Internet Of Things & Machine Learning untuk Industri Susu Segar

Oleh Yandra Arkeman
Guru Besar Teknologi Industri Pertanian dan Ilmu Komputer dan Ketua Klaster Keilmuan BRAIN IPB University &
Windi Habsari
Akademi Kuliner dan Patiseri OTTIMMO Internasional

Integrasi dua teknologi digital maju, Internet of Things (IoT) dan Machine Learning (ML) secara revolusioner mengubah cara kerja dunia industri pangan, termasuk industri susu segar. 

Susu memiliki peran penting dalam mendukung pertumbuhan tubuh, mulai dari masa kanakkanak hingga dewasa. Industri susu segar mengalami perkembangan pesat seiring dengan meningkatnya permintaan produk susu yang didorong oleh kebutuhan gizi dan kesehatan individu. Kebutuhan susu segar harus dipenuhi secara optimal dengan cara memperhatikan sistem produksi dan jaminan mutu dari hulu sampai hilir.

Peran teknologi
Teknologi IoT dan ML menawarkan peluang yang belum pernah ada sebelumnya untuk meningkatkan efisiensi, menjamin mutu, dan memenuhi beragam kebutuhan konsumen yang terus berkembang. Aplikasi IoT dan ML pada industri susu segar, mulai dari pengukuran suhu susu segar selama proses penyimpanan awal hingga pemantauan kualitas susu segar secara real time sepanjang rantai pasok. Peningkatan efisiensi, sistem monitoring, dan kendali mutu menggunakan IoT dan ML yang telah dibuktikan pada industri lain, dapat dilakukan juga pada industri susu segar.

Internet of Things dan Machine Learning untuk pemantauan mutu
Internet of Things (IoT) adalah sebuah konsep yang menghubungkan komputer dan perangkat elektronik melalui internet, memungkinkan pengiriman serta penerimaan data antarperangkat, dan dapat dikendalikan dari jarak jauh. IoT dapat mewujudkan integrasi yang mulus dari berbagai perangkat yang dilengkapi dengan melakukan proses sensing, identifikasi, pemrosesan, komunikasi, dan aktuasi. IoT berperan penting dalam pemantauan real time terhadap kualitas susu segar. Rancang bangun alat digunakan untuk mengukur parameter yang berpengaruh terhadap sifat fungsional dan kualitas produk susu selama transportasi dan penyimpanan. IoT menggunakan bantuan internet untuk memastikan kondisi penyimpanan dan transportasi optimal sehingga menjaga kualitas produk susu segar. Sistem monitoring suhu dan kelembaban berbasis IoT memberikan kemudahan akses pengguna dalam memantau kualitas susu segar agar selalu terjaga. Kelebihan dari perangkat IoT adalah dapat terhubung internet baik untuk mengirim data dan menerima data. 

IoT dan ML diintegrasikan untuk memudahkan kinerja pengguna, hemat tenaga. dan lebih efektif. Data dan informasi dari sistem perangkat berbasis IoT dan ML bisa diakses melalui web server yang open source untuk kemudahan bagi pengguna serta terjangkau. Berbagai industri telah menggunakan aplikasi IoT untuk bersaing di pasar global. Industri susu mengaplikasikan IoT pada alat smart grading yang berfungsi untuk pemantauan suhu dan kualitas susu segar selama penyimpanan. Perangkat IoT terdiri dari sensor suhu dan modul mikrokontroller yang mengukur, mencatat, dan merekam data secara real time. Sensor dan perangkat yang terhubung dapat memberikan data waktu, suhu, dan kualitas secara real time yang mempengaruhi kualitas susu segar selama proses penyimpanan.

Data yang dihasilkan perangkat IoT diolah menggunakan algoritma machine learning seperti Artificial Neural Network (ANN). ANN adalah jaringan komputer terlatih yang bekerja seperti otak manusia dan mampu menangani data non linier dalam jumlah besar yang diinterpolasi. ANN dapat melakukan klasifikasi mutu susu segar dengan akurasi tinggi dalam sistem smart grading. Peran IoT sangat penting dalam mengukur parameter, lalu ANN mengklasifikasikan kualitas susu segar dan menentukan harga jual. Perangkat IoT yang diintegrasikan dengan machine learning dapat mengoptimalkan berbagai aspek pemantauan kualitas di industri susu segar. Hal ini meminimalisir kinerja manusia, waktu tunggu uji kualitas manual, dan waktu tunggu grading untuk menentukan harga jual susu segar. 

Integrasi IoT dan ML pada sistem smart grading ini memberikan kemampuan perbaikan teknologi penanganan dan pengolahan susu serta pengambilan keputusan terkait kualitas susu segar. Peternak dan stakeholders lainnya dapat menetapkan harga jual susu segar dan tujuan penjualan berdasarkan hasil grading akurat yang dihasilkan sistem. Sistem smart grading dihubungkan ke sistem informasi untuk membantu stakeholders dalam mengakses informasi hasil grading dan menentukan harga susu segar. 

Teknologi IoT juga meningkatkan ketertelusuran dan transparansi di sepanjang rantai pasok. Aktor rantai pasok dapat melacak perjalanan pengiriman susu dari peternak hingga ke konsumen dengan mengintegrasikan sensor IoT dan teknologi blockchain untuk memastikan keaslian, kualitas, dan kepatuhan terhadap standar peraturan. Perangkat IoT telah digunakan di berbagai industri manufaktur untuk memantau titik kontrol penting dalam proses pemantauan kualitas dan penentuan harga berdasarkan standar kualitas dan persyaratan peraturan yang sudah diterapkan. Produsen dapat mendeteksi penyimpangan sejak dini, meminimalkan risiko kontaminasi, dan memastikan keamanan dan konsistensi produk. 

Kualitas dan keaslian susu segar
Komposisi susu lebih lengkap dari pada bahan pangan lain, artinya komponen yang dibutuhkan oleh tubuh semuanya terdapat dalam susu. Komposisi yang utama adalah protein, lemak, laktosa, mineral dan air. Selain komposisi, di dalam susu juga terdapat beberapa kandungan nutrisi yang dibutuhkan oleh tubuh. Kandungan nutrisi yang ada dalam susu seperti vitamin, kalori, kalsium, zat besi, dan fosfor. Faktor yang berpengaruh terhadap kualitas susu segar adalah adanya bakteri pathogen (Shigella, Salmonella, Escherichia coli) maupun non pathogen (Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus). Aktivitas bakteri dalam susu bermacammacam tergantung jenis dan golongannya misalnya bakteri Streptococcus lactis dengan berbagai varietasnya dapat menguraikan laktosa menjadi asam laktat. Bakteri-bakteri Bacillus coagulans dan Bacillus calidolactis diketahui juga dapat menghasilkan asam laktat. Adanya asam laktat dapat menyebabkan turunnya pH susu. Kandungan protein yang tinggi pada susu menjadikan produk hewani ini tergolong produk bernilai gizi yang tinggi. Selain itu, komposisi susu terbesar adalah kadar air yang mencapai 80% diikuti oleh nutrisi lainnya seperti laktosa, kalsium, fosfor dan mineral lainnya. Susu murni merupakan cairan yang diambil dari sapi perah yang sedang laktasi dengan kandungan alami yang tidak dimodifikasi dengan bahanbahan lainnya. Kandungan susu bisa berkurang atau berubah apabila diamati dengan cermat. Misalnya seperti perubahan warna pada susu. Warna putih kekuningan susu bisa berubah dengan penambahan beberapa bahan lain yang bertujuan untuk memberikan efek warna putih atau kuning terhadap susu yang akan dijual. Hal tersebut menentukan apakah susu segar yang dikonsumsi asli atau palsu.

Pemalsuan susu yang sering dilakukan adalah penambahan susu dengan air yang bertujuan untuk menambah volume susu yang dihasilkan, pencampuran susu dengan susu yang sudah tidak layak konsumsi atau basi juga dilakukan beberapa penjual susu. Selain itu, penambahan susu dengan tepung untuk menambah kekentalan susu, penambahan santan ke dalam susu dan yang paling berbahaya adalah penambahan bahan kimia ke dalam susu yang dijual. Selain pemalsuan susu menggunakan bahan-bahan tersebut, produk ini juga dapat rusak karena kontaminasi mikroorganisme. Salah satu kontaminan susu adalah mikroorganisme yang mengkontaminasi pada saat proses pemerahan seperti pemerah, ternak, alat-alat yang digunakan yang tidak dibersihkan sebelum digunakan. Faktor kontaminasi yang mencemari susu dari manajemen pemeliharaan yang kurang baik, kandang yang tidak dibersihkan sebelum melakukan pemerahan, tempat penampungan kotoran yang dekat dengan tempat pemerahan, sanitasi dan higiene peralatana, susu tidak dipasteurisasi dan perlakuan penyimpanan pada peralatan pemerahan yang masih kurang baik. Peternak harus mengetahui kualitas susu segar dengan baik dengan cara memperhatikan aturan pemeliharaan hewan ternak sampai proses pemerahan susu. Sehingga diperoleh susu yang mempunyai warna, rasa dan kualitas secara optimal. Menurut SNI, rasa normal susu adalah gurih dan sedikit berlemak. Apabila ditemukan perubahan atau penyimpangan rasa susu, menunjukkan bahwa susu sudah mengalami pemalsuan atau susu sudah dalam kondisi tidak segar. Berbagai sensor IoT yang sesuai dengan parameter-parameter mutu kritis susu segar dapat digunakan, seperti sensor warna, viskositas, suhu, dan lain-lain. Peran AI dan IoT pada penjaminan kualitas susu segar dimulai dari pemantauan suhu dan kualitas susu segar secara optimal dari peternak susu di koperasi, penyimpanan sementara, proses transportasi hingga proses produksi. 

Keterlibatan peternak dan kepatuhan terhadap peraturan

Keterlibatan peternak susu merupakan aspek yang perlu ditingkatkan dalam pengembangan susu segar. Perangkat IoT yang didukung AI dapat menciptakan dukungan yang sesuai kebutuhan peternak. Mulai dari peralatan pintar yang merekomendasikan pakan nutrisi sapi berdasarkan preferensi dan kebutuhan individu, hingga perangkat wearable yang melacak kesehatan kondisi sapi secara waktu nyata. Lebih jauh, teknologi AI dan IoT dapat membantu produsen susu meningkatkan kepatuhan terhadap peraturan dengan memastikan terpenuhinya persyaratan keamanan, kualitas, dan pelabelan. Selain itu, dengan mengoptimalkan pemanfaatan sumber daya dan mengefisiensi waktu, IoT dapat berkontribusi pada praktik produksi susu segar yang lebih berkelanjutan dan ramah lingkungan. Peningkatan penggunaan teknologi IoT dan ML oleh peternak membutuhkan peningkatan kapasitas (capacity building), dukungan pembiayaan, dan dukungan kebijakan.

Tantangan dan pertimbangan
Penerapan teknologi IoT dan ML memberikan manfaat dalam menyampaikan informasi secara cepat tanpa ikut campur tangan manusia. Namun ada beberapa tantangan yang dihadapi pengguna dalam memanfaatkan sistem berbasis IoT. Perangkat IoT membutuhkan dukungan infrastruktur khususnya jaringan internet untuk memungkinkan pengiriman informasi. Internet adalah kebutuhan utama dalam transformasi data suhu dan kualitas susu segar. Solusi dalam permasalahan ini selain infrastruktur juga perlu adanya integrasi edge computing untuk menjaga kestablian internet, khususnya pada kondisi tertentu seperti hujan dan pada lokasi tertentu seperti daerah pegunungan. 

Integrasi IoT dan ML berpotensi merevolusi industri susu segar. Produsen susu dapat mengembangkan susu segar yang spesifik sesuai kebutuhan, berkhasiat, dan berkelanjutan yang memenuhi kebutuhan dan preferensi kesehatan tertentu dengan memanfaatkan sistem perangkat berbasis IoT dan data real time dari sensor. Namun, untuk mewujudkan potensi penuh IoT dan ML dalam pengembangan susu segar, para pemangku kepentingan harus berkolaborasi mengatasi tantangan yang ada, seperti meningkatkan kompetensi sumber daya manusia dalam mengoperasikan sistem yang dirancang. Selanjutnya menganggarkan biaya alat yang bisa didukung oleh industri dalam mencapai kebaharuan teknologi. Sehingga peran AI dan IoT memberi manfaat yang optimal bagi konsumen, masyarakat, dan lingkungan.

Referensi:
Windi Habsari, Faqih Udin, Yandra Arkeman. An analysis and design of fresh milk smart grading system based on internet of things. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 1063 (2022) 012059. doi:10.1088/1755-1315/1063/1/012059 

Zaalberg, R M, H Bovenhuis, J Sehested, and L B Larsen. 2021. “Genetic Analysis on Infrared-Predicted Milk Minerals for Danish Dairy Cattle.” Journal of Dairy Science 104(8): 8947–58. http://dx.doi.org/10.3168/ jds.2020-19638.