Proses produksi dengan metode non-thermal sebenarnya bukan merupakan hal baru dalam pengolahan susu. Penemuan metode alternatif yang tidak menggunakan panas dianggap selaras dengan gagasan sustainable environment yang mengedepankan penghematan energi untuk keberlanjutan ekosistem. Hal tersebut didukung dengan munculnya keinginan konsumen untuk mendapatkan minimally process food dengan asumsi semakin mendekati karakteristik alami suatu pangan maka akan semakin sehat. Munculnya inovasi pengolahan non-thermal dipicu oleh penggunaan energi yang besar pada pengolahan thermal yang dilakukan industri. Sedangkan dari sisi konsumen mungkin dilatarbelakangi pengalaman dalam menyantap produk olahan susu dengan pemanasan yang memiliki flavour seperti hangus dan warna agak gelap yang disebabkan reaksi Maillard. Disisi lain risiko nutrisi dalam susu yang sensitif terhadap panas hilang selama proses produksi juga besar.
Apa itu ultrasonikasi dan bagaimana aplikasinya pada pengolahan susu?
Beberapa metode non-thermal yang sudah diaplikasikan pada pengolahan pangan antara lain : High Pressure Processing (HPP), Pulsed Electric Field (PEF), ultrasonikasi, ohmic heating dan microwave heating. Diantara metode-metode tersebut, ultrasonikasi mendapat perhatian lebih dikarenakan kemudahan dalam penggunannya, bersifat non-toxic dan lebih ramah lingkungan. Faktor ramah lingkungan yang dimaksud adalah dibandingkan dengan metode microwave, sinar gamma dan PEF yang dapat memberikan efek samping bagi populasi. Istilah ultrasonik merujuk pada frekuensi gelombang diatas threshold pendengaran manusia (>16 kHz).
Gelombang yang digunakan dalam pengolahan susu adalah low-frequency high-power ultrasound dengan frekuensi 20-100 kHz. Pada beberapa penelitian ditemukan bahwa frekuensi tersebut dapat menghasilkan intensitas daya >1 W/cm2 yang dianggap cukup dan sesuai untuk pengolahan pangan liquid yang kompleks seperti susu. Gelombang ultrasonik pada frekuensi 20 kHz mampu menimbulkan cavitation effect, yaitu terbentuknya gelembung akibat gelombang pada medium liquid. Gelembung akan bertambah besar seiring bertambahnya siklus gelombang ultrasonik yang dialirkan hingga akhirnya pecah. Seketika akan terjadi kenaikan suhu dan tekanan secara drastis pada sekitar gelembung. Selanjutnya terbentuk gelombang mikro dan getaran yang menimbulkan gaya gesek yang besar.
Acoustic cavitation atau siklus pembentukan hingga pecahnya gelembung selama ultrasonikasi memberi dampak perubahan fisikokimia dan mikrobial pada susu. Gaya gesek akibat pecahnya cavitation bubbles menyebabkan penurunan ukuran partikel kasein dan pemecahan agregat whey protein. Selain itu juga terjadi pengecilan globular lemak dan terbentuk emulsi lebih baik pada susu. Peningkatan suhu ekstrem secara lokal juga dapat menghasilkan radikal bebas yang memberi efek lethal pada mikroba tanpa perlu perlakuan panas. Secara keseluruhan akan diperoleh produk susu dengan kestabilan lebih baik selama masa penyimpanan tanpa ada kehilangan nutrisi yang terkandung.
Tidak hanya itu, ultrasonikasi juga mengoptimalkan pengolahan free-lactose milk bagi penderita lactose intolerant. Pemisahan laktosa dari susu dapat memanfaatkan metode sonokristalisasi yaitu perpaduan ultrasonikasi dengan kristalisasi pada proses spray drying. Berdasarkan penelitian Bund dan Pandit (2007) Persentase recovery laktosa dapat mencapai 91% dibandingkan tanpa ultrasonikasi hanya sebesar 14% setelah 5 menit proses sonokristalisasi.
Aplikasi ultrasonikasi tidak terbatas pada produk susu saja, namun bisa diterapkan pada pangan liquid lainnya. Penelitian lebih lanjut tentang pengaruh ultrasonikasi terhadap karakteristik pangan perlu dilakukan. Pengenalan terhadap kelebihan dari metode pengolahan alternatif ini juga perlu ditingkatkan agar proses produksi ramah lingkungan dapat dijangkau masyarakat secara luas kedepannya. Selain itu, dengan pengenalan metode selain pemanasan konvensional akan tercipta kesadaran penghematan energi dan diversifikasi dalam konsumsi pangan.
Daftar Pustaka
Bund, R.K. and Pandit, A.B., 2007. Sonocrystallization: effect on lactose recovery and crystal habit. Ultrasonics sonochemistry, 14(2), pp.143-152.
Chandrapala, J. and Leong, T., 2015. Ultrasonic processing for dairy applications: Recent advances. Food Engineering Reviews, 7(2), pp.143-158.
Sutariya, S., Sunkesula, V., Kumar, R. and Shah, K., 2018. Emerging applications of ultrasonication and cavitation in dairy industry: a review. Cogent Food & Agriculture, 4(1), p.1549187.
Yang, J., Yang, M., Qin, J., Zeng, Q., Wang, Y. and Han, N., 2020. Effect of ultrasound on the structural characteristics of fresh skim milk. Food Science and Technology International, 26(3), pp.222-230.
