Laporan Kajian Sains tentang Yakult, Essays (university) of Food science

Download Laporan Kajian Sains tentang Yakult and more Essays (university) Food science in PDF only on Docsity!

LAPORAN

OBSERVASI LAPANGAN

PENERAPAN SAINS DALAM PRODUKSI YAKULT

Oleh

Nama : Haifatuzahro NIM : 15303244001

Kelompok : 4

JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Sejak berdirinya pabrik Yakult di Indonesia, minuman ini mulai menyebar luas dan menjadi salah satu konsumsi yang terkenal bagi masyarakat Indonesia. Banyak orang beranggapan bahwa minuman ini adalah yogurt yang bermerk Yakult. Namun, sejatinya minuman ini berbeda dengan yogurt dan Yakult adalah nama sekaligus merk dari minuman ini.

Berawal dari informasi yang menyebutkan bahwa Yakult dianjurkan untuk dikonsumsi setiap hari, observasi ini akan menyibak alasan-alasan ilmiah dari pernyataan tersebut. Yakult adalah minuman probiotik pertama di Indonesia yang mirip dengan yogurt. Yakult dibuat dari fermentasi susu skim dan gula dengan bakteri Lactobacillus casei. Kandungan bakteri Lactobacillus casei pada Yakult sekurang-kurangnya 6,5 milyar yang mampu hidup dalam usus dan dapat memberikan manfaat seperti mencegah gangguan pencernaan, meningkatkan daya tahan tubuh, meningkatkan jumlah bakteri berguna dalam usus, mengurangi racun dalam usus, dan membatasi jumlah bakteri yang merugikan dalam usus.

B. Tujuan Kegiatan

1. Menganalisis penerapan ilmu Kimia dalam produksi Yakult.
2. Menganalisis penerapan ilmu Biologi dalam produksi Yakult.
3. Menganalisis penerapan ilmu Fisika dalam produksi Yakult.

Website : http://www.Yakult.co.id.

B. Alat dan Bahan

1. Alat No. Alat
2. Seed Tank
3. Silo Tank
4. (^) Disovling Tank
5. Culture Tank
6. Balance Tank
7. Homogenizer
8. Storage Tank
9. Water Tank
10. Blending Pump
11. UV Sterilizer
12. Surge Tank
13. Mesin Moulding
14. Selector
15. (^) Mesin Bottling
16. Terminal Conveyor
17. Mesin Packing
18. (^) Alumunium foil
19. Botol dari Polisterina resin
20. Bahan

No. Bahan

1. Lebih dari 6,5 milyar Bakteri Lactobacillus casei Shirota strain hidup
2. Susu Bubuk Skim
3. Glukosa

4. (^) Sukrosa
5. Perisa Yakult
6. Air

C. Proses Produksi Untuk membuat Yakult ada beberapa tahap yang harus dilewati. Berikut adalah proses pembuatan Yakult berdasarkan urutan ruangnnya.

1. Ruang Pembibitan Proses pembibitan ini dilakukan secara manual. Saat pembibitan susu bubuk disterilkan sehingga warnanya berubah menjadi coklat. Kemudian suhunya didinginkan dan dimasukkan ke tempat penampungan besar dan didiamkan selama satu hari (fermentasi). Selama proses fermentasi gula mengalami proses HTST (High Temperature Short Time) , dan susu mengalami proses UHT (Ultra High Temperature). Waktu penampungan saat fermentasi adalah tujuh hari dengan suhu 37 o^ C.
2. Ruang Pelarutan Di ruang ini susu bubuk skim dan glukosa dilarutkan dan distrerilkan kemudian dikirim ke tangki kultur.
3. Ruang Pengkulturan Bakteri Di tangki ini bibit Lactobasillus casei Shirota strain dikulturkan untuk mendapatkan jumlah bakteri yang ditentukan dan merupakan ciri khas dari Yakult yaitu sekitar 6,5 Miliyar. Satu tangki di ruangan ini mampu menampung sekitar 1. Liter. Tangki ini terlebih dahulu disterilkan kemudian dimasukkan susu bubuk + glukosa + bibit yang sudah difermentasi tadi. Selanjutnya tangki ini difermentasi lagi selama 1 minggu dengan suhu tangki sekitar 37o^ C. Tujuannya adalah untuk mendapatkan asam Yakult (asam laktat). Hasil fermentasi ini berupa gumpalan

Yakult sudah siap diisi ke dalam botol. Di botol tersebut juga dicetak semua informasi yang ada seperti kandungan nutrisi, tanggal kadaluwarsa, dan lain-lain. Botol Yakult ditutup degan sistem hampa udara menggunakan aluminium foil. Semua proses ini dilakukan secara otomatis. Dalam sekali produksi, mesin ini mampu menghasilkan 45.000 botol.

9. Mesin pengemasan Mesin ini mengemas 5 botol Yakult menjadi 1 multipack dan dipak 10 multipack sehingga satu kemasan berisi 50 botol. Ada 2 jenis warna kemasan Yakult. Biru untuk sistem distribusi Yakult Lady yaitu dari rumah ke rumah, sedangkan yang putih untuk sistem direct sales seperti penjualan ke toko atau swalayan.
10. Mesin Pembawa Palet Mesin ini membawa palet kosong dari ruang pembersihan palet ke ruang packing. Mesin ini mampu menampung 10. botol Yakult yang siap dibawa ke Cold Room.
11. Cold Room Di ruangan ini Yakult disimpan terpisah berdasarkan warna packing- nya. Yakult menerapkan sistem FIFO yaitu First in First Out. Ruangan yang bersuhu 5 o^ C ini mampu menyimpan 2.700.000 botol.
12. Delivery Cara pengiriman Yakult menggunakan mobil yang dilengkapi pendingin. Yakult ini kemudian dikirim ke berbagai cabang di seluruh Indonesia.
13. Ruang Kendali Mutu Di ruangan ini dilakukan sampling dari hasil produk Yakult tadi. Hal ini bertujuan untuk pengecekan mutu dan keamanan. Di ruangan ini juga dilakukan pengujian dan pengendalian mutu

yang dilakukan mulai dari pemilihan bahan baku selama proses berlangsung sampai pada berakhirnya masa kadaluwasa Yakult.

14. Ruang Kendali Mutu Mikrobiologi Di ruangan ini mikrobiologi diuji sesuai dengan standar Yakult. Apabila semua pengecekan kualitas mutu telah sesuai dengan standar yang diinginkan, maka produk Yakult siap dipasarkan.

BAB III

PEMBAHASAN

A. Analisis Penerapan Ilmu Kimia

Penerapan ilmu Kimia dalam produksi Yakult dapat dilihat dari bahan- bahan yang digunakan dalam pembuatan Yakult. Bahan-bahan yang dapat dianalisis gizinya menurut ilmu Kimia adalah susu bubuk skim, glukosa, sukrosa, dan perisa yakult.

1. Susu Bubuk Skim

Susu skim adalah produk susu dengan kadar lemak yang sangat rendah. Susu skim dibuat dengan cara memasak susu murni. Setelah mendidih, bagian atas yang berbentuk krim diambil dengan teknik skimming (penyendokan). Susu yang tersisa disebut susu skim dan proses pembuatannya disebut skimming.

C4, dan C5 berada di sebelah kanan, sedangkan gugus hidroksi pada C3 harus di sebelah kiri. Penyusun glukosa demikian dinamakan proyeksi Fischer.

b. Glukosa Rantai Tertutup

Dalam larutan, glukosa rantai terbuka berada dalam kesetimbangan dengan beberapa isomer siklis. Siklisisasi glukosa diakibatkan adanya reaksi antara gugus aldehida –(C=O)H pada C dengan gugus hidroksi –OH pada C4 atau C5, membentuk hemiasetal -C(OH)H-O-. Glukosa rantai tertutup (siklis) digambarkan dengan proyeksi Haworth. D-glukosa mempunyai empat macam isomer siklis, yaitu α-D-glukopinarosa, β-D- glukopinarosa, α-D-glukofuranosa, β-D- glukofunarosa yang kesemuanya merupakan senyawa kiral.

Di alam, glukosa dihasilkan dari reaksi antara karbondiaoksida dan air dengan bantuan sinar matahari dan klorofil dalam daun. Proses ini disebut fotosintesis dan glukosa

terbentuk lalu digunakan untuk pembentukan amilum atau selulosa.

6CO 2 + 6H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Glukosa merumapan salah satu senyawa organik yang mempunyai banyak manfaat seperti sebagai sumber energi dan analit dalam tes darah.

3. Sukrosa

Gula sebagai sukrosa bersumber dari beberapa bahan alam yang ada di sekitar. Rumus Kimia secara umum Gula sebagai Sukrosa yaitu C 12 H 22 O 11.

Gula sebagai sukrosa diperoleh dari nira tebu, bit gula, atau aren. Sukrosa merupakan suatu disakarida yang dibentuk dari monomer-monomernya yang berupa unit glukosa dan fruktosa, dengan rumus molekul C 12 H 22 O 11. Senyawa ini dikenal sebagai sumber nutrisi serta dibentuk oleh tumbuhan, tidak oleh organisme lain seperti hewan. Unit glukosa dan fruktosa diikat oleh jembatan asetal oksigen dengan orientasi alfa. Struktur ini mudah dikenali karena mengandung enam cincin glukosa dan lima cincin fruktosa. Proses fermentasi sukrosa melibatkan mikroorganisme yang dapat memperoleh energi dari substrat sukrosa dengan

mengubah sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa selama proses pencernaan dalam tubuh. Gula paling banyak diperdagangkan dalam bentuk kristal sukrosa padat. Gula digunakan untuk mengubah rasa menjadi manis dan keadaan makanan atau minuman. Gula sederhana, seperti glukosa (yang diproduksi dari sukrosa dengan enzim atau hidrolisis asam), menyimpan energi yang akan digunakan oleh sel.

4. Perisa Yakult Yakult memiliki 4 rasa yaitu original, jeruk, anggur, dan apel. Yakult original ditambahkan perisa GY-38 dan GY-17. Perisa GY merupakan produk dari Gangyang Flavours & Fragrances Teknologi Co.Ltd di Cina. Salah satu perusahaan besar yang memproduksi perisa dan aroma indutri. Perisa GY-38 adalah perisa buah apel matang. Perisa GY-17 adalah perisa floral garden (hibiscus petals, rose leaves, wild strawberry, dan apple aroma). Penerpan ilmu Kimia lainnya dalam proses produsi Yakult adalah pada penggunaan alat-alatnya. Sebagian besar proses produksi Yakult dikerjakan dengan mesin. Tangki-tangki pada mesin yang digunakan tebuat dari bahan stainless steel.

Stainless steel merupakan baja paduan tinggi yang tahan terhadap korosi pada suhu tinggi atau rendah. Baja paduan ini hanya memiliki sedikit kandungan unsur karbon dan sebagian besar terdiri dari unsur krom untuk tujuan ketahanan terhadap korosi atau ditambahkan nikel. Untuk beberapa jenis ditambahkan unsur lain seperti fosfor, mangan, silikon, dan molibden. Stainless steel adalah senyawa besi yang mengandung setidaknya 10,5% Kromium untuk mencegah proses korosi (pengkaratan logam). Komposisi ini membentuk protective layer (lapisan pelindung anti korosi) yang merupakan hasil oksidasi oksigen terhadap krom yang terjadi secara spontan. Kemampuan tahan karat diperoleh dari terbentuknya lapisan film oksida kromium, dimana lapisan oksida ini menghalangi proses oksidasi besi (ferum). Secara garis besar stainless

steel terbagi menjadi tiga jenis : Austinitic stainless steel , Martensitic stainless steel , dan Ferrinitic stainless steel.

Botol-botol kemasan Yakult terbuat dari Polistirena resin (PS). Polistirena adalah sebuah polimer dengan monomer stirena, sebuah hidrokarbon cair yang dibuat secara komersial dari minyak bumi. Pada suhu ruangan polistirena biasanya bersifat termoplastik padat dan dapat mencair pada suhu yang lebih tinggi. Stirena juga termasuk golongan senyawa aromatik. Karakteristik polistirena yaitu memiliki temperatur operasi maksimal < 90°C, tahan terhadap air, bahan kimia non-organik, alkohol, dan rapuh (perpanjangan 1-3%), tidak cocok untuk aplikasi luar ruangan, serta mudah terbakar. Polistiren (PS) yang digunakan berbeda dengan polistiren busa yang biasa digunakan untuk sterefoam. Polistiren ini bersifat jernih seperti kaca, kaku, buram, terpengaruh lemak dan pelarut, mudah dibentuk, melunak pada suhu 95 0 C. Digunakan sebagai wadah makanan beku, sendok, garpu (Suyitno,1998). Polistirena pada kemasan yakult ini sangat cocok untuk mengemas bahan yakult yang tidak mengandung alkohol dan lemak.

Proses fermentasi bakteri Lactobacillus casei Shirota strain juga merupakan penerapan ilmu Kimia dalam produksi Yakult. Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal.

Gula adalah bahan yang umum dalam fermentasi. Beberapa contoh hasil fermentasi adalah etanol, asam laktat, dan hidrogen. Akan tetapi beberapa komponen lain dapat juga dihasilkan dari fermentasi seperti asam butirat dan aseton. Dalam pembuatan Yakult fermentasi menghasilkan asam laktat. Reaksi kimia fermentasi tersebut adalah sebagai berikut.

Glukosa Asam Piruvat

Asam Piruvat + NAD.H 2 Asam Laktat + NAD +^ + Energi

dehidrogenase Glikolisis

Tempat favorit Lactobacillus caseii adalah di sistem pencernaan, tepatnya di usus. Bakteri tersebut memiliki kemampuan untuk bertahan dari kondisi asam lambung maupun rendahnya tegangan permukaan cairan empedu sehingga bakteri ini mampu hidup sampai di usus besar (Legowo &Mahananni 2008). Peranan lain terhadap kesehatan manusia adalah untuk memperbaiki penyerapan kalsium pada usus, melancarkan buang air besar, penyerapan bahan karsinogenik, membunuh bakteri patogen dan bersifat anti tumor. Dijelaskan pula oleh Hull et. al. (1992) bahwa bersama dengan Bifidobacterium sp, dapat memberi efek menguntungkan pada induk semang dengan meningkatkan keseimbangan mikroorganisme dalam saluran pencernaan.

Kecepatan pertumbuhan bakteri Lactobacillus casei Shirota strain berkisar 50 Dornic atau 0,5% asam laktat setelah 48 jam. Lactobacillus casei Shirota strain berbentuk batang tunggal dan termasuk golongan bakteri heterofermentatif, fakultatif, mesofilik, dan berukuran lebih kecil dari pada Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus acidophillus, dan Lactobacillus helveticus. Lactobacillus casei Shirota strain akan merubah ribosa menjadi asam laktat dan asam asetat, perubahan ribosa diinduksi oleh faseketolase.

Probiotik akan membantu menjaga kesehatan usus yang lebih baik. Dengan probiotik pula, jumlah bakteri baik di dalam usus akan meningkat, sementara jumlah bakteri merugikan akan ditekan. Bakteri bisa masuk ke dalam tubuh melalui berbagai jalan, misalnya melalui makanan yang kita asup sehari-hari. Bakteri sendiri sebetulnya merupakan organisme bersel satu yang sangat kecil dan hanya dapat dilihat dengan bantuan mikroskop.

Bakteri-bakteri ini hidup di membran mukosa, sebuah lapisan selembut beludru yang menempel di dinding usus. Setiap makanan yang dikonsumsi manusia akan dicerna mulai dari lambung dengan bantuan asam lambung lalu diserap ke usus halus dan usus besar. Di usus besar makanan akan diserap dan sisa ampas akan dibuang sebagai tinja. Dalam usus besar, bakteri ‘baik’ seperti Bifidobacteria dan Lactobacillius akan menghambat perkembangan bakteri merugikan seperti Staphylococcus dan beberapa bakteri E. coli.

Perubahan keseimbangan antara bakteri ‘baik’ dan merugikan dalam tubuh akan menimbulkan gangguan kesehatan, seperti kembung, diare, konstipasi, dan lainnya. Penyebabnya, jumlah bakteri merugikan lebih banyak daripada bakteri baik di dalam usus, yang salah satunya bisa disebabkan oleh asupan yang tak terjaga higienitasnya sehingga tercemar bakteri.

Awal dari proses prosuksi Yakult adalah pembibitan bakteri. Pembibitan bakteri dilakukan dengan cara fermentasi dalam tangki pembibitan ( seed tank ). Fermentasi yang terjadi adalah fermentasi asam laktat. Dalam fermentasi asam laktat, piruvat direduksi langsung oleh NADH untuk membentuk laktat sebagai produk limbahnya, tanpa melepaskan CO2. Pada sel otot manusia, fermentasi asam laktat dilakukan apabila suplay oksigen tubuh kurang. Laktat yang terakumulasi sebagai produk limbah dapat menyebabkan otot letih dan nyeri. Namun, secara perlahan diangkut oleh darah ke hati untuk diubah kembali menjadi piruvat.

Bakteri asam laktat mampu mengebah glukosa menjadi asam laktat. Ada 2 kelompok fermentasi asam laktat, yaitu homofermentatif dan heterofermentatif. Fermentasi asam laktat bakteri Lactobacillus casei Shirota strain termasuk heterofermentatif yang menggunakan glikolisis melalui jalur HMP.

Pada fermentasi asam laktat heterofermentatif bakteri yang dikibatkan adalah bakteri gram positif yang tidak membentuk spora dan dapat memfermentasikan karbohidrat untuk menghasilkan asam laktat, yakni umumnya menggunakan bakteri Leuconostoc dan Streptococcus. Bakteri asam laktat heterofermentatif selain menghasilkan asam laktat juga menghasilakn CO2, etanol (umumnya), dan asam asetat. Hal tersebut disebabkan karena mereka mengoksidasi glukosa menjadi asam piruvat dan asetil fosfat melalui HMP. Piruvat kemudian direduksi menjadi asam laktat, sedangkan asetil fosfat kemudian direduksi menjadi etanol. Pada heterofermentatif, tidak ada aldolase dan heksosa isomerase tetapi menggunakan enzim fosfoketolase dan menghasilkan CO2. Metabolisme heterofermentatif dengan menggunakan heksosa (golongan karbohidrat yang terdiri dari 6 atom karbon) akan melalui jalur heksosa monofosfat atau pentosa fosfat Pada jalur berikut menghasilkan 1 ATP.

dibuka harus disimpan di dalam refrigerator/lemari es (suhu 3-5 0 C) dan sebaiknya segera habiskan.

Setelah melalui proses HTST- UHT untuk membunuh bakteri yang tidak diinginkan bibit bakteri Lactobacillus casei Shirota strain dibubuhhkan. Baketri Lactobacillus casei Shirota strain hidup kemudian diperbanyak dalam tangki kulturisasi ( culture tank). Ada beberapa metode kulturisasi seperti teknik piringan goresan, metode tuang ( pour plate methode ), teknik sebar ( spread plate ), teknik pengenceran ( diluution method ), dan teknik mikormanipulator (Feny, 2010).

Dalam setiap botol Yakult mengandung energi, karbohidrat, protein, natrium, dan kalsium. Energi diuur dalam kilojoules atau kilo kalori. Tubuhn membutuhkan energi untuk pertumbuhan, metabolisme, dan kegiatan. Energi yang tidak dimanfaatkan oleh tubuh disimpan dalam bentuk lemak untuk digunakan kembali saat diperlukan. Suatu hal yang penting unutk menjaga agar jumlah energi dari makanan uang kita konsumsi seimbang dengan jumlah yang diperlukan tubuh. Apabila tidak mendapatkan cukup energi, maka tubuh akan menjadi lesu dan kehilangan berat badan.

Karbohidrat adalah sumber energi utama bagi tubuh. Dalam proses pencernaan, karbohidrat akan diuraikan menjadi komponen penyusunnya, gula sederhana. Karbohidrat ini merupakan sumber energi yang paling mudah dimanfaatkan dan juga paling mudah untuk diubah menjadi cadangan energi.

Protein digunakan unutk pertumbuhan, pemeliharaan, dan peremajaan sel-sel tubuh. Adalah suatu hal yang mendasar bahwa kbutuhhan akan protein terpenuhi untuk berfungsinya tubuh dengan sehat. Susu skim sebagai bahan yogurt merupakan makanan yang kaya protein.

Natrium adalah kompnen utama garam. Manusia memerlukan natrium untuk dapat bekerja dengan baik.

Kalsium mempunyai jumlah yang paling banyak di dalam tubuh kita. Manusia sejak di dalam kandungan sudah membutuhkan kalsium ini. Bahkan bagi ibu-ibu yang sedang mengandung dianjurkan mengonsumsi makanan atau minuman dengan kadar kalsium dua kali lipat lebih banyak.

Selain itu anak-anak dalam masa pertumbuhan wajib dipenuhi asupan kalsiumnya untuk menunjang pertumbuhan dan kesehatan tulang serta giginya. Fungsi lain kalsium untuk tubuh manusia antara lain,

• Penyeimbang asam

• Mencegah keropos pada tulang

• Mencegah resiko penyakit jantung, dan lain-lain.

C. Analisis Penerapan Ilmu Fisika

Penerapan ilmu Fisika dalam produksi Yakult terlihat pada mesin- mesin yang digunakan, pengendalian suhu pada proses pembuatan, dan keasaman serta kekentalan Yakult. Sebagian besar proses produksi Yakult menggunakan mesin-mesin berteknologi canggih. Mesin-mesin tersebut terbuat dari bahan stainless steel , keuntungan penggunaan stainless steel secara fisis adalah sebagai berikut :

1. Tahan Suhu Rendah dan Tinggi
2. Mayoritas mudah dipotong, dilas, dibentuk, dan dimesinkan.
3. Temperature dingin dari dapat digunakan dalam merancang mengurangi ketebalan bahan dan mengurangi berat dan biaya. Baja-baja stainless yang diperlakukan panas biasanya untuk membuat komponen-komponen daya yang sangat tinggi.
4. Sederhana tapi menghasilkan kualitas yang tinggi dan penampilannnya menyenangkan.
5. Bersifat higenis.
6. Pemeliharaannya rendah dan tahan lama.