan tegangan keluaran maksimal hingga 49.48 kV dengan frekuensi 50 KHz, yang mampu menurunkan jumlah mikroorganisme hingga 99.96% dalam waktu 270 detik tanpa perubahan signifikan pada suhu atau kualitas sensoris produk.
Adapun, contoh penerapan PEF yang dikombinasikan dengan pre-heat pada suhu 55°C selama 30 menit diikuti dengan pasteurisasi dingin menggunakan PEF menunjukkan hasil terbaik dalam menurunkan jumlah mikroorganisme dan mempertahankan kualitas organoleptik susu yang diperkaya dengan hidrolisat kolagen.
Selain itu, penggunaan PEF dengan tegangan sebesar 15.9–26.2 kV/cm setelah pre-heating pada suhu 55°C selama 24 detik dapat menurunkan jumlah cemaran mikroorganisme secara signifikan (Priyanto et al., 2021).
Contoh penerapan teknologi PEF lainnya telah juga disebutkan dalam penelitian Azizah et al. (2023), dalam proses pasteurisasi susu jeruk, digunakan dengan tegangan 20 kV hingga 40 kV selama 15 menit untuk membunuh mikroba pembusuk.
Hasilnya menunjukkan bahwa PEF efektif membunuh mikroba sebesar 94,58% tanpa mengubah sifat kimia dari susu jeruk, seperti pH dan padatan terlarut. Selain itu, dalam pasteurisasi susu kolagen sapi, menggunakan tegangan sebesar 18 kV/cm dengan waktu kejut listrik selama 2 menit dan pre-heating pada suhu 55ºC selama 30 menit.
Perlakuan ini menghasilkan kualitas susu kolagen yang baik dengan jumlah bakteri yang sedikit dan kandungan coliform yang berkurang.
Mekanisme PEF dalam Menginaktivasi Mikroba
Menurut Priyanto et al. (2021), PEF bekerja dengan menggunakan pulsa listrik tegangan tinggi, biasanya antara 15.9–26.2 kV/cm, yang diaplikasikan dalam waktu singkat, dari mikrodetik hingga milidetik, pada bahan pangan cair yang ditempatkan di antara dua elektroda.
Proses ini menyebabkan medan listrik yang kuat menciptakan elektroporasi pada membran sel mikroorganisme. Elektroporasi adalah proses di mana medan listrik berintensitas tinggi menyebabkan terbentuknya pori-pori kecil pada membran sel.
Pori-pori yang terbentuk meningkatkan permeabilitas membran sel, menyebabkan kebocoran komponen seluler penting seperti ion, ATP, dan molekul lainnya.
Kebocoran ini mengakibatkan disfungsi sel yang dapat bersifat reversibel atau ireversibel tergantung pada parameter proses yang digunakan, seperti intensitas medan listrik dan durasi paparan. Ketika kerusakan membran sel menjadi ireversibel, sel mikroorganisme kehilangan kemampuan untuk mempertahankan homeostasis, yang akhirnya menyebabkan kematian mikroorganisme.
Selain itu, mekanisme ini memungkinkan PEF untuk menginaktivasi mikroorganisme tanpa merusak komponen bioaktif dan kualitas nutrisi dalam produk pangan.
Ini karena proses PEF berlangsung pada suhu kamar atau di bawahnya, sehingga dikategorikan sebagai teknologi non-thermal. Akibatnya, PEF memperkecil kehilangan nutrisi yang biasanya terjadi pada proses pasteurisasi termal.
Baca Juga: Bayi yang Belum Cukup Umur Mengalami Obesitas karena Diberi Susu Kental Manis
Potensi Penerapan PEF pada Produk Susu di Indonesia
Penerapan teknologi Pulsed Electric Field (PEF) pada produk susu di Indonesia memiliki potensi besar dan menjanjikan. Teknologi ini menawarkan berbagai keuntungan, mulai dari efektivitas tinggi dalam menginaktivasi mikroorganisme hingga efisiensi energi yang lebih baik dibandingkan metode tradisional.
PEF sangat efektif dalam menurunkan aktivitas mikroorganisme dan menginaktivasi enzim tanpa mengubah sifat organoleptik susu. Salah satu keunggulan utama PEF adalah kemampuannya mempertahankan kualitas nutrisi dan sensoris produk susu.
Sebagai teknologi non-thermal, PEF tidak menyebabkan kerusakan pada komponen nutrisi seperti protein whey, vitamin, dan mineral, yang sering terjadi pada pasteurisasi termal, menjadikannya alternatif yang lebih baik untuk menjaga kualitas susu.
Teknologi PEF juga lebih efisien dalam penggunaan energi dibandingkan dengan metode pasteurisasi termal. Proses PEF yang cepat dan tidak memerlukan energi sebanyak metode termal membuatnya lebih efisien dan ekonomis.
Pembangkit pulsa tegangan tinggi yang digunakan dalam PEF dirancang untuk menjadi ekonomis dan efisien, mengurangi biaya produksi dalam jangka panjang.
Selain itu, penerapan PEF membuka peluang besar untuk komersialisasi dan diversifikasi produk. PEF dapat membantu menciptakan produk komersial yang mampu bersaing di pasaran. Teknologi ini juga dapat diterapkan pada berbagai produk pangan cair lainnya, membuka peluang inovasi dalam industri pangan di Indonesia.
Dengan kebutuhan akan produk susu yang aman dan berkualitas tinggi, Indonesia memiliki potensi besar untuk mengadopsi teknologi PEF dalam industri susu, mengurangi penggunaan bahan kimia berbahaya, dan memastikan kualitas produk sebelum didistribusikan ke masyarakat.
Kelebihan dan Kekurangan PEF pada Penerapannya
Penerapan teknologi Pulsed Electric Field (PEF) pada produk susu menawarkan sejumlah keunggulan. PEF efektif dalam menginaktivasi mikroorganisme, menjaga kualitas nutrisi dan sensoris susu, serta tidak merusak komponen nutrisi seperti yang terjadi pada pasteurisasi termal.
Teknologi non-thermal ini juga lebih efisien dalam penggunaan energi dan mengurangi penggunaan bahan kimia berbahaya dalam proses pengawetan pangan. Namun, ada beberapa kekurangan dalam penerapan PEF. Investasi awal untuk peralatan PEF cukup tinggi, sementara pengetahuan dan teknologi terkait masih terbatas di Indonesia.
Efektivitas PEF juga dapat bervariasi tergantung pada jenis produk dan kondisi proses, serta masih terbatasnya penerapan pada skala industri besar.
Meskipun demikian, dengan potensi keunggulan yang ditawarkannya, penerapan PEF pada produk susu di Indonesia tetap menjanjikan dan perlu menjadi fokus penelitian dan pengembangan lebih lanjut.
Kesimpulan
Pengolahan non-thermal pada susu di Indonesia menjadi sangat potensial dan penting karena beberapa alasan diantaranya karena pengolahan non-thermal dapat membantu meningkatkan kualitas susu dengan cara menghilangkan bakteri patogen yang dapat menyebabkan penyakit pada konsumen.
Pengolahan non-thermal juga dapat mengurangi risiko kerusakan susu akibat perlakuan atau penyimpanan susu pada suhu yang tidak tepat, sehingga susu tetap aman untuk dikonsumsi serta memiliki nutrisi yang lebih baik.
Penulis: Dewa Ayu Putu Mustika Maharani (F2401201107/K2)
Mahasiswa Ilmu Pangan Institut Pertanian Bogor
Editor: Ika Ayuni Lestari
Bahasa: Rahmat Al Kafi
Ikuti berita terbaru di Google News
Daftar Pustaka
Andriawan V dan Susilo B. 2015. “Susu Listrik” Alat Pasteurisasi Susu Kejut Listrik Tegangan Tinggi (Pulsed Electric Field) Menggunakan Transformator Tegangan Tinggi dan Inverter. Artikel dalam Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem, 3(2), 199-210. (*)
Arifin M, Oktaviana AY, Wihansah RRS, Yusuf M, Rifkhan R, Negara JK dan Sio AK. 2016. Kualitas Fisik, Kimia dan Mikrobiologi Susu Kambing pada Waktu Pemerahan yang Berbeda di Peternakan Cangkurawok, Balumbang Jaya, Bogor. Jurnal Ilmu Produksi dan Teknologi Hasil Peternakan, 4(2), 291-295.
Priyanto AD, Wicaksono LA dan Putranto AW. 2021. Pengaruh Suhu dan Waktu Pre-Heating pada Kualitas Fisik, Total Mikroba dan Organoleptik Susu Kolagen Sapi yang Dipasteurisasi Menggunakan Pulsed Electric Field. Artikel dalam Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem, 9(2), 141-153. (*)
Waziroh E, Ali DY dan Istianah N. 2017. Proses termal pada pengolahan pangan. [Malang]: Universitas Brawijaya Press.
Yulianto RA, Azizah SYN, Rahmawati N, Sudarti S dan Prihandono T. 2023. Potensi teknologi kejut listrik pada pengolahan pangan agroindustri. OPTIKA: Artikel dalam Jurnal Pendidikan Fisika, 7(1), 155-166. (*)
