Pengambilan Protein Dalam Virgin Coconut Oil
(VCO) Dengan Metode Membran Ultrafiltrasi
DISUSUN OLEH :
HAFIDHUL ILMI
(0731010045)
BAGUS ARIE NUGROHO (0731010054)
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan YME atas karunia dan rahmat-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan dengan baik penelitian ini yang berjudul Pengambilan Protein Dalam Virgin Coconut Oil (VCO) Dengan
Metode Membran Ultrafiltrasi.
Penelitian ini disusun untuk memenuhi tugas yang diberikan kepada mahasiswa Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur, sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik Kimia.
Sebagai dasar penyusunan penelitian ini adalah teori yang diperoleh selama kuliah, data-data dari majalah maupun literatur yang ada. Selanjutnya, dengan tersusunnya penelitian ini, kami menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Sutiyono, MT., selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
3. Bapak Ir.Bambang Wahyudi, MS., selaku dosen pembimbing.
5. Rekan-rekan serta semua pihak yang secara langsung maupun tidak langsung telah membantu sehingga penelitian ini terselesaikan.
Kami menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan dalam penyusunan laporan penelitian ini, oleh karena itu segala saran dan kritik yang bersifat membangun dan bermanfaat bagi kesempurnaan laporan ini akan kami terima dengan senang hati.
Akhir kata, laporan penelitian ini dapat memberi manfaat bagi kita semua.
Surabaya, Mei 2011
Kata Pengantar ………... i
Intisari ………... ii
Daftar Isi ………... iii
BAB I Pendahuluan ………..……… 1
1.1Latar belakang……..………..………..……… 1
1.2Tujuan penelitian………..……… 5
1.3Manfaat penelitian ………... 5
BAB II Tinjauan Pustaka ……….………. 6
2.1 Teori umum ……….……….… 6
2.1.1 Karakteristik produk ……….………..… 7
2.1.2 Proses pembuatan virgin coconut oil (VCO) ….………..………….. 8
2.1.3 Pengertian protein ……….………....… 11
2.1.4 Pengertian membran ……….……… 15
2.2 Landasan teori ……….……….……….. 30
2.2.1 Proses ultrafiltrasi ……….. 30
2.2.2 Parameter kerja membran ……….. 30
2.2.3 Karakteristik membran ………... 31
2.3 Hipotesa ………. 38
BAB III Pelaksanaan penelitian ………...…. 39
3.1 Bahan yang digunakan ………...……. 39
3.2 Alat yang digunakan ………... 39
3.3 Gambar rangkaian alat ……….…... 40
3.4 Variabel – variabel penelitian ………...….. 40
3.4.1 Variabel tetap ……… 40
3.4.2 Variabel berubah ………... 40
3.5 Prosedur penelitian ……….. 41
BAB IV Hasil penelitian dan pembahasan ……… 42
4.1 Hasil analisa ……….…… 42
4.2 Hasil perhitungan ………. 43
4.3 Grafik dan pembahasan ……….…... 50
BAB V Kesimpulan dan saran ………..…. 55
5.1 Kesimpulan ……… 55
5.2 Saran ……….. 55
Tabel 1.1 Data virgin coconut oil dari peneliti terdahulu ………..…….. 2
Tabel 1.2 Data standar mutu virgin coconut oil menurut SNI 2008 ………...…. 3
Tabel 1.3 Perbandingan jenis modul membran ……….. .. 4
Tabel 2.1 Komposisi kimia dalam santan ………. 7
Tabel 2.2 Perbandingan proses membran berdasarkan gaya dorong tekanan ... 20
Tabel 2.3 Bahan membran komersil yang tersedia dipasaran ... 24
Tabel 4.1 Pengaruh waktu terhadap kadar protein retentat pada berbagai variasi tekanan ... 42
Tabel 4.2 Pengaruh waktu terhadap kadar air retentat pada berbagai variasi tekanan ... 42
Tabel 4.3 Pengaruh waktu terhadap kadar asam laurat pada berbagai variasi tekanan ... 42
Tabel 4.4 Pengaruh antara waktu dan volume protein retentat terhadap fluks pada tekanan 1.403 atm ………...………...….… 43
Tabel 4.5 Pengaruh antara waktu dan volume protein retentat terhadap fluks pada tekanan 1.456 atm …………..………... 43
Tabel 4.6 Pengaruh antara waktu dan volume protein retentat terhadap fluks pada tekanan 1.534 atm …………...………...….. 43
1.711 atm ………..……….. 44
Tabel 4.9 Pengaruh antara waktu dan volume asam laurat retentat terhadap fluks pada tekanan
1.403 atm …………..………..… 44
Tabel 4.10 Pengaruh antara waktu dan volume asam laurat retentat terhadap fluks pada tekanan
1.456 atm ………..……….... 45
Tabel 4.11 Pengaruh antara waktu dan volume asam laurat retentat terhadap fluks pada tekanan
1.534 atm ………...………... 45
Tabel 4.12 Pengaruh antara waktu dan volume asam laurat retentat terhadap fluks pada tekanan
1.635 atm ………..……… 45
Tabel 4.13 Pengaruh antara waktu dan volume asam laurat retentat terhadap fluks pada tekanan
1.711 atm ………..……… 46
Tabel 4.14 Pengaruh antara waktu dan volume air retentat terhadap fluks pada tekanan
1.403 atm ………..………..……….. 46
Tabel 4.15 Pengaruh antara waktu dan volume air retentat terhadap fluks pada tekanan
1.456 atm ………..………...………. 46
Tabel 4.16 Pengaruh antara waktu dan volume air retentat terhadap fluks pada tekanan
1.635 atm ……….. 47
Tabel 4.18 Pengaruh antara waktu dan volume air retentat terhadap fluks pada tekanan
1.711 atm ………...………47
Tabel 4.19 Pengaruh antara waktu dan volume protein permeat terhadap %rejeksi pada tekanan
1.403 atm ………...……….. 48
Tabel 4.20 Pengaruh antara waktu dan volume protein permeat terhadap %rejeksi pada tekanan
1.456 atm ………. 48
Tabel 4.21 Pengaruh antara waktu dan volume protein permeat terhadap %rejeksi pada tekanan
1.534 atm ………...…….. 48
Tabel 4.22 Pengaruh antara waktu dan volume protein permeat terhadap %rejeksi pada tekanan
1.635 atm ……….. 49
Tabel 4.23 Pengaruh antara waktu dan volume protein permeat terhadap %rejeks pada tekanan
Gambar 2.1 Struktur Protein ……….………. 12
Gambar 2.2 Skema Pemisahan Oleh Membran ………. 16
Gambar 2.3 Jenis Membran Berdasarkan stuktur dan prinsip pemisahan ………. 18
Gambar 2.4 Modul membrane turbular ………. 21
Gambar 2.5 Modul membran spiral wound ………..… 22
Gambar 2.6 Modul membran hollow fiber ………... 23
Gambar 2.7 Modul membran plate and frame ………... 24
Gambar 3.1 Rangkaian alat membran ultrafiltrasi ……….…… 40
Grafik 4.1 Hubungan antara tekanan dan waktu terhadap fluks pada berbagai variasi waktu ….... 50
Grafik 4.2 Hubungan tekanan terhadap kadar protein pada berbagai variasi waktu ………….……... 51
Grafik 4.3 Hubungan tekanan terhadap kadar asam laurat pada berbagai variasi waktu ……... 52
Grafik 4.4 Hubungan tekanan terhadap kadar air pada berbagai variasi waktu ……….…...…53
Grafik 4.5 Hubungan tekanan terhadap % rejeksi (protein retentat) pada berbagai variasi waktu ….. 54
Virgin Coconut Oil (VCO) adalah minyak yang dihasilkan dari buah kelapa segar.
Pada umumnya pembuatan VCO dilakukan dengan cara pemanasan dan diproduksi dengan
jumlah sedikit. VCO diproduksi dalam jumlah sedikit disebabkan karena daya simpan VCO
tidak bisa terlalu lama, sekitar 1-2 bulan. Pada riset ini kami melanjutkan penelitian VCO
yang terdahulu masih terdapat protein yang membuat VCO tidak berahan lama. VCO tersebut
kami pisahkan menggunakan teknologi membran sehingga memenuhi ketentuan SNI.
Membran ialah sebuah penghalang selektif antara dua fasa. Membran memiliki
ketebalan yang berbeda-beda, ada yang tebal dan ada juga yang tipis serta ada yang homogen
dan ada juga ada heterogen. Ditinjau dari bahannya membran terdiri dari bahan alami dan
bahan sintetis. Bahan alami adalah bahan yang berasal dari alam misalnya pulp dan kapas,
sedangkan bahan sintetis dibuat dari bahan kimia, misalnya polimer. Membran berfungsi
memisahkan material berdasarkan ukuran dan bentuk molekul, menahan komponen dari
umpan yang mempunyai ukuran lebih besar dari pori-pori membran dan melewatkan
komponen yang mempunyai ukuran yang lebih kecil.
VCO yang dihasilkan dari peneliti yang terdahulu tersebut, dilewatkan membran
sehingga menghasilkan permeat dan retentat. Permeat yaitu VCO yang sudah mengandung
sedikit protein sedangkan retentat yaitu Protein yang tersaring dari membran yang
mengandung sedikit VCO. Bahan membrane yang digunakan untuk menyaring VCO adalah
selulosa nitrat dengan modul membran plate and frame. Kadar VCO sebelum melalui
BAB I PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Virgin Coconut Oil atau VCO adalah minyak yang dihasilkan dari buah kelapa segar. Berbeda dengan minyak kelapa biasa, VCO dihasilkan
tidak melalui penambahan bahan kimia atau pun proses yang melibatkan
panas yang tinggi. Selain warna dan rasa yang berbeda, VCO mempunyai
asam lemak yang tidak terhidrogenasi seperti pada minyak kelapa biasa. VCO
menjadi populer karena manfaatnya untuk kesehatan tubuh. Hal ini
disebabkan VCO mengandung banyak asam lemak rantai menengah (Medium Chain Fatty Acid/MCFA). Sifat MCFA yang mudah diserap sampai ke mitokondria akan meningkatkan metabolisme tubuh. Penambahan energi yang
dihasilkan oleh metabolisme itu menghasilkan efek stimulasi dalam seluruh
tubuh manusia sehingga meningkatkan tingkat energi yang dihasilkan. MCFA
yang paling banyak terkandung dalam VCO adalah asam laurat (lauric acid). Pada umumnya pembuatan VCO dilakukan dengan cara
pemanasan dan diproduksi dengan jumlah sedikit. VCO diproduksi dalam
jumlah sedikit disebabkan karena daya simpan VCO tidak bisa terlalu lama,
sekitar 1-2 bulan. Hal ini disebabkan oleh adanya proses pemanasan dan
proses pemisahan yang kurang sempurna. Di atas suhu 80°C saat proses
hampir semua jenis protein mengalami denaturasi. Oleh karenanya, minyak
kelapa mudah teroksidasi sehingga menyebabkan ketengikan.
Pada riset ini kami melanjutkan penelitian yang terdahulu yaitu
Pembuatan VCO dengan Metode Centrifugasi. Dari penelitian tersebut kami
memperoleh data VCO sebagai berikut :
Tabel 1.1
Data Virgin Coconut Oil (VCO) dari peneliti terdahulu
Berdasarkan data VCO di atas, terlihat bahwa VCO yang diproduksi dengan Metode Centrifugasi masih mengandung protein yang
cukup tinggi yaitu 0,247%. Oleh karena itu dalam riset ini, kami mengurangi
kadar protein yang masih terkandung dalam Virgin Coconut Oil (VCO) yang
telah diproduksi oleh peneliti terdahulu. Selain untuk mengurangi kadar
protein yang terkandung dalam VCO, kami juga mengambil protein dari
VCO karena protein dari VCO dapat dimanfaatkan untuk bahan makanan
ikan, bahan kosmetik, dan bahan tambahan gizi pada produk pangan.
Kandungan VCO Kadar (%)
Kadar protein 0,247
Kadar air 4,17
Kadar asam laurat 36,67
Bau Khas kelapa
Tabel 1.2 Data Standar Mutu Virgin Coconut Oil menurut SNI 2008
Berdasarkan tabel SNI untuk VCO diatas, kualitas VCO yang baik
itu adalah mempunyai bau khas kelapa dan tidak tengik. Pada riset kami,
VCO akan dipisahkan dari protein. Hal ini disebabkan karena protein yang
masih terkandung dalam VCO dapat menyebabkan VCO cepat berbau tengik.
Hal ini perlu ditekankan pada proses penyaringan, agar tidak ada protein
yang terikut dalam VCO. Semakin sedikit kadar protein yang terkandung
dalam VCO, semakin tinggi kualitas VCO.
Pada proses penyaringan VCO ini, kami menggunakan teknologi
membran karena membran mempunyai ukuran pori yang cukup rapat
sehingga dapat memisahkan protein dengan baik.
Pada teknologi membran ini perlu dilakukan pemilihan jenis modul
membran yang digunakan. Hal ini bertujuan untuk efisiensi biaya. Berikut
adalah tabel perbandingan berbagai jenis modul membran.
No. Jenis Uji Satuan Persyaratan
1.
Air dan senyawa yang menguap Bilangan iod
Asam lemak bebas (dihitung sebagai asam laurat)
% g iod/100 g
%
Khas kelapa segar,tidak tengik Normal, khas minyak kelapa Tidak berwarna hingga kuning pucat
Tabel 1.3 Perbandingan Jenis Modul Membran
Jenis modul Keuntungan Kerugian
Tubular • Mudah dibersihkan
dengan bahan kimia
• Dibutuhkan volume yang tinggi untuk per unit area membran (secara relatif)
• Relatif mahal
Spiral Wound • Padat, permukaan
membran yang bagus/
Hollow Fiber • Padat, permukaan
membran yang sangat Plate and frame • Permukaan membran
yang bagus/ rasio volume.
• Perlengkapan yang bagus
• Gampang
dimasukkan pada aliran dengan titik semu.
• Sulit dibersihkan. • Mahal.
Dalam riset ini kami menggunakan modul membran plate and
frame. Hal ini karena modul membran plate and frame mempunyai
keunggulan relative cukup resistan terhadap penyumbatan karena
permukaan saluran masuk yang cukup luas, selain itu relative lebih mudah
telah rusak, mudah dalam pembersihan dan laju alirnya medium sehingga
tidak membutuhkan tekanan yang terlalu besar.
1.2. Tujuan Penelitian
Penelitian Pengambilan Protein Dalam Virgin Coconut Oil (VCO)
dengan teknologi membran ultrafiltrasi ini bertujuan untuk memanfaatkan
protein dan mengurangi kadar protein dalam VCO yang telah diproduksi
dengan Metode Sentrifugasi dengan proses pemisahan menggunakan
teknologi membran ultrafiltrasi agar dapat memenuhi Standart Nasional
Indonesia (SNI).
1.3 Manfaat Penelitian
1. Dengan menggunakan teknologi membran ultrafiltrasi ini dapat dimanfaatkan
untuk memisahkan protein dalam VCO.
2. Teknologi membran ultrafiltrasi dapat menurunkan kadar Protein dalam
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Teori Umum
Bahan baku yang digunakan untuk pembuatan Virgin Coconut Oil (VCO) adalah buah kelapa (Cocos nucifera) yang berumur 11 – 12 bulan
dengan kulit sabut berwarna cokelat. Kelapa adalah satu jenis tumbuhan dari
keluarga Arecaceae. Ia adalah satu-satunya spesies dalam genus Cocos, dan
pohonnya mencapai ketinggian 30 m. Kelapa juga adalah sebutan untuk buah
pohon ini yang berkulit keras dan berdaging warna putih. Pohon kelapa
biasanya tumbuh di pinggir pantai.
Jenis buah kelapa yang digunakan berasal dari jenis kelapa dalam
dengan varietas berdaging tebal atau jenis hibrida lokal. Varietas ini memiliki
kadar air yang lebih sedikit dibanding varietas buah kelapa lainnya serta
menghasilkan minyak lebih banyak. Ketuaan serta varietas kelapa harus
diperhatikan karena berpengaruh terhadap kualitas minyak yang dihasilkan. Buah kelapa terdiri dari beberapa bagian, yaitu kulit luar (epicarp), sabut
(mesocarp), tempurung (endocarp), kulit daging buah (testa), daging buah (endosperm), air kelapa dan lembaga. Bagian yang menghasilkan VCO adalah
daging buahnya. Selain daging buah, bagian kelapa yang lainnya berguna
untuk hal yang lain. Contoh, ampas daging buah yang sudah diambil
minyaknya berguna sebagai bahan baku pembuatan makanan (untuk kue, dan
Tabel 2.1 Komposisi Kimia Dalam Santan Kelapa
(S.Kataren, 2005).
2.1.1 Karakteristik Produk
Virgin Coconut Oil (VCO) sering disebut juga sebagai minyak kelapa murni. Penyebutan nama pada minyak kelapa jenis ini dengan penambahan
atribut “murni” mengindikasikan terdapatnya beberapa perbedaan pada
penampakan, sifat fisik, dan prinsip proses pengolahannya terhadap jenis
minyak kelapa biasa. Warna minyak kelapa murni ini relatif lebih bening
dan tak berwarna apabila dibandingkan dengan minyak kelapa biasa. Kadar
air dalam minyak kelapa murni yang rendah menyebabkan minyak ini tidak
mudah berbau tengik. Kandungan kimiawi yang berbeda dengan minyak
kelapa biasa, menyebabkan sifat khas dari minyak kelapa murni. Hal ini
disebabkan kandungan asam lemak jenuh (rantai pendek dan medium) yang
tinggi. Asam lemak jenuh ini memiliki potensi kegunaan yang sangat besar
baik bagi dunia kesehatan, industri farmasi, kosmetika maupun sebagai
pendukung industri pangan. Karena tidak menggunakan pemanasan yang
tinggi, maka kandungan asam lemak trans menjadi tidak ada, sedangkan
kandungan asam laurat yang tinggi menyebabkan VCO bersifat anti Macam zat Santan kelapa (%)
Air 86
Zat padat 13 - 14
Lemak 4 – 5
Karbohidrat 4 – 5
Protein 3 – 4
bakteri. Komoditas VCO masih belum terpublikasikan secara luas sehingga
standar produknya masih belum dikenal
Sifat Kimia Fisika VCO
Berikut ini adalah sifat-sifat kimia dan fisika dari minyak kelapa: • Penampakan : tidak berwarna, Kristal seperti jarum.
• Aroma : ada sedikit berbau asam ditambah harum caramel.
• Kelarutan : tidak larut dalam air, tetapi larut dalam alcohol
(1:1).
• Berat jenis : 0,883 pada suhu 20 oC.
• Ph : tidak terukur karena tidak larut dalam air, namun
karena termasuk dalam senyawa asam maka
dipastikan memiliki pH dibawah 7. • Presentase penguapan : tidak menguap pada suhu 21 oC (0%). • Titik cair : 20-25 oC.
• Titik didih : 225 oC.
(Winarno,2006)
2.1.2 Proses Pembuatan Virgin Coconut Oil (VCO) Prinsip Pengolahan
Minyak diambil dari daging buah kelapa dengan salah satu cara berikut,
yaitu:
a. Pengasaman e. Fermentasi
b. Pengaraman f. Cara pres
c. Pancingan g. Cara ekstraksi pelarut
a. Pengasaman
Prinsip cara pengasaman adalah asam ditambahkan kedalam
krim santan untuk memecahkan emulsi krim sehingga didapatkan
minyak dan protein kelapa.
Cara ini memiliki keunggulan antara lain minyak yang
dihasilkan memiliki warna jernih sangat menarik, aroma sedap dan
harum serta rasa yang enak jika digunakan untuk menggoreng.
Disamping itu cara ini memiliki kelemahan yaitu limbahnya
menimbulkan pencemeran karena Ph yang terlalu rendah.
b. Penggaraman
Prinsip cara penggaraman adalah menambahkan garam – garam
tertentu kedalam krim santan sehingga krim tersebut setelah beberapa
hari waktu keluar minyak dan proteinnya. Cara ini memiliki kekurangan
limbahnya juga menimbulkan pencemaran karena pH karena yang
tinggi .
c. Pancingan
Cara ini lebih aman dari kedua cara diatas karena tidak ada asam
dan garam yang digunakan sehingga limbahnya tidak mencemari
lingkungan. Prinsip cara pancingan adalah menambahkan minyak ke
dalam krim santan dan menunggu krim santan tersebut samapai keluar
minyaknya. Menurut Berlina Rindengan, campuran tersebut didiamkan
selama 12 jam sehingga terbentuk tiga lapisan yaitu : minyak, blondo,
d. Centrifugasi
Daging buah kelapa yang telah diparut diberi air, kemudian
diperas dan disaring sehingga menghasilkan santan. Santan ditampung
dalam tempat atau wadah, proses selanjutnya santan dicentrifugasi
sehingga diperoleh 3 (tiga) lapisan, yaitu lapisan protein, air , dan
minyak . Ketiga lapisan tersebut tersebut merupakan komposisi di
dalam santan yang terpisah karena perbedaan berat jenis. Lapisan paling
atas yang berupa minyak merupakan produk Virgin Coconut Oil
(VCO).
e. Fermentasi
Pengolahan awalnya sama seperti pengolahan seperti
sentrifugasi, hanya berbeda pada teknik pengambilan minyaknya.
Setelah dihasilkan santan, Kemudian ditampung didalam suatu wadah
atau tempat yang transparan lalu ditutup dan didiamkan. Satu jam
berselang krim yang terbentuk pada santan dipisahkan dari air. Air
dibuang, sementara krim ditambah dengan mikroba dan diaduk secara
merata. Mikroba berfungsi untuk membantu pengumpalan protein agar
terpisah dengan minyak . Setelah itu krim didiamkan selama 10 jam
sehingga diperoleh minyak.
f. Cara Pres
Cara pres dilakukan terhadap daging buah kelapa kering (kopra).
Proses ini memerlukan investasi yang cukup besar untuk pembelian alat
g. Cara Ekstraksi Pelarut
Cara ini menggunakan cairan pelarut (selanjutnya disebut pelarut
saja) yang dapat melarutkan minyak. Pelarut yang digunakan bertitik
didih rendah, mudah menguap, tidak berinteraksi secara kimia dengan
minyak dan residunya tidak beracun. Walaupun cara ini cukup
sederhana, tapi jarang digunakan karena biayanya relatif mahal.
(Jonh M deman,1997)
2.1.3 Pengertian Protein
Protein (akar kata protos dari bahasa Yunani yang berarti "yang paling utama") adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi
yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang
dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein
mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur
serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel
makhluk hidup dan virus.
Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis
protein lain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya
protein yang membentuk batang dan sendi sitoskeleton. Protein terlibat
dalam sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi, sistem kendali dalam
bentuk hormon, sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga
sebagai sumber asam amino bagi organisme yang tidak mampu membentuk
asam amino tersebut (heterotrof).
Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain
polisakarida, lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama
makhluk hidup. Selain itu, protein merupakan salah satu molekul yang
paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh Jöns Jakob
Berzelius pada tahun 1838.
Biosintesis protein alami sama dengan ekspresi genetik. Kode
genetik yang dibawa DNA ditranskripsi menjadi RNA, yang berperan
sebagai cetakan bagi translasi yang dilakukan ribosom.[1] Sampai tahap ini, protein masih "mentah", hanya tersusun dari asam amino proteinogenik.
Melalui mekanisme pascatranslasi, terbentuklah protein yang memiliki
fungsi penuh secara biologi.
2.1.3.1 Struktur Protein
Gambar 2.1 struktur protein
Struktur tersier protein. Protein ini memiliki banyak struktur
dibuat dengan menggunakan koordinat dari Bank Data Protein
(nomor 1EDH).
Struktur protein dapat dilihat sebagai hirarki, yaitu berupa
struktur primer (tingkat satu), sekunder (tingkat dua), tersier (tingkat
tiga), dan kuartener (tingkat empat).[4] Struktur primer protein merupakan urutan asam amino penyusun protein yang dihubungkan
melalui ikatan peptida (amida). Sementara itu, struktur sekunder
protein adalah struktur tiga dimensi lokal dari berbagai rangkaian
asam amino pada protein yang distabilkan oleh ikatan hidrogen.
Berbagai bentuk struktur sekunder misalnya ialah sebagai berikut:
• alpha helix (α-helix, "puntiran-alfa"), berupa pilinan rantai
asam-asam amino berbentuk seperti spiral;
• beta-sheet (β-sheet, "lempeng-beta"), berupa lembaran-lembaran
lebar yang tersusun dari sejumlah rantai asam amino yang saling
terikat melalui ikatan hidrogen atau ikatan tiol (S-H);
• beta-turn, (β-turn, "lekukan-beta"); dan
• gamma-turn, (γ-turn, "lekukan-gamma").[4]
2.1.3.2 Kekurangan Protein
Protein sendiri mempunyai banyak sekali fungsi di tubuh
kita. Pada dasarnya protein menunjang keberadaan setiap sel tubuh,
proses kekebalan tubuh. Setiap orang dewasa harus sedikitnya
protein bertambah pada perempuan yang mengandung dan
atlet-atlet.
Kekurangan Protein bisa berakibat fatal:
• Kerontokan rambut (Rambut terdiri dari 97100% dari Protein
-Keratin)
• Yang paling buruk ada yang disebut dengan Kwasiorkor,
penyakit kekurangan protein.[6] Biasanya pada anak-anak kecil yang menderitanya, dapat dilihat dari yang namanya busung
lapar, yang disebabkan oleh filtrasi air di dalam pembuluh darah
sehingga menimbulkan odem.Simptom yang lain dapat dikenali
adalah:
o hipotonus
o gangguan pertumbuhan
o hati lemak
• Kekurangan yang terus menerus menyebabkan marasmus dan
berkibat kematian.
2.1.3.3 Keuntungan Protein
• Sumber energi
• Pembetukan dan perbaikan sel dan jaringan
• Sebagai sintesis hormon,enzim, dan antibodi
• Pengatur keseimbangan kadar asam basa dalam sel
2.1.4 Pengertian Membran
Membran ialah sebuah penghalang selektif antara dua fasa.
Membran memiliki ketebalan yang berbeda-beda, ada yang tebal dan ada
juga yang tipis serta ada yang homogen dan ada juga ada heterogen. Ditinjau
dari bahannya membran terdiri dari bahan alami dan bahan sintetis. Bahan
alami adalah bahan yang berasal dari alam misalnya pulp dan kapas,
sedangkan bahan sintetis dibuat dari bahan kimia, misalnya polimer.
Membran berfungsi memisahkan material berdasarkan ukuran dan bentuk
molekul, menahan komponen dari umpan yang mempunyai ukuran lebih
besar dari pori-pori membran dan melewatkan komponen yang mempunyai
ukuran yang lebih kecil. Larutan yang mengandung komponen yang tertahan
disebut konsentrat dan larutan yang mengalir disebut permeat. Filtrasi
dengan menggunakan membran selain berfungsi sebagai sarana pemisahan
juga berfungsi sebagai sarana pemekatan dan pemurnian dari suatu larutan
yang dilewatkan pada membran tersebut.
Teknik pemisahan dengan membran umumnya berdasarkan ukuran
partikel dan berat molekul dengan gaya dorong berupa beda tekan, medan
listrik dan beda konsentrasi. Proses pemisahan dengan membran yang
memakai gaya dorong berupa beda tekan umumnya dikelompokkan menjadi
empat jenis diantaranya mikromembran, ultramembran, nanomembran dan
reverse osmosis. Teknologi membran memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan proses lain, antara lain :
• Proses membran dapat mudah digabungkan dengan proses
pemisahan lainnya ( hybrid processing)
• Pemisahan dapat dilakukan dalam kondisi yang mudah diciptakan
• Mudah dalam scale up
• Tidak perlu adanya bahan tambahan
• Material membrane bervariasi sehingga mudah diadaptasikan
pemakaiannya.
Kekurangan teknologi membran antara lain : fluks dan selektifitas
karena pada proses membran umumnya terjadi fenomena fluks berbanding terbalik dengan selektifitas. Semakin tinggi fluks seringkali berakibat
menurunnya selektifitas dan sebaliknya. Sedangkan hal yang diinginkan
dalam proses berbasiskan membran adalah mempertinggi fluks dan
selektifitas.
Gambar 2.2
2.1.4.1 Jenis membran berdasarkan struktur dan prinsip pemisahan Terdapat tiga golongan membran berdasarkan struktur dan
prinsip pemisahan. Membran berpori, yaitu membran dengan prinsip
pemisahan didasarkan pada perbedaan ukuran pertikel dengan
ukuran pori membran. Selektivitas pemisahan ditentukan oleh
ukuran pori dan hubungannya dengan ukuran pertikel yang akan
dipisahkan. Membran jenis ini biasanya digunakan untuk proses
mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi.
Definisi pori ada 3 jenis yaitu :
a. makropori > 50 nm
b. mesopori 2 < ukuran pori >50
c. mikropori < 2 nm
Dari data di atas maka membran mikrofiltrasi termasuk
makropori sedangkan membran ultrafiltrasi termasuk makropori dan
mesopori.
Membran tak berpori, yaitu membran yang mampu
memisahkan molekul – molekul yang memiliki ukuran sangat kecil
dan tidak dapat dipisahkan dengan membran berpori. Prinsip
pemisahannya berdasarkan perbedaan kelarutan dan atau
kemampuan berdifusi. Sifat intrinsik bahan polimer membran
menentukan tingkat selektivitas dan permeabilitas. Metode sederhana
untuk karakteristik membran nonpori adalah menentukan
Membran cair, yaitu membran yang memisahkannya tidak
ditentukan oleh membrannya ataupun behan pembentuk membran
tersebut., tetapi oleh sifat molekul pembawa yang sangat spesifik.
Media pembawa merupakan cairan yang terdapat dalam pori – pori
membran berpori. Permeselektivitas terhadap suatu komponen
tergantung terutama pada kespesifikan molekul pembawa.
Secara skematik jenis membran tersebut digambarkan pada
gambar 2 berikut :
Gambar 2.3
Jenis membran berdasarkan struktur dan prinsip pemisahan
Membran yang dipergunakan pada proses ED adalah
membran jenis tidak berpori yang prinsip pemisahannya berdasarkan
perbedaan kelarutan dan kemampuan berdiffusi.
2.1.4.2 Jenis Membran Berdasarkan Sistem Penyusunan
Berdasarkan penyusunannya membran terbagi atas tiga bagian,yaitu :
- Batch / Sekali Proses
Membran dengan sekali proses, dimana selama proses
- Continuous / Proses Berkelanjutan
Membran dengan proses bekelanjutan, dimana selama
proses berlangsung terdapat input dan output.
- Tapered Casde / Proses Berkelanjutan Dengan Katub
Membran dengan proses berkelanjutan / Continuous dengan
dilengkapi katub, yang berguna apabila concentrate masih
bisa digunakan dan dapat dikembalikan dengan tanpa
mengulang atau mengembalikannya dari awal. Denagn cara
menutup katub keluaran sehingga concentrate dapat di
recycle lagi.
2.1.4.3 Jenis Membran Berdasarkan Tekanan
Operasi membran menggunakan tekanan sebagai driving
force dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
1. Mikrofiltrasi (MF)
Membran mikrofitrasi memiliki ukuran pori antara
0,05 sampai 10 µm. Mikrofiltrasi digunakan pada berbagai
macam aplikasi di industri, terutama untuk pemisahan partikel
berukuran > 0,1 µm dari larutannya. Tekanan operasinya sekitar
0,5 – 5 atm.
2. Utrafiltrasi (UF)
Dalam pengolahan air, ultrafiltrasi dapat
didefinisikan sebagai operasi penjernihan dan disinfeksi dengan
seperti virus dan bakteri, dan segala macam partikel. Tekanan
operasinya sekitar 1 – 10 atm dan memiliki ukuran pori 5 – 20 µm.
3. Nanofiltrasi (NF)
Nanofiltrasi selektivitas membrannya terletak
antrara reverse osmosis dan mikrofiltrasi, dan dapat merejeksi
kuat ion – ion dwivalen (Ca dan Mg) dalam operasi pelunakan
(softening). Nanofiltrasi merupakan reverse osmosis dengan
tekanan rendah. Tekanan yang biasa digunakan adalah 7 – 30
atm dan memiliki ukuran pori sekitar 2 – 5 µm.
4. Reverse Osmosis (RO)
Reverse osmosis adalah operasi membran dengan
tekanan yang besar untuk memisahkan zat terlarut yang
memiliki berat molekul rendah seperti garam anorganik atau
molekul organik kecil dari larutannya. Membran hanya dilalui
pelarut, sedangkan zatnya akan ditolak (rejeksi).
Tabel 2.2 Perbandingan Proses Membran Berdasarkan Gaya Dorong Tekanan
2.1.4.4 Modul Membran
Unit terkecil membran yang memiliki luas tertentu
dinamakan modul membran. Modul membran merupakan bagian inti
dari suatu instalasi membran. Dekade terakhir pengembangan
membran dan modul telah mengurang, akibat kontak fisik secara
langsung dan telah membawa modul spiral keempat dapar beroperasi
pada tekanan keluaran sebesar 800 psig (55,2 bar).
¤ Turbular
Modul turbular merupakan membran – membran lurus yang
dikelilingi oleh lapisan pendukung ( porous sublayer ) dan tube
penyangga. Umpan mengalir di bagian dalam sepanjang tube dan
permeat melalui membran ke dalam lapisan pendukung berpori
(porous support tube) dan lubang – lubang pada porous support
tube. Diameter dalam tube ini berkisar antara 0,63 – 3,8 cm. Tube
– tube ini ditempatkan dalam suatu rumahan berbentuk silinder
(cylindrical housing) yang terbuat dari PVC atau stainless stell
sebanyak 3 – 151 tube tiap rumahan.
Gambar 2.4
¤ Spiral Wound
Modul spiral wound merupakan hasil pengembangan dari
modul plate and frame. Modul ini pertama kali dikembangkan pada
pertengahan 1960-an oleh Gulf General Atomics untuk
diaplikasikan pada proses desalinasi. Desain modul ini menyerupai
susunan sandwich yangterdiri dari beberapa membran datar (flat
sheet), spacer dan material berpori yang dililitkan mengelilingi
suatu saluran pengumpul permeat (pemeat colleting tube). Larutan
umpan mengalir sepanjang modul dalam celah yang berbentuk
antara spacer dan membran atau masuk pada permukaan silindris
dari elemen dan keluar secara aksial. Diameter elemen bisa
mencapai 300 mm dan panjangnya bisa mencapai 1,5 m. Packing
density modul spiral wound sekitar 300 – 1000 m2/m3, lebih besar dibandingkan dengan modul plate and frame.
Gambar 2.5
Modul Membran Spiral Wound
¤ Hollow Fiber
Modul hollow fibber merupakan konfigurasi modul yang
m2/m3. Modul ini terdiri dari susunan yang sangat halus yang disusun menjadi suatu bundle dalam suatu shell silindris dimana
dalam suatu bandle terdapat 5 – 10000 serat. Diameter suatu serat
berada dalam kisaran 80 – 200 µm dan diameter dalam 1.100 µm
(high fouling application) atau 500 µm (low fouling application).
Gambar 2.6
Modul Membran Hollow Fiber
¤ Plate and frame
Skema modul plate and frame dan bingkai (atau sering
disebut flat frame). Desain modul ini memiliki konfigurasi yang
mirip dengan lilitan spiral, yang banyak digunakan di laboratorium.
Modul plate and frame terdiri atas plat penyangga/support plate,
membran dan spacer (separotor). Membran dan plat segel dengan
menggunakan gasket atau dapat juga direkatkan langsung dengan
dengan heating seal (menggnakan panas) atau perekat tertentu
stack/tumpukan dan membentuk suatu modul yang lengkap.
Saluran umpan biasanya memiliki tinggi 0,03 – 1,1 cm. Sedangkan
besar system plate and frame menggunakan elemen berbentuk
segiempat. Dalam perancangannya, dua lembar membran datar
disusun menyerupai sandwich dengan sisi umpan yang saling
berhadapan. Modul plate and frame mempunyai densitas pejejelan
sekitar 100 – 400 m2/m3.
Gambar 2.7
Modul Membran Plate and frame
2.1.4.5 Jenis Bahan Membran
Bahan yang secara komersil tersedia dipasaran, dapat dilihat di bawah ini :
Tabel 2.3 Bahan membran komersil yang tersedia dipasaran
No Proses Membran Material
1 Reverse Osmosis Cellulosa acetat, Polyamide, Thin film Composite
2 Nanofiltrasi Cellulosa acetat, Polyamide, Thin film Composite
3 Ultrafiltrasi
Cellulosa acetat, Regenerated cellulosa, Polyamide, Poly acrilonitril, polysulfon, Polyvinilideneflouride, Thin film composite.
1. Membran Selulosa Asetat
Selulosa asetat adalah suatu senyawa kimia buatan yang
digunakan dalam film fotografi dan merupakan komponen dalam
bahan perekat,serta sebagai serat sintetik.Secara kimia, selulosa
asetat adalah ester dari asam asetat dan selulosa. Senyawa ini
pertama kali dibuat pada tahun 1865. Selulosa asetat atau acetate
rayon fiber (1924) merupakan salah satu serat sintetik yang
pertama diproduksi berdasarkan pada cotton or tree pulp cellulose
("biopolymers"). Selulosa asetat merupakan serat dengan kualitas
bagus yang diproduksi dengan biaya rendah (murah).Sifatnya
halus, lembut, kering, ulet, rendah ketahanannya terhadap abrasi,
tidak menimbulkan alergi,tidak tahan panas, serta bersifat
hidrofilik (suka terhadap air), tahan terhadap pembentukan
fouling.
2. Membran Selulosa Nitrat
Selain selulosa asetat salah satu bahan membran yang lain
adalah selulosa nitrat. Selulosa nitrat merupakan komponen yang
sangat mudah sekali terbakar dan terbentuk dari nitrasi cellulose
(melalui ekspose untuk asam nitric). Kompenen ini digunakan
sebagai propellant atau bahan peledak rendah. Membran ini
mempunyai ukuran pori sama dengan membran selulosa asetat
2.1.4.6 Operasi proses ultrafiltrasi dan reverse osmosis
Operasi membran dapat diartikan sebagai proses pemisahan
dua atau lebih komponen dari aliran fluida melalui suatu membran.
Membran berfungsi sebagai penghalang (Barrier) tipis yang sangat
selektif diantara dua fasa, hanya dapat melewatkan komponen
tertentu dan menahan komponen lain dari suatu aliran fluida yang
dilewatkan melalui membran.
Proses membran melibatkan umpan (cair dan gas), dan gaya
dorong (driving force) akibat perbedaan tekanan (P), perbedaan
konsentrasi (C) dan perbedaan energi (.E). Berkembangnya
teknologi membran memberikan alternatif proses lain pada produksi
VCO. Dengan memanfaatkan besar molekul, kendala pemisahan,
diantaranya waktu yang lama serta kemurnian produk pada proses
lain, dapat dihindari.
Proses produksi VCO dengan memakai teknologi membran
yang diusulkan adalah sebagai berikut:
a. Pemisahan daging buah dan tempurung.
Buah kelapa yang digunakan hendaknya cukup tua. Daging
buah kelapa dipisahkan dari tempurungnya dengan menggunakan
linggis.
b. Pemarutan
Pemarutan ini berfungsi untuk memperkecil ukuran dan
merusak sel-sel daging buah kelapa agar minyaknya mudah
c. Pemerasan
Parutan kelapa diperas untuk mendapatkan santannya.
Minyak dapat dikeluarkan dari buah kelapa dengan membentuk
emulsi santan dengan air
d. Penyaringan
Untuk memisahkan santan yang dihasilkan dengan cake
(parutan kelapa yang sudah diperas).
e. Pemisahan
Dilakukan secara dua tahap yaitu:
a. Ultrafiltrasi, untuk memisahkan protein dari air dan minyak
b. Reverse osmosis, untuk memisahkan minyak dari air VCO
yang dihasilkan dengan melibatkan teknologi membran ini
diharapkan dapat mempermudah produksi VCO dengan
spesifikasi produksi yang berkualitas sangat tinggi.
2.1.4.7Kendala-kendala yang dihadapi 1. Fouling
Fouling merupakan perubahan irreversible pada membrane
yang terjadi melalui mekanisme adsorbsi pore blocking atau
pembentukan lapisan gel. Parameter yang akan digunakan untuk
mengukur fouling adalah membrane filtration index (MFI).
Untuk produksi VCO ini, beberapa metode yang digunakan
Ø Umpan sebelum masuk unit ultafiltrasi sudah dilakukan
pretreatment
Ø Dengan adanya unit filtrasi, untuk menahan parutan kelapa
Ø Unit ultrafiltrasi sebagai pretreatment sebelum memasuki unit
reverse
Ø Osmosis
Ø Properties membran disesuaikan dengan kondisi umpan
Ø Dilakukan cleaning dengan hydraulic dan mechanical cleaning
Ø Kondisi proses dilakukan agar polarisasi konsentrasinya
rendah.
2. Polarisasi konsentrasi
Polarisasi konsentrasi terjadi karena konsentrasi di
sekitar permukaan membrane naik yang disebabkan tertahannya
solute oleh membran. Akan tetapi hal ini dapat diimbangi
dengan perpindahan solute dari permukaan membran menuju ke
arah umpan masuk. Sehingga pada pengimplementasiannya,
konsentrasi protein pada ultrafiltrasi dan konsentrasi VCO pada
reverse osmosis yang tertinggi ada didekat permukaan membran
sesuai dengan fenomena polarisasi konsentrasi yang umum
terjadi pada membran. Konsekuensi dari peristiwa polarisasi
konsentrasi tersebut antara lain:
» Penyerapan akan lebih rendah, merupakan kasus yang umum
» Penyerapan akan lebih tinggi, terjadi pada campuran
makromolekul solute ketika polarisasi konsentrasi dapat
mempengaruhi selektivitas,
» Fluks akan lebih rendah, fluks sebanding dengan driving
force, karena polarisasi konsentrasi
» menaikkan resistance yang menyebabkan driving force turun,
maka fluks akan menurun.
Polarisasi konsentrasi dapat dikendalikan dengan
meningkatkan turbulensi (kecepatan aliran) dan dengan
pemasangan baffle.
2.1.4.8 Pemeliharaan membran :
Pemeliharaan yang harus dilakukan untuk proses
ultrafiltrasi dan reverse osmosis ini, yaitu:
» Pembersihan membran dengan mechanical dan hydraulical
cleaning
» Penggantian membran
Penggantian membran pada reverse osmosis akan sering
terjadi disebabkan bahan membran yang digunakan adalah
cellulose acetate yang tidak tahan lama.
2.2 Landasan Teori
2.2.1 Proses Ultrafiltrasi
Proses membran Ultrafiltrasi (UF) merupakan upaya
pemisahan dengan membran yang menggunakan gaya dorong beda
tekanan sangat dipengaruhi oleh ukuran dan distribusi pori membran.
Proses pemisahan terjadi pada partikel-partikel dalam rentang ukuran
koloid. Terjadinya perpindahan disebabkan adanya driving force.
Proses perpindahan karena adanya driving force berupa beda potensial
kimia, lebih spesifik lagi disebabkan oleh faktor tekanan.
Sistem aliran yang digunakan adalah sistem aliran dead-end.
Sistem ini dipilih mengingat kemudahan dalam pembuatan alat dan
operasinya. Selain itu mengingat kontaminan yang akan dipisahkan
terdapat dalam konsentrasi yang relatif rendah, maka sistem dead-end
akan lebih menguntungkan dibanding sistem aliran cross-flow.Sistem
operasi yang dipilih adalah kontinyu sinngel pass. Pemakaian sistem
operasi single pass pada ultrafiltrasi disebabkan oleh kemudahan
pemisahan protein yang berbentuk Suspended Solid dari larutan, selain
itu tidak diperlukan spesifikasi tertentu untuk produknya .Waktu yang
diperlukan pada ultrafiltrasi sangat singkat karena memakai sistem single
pass.
2.2.2 Parameter kinerja membran:
Karakteristik kinerja membran digambarkan oleh retention dan
tiga aliran utama yaitu umpan, permeate dan retentate. Konsentrasi
umpan akan lebih kecil dari permeate atau retentate nya. Berdasarkan
fenomena tersebut maka ada beberapa parameter proses yang dapat
membedakan proses satu dengan proses lainnya Baik pada proses
ultrafiltrasi maupun reverse osmosis produksi VCO, diharapkan rejeksi
dan selektifitas yang tinggi, untuk menghasilkan produk yang diinginkan
Sistem yang memakai resirkulasi adalah pada bagian reverse osmosis
yang bertujuan untuk mencapai spesifikasi produk.
2.2.3 Karakteristik Membran
Karakteristik membran dilakukan untuk mengetahui sifat –
sifat membran yang dihasilkan. Dengan karakteristik ini akan
memberikan sejauh mana efisiensi dan efektifitas yang dapat
diperoleh dari membran yang telah dibuat. Ada beberapa macam
teknik yang bisa digunakan untuk mengetahui karakteristik
membran, namun dalam penelitian ini hanya digunakan 2 teknik
yang umum, yaitu permeabilitas dan permeselektifitas.
A. Permeabilitas
Permeabilitas menyatakan ukuran kecepatan suatu
spesi tertentu untuk melewati membran. Membran yang baik
adalah membran yang mempunyai permeabilitas yang besar.
Metode permeabilitas digunakan dengan asumsi daya kapilaritas
yang melalui membran pada temperatur konstan dengan
menggunakan persamaan :
Hagen Poiseuille :
Dimana j adalah fluks fluida melalui membran dengan driving
force ∆P/∆X, ∆P merupakan perbedaan tekanan (N/m
²
) dan ∆Xadalah ketebalan membran (m). Faktor pembanding terdiri dari jari
– jari r (m), viscositas cairan η (pa.s), polaritas permukaan
membran є (= n π r
² /
luas permukaan) dan faktor tortuosity τ.Metode ini sangat mudah, fluks fluida melalui membran dihitung
sebagai fungsi tekanan. Pada saat tekanan minimum, pori terbesar
menjadi permeable, pori yang lebih kecil masih bersifat
impermiable. Tekanan minimum sangat bergantung pada tipe
material membran (sudut kontak), tipe permeat (tegangan
permukaan) dan ukuran pori. Persamaan yang cukup sederhana
untuk menyatakan permeabilitas adalah :
V J =
A . t
Dimana :
V = adalah volume permeat (Liter)
t = adalah selang waktu pengambilan permeat (jam)
A = adalah luas permukaan membran (m³) Єr² ∆P J =
B. Permeselektivitas
Permeselektivitas Adalah kemampuan membran untuk
menahan atau melewatkan suatu spesi tertentu. Untuk membran
berpori Permeselektivitas ditentukan oleh batas berat molekul yang
dapat ditahan.
Pada proses ultrafiltrasi kemampuan membran dinyatakan
dengan kemampuan untuk menahan molekul yang mempunyai
ukuran spesifik. Hal ini diukur dengan rejeksi (R) yang dapat
ditulis :
% R = [1 – Cp/Cf] x 100%
Dimana :
Cp adalah konsentrasi permeat
Cr adalah konsentrasi feed
2.2.4 Karakteristik Membran yang digunakan: Pada tahap ultrafiltrasi
Proses membran Ultrafiltrasi (UF) merupakan upaya pemisahan
dengan membran yang menggunakan gaya dorong beda tekanan sangat
dipengaruhi oleh ukuran dan distribusi pori membran. Proses pemisahan
terjadi pada partikel-partikel dalam rentang ukuran koloid. Membran ini
beroperasi pada tekanan antara 1-5 bar dan batasan permeabilitasnya
Spesifikasi ultrafiltrasi yang akan digunakan untuk pemisahan
protein dari air dan minyak dalam produksi VCO, adalah sebagai
berikut:
Modul : plate and frame
Modul plate and frame yang digunakan pada proses ultrafiltrasi
memiliki kelebihan pada kemampuan menampung suspended solid (SS).
Kemampuan menampung suspended solid menjadi pertimbamngan
utama pada pemilihan ultrafiltrasi untuk memproduksi VCO, karena
protein yang akan dipisahkan berbentuk suspended solid.
Keuntungan menggunakan modul plate and frame :
- Sangat kompak (rapat).
- Biaya rendah untuk penggantian membran.
Kelemahan menggunakan modul plate and frame :
- Memerlukan filtrasi awal
- Penggantian membran agak sukar.
Spesifikasi Ultrafiltrasi
Spesifikasi ultrafiltrasi yang akan digunakan untuk pemisahan
protein dari air dan minyak dalam produksi VCO, adalah sebagai
berikut:
Jenis : Ultrafiltrasi
Ketebalan : 150 µm
Ukuran pori : 1-100 nm
Prinsip pemisahan : mekanisme penyaringan
Aplikasi utama : dairy (susu, whey, pembuatan keju), pengolahan
air, metalurgi (emulsi minyak-air, elektropaint
recovery).
2.2.5. Pemisahan VCO menggunakan membran selulosa nitrat
Direkomendasikan untuk sebagian besar aplikasi rutin, membran
ini diproduksi di bawah kondisi yang dikontrol ketat. Pengguna akan
mendapatkan keuntungan dari peningkatan kinerja yang sekarang
tersedia di membran filter Whatman, termasuk distribusi ukuran pori
yang sangat sempit dan rendahnya tingkat extractables.
2.2.5.1 Kekuatan dan fleksibilitas yang lebih tinggi
Kebanyakan membran dasarnya rapuh dan sulit untuk
menangani, tidak jarang untuk penyaring untuk rusak selama
pembebanan ke pemegang atau saat digunakan. Whatman filter
membran selulosa nitrat memiliki fleksibilitas terasa lebih baik
dan dibuat untuk mentolerir penyalahgunaan selama penanganan,
pemuatan dan autoclaving tanpa mengorbankan integritas.
Selaput ini adalah salah satu jenis terkuat mereka tersedia, yang
diukur dan dibandingkan dengan tes tekanan meledak.
2.2.5.2 Terekstrak rendah tingkat
Tingkat extractables di filter membran telah menjadi lebih
jaringan dan melacak aplikasi analisis dapat terpengaruh oleh
tingkat terekstrak tinggi. Whatman filter membran selulosa nitrat
memiliki tingkat rendah extractables, umumnya di bawah
membran lainnya yang sejenis.
2.2.5.3Persempit distribusi ukuran pori
Salah satu ciri utama dari membran filter Whatman adalah
distribusi ukuran pori sempit. Ukuran pori membran dinilai dari
sistem dikendalikan erat karena lanjutan pembuatan kontrol dan.
Sebagai tambahan,-to-batch batch variasi diminimalkan
memberikan hasil yang lebih konsisten laboratorium.
2.2.5.4 Peningkatan stabilitas suhu
Membran filter biasanya diautoklaf pada 121°C tanpa
kehilangan integritas. membran Selulosa nitrat diberikan sebagai
lingkaran, lembaran atau gulungan.
2.2.5.5 Fitur dan manfaat
Persempit distribusi ukuran pori-pori untuk menangkap
permukaan diperbaiki dan analisis
2.2.6 Spesifikasi Membran Selulosa Nitrat Selulosa Nitrat
Ketebalan : 105-140 μm
Berat : 3,6-5,5 mg / cm 2
Maksimum suhu layanan : 80 º C
2.2.7. Pengertian Protein Nabati
Makanan nabati tidak mengandung kolesterol yang bisa
menaikkan kadar kolesterol darah yang membawa risiko terhadap
jantung.
Disamping itu daging juga tidak mengandung serat makanan.
Sumber serat adalah makanan nabati, terutama buah, sayur, dan
kacang-kacangan. Dimana serat makanan memiliki peran penting yang
dibutuhkan tubuh untuk memperlancar proses pengeluaran sisa-sisa
makanan dari usus.
Selain serat, makanan nabati juga mengandung banyak zat-zat
nongizi seperti ratusan jenis karotin, khlorofil dan zat makanan minor
yang berfungsi antioksidan, antitumor, antikanker.
2.2.8 Protein yang terdapat pada Blondo
Blondo adalah protein kelapa yang berkualitas tinggi yang
mengandung asam amino esensial dan dapat dimanfaatkan sebagai
bahan tambahan atau alternatif makanan bergizi tinggi serta harganya
relatif lebih murah. Blondo dapat diperoleh sebagai hasil samping
pembuatan minyak kelapa dengan proses basah yakni proses ekstraksi
minyak kelapa dari bahan santan kelapa. Proses ekstraksi teknik basah
ini ini cukup bervariasi antara lain proses pengasaman, enzimatik,
pancingan, mekanik, thermal dan lain sebagainya. Metode pancingan
yakni minyak yang diolah tanpa perlakuan panas berlebihan atau tanpa
penggunaan bahan kimia tambahan. Proses ini dilakukan hanya dengan
menempatkan sejumlah minyak pemancing di atas permukaan krim
santan pada perbandingan volume 1:3. Blondo dari hasil samping
pembuatan minyak kelapa dengan metode pancingan memiliki kualitas
baik sebagai sumber bahan pangan dengan pertimbangan blondo yang
diperoleh terbebas dari penambahan zat-zat lain dari luar serta tidak
menghasilkan perubahan karakteriisik (warna dan bau) yang berarti.
2.3 Hipotesa
Membran ultrafiltrasi dengan menggunakan material sellulosa
BAB III
PELAKSANAAN PENELITIAN
Minyak kelapa yang tidak mengalami hidrogenasi disebut minyak kelapa
virgin (murni) dan bebas dari lemak trans. Minyak kelapa murni (Virgin Coconut
oil) kaya dengan asam laurat, asam lemak rantai medium. Pembuatan Virgin Coconut Oil serta pemurniannya menggunakan bahan, alat, peubah, dan prosedur
pelaksanaan sebagai berikut :
3.1 Bahan yang digunakan:
Bahan utama yang kita gunakan adalah Virgin Coconut Oil (VCO)
yang telah diproduksi dengan menggunakan metode sentrifugasi. VCO ini
kita peroleh dari peneliti yang terdahulu. VCO tersebut masih mengandung
protein sehingga belum memenuhi SNI.
3.2 Alat yang digunakan:
Alat utama yang kita gunakan dalam pengambilan protein dalam
VCO ini adalah satu set alat membran ultrafiltrasi dengan menggunakan
bahan membran selulose nitrat. Sedangkan alat – alat bantu lainnya seperti
3.3 Gambar Rangkaian Alat
Gambar 3.1
Rangkaian Alat Membran Ultrafiltrasi
3.4 Variabel – Variabel Penelitian : 3.4.1 Variabel Tetap
a. Jenis membran : Ultrafiltrasi
b. Modul membran : Plate and frame
c. Bahan membran : Nitrocellulose
d. Volume umpan : 1 liter
3.4.2 Variabel Berubah
a. Tekanan operasi (∆P) : 1.403; 1.456; 1.534; 1.635; 1.711 (atm)
3.5 Prosedur Penelitian
Gambar 3.2
Skema Pengambilan Protein VCO dengan Membran Ultrafiltrasi
Dengan susunan peralatan seperti pada gambar di atas, VCO
yang digunakan sebagai umpan membran dengan volume sebanyak 1
liter dimasukkan dalam tangki umpan, kemudian dialirkan ke modul
membran dengan menggunakan pompa dengan tekanan yang telah
ditentukan. Sistem dioperasikan 30 menit untuk menstabilkan kondisi
proses, dimana retentat akan ditampung untuk dianalisa sesuai dengan
variabel yang dijalankan, sedangkan permeat akan di ditampung.
Diulangi dengan cara yang sama untuk tekanan operasi dan waktu
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Analisa
Tabel 4.1 Pengaruh waktu terhadap kadar protein retentat pada berbagai variasi tekanan
Tabel 4.2 Pengaruh waktu terhadap kadar air retentat pada berbagai variasi tekanan
Bahan Yang di
Tabel 4.3 Pengaruh waktu terhadap kadar asam laurat retentat pada berbagai variasi tekanan
IV.2 Hasil perhitungan a. Protein retentat
Tabel 4.4 Pengaruh antara waktu dan volume protein retentat terhadap fluks pada tekanan 1.403 atm
Tabel 4.5 Pengaruh antara waktu dan volume protein retentat terhadap fluks pada tekanan 1.456 atm
Tabel 4.7 Pengaruh antara waktu dan volume protein retentat terhadap fluks pada tekanan 1.635 atm
Tabel 4.8 Pengaruh antara waktu dan volume protein retentat terhadap fluks pada tekanan 1.711 atm
b. Asam laurat Retentat
Tabel 4.10 Pengaruh antara waktu dan volume asam laurat retentat terhadap fluks pada tekanan 1.456 atm
Tabel 4.11 Pengaruh antara waktu dan volume asam laurat retentat terhadap fluks pada tekanan 1.534 atm
Tabel 4.13 Pengaruh antara waktu dan volume asam laurat retentat terhadap fluks
Tabel 4.14 Pengaruh antara waktu dan volume air retentat terhadap fluks pada tekanan 1.403 atm
Tabel 4.16 Pengaruh antara waktu dan volume air retentat terhadap fluks pada tekanan 1.534 atm
Tabel 4.17 Pengaruh antara waktu dan volume air retentat terhadap fluks pada tekanan 1.635 atm
d. % rejeksi protein pada permeat
Tabel 4.19 Pengaruh antara waktu dan volume protein permeat terhadap %rejeksi pada tekanan 1.403 atm
Tabel 4.20 Pengaruh antara waktu dan volume protein permeat terhadap %rejeksi pada tekanan 1.456 atm
Tabel 4.22 Pengaruh antara waktu dan volume protein permeat terhadap %rejeksi pada tekanan 1.635 atm
4.2 Grafik dan Pembahasan
a. Grafik Fluks
Grafik 4.1
Hubungan antara tekanan dan waktu terhadap fluks pada berbagai variasi waktu
Pemabahasan :
Pada grafik di atas menunjukkan bahwa semakin tinggi tekanan operasi, nilai fluks yang
dihasilkan semakin turun tetapi tidak begitu signifikan. Hal ini menunjukkan bahwa keadaan
membran masih dalam keadaan baik karena belum terjadi fouling pada grafik di atas juga
menunjukkan bahwa semakin lama waktu operasi, semakin turun nilai fluks yang dihasilkan.
hal ini menunjukkan bahwa keadaan membran sudah tidak baik, karena telah terjadi fouling.
Hal ini ditunjukkan dalam persamaan :
b. Kadar Protein Retentat
Grafik 4.2
Hubungan tekanan terhadap kadar protein pada berbagai variasi waktu
Pembahasan :
Pada grafik di atas terlihat bahwa semakin tinggi tekanan operasi, semakin tinggi
kadar protein yang dihasilkan. Hal ini disebabkan karena protein banyak yang
tidak dapat melewati membran atau banyak yang tertahan oleh membran,
sehingga kadar protein di retentat bertambah. Hal ini terlihat bahwa ukuran
protein lebih besar dari ukuran pori dari membran sehingga protein tertahan oleh
c. Kadar Asam Laurat Retentat
Grafik 4.3
Hubungan tekanan terhadap kadar asam laurat pada berbagai variasi waktu
Pembahasan :
pada grafik di atas menunjukkan bahwa semakin besar tekanan, kadar asam laurat semakin turun.
Penurunan kadar asam laurat tersebut, disebabkan karena pada proses pemisahan menggunakan
membran, asam laurat tersaring sebagai permeat sehingga kadar asam laurat yang ada di dalam
retentat semakin berkurang. Hal ini disebabkan karena banyaknya kadar air yang tidak bisa melewati
d. Kadar Air Retentat
Grafik 4.4
Hubungan tekanan terhadap kadar air pada berbagai variasi waktu
Pembahasan :
Pada grafik di atas menunjukkan bahwa semakin besar tekanan operasi, kadar air pada
retentat semakin meningkat. Hal ini disebabkan karena pada waktu penyaringan, banyak
asam laurat yang dapat lolos pada membran sehingga kadar air di dalam retentat semakin
e. % Rejeksi Protein
Grafik 4.5
Hubungan tekanan terhadap % rejeksi (protein retentat) pada berbagai variasi waktu
Pembahasan :
Pada grafik di atas menunjukkan bahwa semakin besar tekanan operasi, semakin
besar pula % rejeksi yang dihasilkan dan semakin lama waktu operasi, nilai %
rejeksi yang dihasilkan semakin menurun. Hal ini menunjukkan bahwa banyak protein
(blondo) yang tertahan pada permukaan membran sehingga membran terjadi fouling
(penyumbatan). Hal ini terlihat bahwa membran dapat menyaring protein dalam VCO
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
1. Berdasarkan hasil penelitian Pengambilan Protein Dalam Virgin
Coconut Oil (VCO) Dengan Metode Membran Ultrafiltrasi dapat
disimpulkan bahwa : hasil terbaik pada tekanan 1.403 atm dan waktu
operasi 150 menit yaitu mendapatkan kadar protein sebesar 0,128%.
2. Dari hasil yang telah diperoleh dapat dikatakan bahwa membran
ultrafiltrasi dapat digunakan untuk memisahkan perotein dari VCO.
5.2 Saran
Diharapkan penelitian ini dapat dikembangkan kembali oleh peneliti berikutnya
dengan menggunakan variabel-variabel lain : Terutama tekanan yang lebih besar
DAFTAR PUSTAKA
Winarno, F.G., 1995,“Enzim Pangan“. PT. Gramedia Pustaka Utama :Jakarta. Jonh M deman,1997, Kimia Makanan, edisi kedua, penerbit ITB, Bandung.
Ketaren, S. 2005. Minyak dan Lemak Pangan. Univesitas Indonesia : Jakarta
Mulder, M. 1991. Basic Prinsiples of Membran Technology. Kluwer Academic Publisher : Netherlands
http://digilib.itb.ac.id/gdl.php?mod=browse&op=read&id=oai:www.digilib.br awijaya.ac.id:JIUBRA020000652&q=Kesehatan
