Problem Solving in UHT Technology for Liquid · PDF fileSterilisasi (pemanasan) Retort/ pemasak SUSU steril dalam wadah SUSU 1. Teknologi Pengolahan Susu Cair Dengan panas (proses

[email protected]

Better & Safer Dairy TechnologyJune 11, 2015

Purwiyatno [email protected]

Problem Solving in UHT Technology for Liquid Milk

Purwiyatno Hariyadiphariyadi.staff.ipb.ac.id

Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian:Southeast Asian Food & Agricultural Science & Technology (SEAFAST) Center, LPPM,

INSTITUT PERTANIAN BOGOR


Problem Solving in UHT Technology for Liquid Milk

Materi iniBisa diunduh dari

www.foodreview.co.id

SEMINAR “Better & Safer Dairy Technology”June 11, 2015

[email protected]



Disukai oleh mikroba mudah rusak

• Bahan pangan yang “bergizi”• pH > 4.5 dan aw>0.85• Potensi Bahaya : Tinggi

SUSU

1. Teknologi Pengolahan Susu Cair



• Pendinginan,• Pemanasan,• Pengeringan,• Penambahan gula,• Penambahan asam,• Penambahan

pengawet,• Dll

[email protected]




• Pendinginan,• Pemanasan,• Pengeringan,• Penambahan gula,• Penambahan asam,• Penambahan pengawet,• Pengendalian atmosfir,• Iradiasi• Dll

• Pendinginan,

• Pemanasan• Pengeringan,• Penambahan gu• Penambahan a• .........


WadahPengisian &Penutupan

Sterilisasi(pemanasan)

Retort/pemasak

SUSU sterildalam wadah

SUSU

1. Teknologi Pengolahan Susu CairDengan panas (proses termal)

[email protected]



WadahPengisian &Penutupan

Sterilisasi(pemanasan)

Retort/pemasak

SUSU sterildalam wadah

SUSU

1840an: Susu dalam kaleng/botol mulai dijual komersial=AWET.Tantangan kerusakan zat gizi dan perubahan cita-rasa



1850s:Pasteur; pemanasan susu pada T=63°C; t=30’ Pasteurization: membunuh pathogenTantangan:

• Tidak membunuh spora bacteri (tahan panas)

• Memerlukan penyimpanan dingin lemari es

1840an: Susu dalam kaleng/botol mulai dijual komersial=AWET.Tantangan kerusakan zat gizi dan perubahan cita-rasa


[email protected]



Optimasi Proses Panas

Membunuh mikroba:Memperpanjang masa

kesegaran

~ aman, awet

Juga menyebabkanperubahan :

• Rasa• Warna, Tekstur• Flavor• Gizi, • Nilai Tambah• Fungsionalitas,

• dll

vs



(2) Definisi Nilai D

1. Teknologi Pengolahan Susu CairOPTIMASI PROSES PANAS– Kinetika Inaktivasi Mikroba

[email protected]



(2) Definisi Nilai z



JenisMikroba

1. C. Botulinum2. C. Sporogenes3. B. Stearotherm.4. C. Thermosacch.5. B. Subtilis6. B. Coagulan7. C. pasteurianum

TR

(oC)

121121121121121121100

D(min)

0,251,505,004,000,400,070,50

Z(oC)

111110117108

D-Red

12555655

Produk

LAFs (pH >4,5)DagingSayuran & susuSayuranSusu & produk susu4,2 <pH<4,5, tomat4,2 <pH<4,5, pir

Referensi ; (Maroulis and Saravacos, 2003. Food Process Design. Thermal Destruction Data of Spoilage Microorganisms; p 312)


[email protected]



Aspek Mutu(Nilai Tambah)

1. Vitamin C2. Tiamin3. Vitamin A4. KLorofil5. Dll

TR

(oC)

121121121121

?

D(min)

93125443,515,4

?

Z(oC)

17,825,420,045,0

?




Aspek Mutu(Nilai Tambah)

Mikroba

1. Pathogenik

2. Mesofilik

3. Thermofilik

Aspek Mutu (nilai Tambah

1. Tiamin

2. Lisin

3. Asam Askorbat

TR

(oC)

75

120

120

120

120

120

D(min)

0,01

0,15

0,50

120

960

960

Z(oC)

9,5

10,0

10,5

30

20

18

D-Red

12

9

9



[email protected]



Suhu Pemanasan(T)

Wak

tu (

lam

a) P

eman

asan

(t)



Suhu Pemanasan(T)

Wak

tu (

lam

a) P

eman

asan

(t)

115-121oC


[email protected]



Suhu Pemanasan(T)

Wak

tu (

lam

a) P

eman

asan

(t)

135-140oC



135-140oC115-121oCSuhu Pemanasan(T)

Wak

tu (

lam

a) P

eman

asan

(t)

Pemanasan pada suhu lebih tinggi • Lebih efektif

membunuh mikroba• Minimal merusak

mutu dan gizi.

Pemanasan pada suhu lebih

rendah • Kurang

efektif membunuh

mikroba; • Signifikan

merusak mutu dan gizi


[email protected]



135-140oC115-121oCSuhu Pemanasan(T)

Wak

tu (

lam

a) P

eman

asan

(t)

Pemanasan pada suhu lebih tinggi • Lebih efektif

membunuh mikroba• Minimal merusak

mutu dan gizi.

Pemanasan pada suhu lebih

rendah • Kurang

efektif membunuh

mikroba; • Signifikan

merusak mutu dan gizi

PerluOPTIMASIKombinasi T (suhu) &t (waktu)



JaminanKeamanan,Kestabilan(keawetan)

JaminanMutu

(fungsionalitas)

Membunuh mikroba:Memperpanjang masa kesegaran ~ aman,

awet

Menyebabkan perubahan : Rasa, Warna,

Tekstur, Flavor, Gizi, dll

PerluOPTIMASIKombinasi T (suhu) &t (waktu)


[email protected]



JaminanKeamanan,Kestabilan(keawetan)

JaminanMutu

(fungsionalitas)

Membunuh mikroba:Memperpanjang masa kesegaran ~ aman,

awet

Menyebabkan perubahan : Rasa, Warna,

Tekstur, Flavor, Gizi, dll

UHT

Ultra HighTemperature



Zona Aseptis

Produk steril dalam

kemasan

Pengisian produk steril kedalam kemasan

steril, dilakukan pada kondisi lingkungan

steril

2. Teknologi UHT

[email protected]



USA, 1989(http://www.ift.org)

“…The most significantfood science innovation of the last 50 years.”

2. Teknologi UHT


SUSU

2. Teknologi UHT

[email protected]



1890s: Alat penukar panas tipe Pelat, pertama kali

dipatenkan di Jerman Proses pemanasan (pasteurusasi dan sterilisasi) bisa

dilakukan dengan suhu yang lebih tinggi

2. Teknologi UHT


2. Teknologi UHT

[email protected]



2. Teknologi UHT


3. Kecukupan Panas UHT

[email protected]






[email protected]






[email protected]



Malmgren, B, 2011. Aseptic process. External Partners Workshop, Singapore, 10-11 May 2011

1. Definisi Nilai F0




[email protected]




T(oC) LR t (sec) Fo121.1 1.0 180 3135 24.5 2 0.8



T(oC) LR t (sec) Fo121.1 1.0 180 3135 24.5 2 0.8135 24.5 8 3.3140 77.6 3 3.9

Revisi???

[email protected]




Waktu Pengendalian Aliran- kecepatan dan profil laju aliran dalam Holding Tube (HT)




[email protected]



V

LF

tF

Z

T

o

Z

T

o

ho

ho

210

10

121

min

121

L = panjang holding tubeTho : suhu diujung hilir holding tubeV = kecepatan rata2 aliran




Nilai Fo :• Dipengaruhi oleh aliran bahan HT; (profile & kecepatan

aliran)• Kendalikan pompa :

• Pompa dipasang di bagian hulu sistim pemanasan• Positive displacement pump• Nilai Fo = ditentukan berdasarkan nilai Fo dari the fastest

moving particle• Untuk memastikan t tidak berubah fixed rate pump.• Jika digunakan pompa dengan variable speed

perubahan kecepatan hanya dibisa dilakukan oleh authorized personel yang sudah ditunjuk dan diberikan training memadai.



[email protected]



Holding Tube :

• Posisi HT dibuat miring self draining• HT standar disain saniter (sanitary design);

• pemukaan pipa yang halus• komponen mudah diurai dan dirakit kembali,• kualitas pengelasan (welding) yang baik CIP

• HT dikonstruksi pada area yang kering dan tidak lembab;

• Tekanan di dalam HT perlu dipertahankan tinggi:

menghindari terjadinya proses mendidih/flashing.

• Suhu HT (Tho) dicatat sebagai suhu outlet HT.




2. Definisi Nilai Pemasakan(C-value)



[email protected]




3. Definisi Nilai B*




4. Definisi Nilai C*


[email protected]



Faktor kritis untuk Umur Simpan susu Steril UHT• Colour• Smell• Taste• Texture• Stability



1985 di Italy1990 di Jerman

• Problems of non-sterility of UHT-milk products.

• Caused by the presence of ultra heat resistant bacterial spores belonging to the genus Bacillus.

• Massive non-sterility

mesophilic/thermofilik spores present in theinitial milk might have survived the UHT-treatment.

germinate, multiply

4. Permasalahan Teknologi UHT- Case of Non-Sterility

[email protected]



• Molecular investigations of these sporeformers showed that a new Bacillus species is involved (Klijn et al., 1994),

• Identified as Bacillus sporothermodurans by Petterson et al. (1996) .

• HHRS : Highly Heat-Resistant Spore-former




[email protected]





B. Stearothermophilus: D140-value ~ 0.9 s)

B. Sporothermodurans: D140-value ~ 3.4 - 7.9 s)

Zvalue:

B. Sporothermodurans: 13.1-14.2oC and B. Stearothermophilus: 9.1oC


[email protected]



Factors? Cleaning

"4T" law: the success of CIP depends on:

1. the correct cleaning Time

2. the right Temperature

3. the Turbulence

4. the Titration of cleaning solution



Factors?

Reprocessing of UHT milk.

Waiting time (delay of processing) at warm temperature


[email protected]



4. Permasalahan Teknologi UHT- Case of Gelation


Age gelation of UHT Milk (Kocak, H. R. and Zadow, J. G., 1985, Age gelation of UHT whole milk as in uenced by storage temperature, Aust J Dairy Technol, 40(1): 14–21)

In general, gelation occurs more readily at room temperatures(~20–25°C) than at low (~4°C) and high (~35–40°C)


[email protected]





Gelasi (penggumpalan) pada susu UHT selama penyimpananerat berkaitan dengan reaksi proteolisis.

(i) protease alami pada susu (plasmin) (ii) proteinase yg diproduksi oleh bakteri psikrotrop

(kontaminant) protease ekstraseluler.


[email protected]





Law, B. A., Andrews, A. T. And Sharpe,M. E., 1977, Gelation of ultrahightemperature-sterilized milk by proteinases from a strain of Pseudomonas uorescens isolated from raw milk, J Dairy Res, 44(1): 145–148.


[email protected]





• Tingkat/intensitas pemanasan yang diterima oleh susu dan produk-produk susu laktulosa sebagai indikator.

4. Permasalahan Teknologi UHT- Index of Heating : Lactulose

[email protected]



• Laktulosa secara alami tidak terdapat pada susu segar; terbentuk selama proses pemanasan; sebagai hasil isomerisasi dari laktosa khas pada susu

• The European Union (EU) : indikator untuk menentukan intensitas pemanasan susu, untuk membedakan antara susu pasteurisasi, susu steril dalam wadah, atau pu susu steril-UHT

(EU Milk Hygiene Directive, 1992).



Lactulose contents in milks of different heat-processes:

• PAST=fresh pasteurized milk; • HT PAST=high temperature• pasteurized milk; • IND UHT=indirect UHT-treated• milk; • INJ UHT=direct UHT-treated milk

using an injection system;• INF UHT=direct UHT-treated milk

using an infusion system;• STER=In-container sterilized milk.

() Number of samples per class.


[email protected]





Terimakasih

Email: [email protected]

Web: phariyadi.staff.ipb.ac.id

[email protected]



Notes:


Mudah rusak krn pertumbuhan

mikroba87

4.84.1 3.4 0.7

Air

Laktosa

Lemak

Protein

Mineral

Susu segar

• Sumber gizi• pH > 4,6• aw > 0.85

• berasal dari ternak

1. Karakteristik produk Kondisi mutu awal

[email protected]




mikroba

Susu segar



SNI 3141 1 2011 Susu Segar


Bozena Malmgren (2013). Dairy Processing: Dairy raw materials, Tetra Pak



mikroba

Susu segar






[email protected]




TPC < 1 x 106


Susu segar Indonesia




Kriteria Mutu bahan baku susu segar (untuk sterilisasi UHT)

[email protected]



The product must be processed to achieve commercial sterility and the container in which the product is enclosed must be hermetically sealed so as to be airtight and to protect the contents of the container against the entry of microorganisms during and after processing.



Berkaitan dengan:

Standard Performansi (USFDA/USDA) STERIL KOMERSIAL:


For a low-acid Produk that receives thermal or other sporicidal lethality processing, that processing must be validated to achieve :

• a probability of 10-9 that there are spores of C. botulinum in a container of the Produk that are capable of growing, or,

• a 12-log10 reduction of C. botulinum, assuming an initial load of 1000 spores per container.



Berkaitan dengan:

Standard Performansi (USFDA/USDA) STERIL KOMERSIAL:

Documents

Problem Solving in UHT Technology for Liquid · PDF fileSterilisasi (pemanasan) Retort/ pemasak SUSU steril dalam wadah SUSU 1. Teknologi Pengolahan Susu Cair Dengan panas (proses