PENGOLAHAN LIMBAH CAIR INDUSTRI SUSU DAN POTENSINYA SEBAGAI PAKAN TERNAK

Jupri Mustofa

Program Studi Teknologi Industri Pertanian Politeknik Tanah Laut

Pendahuluan

Dalam dunia industri selalu ada hasil buangan yang merupakan produk sisa hasil produksi yang tidak mempunyai nilai ekonomis lagi, hasil buangan ini umumnya disebut limbah, hasil buangan ini apabila tidak dikelola dengan baik sesuai baku mutu yang telah ditetapkan akan mencemari lingkungan dan menimbulkan dampak yang berbahaya, oleh sebab itu sebelum limbah dibuang ke lingkungan harus dilakukan pengolahan dan treatment-treatment tertentu untuk mengilangkan kandungan-kandungan yang berbahaya pada limbah tersebut.

Dalam industri susu, limbah yang dihasilkan adalah limbah cair yang umumnya merupakan sisa-sisa susu yang tumpah selama proses produksi berlangsung, limbah cair industri susu mempunyai karakteristik khas yaitu lebih rentan terhadap bakteri pengurai sehingga harus segera diolah terlebih dahulu agar tidak terjadi pembusukan yang dapat membahayakan lingkungan.

Proses pengolahan dilakukan dengan mengkombinasikan proses-proses pengolahan secara Fisika, Kimia dan Biologi. Dengan tahapan proses pengolahan yang dipilih meliputi: proses equalisasi, proses anaerob, proses aerasi, lumpur aktif, proses sedimentasi, proses koagulasi-flokulasi, proses sedimentasi, proses flotasi, proses pengendapan partikel ringan, proses penyaringan dengan pasir dan arang aktif. Kualitas air hasil pengolahan dianalisa secara Fisika, Kimia dan Biologi melalui parameter-parameter: suhu, kekeruhan, zat padat tersuspensi, zat padat terlarut, daya hantar listrik, pH, BOD, COD dan jumlah bakteri, apabila hasil analisa menunjukkan hasil sesuai baku mutu yang telah ditetapkan maka air limbah tersebut sudah aman untuk dibuang kelingkungan.

Sebagian besar sumber utama limbah cair industri susu berasal dari produk susu yang terbuang selama proses produksi, biasanya disebabkan oleh kebocoran dan tumpahan selama proses produksi berlangsung, seperti sistem operasional kurang baik yang terjadi pada saat pemindahan pipa saluran produksi, mesin evaporasi, proses pengisian dan sisa bahan baku yang rusak. Susu yang hilang selama produksi berkisar antara 0,%1 – 3%,.

 

Air limbah yang cukup besar juga dihasilkan dari air pendingin dan kondensat, namun penanganan air buangan pendingin tersebut biasanya dapat diatasi dengan melakukan recycle melalui sistem tertutup sehingga dapat digunakan kembali.

Berikut ini merupakan tabel proses pekerjaan dalam industri susu dan jenis limbah yang dihasilkan dari proses tersebut.

Kegiatan	Jenis Limbah
	Air Limbah	Limbah Padat	Emisi
Penyaringan	Tumpahan bahan baku	Sisa saringan
Proses Pengolahan	Tumpahan	-
Evaporasi	-	-	Genset/boiler
Pencampuran	Tumpahan bahan baku dan pendukung
Pengeringan	-	Tumpahan produk	Genset/boiler
Finishing dan pengemasan	Tumpahan produk dan sisa kemasan
Pasca produksi	Produk yang tidak memenuhi standart mutu
Pengemasan	Tumpahan saat pengemasan	Sisa kemasan
Pembersihan	Air sisa pencucian	Padatan saat pencucian
IPAL	-	Sludge
Laboratorium	Sisa reagen	Kemasan bekas reagen
Kondensat dan pendinginan	Air buangan	-

Sumber : Asisten Deputi Urusan Pengendalian Pencemaran Agroindustri Deputi MENLH BidangPengendalian Pencemaran Kementerian Negara Lingkungan Hidup ( 2006 ).

Di industri susu modern, umumnya banyak digunakan surfaktan dan deterjen asam untuk proses pembersihan yang umumnya akan menyumbang jumlah BOD sekitar 1kg/453 ton susu yang diolah. Volume air limbah yang dihasilkan setiap pabrik susu sangat bervariasi, namun dibeberapa negara maju tingkat efisiensi sudah cukup baik, volume air limbah yang dihasilkan dari pabrik susu dasar adalah 3.9 ltr/kg produk susu dan untuk pabrik susu terpadu adalah 11.2 ltr/ kg produk, untuk Indonesia rata-rata volume yang dihasilkan dari sebuah pabrik susu adalah 2 ltr/kg produk susu.

Karakteristik Limbah Susu

Limbah industri susu umunya berbentuk cair yang merupakan hasil buangan ataupun bocor saat produksi berlangsung, karakteristik limbah cair industri susu tidak jauh berbeda dengan karakteristik limbah industri pangan pada umumnya, hanya saja limbah cair industri susu mempunyai ciri khas yaitu kerentananya terhadap bakteri pengurai sehingga mudah mengalami pembusukan.

Limbah dari pengolahan susu segar mempunyai bahan organik terlarut yang tinggi dan bahan tersuspensi yang rendah (Jenie. 2004), selain itu berdasarkan sumber yang kami dapat, limbah industri susu mengandung kadar organik yang cukup tinggi tetapi mudah terurai. Kadar BOD pada air limbah susu (400-9.440 mg/l) dan COD (360-15.300 mg/l). Perbandingan BOD dan COD setiap pabrik bervariasi namun secara umum adalah 1.75:1. Karaktersitik limbah cair industri susu mempunyai total padatan (1.210-11.990 mg/l), padatan tersuspensi volatil (TSV) = 200-1.840 mg/l, padatan tersuspensi (TSS) = 270-1.980 mg/l.b, pH = 4,2 - 9,5, Amonia (1-76 mg/l), nitrogen organik (9-250 mg/l), alkalinitas (0-1.080 mg/l), kandungan kadar organik seperti vitamin dan mineral yang tinggi.

Pengolahan limbah ini akan menghasilkan sludge atau lumpur susu yang mengendap pada kolam penampungan, lumpur susu ini mempunyai kandungan bahan kering  sangat rendah, sedangkan kandungan lemaknya cukup tinggi dan sangat rentan terhadap serangan mikroba sehingga mudah terurai atau cepat sekali mengalami pembusukan.  Hal ini disebabkan oleh tingginya kadar nutrisi disertai dengan tingginya kadar air limbah pengolahan susu yang bisa mencapai 97,89 persen, hal yang perlu diwaspadai dari lumpur susu adalah  terutama  adanya  bakteri patogen.

Teknik Penanganan Limbah Cair Industri Susu

Industri pengolahan susu diharuskan melakukan pengolahan limbah sebelum limbah hasil produksinya dibuang ke lingkungan. Bahan organik yang terlarut dalam limbah disaring melalui beberapa tahap penyaringan, selanjutnya disalurkan ke dalam kolam penampungan. Pengolahan limbah ini akan menghasilkan sludge atau lumpur susu yang diendapkan pada kolam penampungan.

Teknik pengolahan limbah susu pada umumnya dilakukan dengan mengkombinasikan teknik secara fisika, biologi dan kimia. Secara fisika meliputi equalisasi, sedimentasi, filtrasi, flotasi dan penyaringan, secara kima meliputi koagulasi dan flokulasi sedangkan secara biologi meliputi proses anaerob dan aerasi lumpur aktif, hal ini didasarkan karena karakteristik limbah cair industri susu itu sendiri. Pada tahap akhir pengolahan limbah susu dapat dilakukan penyaringan air limbah menggunakan pasir yang berfungsi untuk menyaring partikel halus dan penyaringan menggunakan arang aktif yang berfungsi untuk menyerap bahan-bahan kimia yang tersisa.

Menurut Muhamad fachrial, limbah cair yang dihasilkan dari proses produksi pada PT. Greenfields di Malang dialirkan menuju lagoon sebagai tempat IPAL (Instalasi Pengolahan Air Limbah). Limbah cair mula-mula akan mengalami proses screening/penyaringan kemudian dialirkan menuju inlet somp. Setelah itu akan dilakukan proses flokulasi dengan penambahan tawas 18 % di dalam equalization tank. Hal ini menyebabkan lemak yang terkandung akan mengalami koagulasi agar mudah dipisahkan setelah melewati fat trap. Selanjutnya air ditambahkan HCl dan NaOH agar diperoleh nilai pH antara 6,5-8,5. Jika pH kurang dari 6,0 maka ditambahkan NaOH 1 % w/v, sedangkan jika pH melebihi 9,0 ditambahkan HCl 2 % w/v.

Setelah keluar dari equalization tank, air dialirkan menuju SBR (Sequencing Batch Reactor). SBR menggunakan proses aerobik dengan mekanisme lumpur aktif (active sludge) dan penambahan bakteri aerob BOD 5. Lumpur aktif dihasilkan dengan kecepatan 2 m3/jam. Setelah tanki SBR terisi 80 %, terjadi proses aerasi selama 16 jam dan penambahan TSP/urea sebagai nutrisi bagi bakteri. Aerasi dilakukan dengan mengalirkan 7,69 kg O2/jam. TSP yang ditambahkan sebanyak 3,5 kg/hari, sedangkan urea sebanyak 2,3 kg/hari. Namun jika laju aliran mencapai maksimum, nutrisi ditambahkan sebanyak 10 kg/m3. Selanjutnya dilakukan proses sedimentasi selama 2-3 jam sehingga dihasilkan air dengan kondisi 50 % jernih. Air yang dihasilkan dari IPAL digunakan untuk flushing kandang sapi di peternakan (Dairy Farm).

Potensi Lumpur Susu Sebagai Bahan Pakan Ternak Dengan Campuran Onggok (Limbah Tapioka) Terfermentasi Oleh Aspergillus Niger

Anggapan bahwa limbah hanya merupakan sampah yang tidak berguna nampaknya harus mulai dihilangkan, limbah susu yang telah diproses masih tetap bisa dimanfaatkan, Selama ini pemanfaatan lumpur susu hanya terbatas pada penggunaannya sebagai pupuk atau media tanam untuk tanaman hias, bahkan sebagian besar industri seperti PT. Greenfields di Malang yang hanya membuangnya ke lahan perkebunan di sekitar areal perusahaan.  Sementara ini pemanfaatan lumpur susu dari limbah pengolahan susu sebagai bahan pakan masih jarang dilakukan, padahal kandungan potensi lumpur susu  perlu diperhitungkan.  Setiap 2000 gram limbah susu (slurry) dapat diperoleh 250 gram lumpur susu dan  nilai nutrisi   cukup tinggi sebagai sumber protein, yakni kandungan protein kasar 34,98 %, laktosa 4,42 %, serat kasar 9,77 %, lemak kasar 11,04 %, kalsium 2,33 %, dan phosfor 1,05 %, Mg 0,4% berdasarkan bahan kering (Marlina, 2007)

Selain kelebihan tersebut, limbah yang berupa lumpur susu juga mempunyai kekurangan yaitu kandungan bahan keringnya  sangat rendah, sedangkan kandungan lemaknya cukup tinggi dan sangat rentan terhadap serangan mikroba sehingga mudah terurai atau cepat sekali mengalami pembusukan, sehingga hal utama yang perlu diwaspadai dari lumpur susu adalah adanya  bakteri patogen yang dapat menurunkan kualitas sebagai bahan pakan.

Berdasarkan kelebihan potensi nutrisi lumpur susu sebagai sumber protein dan  mengurangi kelemahannya yang rendah bahan kering dapat diupayakan dengan penambahan onggok sebagai kombinasi melalui bioproses atau fermentasi dengan jasa mikroba yaitu dengan kapang Aspergillus niger. Onggok berpotensi sebagai bahan pakan karena kandungan energinya tinggi dengan energi metabolis 3000 kkal/kg  dan serat kasar yang tinggi 14,54 persen namun kandungan proteinnya sangat rendah, yakni 1,60-3,92 persen.

            Aspergillus niger merupakan kapang saprophitik dapat tumbuh cepat dan tidak membahayakan karena tidak menghasilkan mikotoksin.  Selain itu penggunaannya mudah dan dapat memproduksi beberapa enzim seperti amilase, pektinase, amilo-glukosidase, dan selulase, serta enzim fitase ekstraseluler dan dalam metabolismenya Aspergillus niger menghasilkan asam sitrat yang dapat menurunkan pH substrat. Dalam pertumbuhannya Aspergillus niger membutuhkan suhu, kelembaban, pH dan kadar air yang optimal.  Dengan demikian, pencampuran dua bahan  berbeda kadar air dan karakteristik lainnya harus dipertimbangkan agar pertumbuhan Aspergillus niger optimal (Conneely, 1992).

Daftar Pustaka

Asisten Deputi Urusan Pengendalian Pencemaran Agroindustri Deputi MENLH BidangPengendalian Pencemaran Kementerian Negara Lingkungan Hidup. 2006. Panduan Inspeksi Penaatan Pengelolaan Lingkungan Industri Pengolahan Susu

 Jenie, B.S.L. dan W.P. Rahayu. 2004. Penanganan Limbah Industri Pangan. Cetakan ke 9. Kanisius-Yogyakarta

Marlina, E.T., 2007. Kandungan Gizi Lumpur Susu PT Indomilk. Laboratorium  Nutrisi Ternak Ruminansia dan Kimia Makanan Ternak. Fakultas Peternakan Unpad, Sumedang

Muhammad Fachrial Talib. 2007. Aplikasi Statistical Process Control (Spc) Dalam Pengendalian Bobot Bersih Susu Uht (Ultra High Temperature) Real Good Sereal Strawberry Di Pt. Greenfields Indonesia, Kabupaten Malang. Skripsi. ITB: Bogor.

Conneely, O.M. 1992. From DNA to Feed Conversion: Using Biotechnology to Improve Enzim Yields and Livestock Performance in biotechnology in the Feed Industry. Proc. Of Altechs Eight Annual Symposium. Altech Technical Publications, Nicholasville, Kentucky, USA.

sedikit berbagi dan mengenal "protein"

Kata protein berasal dari kata yunani ‘protos atau proteos’ yang berarti pertama atau utama. Protein merupakan komponen penting atau komponen utama sel hewan atau manusia. Oleh karena sel itu merupakan pembentuk tubuh kita, maka protein yang terdapat dalam makanan berfungsi sebagai zat utama dalam pembentukkan dan pertumbuhan tubuh, sebagian besar ilmu kimia organisme hidup menyangkut 5 golongan senyawa utama, yaitu: karbohidrat, lipida, mineral, asam nukleat dan protein. Protein menentukan kebanyakan sifat-sifat yang ditemukan dalam kehidupan. Protein menentukan metabolisme, membentuk jaringan dan membertikan kemungkinan bagai kita untuk bergerak. Protein juga berfungsi mengangkut senyawa-senyawa dan melindungi kita dari penyebaran mikroorganisme yang merugikan.

Protein merupakan komponen utama semua sel hidup. Protein berfungsi sebagai pembentuk struktur sel yang menghasilkan hormon, enzim, dan lain-lain. Secara kimiawi , protein merupakan senyawa polimer yang tersusun atas satuan asam-asam amino sebagai monomernya, dimana asam-asam amino yang terikat satu sama lain melalui ikatan peptide. Ikatan Peptida yaitu ikatan antara gugus karboksil (-COOH) asam amino yang satu dengan gugus amino (-NH2) dari asam amino yang lain dengan melepaskan satu molekul air.

Tumbuhan membentuk protein dari CO2, H2O dan senyawa nitrogen. Hewan yang memakan tumbuhan mengubah protein nabati menjadi protein hewani. Di samping digunakan untuk pembentukan sel-sel tubuh, protein juga dapat digunakan sebagai sumber energi bila tubuh kita kekurangan karbohidrat dan lemak. Komposisi rata-rata unsur kimia yang terdapat dalam protein ialah sebagai berikut: karbon 50%, hydrogen 7%, oksigen 23%, nitrogen 16%, belerang 0-3% dan fosfor 0-3%. Dengan berpedoman pada kadar nitrogen sebesar 16%, dapat dilakukan penentuan kandungan protein dalam suatu bahan makanan.

Protein memiliki molekul besar dengan berat molekul bervariasi antara 5000 hingga jutaan. Dengan cara hidrolisis oleh asam atau oleh enzim, protein akan menghasilkan asam-asam amino. Ada 20 jenis asam amino yang terdapat dalam molekul protein. Asam-asam amino ini terikat satu dengan lain oleh ikatan peptide. Protein mudh dipengaruhi oleh suhu tinggi, pH, dan pelarut organik (Riawan, 1990).

Pada umumnya protein mempunyai sifat sebagai senyawa amorf, tidak berwarna, mempunyai titik leleh dan titik didih yang tidak tetap, tak larut dalam pelarut organic dan apabila dilarutkan dalam air membentuk suatu larutan koloid. Protein ini mudah rusak karena pengaruh panas, penambahan logam, dan pengaruh asam atau basa.

Klasifikasi Protein

Ditinjau dari strukturnya, protein dapat dibagi dalam dua golongan besar, yaitu golongan protein sederhana dan protein gabungan. Protein sederhana adalah protein yang hanya terdiri atas molekul asam-asam amino, sedangkan protein gabungan adalah protein yang terdiri atas protein dan gugus bukan protein. Gugus ini disebut gugus prostetik dan terdiri atas karbohidrat, lipid atau asam nukleat (Riawan, 1990).

Protein sederhana dapat dibagi dalam dua bagian menurut bentuk molekulnya, yaitu protein fiber dan protein globular. Protein fiber mempunyai bentuk molekul panjang seperti serat atau serabut, sedangkan protein globular berbentuk bulat (Riawan, 1990).

Molekul protein fiber terdiri atas beberapa rantai polipeptida yang memanjang dan dihubungkan satu sama lain oleh beberapa ikatan silang sehingga merupakan bentuk serat atau serabut yang stabil. Sifat umum protein fiber ialah tidak larut dalam air dan sukar diuraikan dengan enzim (Riawan, 1990).

1.         Kolagen adalah suatu jenis protein yang terdapat pada jaringan ikat. Protein ini mempunyai struktur heliks tripel. Kolagen tidak larut dalam air dan tidak diuraikan dengan enzim. Namun kolagen dapat diubah oleh pemanasan dalam air mendidih oleh larutan asam atau basa encer menjadi gelatin yang mudah larut dan mudah dicernakann. Hampir 30% protein tubuh adalah kolagen (Riawan, 1990).

2.         Keratin adalah protein yang terdapat dalam bulu domba, sutera alam, rambut, kulit, kuku. Apabila dipanaskan dengan air mendidih dan diregangkan maka konformasi berubah menjadi lembaran berlipat parallel, karena ikatan hydrogen yang menunjang struktur terputus (Riawan, 1990).

3.         Protein globular umumnya berbentuk bulat atau elips dan terdiri atas rantai polipeptida yang berlipat. Pada umumnya gugus R polar terletak di sebelah luar rantai peptida, sedangkan gugus R yang hidrofob terletak di sebelah dalam molekul protein. Protein globular pada umumnya mempunyai sifat dapat larut dalam air, dalam larutan asm dan basa dan etanol. Beberapa jenis protein globular adalah albumin, globulin, histon dan protemin (Riawan, 1990).

4.         Albumin adalah protein yang dapat larut dalam air serta dapat terkoagulasi oleh panas. Larutan albumin dalam air dapat diendapkan dengan penambahan amonium sulfat hingga jenuh. Albumin antara lain terdapat pada serum darah dan bagian putih telur (Riawan, 1990).

5.         Globulin mempunyai sifat sukar larut dalam air murni, tetapi dapat larut dalam larutan garam netral, misalnya larutan NaCl encer. Larutan globulin dapat diendapkan oleh penambahan garam amonium sulfat hingga setengah jenuh. Globulin dapat diperoleh dengan jalan mengekstrasikannya dengan larutan garam (5-10%) NaCl, kemudian ekstrak yang diperoleh diencerkan dengan penambahan air. Seperti albumin, globulin juga dapat terkoagulasi oleh panas. Globulin antara lain tertdapat dalam serum darah, pada otot dan jaringan lain (Riawan, 1990).

6.         Protein gabungan adalah protein yang berikatan dengan senyawa yang bukan protein. Gugus bukan protein ini disebut gugus prostetik. Ada beberapa jenis gabungan antara lain mukoprotein, glikoprotein, lipoprotein dan nucleoprotein (Riawan, 1990).

Berdasarkan kelarutannya :

a.       Protein fibrosa : tidak larut dalam pelarut biasa namun larut dalam asam dan basa.

b.       Protein globular : larut dalam air, larutan asam, basa, bahkan garam.

Berdasarkan komplekan strukturnya :

a.         Protein sederhana : hidrolisisnya menghasilkan asam amino, contoh : albumin, globular.

b.         Protein konjugasi : memilik gugus bukan protein yaitu gugus prostetik, contoh : neuro protein, kromoprotein (Sumardjo,1998)

Sifat-sifat Protein

Karena protein tersusun oleh asam-asam amino , maka protein mempunyai sifat mirip dengan asam-asam amino.

1.         Di dalam pelarut air, protein akan membentuk koloid. Di samping itu, protein memiliki gugus hidrofilik seperti -NH₂, -COOH, -OH, sehingga koloid hidrofil. Karena molekulnya cukup besar, maka protein tidak dapat berdifusi melalui membran. Apabila asam amino larut dalam air, gugus karboksilat akan melepaskan ion H+, sedangkan gugus amina akan menerima ion H+ .Oleh adanya kedua gugus tersebut, asam amino dalam larutan dapat membentuk ion yang bermuatan positif dan juga negatif (zwitterions) atau ion amfoter (Riawan, 1990). Bila kadar ion hydrogen meningkat, senyawa tersebut akan bersifat basa karena gugusan karboksilat akan mengikat ion H+ sehingga terbentuklah gugusan COOH yang tidak bermuatan.

2.         Sifat asam basa protein ditentukan oleh gugus asam basa pada gugus R–nya. Adanya gugus asam basa menyebabkan protein bersifat sebagai suatu amfotir.

3.         Denaturasi adalah rusaknya sifat fisik dan fisiologik protein, dapat disebabkan karena pemanasan dan penambahan asam kuat. Pada proses denaturasi, protein mengalami perubahan sifat fisik dan keelektifan biologisnya yang disebabkan oleh pemanasan, penyinaran. Denaturasi akan merusak ikatan sekunder, ikatan tersier, dan ikatan kuarterner.(Sumardjo,1998)

4.       koagulasi

5.       Tidak larut dalam pelarut organik, asam-asam alfa amino bersifat optis aktif kecuali glisin (asam amino asetat). Pada umumnya mereka larut dalam air dan tidak larut dalam pelarut organic non-polar seperti eter, aseton dan chloroform. Sifat asam amino ini berbeda dengan asam karboksilat maupun dengan sifat amina. Asam karboksilat alifatik maupun aromatic yang terdiri atas beberapa atom karbon umumnya kurang larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik. Demikian pula amina pada umumnya tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik (Riawan, 1990).

 Reaksi Uji Protein

1.         Pereaksi Xantoprotein

Pada dasarnya, uji Xanthoprotein bertujuan untuk mengetahui adanya gugus aromatic (benzene) yang berupa asam amino tirosin, triptofan dan fenilalanin. Pada uji ini terbentuk warna kuning yang merupakan indikator adanya asam amino-asam amino tersebut. Hal ini sesuai dengan dasar teori dan tinjauan pustaka Harper, 1980 yang menyatakan bahwa reaksi warna Xanthoprotein bertujuan untuk mengetahui adanya gugus aromatik asam amino yang memiliki gugus aromatik (benzene) yang ditunjukkan dengan adanya warna kuning.

2.         Pereaksi Hopkins-Cole

Digunakan untuk menguji adanya asam amino triptofan. Khususnya yang mengandung gugus indol, jika ditambahkan H2SO4 pekat melalui dinding tabung sehingga membentuk lapisan, dari cairan akan terbentuk cincin violet (ungu) pada pertemuan kedua lapisan cairan, apabila positif mengandung triptofan

3.         Pereaksi Millon

Digunakan untuk menguji adanya gugus fenol pada protein misalnya tirosin.

4.         Pereaksi Nitroprusida

Digunakan untuk protein yang asam aminonya mempunyai gugus –SH misalnya sistein.

5.         Pereaksi Sakaguchi

Untuk uji protein yang asam aminonya mengandung gugus guanidine seperti arginin yang memberikan warna merah.