Nata de Pina
Pembuatan nata de pina (Gambar 5) menggunakan starter dalam proses fermentasi yaitu bakteri Acetobacter xylinum. (A.xylinum) yang ditambahkan amonium sulfat sebagai sumber nitrogen (N) dan sukrosa sebagai sumber karbon (C) untuk pertumbuhan. Bakteri tersebut akan tumbuh dalam media cair yang mengandung gula sehingga menghasilkan asam asetat serta lapisan putih (nata) di permukaan media cair tersebut.
Gambar 5 Nata de pina.
Pembentukan nata terjadi karena proses pengambilan glukosa dari larutan media, gula atau medium yang mengandung glukosa oleh sel–sel A. Xylinum (Andriansyah 2005). Kemudian glukosa tersebut digabungkan dengan asam lemak membentuk prekursor pada membran sel. Prekursor ini selanjutnya dikeluarkan dalam bentuk ekskresi dan ber-sama enzim mempolimerisasikan glukosa menjadi selulosa di luar sel (Susanto et al.
2000) dalam Andriansyah (2006). Menurut Arifin (2004) mekanisme sintesis glukosa menjadi selulosa adalah sebagai berikut:
Gambar 6 Tahapan polimerisasi glukosa menjadi selulosa.
Membran selulosa
Membran merupakan fase permeabel atau semipermeabel yang biasanya berupa padatan polimer tipis yang menahan pergerakan bahan tertentu. Fase ini me-rupakan pembatas antara umpan yang akan dipisahkan dan produk, yang mengendalikan laju relatif perpindahan bahan tertentu melalui pembatas tersebut. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Putri (2006), membran selulosa dari kulit buah nanas termasuk dalam kelompok mikrofiltrasi.
Membran dibentuk dari membran selulosa hasil fermentasi bakteri (nata) berbahan dasar kulit buah nanas. Membran tersebut hasil merserasi nata de pina dengan perendaman NaOH 1% b/v selama 24 jam kemudian direndam lagi dengan CH3COOH 1% v/v selama 24 jam untuk penetralan. Perendaman dengan NaOH merupakan proses merserasi sehingga meningkatkan aksesbilitas nata (Arifin 2004), dan di-lanjutkan pencucian dengan air agar didapat kondisi netral. Sehubungan dengan itu, di-harapkan akan meningkatkan kemampuannya untuk menjerap zat warna sebagai adsorbat. Selanjutnya membran dikeringkan dengan menyaring mengunakan vakum dan dibiar-kan pada suhu kamar (Gambar 7a). Langkah tersebut dilakukan untuk mengurangi tingkat kerapuhan membran. Apabila membran dikeringkan dengan panas matahari (Gambar 7b) maka akan membuat membran rusak sebelum digunakan untuk aplikasi.
(a) (b)
Gambar 7 Membran dengan pengeringan pada (a) suhu kamar dan (b) panas matahari.
Arifin (2004) menjelaskan tahapan-tahapan penyempitan dalam selulosa saat pengeringan secara ilustrasi (Gambar 8). Pemutusan ikatan hidrogen antarmolekul air merupakan tahap awal, kemudian pemutusan antara ikatan dengan ikatan hidrogen dalam sistem selulosa-air-selulosa. Permukaan selulosa-selulosa saling mendekat karena air yang lepas sehingga tersisa monomolekul air antara dua selulosa lalu ikatan hidrogen antara air dengan selulosa terputus membentuk ikatan hidrogen antara selulosa-selulosa.
Gambar 8 Ilustrasi proses selulosa (Arifin 20 Penyempitan antara selulosa dampak pengeringan terhadap dapat terbentuk membran selul Membran tersebut akan mampu senyawa lain antara lapisan karena proses merserasi memutu air yang banyak terdapat antara tersebut
.
Fluks Pada Membr
Fluks merupakan laju yang melewati penampa (Edwardet al.2009). Fluks me-ngukur waktu yang diperlukan unt nampung permeat dalam volume Pada umumnya nilai f hubungan langsung dengan te yaitu fluks akan meningkat adanya peningkatan tekanan 2009). Namun, hal ini tida membran selulosa mikrobial material ini tidak tahan terhada bakteri, dan suhu yang ekstrim 2001).
Pengujian terhadap hal terse dari nilai fluks pada membra mikrobial ini menggunakan vari psi dan 10 psi (Lampiran Gambar 9 diperoleh bahwa memiliki nilai laju alir air atau tinggi sebesar 65.56 L/m2.jam air tekanan 10 psi sebesar sehingga tekanan 5 psi merupaka yang lebih optimum. Selain itu, antara waktu dengan besar berbanding terbalik yaitu sema waktu dilakukan pengukuran semakin rendah nilai fluks terhadap membran.
proses penyempitan selulosa (Arifin 2004).
selulosa terjadi sebagai terhadap nata sehingga membran selulosa kering. akan mampu menjerap lapisan selulosanya merserasi memutuskan ikatan dapat antara selulosa
Fluks Pada Membran
merupakan laju volume fluida penampang membran
Fluks didapatkan dari diperlukan untuk me-dalam volume tertentu.
nilai fluks memiliki dengan tekanan umpan, meningkat seiring dengan tekanan (Edward et al.
ini tidak terjadi pada yang disebabkan tahan terhadap zat kimia, ang ekstrim (Timmer p hal tersebut diketahui membran selulosa kan variasi tekanan 5 Lampiran 3). Berdasarkan bahwa tekanan 5 psi air atau fluks air lebih .jam daripada fluks ebesar 7.82 L/m2.jam merupakan tekanan Selain itu, perbandingan dengan besar nilai fluks aitu semakin meningkat pengukuran laju alir maka s (laju alir) air
Gambar 9 Perbandingan antara dengan waktu pada psi dan 10 psi. Peristiwa tersebut dapat diseb adanya gejala kompaksi, yaitu perubahan atau kerusakan pada yang menyebabkan pori menyem atau membesar ukurannya. Hal mempengaruhi nilai fluks berupa disebabkan oleh deposisi dan secara tidak dapat kembali (irreversible) dari partikel submi permukaan membran atau kristali presipitasi dari partikel berukuran permukaan atau di dalam membran sendiri. Dampak ini tidak dapat dengan mencuci membran atau sehingga perlu adanya optimasi kemampuan membran terhadap tek
Indeks Rejeksi Pada Mem
Pengukuran indeks rejeksi menggunakan tekanan 5 psi sebagai optimum. Larutan umpan dalam nilai rejeksi ini digunakan zat warna yaitu larutan biru metilen dengan konsentrasi 15, 20, dan 25 ppm.
Grafik perbandingan antara nilai membran dengan waktu dari laruta biru metilena (Gambar 10) memperlih bahwa membran selulosa mampu kan konsentrasi larutan umpan hingga dekati baku mutu yang ditetapkan ppm sesuai dengan KEP-51/MENLH/ 1995. Pada konsentrasi larutan (larutan biru metilena) yang telah sebesar 15 ppm, 20 ppm, dan 25 ppm berkurang 90 % hingga 98 %.
atau nilai rejeksi membran tidak dipengaru oleh waktu. Data seluruhnya pengolahan yang lebih jelas terdapat Lampiran 4. Hasil PIMNAS 2011 kemampuan membran merejeksi biru pada konsentrasi 30 dan 50 ppm
7,82 65,56 0 10 20 30 40 50 60 70 0 0,2 0,4 0,6 fl u k s (L /m 2 .j a m ) waktu (jam)
antara fluks air waktu pada tekanan 5
dapat disebabkan oleh kompaksi, yaitu adanya kerusakan pada membran menyempit, rusak, a. Hal tersebut a gejala yang deposisi dan akumulasi embali semula submikron pada kristalisasi serta kuran kecil pada membran itu dapat ditangani n atau backwash
optimasi terhadap dap tekanan.
Indeks Rejeksi Pada Membran
rejeksi membran sebagai tekanan dalam pengujian zat warna tekstil metilen dengan ragam antara nilai rejeksi larutan umpan 10) memperlihatkan mampu menurun-umpan hingga men-tetapkan, yaitu 5 51/MENLH/10/ larutan umpan telah dilewatkan dan 25 ppm mampu %. Hasil indeks tidak dipengaruhi seluruhnya serta terdapat pada S 2011 mengenai merejeksi biru metilen 50 ppm sekitar
40-0,8 1
= 5 psi =10 psi
88 %. Kemampuan membran 2011 dibandingkan dengan
berbeda, nilai rejeksi saat penelitian tinggi dibandingkan dengan
2011. Konsentrasi biru digunakan untuk mengetahui membran tersebut perlu optima
Gambar 10 Grafik perbandingan rejeksi membran dari umpan biru ppm, b) 20ppm, dan Nilai efektivitas rejeksi sebut mampu menjelaskan bahwa selulosa bakterial berbahan dasar nanas ini mampu menjerap metilen. Efektivitas atau membran tersebut terhadap (biru metilen) yang baik membran dapat digunakan dalam ind
Kajian SEM Terhadap Membran Selulosa
Berdasarkan permukaan lulosa pada penampakan muka dilewatkan biru metilen
meneggambarkan bahwa membra didapat merupakan membran ukuran pori sekitar 20-50 nm. permukaan membran selulosa dilewatkan dengan larutan (Gambar 11b) memperlihatkan yang terdapat endapan (biru atasnya yang berakibat terhadap pori sekitar 50-100 nm. Berda pori tersebut Mallevialle
90,16 98,78 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 0 0,2 0,4 0,6 in d ek s rej ek si (% ) waktu (jam)
membran saat PIMNAS dengan penelitian ini saat penelitian lebih dengan saat PIMNAS biru metilen yang mengetahui daya jerap but perlu optimasi selanjutnya.
erbandingan antara nilai membran dengan waktu umpan biru metilen a) 15
20ppm, dan c) 25 ppm. rejeksi membran
ter-kan bahwa membran berbahan dasar kulit buah menjerap larutan biru atau kemampun terhadap larutan umpan baik memungkinkan gunakan dalam industri.
hadap Membran
ermukaan membran se-kan muka sebelum metilen (Gambar 11a) bahwa membran yang membran berpori dengan nm. Sementara itu, selulosa yang telah larutan biru metilen hatkan adanya bagian endapan (biru metilen)
di-terhadap pembesaran Berdasarkan ukuran Mallevialle (1996) dalam
Andriansyah (2006) menjelask membran termasuk jenis membra atau membran dengan ukuran pori
(a)
(b)
Gambar 11 Hasil pengamatan membran (a) sebelum dan (b) setelah rejeksi Membran selulosa yang terlihat bentuk melintang termasuk asimetris yang memiliki lapisan yaitu bagian atas (toplayer) dan bawah (sublayer). Sebelum larutan biru metilen (Gambar 12a) memiliki susunan lapisan toplaye
dalam keadaan tersusun beraturan perbedaan antara lapisannya dengan
layer. Setelah penjerapan terhadap metilen (Gambar 12b) menyeba bentuknya makrovoid pada
Menurut Pekny et al. (2002), pembentukan makrovoid merupakan hal y
diinginkan di dalam proses
kimiawi. Makrovoid dapat memengaru integritas struktur pori pada sublayer
berdampak terhadap sifat permukaan membran sehingga
nurunan nilai fluks, dan juga memengaruhi rejeksi membran (Mulder 1996).
98,8 0,8 1 (jam) 15 ppm 20 ppm 25 ppm menjelaskan bahwa membran mesopori kuran pori 2-50 nm. pengamatan permukaan sebelum rejeksi h rejeksi. terlihat pada termasuk membran lapisan berbeda, ) dan bagian Sebelum dilewatkan (Gambar 12a), membran
toplayer tetap beraturan dan terlihat nnya dengan sub
terhadap biru menyebabkan
ter-pada sublayer. 02), pembentukan hal yang tidak proses pemisahan dapat memengaruhi
sublayer yang sifat selektivitas sehingga terjadi
(a)
(b)
Gambar 12 Hasil pengamatan melintang membran belum dan (b dengan biru metile
Kajian FTIR Terhadap Me Selulosa
Hasil analisis FTIR terha selulosa dari kulit buah nana dan dibandingkan dengan selul diketahui dari Putri (2006) dal memiliki kesamaan. Hal tersebut da bahwa gugus fungsi yang membran selulosa mempun dengan gugus fungsi yang spektrum selulosa murni, sehingga dikatakan bahwa membran selul yang dihasilkan adalah suatu selulosa.
Pada selulosa dari kulit gugus fungsi –OH terdeteksi gelombang 3349.27cm-1. Gugus karbohidrat mempunyai karakter sangat lebar (3200-3400 cm (Sudjadi 1983). Keberadaan dengan vibrasi ulur dan te tunjukan dengan puncak dengan gelombang 2896.64 cm-1 dan Selulosa terdiri dari unit-unit gl glukosa tidak mutlak dalam
pengamatan penampang melintang membran (a)
se-b) setelah rejeksi dengan biru metilen.
hadap Membran
FTIR terhadap membran nanas (Gambar 13) dengan selulosa murni yg 6) dalam Lampiran 5 tersebut dapat dilihat yang terdapat pada mempunyai kemiripan yang terdapat pada murni, sehingga dapat membran selulosa bakterial lah suatu membran dari kulit buah nanas, deteksi pada bilangan . Gugus –OH pada ai karakter pita yang 3400 cm-1) dan tajam Keberadaan gugus C-H dan tekuk dapat di-puncak dengan bilangan
dan 1426.34 cm-1. unit glukosa. Bentuk dalam keadaan siklik,
glukosa juga dapat stabil dalam bentu terbuka pada proyeksi Fischer. diperkuat dengan adanya gugus bilangan gelombang 1650.48 cm C-O ulur pada bilangan gelombang cm-1. Keterangan: a. -OH ulur : (3349.27cm-1) b. C-H ulur : (2896.64 cm-1) c. C=O ulur : (1650.48 cm-1) d. C-H tekuk : (1426.34 cm-1) e. C-O ulur : (1162.90 cm-1)
Gambar 13 Hasil pengamatan dengan untuk membran selul belum rejeksi.
