PROS/DING
',.:nlerensi So r; ':elou'':)rl don pH[オセHNiョッョ@ Indone5i,11
セッョ|HIオウ@ fPII: ; ; Or(J«(.ogo. 17,18 Juli 2007
PENGARUH TEKANAN TRANSMEMBRAN DAN LA.JU ALIR UMPAN PADA PROSES PEMBUATAN K\RAGINAN DENGAl'\ MEMBRAN
MIKROFILTRASI
l'jull, Linawati Hardjito'l, Supl'ihalinl
), Pmyoga Suryadarma2) dan Erliza
Noor!)
" Star Departemen Teknologi Hasil Perairan, FPIK.IPB; email: ujusadimvahoo.com; 11 Star Departemen Teknolog! Indumi Per1anian, FATETA·IPB
A BSTRAK
Karagillall mel1ljJakall /uui/ o/a/wlI dati /1/lI/put /alll )'(/IIg II/elllpllllyai nilai <!konomis dall penuilllaall yang tillgg! .Selall/(I it" proses pellllll7lian ekstrak I1l11lplll lalll 1/IIIIIk mellgllasilkan karagillall rejined bedlwlilas tillggi di/akllkall dellga/l lIIellggllllakan alkollol. lIanu/n nletode illi melllerlllkall jllllllaft biaya prodllksi ti/lggi. Salaft ,(/111 melode pellllll7lia/l se<:GI"(1 jisik (ldalall lekllologi membr(/II, Tekl1ologi illi melll(mjbatkall prinsip pli!lI)'arjngan del/gan menggllnakal/ lekall(f/l sebag(1i (fri"illg force, Se/aill illl kine/ja pl'oses I1Icmbml' jllga'dile/ll/ll;an olell lajll aliI' 1I"ll'a1l, Pe/leillitill illi bel'l/ljuall II/elllpe/ajal'i {lel1gar:tir tekfllul/1 tl'al1Smembl'a1l d<tn /rtjl/ (IIiI' /lmpall teti/(/dap killelja II/elllbl'(//l mikroji/fll1si (/1/1ks dan rejeksi) dalalll proses penlltrnial/ n(lll 'pellgkollsellll'asi(w koragill(tll. :Vilai fll/ks ml'al b.'r/;iJ'a/' (11/1(11'(1 /06,1-/19.1/ m·l 11:1• Flub ak(1II
I/(lik 8.115 1m':
,,.1
IIIl11lk seli(lp .kelWlk(l1l tektlllall Ir(/IISII;elllur(tI/ I /;PlI, Flltks nU!IIgal(fllli . pl!llIIl7t11al/ .<I!itillg dellgall belja/tmll.\'a 'l'(Iklll jiltrasi d(1I/ mell(:(lp(li flllla/; (steady Slate) ,r<!lelull 18mel/il 11'(1/;111 flltrasi. Pell11rlllUIII Jlllks yallg ked/ h(II1."(1 l'!ljadi pana pmses opre/'G,ti. ,l'(/lIg /l/el1gglllw/;(111 Itljll (till' /III/pall .l'iIl/g tillggi (3.97 11/ S·I), H(ti エセイウN・「ャャャ@ teljacli dinuga ォciセョ。@ I(tjfl (IiiI' IIlffpml rallg lil/ggi napm lI;e/,edllksi ke/ebalat/ Illpistlll polaris(lsi I'ana pemlllkaatl mentbrm/
(1(111 . /I/{!II1I1lIll/;(tIl I'iskosil.IX ItIllP(11I. N(1II11111 Iraltll/plIIl nelllikial/ p(mg(IIlI" /ttjl/ aliI' /III/pall
u!riwdap' jll/ks perll/I!(/t seeara slmis/ik tidak
".r(//",
Tekllll(/ll 1I'(lI/s/I1t:lllbrclIl dan Ictju a/ir/tnlp{/// ler/wdap IIi/a; rejekli ka/'(lgil/(l1I S(:<:(//'(I statistik pellgal'llllllyti lidak siglliji/;otl, p(lnU prose.t II/i IWlllpi,, /(J{)'}4, kllmgill(ll; dopa; diwlwlI, .W:clllllgkt!" IIi/a; rejeksi pt'gllH!II jikOl.'rilill dOli f,ko.<icllli/l t/W,rillg-lIl(fsing 31), Jfl-51i. J./'y:, n(lll J i, ヲャjMUYjIUセ[[N@ Ka/'agil/l/ll ,mllg nilmsilkclII /IIela/lli ーャGHIsiALセ@ lIIikl'<J,filtm,i 11,1 mikroll (/ll/Wl I>II!/Ilci/ufti pa/'(//ul!ll!/' )'i1I1g tiile/(fpk(1II FAO:I. PENDAIi VLlJAN
Proses produksi I'e.filled carrageell([ll melipuli proses pencucian, ekstraksi, pcnyaringan kasar, penya,'ingan halus dengan menambahkanfiller aid, ー・ャセャiャュゥ。ョャ@
ーセョァォッョウ・ョエイ\ZAウゥ。ャャN@ ー・ョセセイゥョ|[。ョ@ dan pen.:pungan. Proses ーセュオュゥ。ョ@ henujuan
umuk ュ・ョァィゥャ。ョァォュAZNNォッューッョセョ@ tidak laru! air sepel1i selulosa, hemiselulosa, セᆳ
gluce!l. senyawa pl:otein. senya\\'a lelllak d3l1 polimer lainnya (Zamorano et (t1.
2002 t Selulosa dan pigmen yang tidak dapat dipisahkan akan meyebabk3n
karaginan yang dihasil:'an berwal''lla keruh (Bixler dan Jhondro 2000; Zarr.orano el
(t1, 2(02), セi・ャ。jオゥ@ ーセョァァオョ。。ョ@ filter berukuran 350 mesh dan 0,3 mikron selulosa
dapa; 、ゥイセ、オォウゥ@ 68·861)0 dan pigment dapat dircduksi sampai 84% (Uju 2006).
Proses pemumian karaginan secara komersial dilakukan dengan cara
ー・ョァセョ、。ー。ョ@ KCI alau dengan alkohol. Melode pengendapan dengan KCI lebih
Illurah. I<!tapi pengeadapan dengan alkohol akan mcnghasilkan mulu yang lebih baik IGliksman 1983), Namun proses pemumian karaginan dengan pengendapan
セ@ LZGセ@
PROSIDING
NセッャャH」H・Hャ|ゥ@ S01l1S エNZciqオャサセᄋI@ d#)r. ;'G'II" セZᄋᄋNHャヲL@ セAiHiッョエ[sャッ@ t
KooIPIJ\ WI!' WI! Dlom"go, 17, I;:; ,_, 2001
.dkohol Illcmbuluhbn biaya yang !cbill linggi. Hal lersebut lerkait jumJah pcnggunaan カッャオャャャセ@ alkohol dan penggunaan energi lambahan untuk proses reCOI'el), alkohol agar dapm digunakan kembali me1alui proses destilasi. Jumlah volumc alkohul yang clibullIhbn ullllik prosl.:s pellllll1lian bl.:rkisar antara 1,5 4 kali volume fillrat (Gliksman \983),
TekJlologi pro:;cs 1ll!!llluran telah _banyak diaplikasikan untuk pemumiall beberapa polimer sepeni protein, polisakarida, oligosakaraida, llukleotida dan gula (DeFrees 2003; Yeh dan Dong 2003). Teknologi ini memanfaatkan prinsip penyaringan dalam memis<lhkan bahan dengan menggunakan tekanan sebagai
dril'illg force (Yeh dan Dong 2003; Andersen 2004). Pad a proses ini partikeJ
dengan bera! moJekul dibawah Molecule Weight Cur Off(MWCO) alau memiliki ukuran moiekul yang lebill kedl dari poripori l1lel1lbran akan lolos sebagai penn eat, sedangkan 1l101ekul lainnya akan tel1aha'n sebagai retentat. Faktor lain yang l1lencnlukan kinelja adalah iaju alir umpan. Laju alir yang tinggi dapat membentuk aJirall turbulen sehingga dapat menyapu pratikelpa.rtikel yang terejeksi pada pCI111ukaan membran dall dapat mengurangi lingbt ketebalan polarisasi konsentrasi dan lapisan gel (Eakin el al. j 978; Bian' el al. 2000). Menurut DO!11ier el al. (1994) penggunaan kecepatan alii umpall yang terlalu linggi akan menjadi tidak ekolioll1is dalam skala ,indu?lri.
Berdasarkan penllasalahan tersebut, maka diperlukan pemahaman yang lebih baik terhadap faktorfaktor yang !llempengaruhi kinerja proses membran khususnya ,penggull;)an tekanZlll transmembran dan laju aliI' umpan agar lebih ekonomis diaplikasikan pada 'proses pelllbuatan karaginan mumi (refilled) .
If. ,:\lETODE PE:,{ELITIAN
Bahan dan AlaI
Bahan baku y<lng digun"knn padJ penelitian ini ada!ah Kappapliyc1l5S
1I/mre=ii. Bahan·un};,,;; kimin yang diperlukan pad" lahop perendaman dan
ek:ma!':si aclL!lah: l'<lOH 0, I %, HCI 1%, sodiunl hipoklorit, dan aquades. Bahan kimia y,mg digullaknn pada p:'oses analisis adalah Hel, barium Ido;;da, hRPセL@
NaOH, uan hZsoセ@ 95 ·9i·',;,.
JI,(embran yanf digunaka;; berbahan polysulfon dengan diameter POI; 0,1 mikron dan totallu;)s pennukar:n efektif 26 cm2• Untuk keperluan preparasi bahan digunakan beberap::. ーセイ。j。エ。ョ@ seperti blellder, pemanas lisrrik, gelas ukur, pH meter, SlOp W(lfclt d.1!l len1l0llleler. Untuk keperluan analisis dibuluhkan alaialaI: c;)wan porselell, desik;Hor, timbnngan analilik, labu erlenmeyer, gelas piala, gelas pengaduk, \'iskcmeler. spektrofolOll1eter, tanur, pipet, clfrd lemioll meIer, dan pH meter.
Proses Pemurnian dan Pengkonsentrnsian Karaginan dengan セiゥォイッヲゥャエイ。ウゥ@
TIII'·162-PROSIDING
BM|GGGGヲGャャ・イセHGLZQ@ sHjゥョセ@ r r; セカヲッョ@ ,,10n f-4'.;fltonon Ir,-:lOneSIO I
セGセBGpオ[@ ri'IK IPI: cGGZIPQPセGBGG@ 17·18 Juli 2007
Sistem proses pemumian dan pengkonsenlrasiun karaginan dengan
mikrofillrasi ini disajikan dalam Gambar 1. Proses pemumian dan
pengkonsenlrasian dilakukan dengan menggunakan membran mikrofiltrasi 0,1 mikron.
r .... ·... ·.... ···....·"' ... ··... ·... "' ... :
t
/ /
10
1. Tangki umpan 6. Pompa
2. Pemanas 7. Flow meier
3. Penoaduk 8. Pressure gauge
セ@ T ermomet(:r 9. Membrane mikrofiltrasi
[image:3.599.93.502.207.515.2]5. Valve 10. Wadah ;>ermeat
Gambar 1. Diagrani ali. proses rnenlbran
Pada proses pemumian sejumiah filtrat ekstrak rumput iaut (250350 」ュセI@
dilll3s:.:kkan kedalam tangki umpan, kemudian dipanaskan hingga mencapai suhu
55 == 1"C. emu!.: mem:maskan dan mempertahankan umpan pada suhu tersebut,
t3ngki umpan d:lengke!pi dengall pemanas listrik. Produk hasil proses mC:llbran
(penn<::a( dali イZAエ・ZセZ。ゥA@ Jiresirkulasikan kedalam tangki umpan. Pade! ·:.'cktu
tenentu dila,.,:ubn Eam?!:ng lerhadap penneat untuk pengukural: l1uKs dan nilai
iG・Nゥ・ォセゥN@
Proses pemur:::z::", '::m pengkonsentrasian karaginan dilakukan dengan cara
memasukkan SOO em' ek::rak rumput laU! keda!am tangki umpan. Selal11a proses
bel"iangsul1g fraksi j:'!j'l:e:" yang berupa air tidak resirkulasikan tetapi dibiark<lll dalam \\'adahnya, ser.ing:l. fraksi retemat sebagai konsemrar menjadi selllakin peka!. lndikaror prose;;; die\'aluasi dengan melihat hubungan antara fakto!' kOl1sel1lr<lsi dengan Ililai tluks.
PROSIDING
Konfclf":I1\1 00,(,1 KCI;)u:Of. セoB@ r,:flkonOlllndcnelio I I:ompl)\ FPIr. IPS Olom'..::;:o. j /·:3 Juli coo7
SeliaI' proses membran sdesai dilakukan, membran dicuci dengan cara mercsirkulasikall lallJtan pembcrsih yang mengandung sodium hypochlolile.
Sodium hypoclorite dari 200 ppm larutan klOl'in ditambah dengan NaOH 1%
sehingga pH lanJian mcnjadi 10.5 11,0. Fluks Illcmbran diuji kembali hingga
I11cncapai fluks semula.
Variabel operasi yang dipilih meliputi tekanan tranSl11embmll (llP) dan laju
aliI" umpan (1'). Indikator kinelja membran dilihat dengall mengukur fiuks penneat,
sedallgkan indikator kualitas produk yang dihasilkan ditentukan dengan mengukur nilai rejeksi membran. Sampling dan pengukuran nilai rejeksi pigmen dilakukan pada keadaan kondisi fluks sleac(I' slate.
Nilai rejeksi yang diukur meliputi rejeksi karaginan (Robs ICarT) dan rejeksi
pigmen. Dua jenis pigmen yang diukur nilai rejeksinya l11eliputi fikoelitin
(Robs(PE) dan fikosianin (R.,t.,rpsl) yang ditentukan secara spektrofotometri pada
ー。ャセェ。ョァ@ gelombang 530 dan 620 11m.
Analisis dan Karaktcrisasi
Anal isis dilakukall terhadap rumput laut keling, ekstrak, filtrat rumput laut
dan kai'aginan basii proses kOl1vensional dan proses mikrofiltrasi. Paramct(!r
。ョ。ャゥウゥセ@ yang dilakukall tcrhadap rumplit !aut kcring mclipl!li kadar ajr, kadar abu
d:lI1 bdar SCillk,sJ, scdangkan pada ekstrak dan filtrat melipl!li k!Idar selulosa, nilai absofb,H1Si pigmen [ikosianin dan iikoeritin, rcndcmcn serta viskositrs.
Parameter muw karaginan yang diukur melipuli kadar air, kadar abu, kadar
selulosa. kadar sulfut, kekuatan gel, viskositas, derajat kecerahan dan nilai rendcl11en
PC'nelltUl1n P..:rmeabilitas dan T:!hanan Q|Lャ」ュ「ャᄋセョ@ lntt:rnal
Pcl111eabilit2.s membran dan tahanan membran intema! diukur dengan cara menggun"J.:an air destilasi sebrgai umpan. Proses pe!lgukuraa dilakukan pada
suhu SPNセU@
"c
dan 55"C dengan ォゥウ。イ。ャセ@ tekanan transmembran yang digunakan69103.5 kP2. Pada setiap sllhu dan iekanan transmembran yang diujikan, besamya ,":uks pennea! air diukur.
セゥャLL[@ p':l1neabiJitas membran (K) dilentukan dengall cara menghitun£
gradicn pl0i grafik antara nilai tluks O\\,) sebagai sumbu Y dan tekanan
transmcllior:m HセpI@ sebagai sumbu X. Penentuan nilai tahanan melllbran intemal
(Rm) dilakuk211 dengan cara membual plot grafik nilai )'L sebagai sumbu Y (ordinal) dan J セp@ sebagai slll11bu X (absis). Nilai ャ。ィQャャセ。ャャ@ ll1embral1 dipero[eh dengan car;: li;enghitung gradien pada per<:.amaan garis dnri nilai plot llJ", dan
iOセpN@
Pcncntuan Pcngaruh Tckanall Tnll!.smembran <I,ln Laju Alir Tcrhadap
Fluks dan Rejeksi
HII'· 164-PRO SIDING
イッョィNMセヲ・ョウゥ@ Soi,.,: ; f;ilJl.'::':'· |ェZZGセG@ j"r;:II':Of'l<'ln It'" BIセョ・Lゥョ@ J
イHjャャQーャGセ@ fl'lt: .' "'il iャAヲjBBセ[[HZ@ : 7, i.5 Juli 'lei;?
pセョ・ョエオ。ョ@ pe,lgaruh tekanan tnlllsmembran dan laju aliI' umpan terhadap
nilai tluks dan rejeksi dilakukan pada kondisi fluks mencapai lunak, Kisaran Ickanan transmembran yang digunakan adalah 69·138 kPa, sedangkan kisaran laj u aliI' yang digunakan 2,973,97 m S'I,
l{anc:lIIgan I't'rcohnall
Rancangan percobaan yang digunakan dalam lahap penelilian ini adaJah /H'O
level jacforial design (Box ef ai, 1979; Montgomery. 200 I), Dua parameter atau
variabel yang dipilih meliputi tekanan transmembran (.t.P) dan Jaju alir umpan (I'),
sedangkan respon yang diukur adalah fluks (1) dan rejeksi (Roos), Parameter, nilai
laraf dan pengkodean variabel percobMn disajikan pada Tabel I,
TabeI 1. Penentuan taraf nilai sebenamya aali variabelvaribel bebas
I
p,,,,,,oIer Nilai j)engkodean dan taraf sebenamya!
1,000 0,000 1,000; Tekanal: transmembran (kPa)
i
69,0 103,5 138,0LLaiu aliI' umean (m S'I)
I
I
2,97 3,47 3.97Model rancangan percobaan untuk mengetahui hubungan linier dari variabo:I lebll1an transmcmbran dan laju alir umpan terhadap respon nilai tluks dan rejeksi
diberikan pada persamaan (I),
Y =
ao+
I {,:\,
+
I
aij.\iXi (1)i<j
K<!tcrangall: Y = Rcspon dati masingmasing perlakuan
ao, ai, ai,I' aii = Parameter regrcsi
X; Pengaru!l lillier vmiabel u:ama
XiX; = Pcnga:'uh linier eua variabel
Pcrcobaan yang digunakan unluk m::nclltukan model kuadratik pengaruh
faktor lerhadap respO:l adalah metoda pennukaan respon (Respollse Sill/ace) (Box
el ai, 1979; セGャカャhァッュ・イケ@ 2001) dengan ranc<lngan ('CD (Cell1ral Composite
D.:sigl/) , セャッ、、@ rancangan percobaan lersebur diberikan pada po:rsdmaan 2,
r
= ao +I
ax ..:.. ') aij.\W;+ )
。Lセ|O@ (2)""'
ャG・Zセイ。ョァ。ャャZ@ Y = Respon dmi masingmasing perlakuan
。NセL@ ail a,.', ail = Paramcter regrcsi
x, Pengaruh lillier \'ariabei utama
XiXj Pengaruh lillier dua vuriab.:!
:. i ' Pengaruh kuadralik variabel utama
Ill. HASIL DA':\ PEi\1llAHASA\'
PCl'l1leabilitas dan Tahanan i\lcmbran
PROSIDING
Konf(Sre.w Soin\ I:eloulon do., Perikonon iョ、ッョ・セゥッ@ I Komp!.J! FF Il( IPO Dromogo. 17· 18 Juli 2007
Po(\'sulfOJl(! merupnknn salah satu polimer bahan baku membran yang lahan terhadap suhu dan mempunyai kisaran pH yang luas. Polil1ler ini pada proses
membran dapat dioperasikan pada suhu sampai dengan 75°C dan kisaran pH 113
(Doyen el al. 1996). Pell11eabililas dan tahanan membran intemal merupakan
para!neter karaktelistik membran yang sangat penting untuk diketahui. Penneabilitas membran menulljukk"'all kemal1lpuall membran dalam melewatkall air distilasi, sedallgkan tahanan mel1lbran merupakan kebalikannya. Nilai
penneabilitas diperoleh dengan menghitung gradien (slope) grafik hubungan
[image:6.599.123.464.305.512.2]antara tekanan transmel1lbran (t.P) dengan fluks (1), seperti yang disajikan pada Gambar 2.
セ@
C :::.
...
'"if 2Coo
j
1800 1600 1400J
1200 I 1000 1800 J
600
J
400
i
200I I)
0
y: 17.747x R'=0.991 ..
10 2C 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Tekanan TranstnelT'lbran
Fluh (J) sオセオ@ 27C • Fluks (J) Sunu セウ・@
.. fluk. (J) Sunu sse Permeabililas (l<J
_
...._
-_.'"
.
Gambar 2. PengaJ1Jh kknnan membran dan suhu umpan air distilasi エ・イィ。、ッセG@ niJai fluks
Pada Gambar 2 terlihat bahwa, nilai fluks meningkat secara proporsional
(lillie/') den;an sel1lllkin mellingkatnya tekanan iransmembran. Poia perilaku fluks pel111eai tersebut sesuai dengan hukum Darcy yang menyatakan bah\\'a, fluks
penneat p<lda proses melllbran kenaibnnya <1kan sebanding c1engan tekenan
transmembr:ln yang digunakan(1 ::: AP).
Penneabilitas membrnn meningkat daj'il 0,75 J kPa· 1 111.2 hoi pad a suhu
umpnn 2 !,'C dan pada suhu umpan 55"C penneabilitas membran mencapai 17.i 5 I
kPa· 1 m': h· l
. Adanya kecenderungan meningkatnya penncabilitas membran
dengan sem3kin tingginya suhu umpnn disebabkan oJeh semakin menUJ1Jnnya nilai \'iskositas air. Nilai viskositas nir padn suhu 27,45 dan 55°C adalah berturutoturut
O.S5..J.5; 0,5988; dan 0,5064 cP (Rao 1999).
Pcngaruh Tekanan TI'ansmcmbran dan Laju AliI' Umpan tcrhadap i'i1ai
',."" Finks
II\V::"UIIII\.:1
jNャNョヲイ[hセョウゥ@ Soil\'. r 1'; '''Jvtoo cJ(J{. r"(jukof1(JIi. GョHjッョ・セェHャ@ r K OIilPUS 1'1'11: ipセ@ c.:Onlogo. l 7·18 Juh 2007
Proses filtrasi dike!jakan pada liltra{ ckslrak rumpu[ l:lUt hasil penyaringan
0,3 mikron dengan sistem cross Jlow pada viskositas umpan 25,48 cPo Pola
perubahan nilai fluks yang disebabkan oleh perubahan lekanan transmcmbran
(AP) dan Jaju alir umpan (\) pada selalll; waklu 25 menil disajikall p:lda GambaI' 3.
···,,·....-145 140
135
|セ
_ _ _ _'""r
P. 68.97 kPa V2.97m'. i _P. 137.93 kPa
f :: .. "\/"'
"'-
; v; 2.97 m'sc '... \... • • • • • • • • • • • i .. P. 68.97 r.Pa v
'I:..
..
,. . . . .セ@ 120 , I 3.97 m's
:--P.137.93 kPa
115
"
.
)..
... .
i V: 3.97 m's 110105
100 BMMMMMMMMMNセ _ _ _ _ _ _ __
\
....
-o 5 10 15 20 25 30
j.
[image:7.599.93.486.216.399.2]I
Gambar 3. Pola perubahan fluks penneat yang disebabknn oleh ptrubahan. tebnan Ira!lsmcmbran dan laju alil' umpan
Nil:li fiuks a\\'al bellisarantara 106,2129,2 I ゥャゥGセ@ h". Fluks mehgaJami
penUJ1l11an seiling dengan berjalanny'a waktu' fihrasi dan me1Jcapai tunak (s/eac(r
s{(I{e) seteiah' IS menil waktu filtrasi. W<i!ctu tunak inl lebih lama 10 menit
dibanding dengan yang dilaporkan 'i'anti ef a,'. (2001). Bcsill1lya pentlrunan fluks hingga mencap:li tunak herkisar antl'.ra 2,!J12,5% dar: fbks <1\\'al. Pada tekanan
transmembran dan suhu yang lebih rendah, nilai fluks エuQセ。ォ@ pada penelitian lni
dua kali lebill tinggi dibanding hasi! Yanti e{ (d. (2001). Hal tcrscbut tel:iadi karena
ukuran pori membran yang digunakan pada pene!itian ini (0, I mikron) lebih besar
dibnndingkan dcngill1 ukuran membrail peneliti scbelumnya (100 kDa).
Fluks meng;::::lami penu:lman Y,1I1£ cepa! terutama pada alVa] proses filtrasi dimuldi. ?,{enurut セャッョ、ッイ@ <!t al. (2000) teljadinya p.:nurulla,i fiuks disebabkan
oleh absorpsi siStem koloid yang biasa disebut dcngan fouling. Fouling pada
membran berdas2:k.:n tempat terjadinya dapat dibedakan Iil<:njadi dua yailu
fouling ekstel11al can fouliJlg intemal. Fouling intemal disebabkall oleh absorpsi
molekul at au kolo:c lia:am pori membran, sedangkan ekstcmal fouling berkaitan
dengan polarisas: dari partikel yang tel'ejeksi pad a pennukaan membran.
Ekstemal fouling merupakan gejala awal yang menandai tcrbentukJlya cake layer
(Belfol1 e{ al. 1994: セAッョ、ッイ@ <!( al. 2000). Pada proses ll1ikJ'ofiltrasi dan
ultrafiltrasi intel1lalloulillg dianggap tidak berpengaruh signifikan (DcBruijn (N al.
PROSIDING
iセッョャ・ヲ・ョウゥ@ Sains KeiCJlon don Pelil:onon Indonesia I
KClmpvs fPIK IPS Dr::;.moga. 17·16 Jvti 2007
Penurunan fluks dipengaruhi oleh nilai Jaju alir umpan yang digunabn, Pellurunnn nilai fluks yang kedl hallya lerjndi pada proses yang menggunakan laju aliI' umpan yang linggi (3,97 III S·I), Hal fersebul leljadi diduga karen a laju aliI' umpan yang linggi dapal mereduksi kelebaJan lapisan poJarisasi pada penlluknnn
membran dan menul1.mkan \'iskosilas umpan. Menurul Mondor el al. (2000) dan
ehoi el al. (2005), pada kondisi lunak besamya fluks dipengaruhi oteh faklor
polarisasi konsenlrasi dan pembentukkan lapisan gel.
Pengaruh Tekanan Trans Membran dan Laju Alir Umpan Terhadap Nilai Fluks
Tekanan transmembran pada .proses mikrofiltrasiberfungsi sebagai dril'ing
force dan'menlpakan salah satu parameter operasi'yang paling pentingpada proses
.ュ・ュ「イ。ゥセN@ Tekanan transmembran secara Qセャャァウオョァ@ mempengaruhi besamya fluks
penneal dan sering diglJnakan unluk mengendalikan laju alir ump:m(Lin el aI,
2004; Kumar el al. 2004).
Pada Tabe! 2 disajikan hasH analisis parameter regresi pengaruh tekanan
transmembrail (AP) dan laju alir umpan (1'). HasH anali:.js tersebut terlihat bahwa . tekanan trallsmembran mempunyai pengaruh yang sign:fikan terhadap nilai fluks.
Tekanan transmembran mempunyai nilai koefisien 8,05, hal tersebul
menunjukkan bahwa fluks skan meningkat sebesar 8,05 I ュGセ@ hoi untuk seliap
kenaikan tekanan tr;::nsmembran I kPa.
Tabel 2. Parameier rc:gresi pengaruh tekanan tnmsmembran dan laju alir umpan
lerhadap nilai fluks . . . .
I Parameter Pcngaruh Koefisien' p
, I! Konstantan 117 70 ; 0,00.,..1
.
セMMMMセMMMセGセGMMセ[ MMMMセMKMMMMセI
Tekllnan transmembran (kPa); (t>P) 16, I 0 i 8,050 .i
Laju alir umpan (m $"); (\.) 0.00 ! 0,00セセセMMMMMKMMMMセセMセMMMMセセセMMZセセ@
: Illterllksi (.6P·l') 6,900 i 3,450
MMセMMMMMMMMMMMMセMMMMセセセMMMMセセセMMセセセ@
Variabei laju alir ump<ln
M
セ・」。イ。@ sl<l(islik tidak bellJengal1.lh signifikan lerhadap penillgkatan nilai fluks ー・ャQャセ・。ャN@ Hai ini berbeda deng<1Il laporan Kuma.' r?I :d. (2004) yang meaL!njukknn hubungan kua! am<lr.. 1,ljU aliI' umpan dengallkenaikan t1uks dan bersifat eksponensial pada kondisi bilangall R<::l1oId
3.000-15.000. Tidak signifikannya pengaruh laju aliI' umpan (I') terhadap f1uks pelllleal
pada penelitian ini diduga karena kisaran laju aliI' yang digunakan pada penelitian ini belum cukup ul1Iuk menghasilkan aliran lUl'bulen, hal ini teljadi karena larutan ekstrak rumpul laut bersifal non newtonian dengan \'i,kositas エゥョァセゥN@
Pengaruh Tckanan Transmcmbrnn dan Laju Alir l'mpan Terhadap Nilai
Rejeksi
Nilai rejeksi membran diddillisikan sebagai kemampuan suntu membran dalall1 menahan "."t)l11ponen lertentu pada larutan Ull1pall, Parameter nilai rejeksi
THp·16S-· PROSIDING
r'セエゥャcGィZᄋョゥゥ@ $(lIIn r f:IOIJlr;'1 <1t."':11 i't.:nto!' ..セヲI@ h".d:,,' .(:siu t
I")rnpu\ fI'lt' IPB IJrQff'';]QO 17·18 .Ic+ :007
yang diukur meliputi rcjeksi karaginan dan piglllcn. Hal tersebu! dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui bcsamya rendemen dan tingkal kemul1lian rentetat dad pi gillen sebagai pengotor.
Nila! rejeksi karaginan lllcncapai 1ooセᄋッ@ pada semua perlakuan, hasil ini
0,03% febih tinggi dengan yang dilaporkan Yanti et (/1. (200 I). Nilai rejeksi 100%
menunjukkan bahwa karaginall dalam umpan berhasil semua ditolak oleh membran dan masuk ke jalur retentat, hal illi menunjukkan bahwa POI; membran
dengan diameter O,IIl sudah cukup memenuhi un'tuk digunakan pada proses
pemisahan karaginan.
Nilai rejeksi pigmen fikoeritin dan fikosianin masingll1asing berkisar
36,3659,44% dan 27,6159.05%, Berdasarkan hasil tersebut terlihat bahwa
pigmen fikosianin relatif lebih mudah lolos mefalui membran dibalidingkan
dengan fikoeritin, hal tersebut disebabkan berat molekul fikosianin (100220 kDa)
relatif lebih rendah dibanding dengan pigmen fikoeritin (240 kDa).
Hasil analisis ragam menunjukkan balm'a variabel tekanan !ransme:nbran dan laju aliI" umpan tidak berpengaruh signifikan terhadap perubahan nilai rejeksi pigmen. Fenomena tidak signifikannya pengaruh tekanan transmembran dan Jaju alir umpan terhadap rejebi juga teIjadi pada prvses skim susu dengan ll1embran ultrafiltrasi. MenUl1lt Chiang dan Cheryan (1986), nilai koetisien rejeksi uhrafihrasi dikendalikan tCl1llallla ofeh ukufan pod dan ciistribusinya dan hanya sedikit dipengaruhi oleh parameter operasi (tekanan lransmembrall. laju aiir· ulllpan, dan suhu).
AnaiisisKarakteris·tik Karaginllll
Secm'a keseluruhan karakteristik karaginan yang dihasilkan ll1elaui proses mikrofiltrasi dan kon\"ensional (sebagai kontrol) memenuhi standar parameter
yang'ditetapkan oleh FAO, Pada Tabel 3 disajikan perbandingan karakteristik
karaginUli )'llng dihasilkan melalui proses kOIi\'ensiollal, mel1lbran mikrofiltrasi
dall sranc!ar ー。イ。ュセエM・イ@ yang ditetapkan oleh FAO,
Tl1bel 3, Kar:lkteris:ik karaginan yang dihasiikan melaui proses konvensional,
ll1ikrofiltrasi dali standar parameter yang dilelapkan oleh FAG
Parameter
Kadar Air (% b b I
PnJSCS Kon \'csional
18A3±Oll]3
I
Proses ;\Iikroliltrasi
I 18,49= i,17'
I
Standar
I
FAO
I
,
Kadar Abu (%. b b I 20,26 = 0,36"
I
21,21 ± 0, I I" 15 40Kadar Sui fat (% b b) 16.60 ± 0,59"
I
15,19±0,09' \:> セNッM 4Kadar Selulosa
r:
セ@ bb) 1,86±0.14" 0,58 ± PLQUセ@ .PROS/DING
Y'_r :erensi Scinsl:elo'Jlo"l don P'?rikon.;)" Indom:sio I
i'e";JUS FPIK IPS Oromogo. 17·18 lull 2007
: Viskositas (CPj' J 28,28 ± 0,0 I a 13,44 ± 0,301
' >5
j Kekuatangel (g cm') I 103,60 ± 27,72" 106,60 ± 9,33a
Kecerahan (0/01 72,89 ± 1.68' 77,69 ± 1,1 OD
i
Rendemen(%
bib) 28,44 ± 0,34' 22,20 ± 0,57°
Keterangan:
" Pengukuran dilakukan pad a konsentrasi 1,5% suhu 75°C
•. ) Konsentrasi karaginan 1,6% dan KCI 0,l6%
=
Tidak ada standarTidak signifikanjika diikuti hunifyang sarna dalam baris yang sama
Secara kualitatif terlihat bahwa pola nilai perbandillgall karakteristik mutu antara karaginan yang dihasilkan melalui proses mikrofiltrasi dan konvensiollal pada penelitian ini memiJiki pola yang mirip dengan karaginan yang diproses
melalui membran ultrafiltrasi MWCO 100 kDa (Yanti el al. 2001).. Berdasarkan
hasil uji statistik t berpasangan pada C1
=
0,05 terlihat bahwa hanya parameterrendemen. kadar selulosa, viskositas dan tingkat kecerahan yang mempunyai·· perbedaan siginifikan. Kadar air, kadar abu, kadar sulfa! dan kekuatan gel secara statistitik tidak men6Jukkan nilai perbedaan yang signifikan.
Kadar Selulosa .
Adanya selulosa dalt\1ll rejined carrageellan dalam jumlah linggi tidak
diharapkan, karena dapat meyebabkan wama karllginan atau gel yang dibentuknya
menjadi keruh (Bixler 1996; Bixler f!1 al. 2000). Nilai toleransi kadar seluJosa
dalalll karaginan jenis semi refilled yang diperboJehkan berkisar antara 815%
(bb), sedangkan dalam karagin:::n rl'{(illed lidak boleh lebih dad 2% (bib) (Jhondro
.2000: F AO .2004). Pada p'enelilian ini kadar selulosa .yang 、ゥィ。ウゥャAセ。ョ@ melalui
proses kOllvensional :ldalah 1,86% dan yang dihasilkan meJalui proses
mikrofiltrasi adalah 0,58%. K:::raginan Y:lIlg dihasilkan mdalui ーイッセ・ウ@
mikrofiltrasi memiliki kadar selulosa jauh lebih ··rendah dibandingkan den.;an proses konvensional dan nilai stand:::r yang ditecapkan FAO.
Viskositas
Hasil uji t berpasangan pada 0.= 0,05 menun,iukkan balm'a \'iskositas
karag.inan yang dihasilkan melalui prcses mikrofihrasi secara signifikan ャ・「ゥセャ@
rendar. diballdingkal! .1engan proses kOIl\'ensional. Hal in; diduga karena
ーセイ「・、。。ョ@ kandungan selulosa yang secara signifikan h:bih tinggi pada karaginan
yang diperoleh dengan proses konvensional. Kond;si demikian menyebabkan total fraksi padatan dan ratarata beral molekul lannan menjadi lebih bessr pada
karaginan yang diperoleh dengan proses ォッョ||セョウゥッョ。ャN@ Menurut Jampen el al.
(2000) niJai \'iskositas suatu larulall ditentuKan oleh jumlah fraksi zat terlarut dan bercil molekul zat lerlarut, nilai \'iskositas akan semakin tinggi dengan semakin lingginya thksi zat terlarut dan semakin besar berat molekul.
Tingkat Kecerahan
I セ@ セャ|ィLセィBQ@ 1'.: . ; セ@':. r t;!:':.> :un don HGャGLZZNセLエイ@ I'..NNZセ@ ,":..1", |ョ・GIiセI@ I
ft1nll.)US no". WI! GZ[セG[BョャI|ャHjL@ 17-1:: .'1.1:' lセ ..'·'. ;'
Basil uji t beq)asangan pad a a= 0,05 menunjukkan bahwa ringkal keeerahan karaginan yang dihasilkan melalui proses mikrofiltrasi seem'a signifikan lebih tinggi dibandingkan dengan proses Konvensional. Kondisi demikian disebabkan oleh semakin rendahnya Kadar selulosa dan pigmen pembenluk wama mefah. Tingginya Kadar kedua zal lersebul lerulama selulosa daral menyebabkan wama
karaginan dan produk gelnya menjadi keruh (Zamorano et (fl. 2002).
Rcudclllcn
Hasil uji t berpasangan pad a a= 0,05 menunjukkan bahwa rendemen
karaginan yang dihasilkan melalui proses mikrofiltrasi seeara signifikan. Jebih rendah dibandingkan dengan proses konvensional. Rendemen karaginan yang dihasilkan l11elalui proses mikrofiltrasi 22,80%, hasil ini lebih rendah 6,24% dibandingkan dengan proses konvensional. Adanya selisih niiai tersebut terjadi
karena sebagian besar komponen iJlplWity karaginan terutama selulosa dan pigmen
dapa! dipisahkan dengan proses mikrofiltrasi.
DAFTAR PUSTAKA
Andersen NF R. 2004. Membrane technology: Chapter 6.a
ィエエーZOO||B||GキN「ゥッN。オ」N、ォセOMュャ」A・ィ。ーエ・イERPHL。ERPュ・ュ「イ。ョ・ウNァqヲ@ (2 April 2004].
Belfcm G, Davis RH, Zydney AL. 1994. The: behavior of suspensions and
ュ。」イッャQャッ[・」セj。イ@ solutions in cross· flow microfiltration. J MC'mbr Sci. 96:
I-. 58.
Bian R, '{amamoto K, Watan3be Y. 2000. The effect of shear rate on controlling
concentration polatization and membrane fouling. Desalillation 1:421432.
Dixler HJ, Jhondro KD. 2000. Phiiippine natural grade or semi Bセヲゥャャ・、@
can·ageenan. Di dalam: G.O.Phililps dan P.A Williams, editor. l!alldbook of Hydr.:,:olloids. Wood Head Publishing. England; him 425 44 L
Bixler HJ. IセYVN@ Recent de\'elopment in the ll1allufacturing and marketing
C3ITagec;;an. Hydrobiologia 316327: 3557.
Box GEP, 11'::1Ier HG, Hunter .IS. 1978 Stati'qical for Expedmentel'S: An
hllroduci:on to design, data ,malysis. and model building. .Iohn Wiley &
Sons. Inc. C'annda.
Chiang BH, Cheryan:1. 1986. t.;ltrafihratioll of skim Illilk in hollowfibers. J Food Sti 51 (2) : 340344.
イ」ョZセヲH[イセsi@ SOlOS KnlcJl)Ii"Jfl (J;.;" :. !::'tlI,onor. ェョ、ッョセZN@ セ@ I l:ompuS ,PII' IPll Dro ...r;gc: .
Ie
Juli 2007Choi H, Zhang K, Dionysiou DD, Oel1her DB, Soria I GA. 2005. Inl1uence oC
crossflow velocity 011 membrane perfollllance during filtration of biological
suspension. J Melllbr Sci 248: 1 89199.
DeBruijn J, Venegas A. Borquez R. 2002. Influence cross flow ultrafiltration on
membrane/oillillg and apple juice quality. Desalillation 148: 131136.
DeFrees. 2003. Carbohydrate purification using ultrafiltration, reverse osmosis and nanofittration. United State Pantent. No 6.454.946.
Domier M, Decloux M. Lebert A, Trystram G. 1994. Use of experimental design
to establish optimal cross flow filtration condition: Application to raw cane
sugar clarification. J Food Process Eng 17:7392.
Doyen W, Adliansens W, Molenberghs B, Leysen R. ) 996. A comparison between polysulfone, zirconia and organomineral membranes for use in ultrafiltration. J Mell/brane S::::i. ) 13:247258.
Eakin DE, Singh RP, Kohler GO, Knuckles K. 1978. Alfalfa protein tiactionation
by ultrafiltration. J Food Sci 43:544 552.
[FAO] Food AgJicultural Organization. 2004. Cnllllgeenan.
http://apps3.fao.or!! iecfaladditive spccs/docs/9/addi:ive0830.htll1.[8 Afus!US 2004]
Fu LF, Dempsey BA. 1998. Modeling the effect particle size and charge on the
structure of the filter cake in ultr.afiltraticli.J Memhrane Sci 149:211240.·
Glicksmal1 M, 1983. Food Hydrocolloid. Vol II. CRS Press Inc. Boca R<!tlon
fQッャセ、。N@
'Kumar セskL@ Ye:l IvlK. '('heryan M. 2004. Ultrafiltration of soy protein
concentrate: perfonnance and modeling f lipiI'aI and tubular polymeric
ll1odul<!s. J Melllbnme Sci 244:234-242.
Lin CF. \\'u CH, Ku('l S\\'o 205. Tempore:! evolution of resistances in
uirr:lfihrution of humic subsl,mces. DesaJillct!ioll 171:99106.
Mondor ),1, Girard B. ;>'IN<!soli C. 2000. Modeiing flux behavior fur memorane
ii!:r:lIion of apple NゥセゥNZ・N@ Fooel Rcsl!cll'ch 1111 33:S39548.
セャッョャァHャZセャ・iZB@ DC. 200:. Design and Analysis of Experiments. John \\'iley &
sPョセNiョ」N@ New york.
LJju. セPPVN@ Pellgarui; Proses Pretiltrasi pada ekstrak rumput laut terhadnp
kualiras karaginan refilled. Seminar Nasional Petikanan "Oplimalisasi
Pem3nfaalan p・イゥォセZZZZュ@ Nasional". Jakarta, 1314 Desember 2006
l;onferenll Soi,,'. y"lovlon d::··· p・ャゥセoiャoヲQiヲQ、ッョ・ウゥッ@ I
セqューカ|@ fPII: If'b Oromogc. ,7·18 Juli 2007
Vemhet A, Cartalade D, Moulounel M, 2003, Contribution to the understanding
of/Dilling buildup during microfil!ration of wines. J Membr Sci 21:
1357-370,
Yallti L, Susilawti '1', Wenten IG. 2001. Ultrafiltrasi ekstrak rumput
laut.-Seminar Nasional Rekayasa Kimia dan Proses 2001; him B19'1 B1912.
Yeh HM, Dong lH. 2003. FUl1her analysis of penneate flux for membrane ultrafiltration along solidrod tubular.J Food Sci and Eng 6:1-7.
Zamorano P, Recabarren H, Bost. 2002. Process for producing carrageenan with reduced amount of insoluble material. World Intellectual Property Organization. Patent No WO 02/057477 AI.
... ' ..