C - 36
PEMANFAATAN SELULOSA DIASETAT DARI BIOFIBER LIMBAH POHON PISANG DAN KITOSAN DARI CANGKANG UDANG SEBAGAI BAHAN BAKU
MEMBRAN MIKROFILTRASI UNTUK PEMURNIAN NIRA TEBU (THE UTILIZATION OF CELLULOSE DIACETATE FROM BIOFIBER WASTE
BANANA TREE AND CHITOSAN FROM SHRIMP OF RAW MATERIALS MICROFILTRATION MEMBRANE FOR RAW CANE PURIFICATION)
Siti Wafiroh1, Abdulloh2
Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga E-mail : sitiwafiroh@yahoo.com
Abstrak. Penelitian ini bertujuan untuk memanfaatkan selulosa diasetat dari biofiber limbah pohon pisang yang dikompositkan dengan kitosan dari limbah cangkang udang sebagai bahan baku membran mikrofiltrasi dan diaplikasikan untuk pemurnian nira tebu. Selulosa diasetat disintesis dari selulosa biofiber limbah pohon pisang melalui proses asetilasi. Membran dibuat dengan metode inversi fasa dengan variasi komposisi penyusun membrannya : kitosan, selulosa diasetat, formamida.Membran mikrofiltrasi dikarakterisasi dengan uji sifat mekanik, kinerja membran , uji spektroskopi Fourier Transform Infra Red (FTIR), uji morfologi membran dengan Scanning Electron Microscopy (SEM). Membran dengan sifat mekanik dan kinerja optimum diperoleh pada komposisi optimal kitosan 3%, formamida 8 mL dan selulosa diasetat 3%. Karakterisasi membran yang optimal kinerja membran diperoleh : fluks = 194 L/m2.hari dan rejeksi = 94,58%, sifat mekanik membran yaitu stress 44,3 kN/mm2,
strain 0.04969 dan Modulus Young 0.08914 kN/mm2 , morfologi membran dengan SEM
diperoleh ukuran pori dan distribusi yang rata. Selanjutnya membran mikrofiltrasi dapat diaplikasikan untuk pemurnian nira tebu yaitu meningkatkan nilai brix serta menghasilkan nira tebu yang jernih sehingga dapat meningkatkan kualitas produksi gula.
Kata Kunci : Biofiber, selulosa diasetat, kitosan, membran
Abstract. This research aims to utilize cellulose diacetate from biofiber was composite waste banana tree with chitosan from shrimp shell waste as a raw material was applied to membrane microfiltration and clarification of sugarcane juice. Cellulose is synthesized from cellulose diacetate biofiber waste banana tree through the process of acetylation. Membranes prepared by phase inversion method with a variation of the composition of constituent membrane : chitosan, cellulose diacetate, formamide, microfiltration membrane characterized by mechanical properties testing, membrane performance, Fourier Transform Infra Red (FTIR) spectroscopy, membrane morphology by Scanning Electron Microscopy (SEM). Membranes with properties mechanical and optimum performance are obtained at an optimal composition of chitosan 3%, formamide 8 mL and cellulose diacetate 3%. Characterization of the optimal membrane performance obtained membrane flux 194 L/m2.day and rejection 94.58%. The mechanical properties of the membrane stress is 44.3 kN/mm2, a strain is 0.04969 and Young's modulus, 0.08914 kN/mm2. The membrane morphology obtained by SEM and the pore size distribution is flat. Furthermore, microfiltration membranes can be applied to the purification of cane juice that is increasing the value of brix and palm sugar cane produces crystal clear so that it can improve the quality of sugar production.
C - 37 PENDAHULUAN
Green technology dan renewable resources merupakan ciri-ciri teknologi masa depan. Salah satu teknologi yang berbasiskan green technology adalah teknologi pemisahan yang menggunakan membran yang memanfaatkan bahan terbarukan yaitu polimer alam (Lankaster, 2002).
Teknologi pemisahan berbasiskan teknologi membran pada saat ini semakin terlihat atraktif sebagai alternatif pengganti proses-proses pemisahan konvensional. Hal ini disebabkan karena pemisahan dengan membran memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan teknik pemisahan lainnya, antara lain : sederhana, murah karena pemisahan dilakukan pada suhu rendah, pori dapat dibuat sesuai penggunaannya (Baker, 2004). Teknologi membran telah banyak diaplikasikan dalam berbagai bidang, diantaranya di bidang industri kimia dan farmasi, bidang pengolahan limbah dan teknologi lingkungan bidang pengolahan minyak, yaitu proses pengolahan vegetable oil (Coutinho, 2009). Hal ini membuktikan bahwa teknologi membran sangat dibutuhkan seiring dengan perkembangan teknologi. Akan tetapi, perkembangan teknologi membran di Indonesia tidak secepat di negara lain. Hal ini disebabkan karena mahalnya material membran yang masih harus diimpor. Oleh sebab itu perlu dilakukan penelitian untuk mencari bahan alternatif yang bisa digunakan sebagai material membran.
Pada dasarnya, material membran dapat berasal dari keramik, silika, zeolit, logam, kaca, atau polimer (Drioli, et al., 2010). Salah satu contoh polimer yang dapat digunakan untuk material membran adalah selulosa atau turunannya seperti selulosa diasetat. Indonesia memiliki sumber daya hasil hutan maupun hasil pertanian sebagai potensi bahan selulosa yang sangat kaya, salah satunya adalah biofiber limbah pohon pisang. Biofiber
limbah pohon pisang mempunyai kandungan selulosa yang cukup tinggi, yaitu selulosa (60-65% %) (Wang, 2010). Dengan besarnya kandungan selulosa tersebut, maka biofiber pohon pisang dapat dijadikan sebagai alternatif material membran.
Membran yang berasal dari polimer alam mempunyai keunggulan dibandingkan membran bermaterial polimer sintetik yaitu bersifat biodegradable (Wafiroh, 2010). Namun kelemahannya yaitu sifat mekanik yang kurang optimal sehingga menyebabkan penggunaan membran tidak dapat bertahan lama. Pada membran dari material anorganik memiliki sifat mekanik dan stabilitas termal yang tinggi serta mempunyai keseragaman ukuran pori. Akan tetapi, kelemahan dari membran anorganik ini adalah tingginya temperatur yang dibutuhkan untuk proses preparasi membran sehingga biaya yang dibutuhkan juga tinggi (Wafiroh, 2011). Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian tentang material membran dari polimer alam dengan sifat mekanik dan kestabilan termal yang tinggi agar diperoleh membran dengan kualitas yang tinggi pula.
Nira tebu yang dihasilkan oleh pabrik gula mengandung sukrosa dan beberapa bahan pengotor yang berupa bahan non gula seperti gula pereduksi, asam organik, asam anorganik, asam amino, protein, pati, lilin, gum, mineral, bahan pembentuk warna dan bahan tersuspensi lainnya. Selain bahan pengotor tersebut, dalam nira tebu juga dimungkinkan terjadi kontaminasi mikroorganisme oleh material-material yang terlibat dalam proses pembuatan gula. Jika pengotor dan kontaminan mikroorganisme dalam proses produksi gula tersebut tidak dihilangkan, maka warna gula akan menjadi kecoklatan dan mengakibatkan penurunan produksi gula. Oleh karena itu, perlu adanya alternatif untuk mengatasi permasalahan tersebut
C - 38 agar dihasilkan gula berkualitas tinggi dengan biaya produksi yang rendah (Mathlouthi, 2007) .
Salah satu alternatif teknologi yang dewasa ini mampu menghasilkan gula dengan mutu tinggi dan biaya relatif rendah adalah membran filtrasi (Kaseno, et al., 2002, Abbara, et al., 2007 dan Mathlouthi, 2007). Membran mikrofiltrasi selulosa diasetat yang telah banyak diaplikasikan dalam pengolahan nira tebu dapat ditambahkan bahan membran lain seperti TiO2 agar sifat mekanik dan kinerja membran menjadi optimal (Wafiroh, 2010).
Berdasarkan uraian di atas, maka dalam penelitian ini akan dipelajari tentang pembuatan membran selulosa diasetat dari biofiber limbah pohon pisang yang dikompositkan dengan kitosan dari cangkang udang. Pembuatan membran mikrofiltrasi dilakukan dengan metode inversi fasa dengan variasi komposisi bahan pembuat membran. Membran mikrofiltrasi selanjutnya dikarakterisasi yang meliputi penentuan sifat mekanik, kinerja membran (fluks dan rejeksi), spektra Fourier Transform Infra Red (FTIR), morfologi membran dengan SEM (Scanning Electron Microscopy) dan membran diaplikasikan untuk peningkatan kualitas nira tebu.
METODE PENELITIAN Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat-alat gelas, sel filtrasi dead end, seperangkat alat uji SEM, alat autograph tipe AG-10TE shimadzu dan seperangkat alat uji FTIR, Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah aquades, formamida, NaOH teknis, aseton (p.a), Ca(OH)2 teknis, asam asetat glasial (p.a), anhidrida asetat, NaOCl teknis, H2SO4 pekat dan HCl (p.a), biofiber limbah pohon pisang dan cangkang udang.
PROSEDUR
Isolasi Selulosa Biofiber dari Limbah Pohon Pisang
Biofiber limbah pohon pisang dibersihkan, dikeringkan dan sebanyak 20 gram direndam dengan Ca(OH)2 2,5% (b/v). Biofiber yang bebas basa direfluks dengan NaOH 17,5 (b/v) selama 4 jam. Tahap pemutihan (bleaching) dilakukan dengan merendam biofiber NaOCl 5% (v/v) selama ± 0,5 jam.
Transformasi Selulosa menjadi Selulosa Diasetat Biofiber Limbah Pohon Pisang Sebanyak 10 gram pulp selulosa biofiber ditambah dengan 24 ml asam asetat glasial diaduk selama 1 jam. Campuran ini kemudian ditambah dengan campuran 60 ml asam asetat glasial dan 0,5 ml H2SO4 pekat dan diaduk kembali selama 1 jam, kemudian didinginkan hingga mencapai suhu 18˚C. Setelah proses pendinginan selesai, campuran ditambahkan 27 ml anhidrida asetat. Selanjutnya, ditambahkan tetes demi tetes 3 ml asam asetat 67% (v/v) selama 2 jam pada suhu 40˚C dan diaduk selama 15 jam.
Campuran diendapkan dengan
penambahan aquades tetes demi tetes sampai terbentuk endapan yang berupa serbuk. Endapan kemudian disaring dan dicuci dengan aquades hingga netral dan dikeringkan dalam oven pada suhu 60-70˚C dan dilakukan karakterisasi yang meliputi : uji kelarutan, penentuan berat molekul rata-rata dan FTIR.
Sintesis Kitosan dari dari Cangkang Udang
Sintesis kitosan diawali dengan isolasi kitin dari limbah cangkang udang yang melalui tahap-tahap : deproteinasi, deminerasi dan deasetilasi. Deproteinasi dilakukan dengan NaOH 3,5% dengan perbandingan antara kulit udang dengan larutan NaOH 1:10 (w/v). selama 2 jam pada suhu 65oC. Pada tahap demineralisasi kitin kasar ditambahkan larutan HCl 2N dengan perbandingan antara kulit udang
C - 39 dan larutan HCl 1:15 (w/v). Deasetilasi dilakukan dengan ditambahkan larutan NaOH 50% dengan perbandingan antara kitin dan larutan NaOH 1:10 (w/v). Campuran direbus pada suhu ± 120oC selama lebih kurang 2 jam. Setelah itu campuran disaring dan dikeringkan serta dikarakterisasi meliputi : uji kelarutan, FTIR dan penentuan berat molekul rata-rata.
Pembuatan Membran Komposit Selulosa diasetat-Kitosan
Pembuatan membran mikrofiltrasi selulosa diasetat dari biofiber limbah pohon pisang dan kitosan dari limbah cangkang udang ini dilakukan dengan dua tahap, yaitu pembuatan larutan dope dan pencetakan membran dengan metode inversi fasa. Pembuatan larutan dope dilakukan dengan mencampurkan kitosan 3% dilarutkan dalam asam asetat 2%, dan selulosa diasetat dengan variasi konsentrasi (3%; 4%; 5%; 6%) (dilarutkan di dalam aseton) dan 8 mL formamida kemudian diaduk kembali hingga homogen. Tahap selanjutnya adalah pencetakan membran dengan metode inversi fasa.
Karakterisasi Membran Mikrofiltrasi 1. Penentuan sifat mekanik
membran
Penentuan sifat mekanik membran dilakukan dengan uji tarik. Sampel membran dipotong dengan ukuran 2 x 9 cm kemudian ujung sampel yang telah diukur panjang awalnya (l0) dijepit dengan alat uji tarik dan ditarik hingga putus, sehingga diperoleh perubahan panjang (Δl) dengan gaya tertentu (N). Data yang diperoleh dapat digunakan untuk menentukan nilai stress, strain dan Modulus Young.
2. Penentuan kinerja membran Parameter utama dalam penentuan kinerja membran adalah fluks dan rejeksi. Pengukuran nilai fluks dilakukan dengan mengukur volume nira yang tertampung dalam selang waktu tertentu. Sedangkan untuk penentuan nilai rejeksi dilakukan dengan mengukur konsentrasi filtrat nira
sebelum dan sesudah melewati membran dengan turbidimeter.
3. Penentua morfologi membran Dalam penentuan morfologi membran, sampel membran yang akan diperiksa dengan SEM dikeringkan terlebih dahulu kemudian direndam dengan nitrogen cair selama beberapa detik hingga membran mengeras. Sampel yang telah direndam kemudian diangkat dan dipatahkan dengan pinset pada kedua ujungnya. Selanjutnya potongan sampel ini dilapisi dengan emas murni (coating) yang berfungsi sebagai penghantar. Permukaan dan penampang melintang sampel kemudian difoto dengan perbesaran tertentu.
4. Analisis Fourier Transform Infra Red (FTIR)
Analisis FTIR ini dilakukan dengan mencampur 1 mg membran mikrofiltrasi selulosa diasetat-kitosan dan 100 mg KBr. Campuran kemudian dihaluskan dengan mortar dan dimasukkan dalam pellet dan ditekan hingga membentuk lapisan yang transparan. Selanjutnya pellet dimasukkan ke tempat sampel dan diuji pada daerah spektra 300-4000 cm-1.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Isolasi Selulosa Biofiber limbah pohon pisang
Tujuan isolasi selulosa biofiber adalah memisahkan selulosa dengan penyusun senyawa-senyawa yang terdapat dalam biofiber yaitu lignin dan hemiselulosa. Pada proses isolasi ini, dilakukan proses perendaman biofiber limbah pohon pisang dengan Ca(OH)2 bertujuan agar serat biofiber limbah pohon pisang dapat menggembung sehingga lebih lunak dan menjadi lebih reaktif. Pada proses refluks dengan NaOH, dihasilkan serat biofiber limbah pohon pisang yang lebih lunak dibandingkan dengan sebelumnya. Selain itu, pada proses ini juga terjadi perubahan warna pada larutan NaOH, dari tidak berwarna berubah
C - 40 menjadi coklat pekat. Perubahan ini disebabkan karena lignin dan hemiselulosa yang terkandung dalam biofiber limbah pohon pisang telah berhasil terdegradasi menjadi monomernya dan telah larut dalam NaOH. Proses pemutihan selulosa biofiber limbah pohon pisang ini bertujuan untuk menghilangkan sisa-sisa lignin yang masih terkandung dalam pulp biofiber limbah pohon pisang hasil refluks.
Hasil Transformasi Selulosa menjadi Selulosa Diasetat Biofiber Limbah Pohon Pisang
Pada proses transformasi selulosa menjadi selulosa diasetat dilakukan dengan metode asetilasi yang meliputi reaksi penggembungan, reaksi asetilasi dan reaksi hidrolisis. Reaksi penggembungan pada proses sintesis berfungsi untuk menggembungkan selulosa sehingga dapat meningkatkan reaktivitas dan aksesibilitas gugus hidroksil pada selulosa. Pada proses asetilasi ditambahkan campuran asam asetat glasial dan katalis asam sulfat pekat. Hal ini bertujuan untuk mempercepat terjadinya reaksi antara gugus hidroksil pada selulosa dengan anhidrida asetat. Hasil dari proses ini adalah selulosa triasetat yang kental dan berwarna kecoklatan.
Untuk mengubah selulosa triasetat menjadi selulosa diasetat, dilakukan tahap hidrolisis dengan asam asetat glasial 67% karena kandungan air yang terdapat di dalamnya mampu menghidrolisis gugus asetil selulosa triasetat pada atom C nomor 6 serta menghilangkan sisa anhidrida asetat menjadi asam asetat.
Hasil sintesis selulosa dan selulosa diasetat dari biofiber limbah pohon pisang dapat dianalisis gugus fungsinya menggunakan spektroskopi FTIR. Hasil spektrumnya ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Spektrum FTIR selulosa (hitam), selulosa diasetat hasil sintesis (merah) dan selulola diasetat standar (hijau)
Dari Gambar 1 spektrum serapan selulosa diasetat biofiber dan selulosa diasetat komersial relatif sama. Puncak serapan yang khas terjadi pada gugus karbonil (1751.36 dan 1751.36 cm-1) dan gugus asetil C-O ulur (1049.28 dan 1049.28 cm-1) dan -C-O-C- yang merupakan ikatan glikosidik antara monosakarida muncul pada bilangan gelombang 1234.44 cm-1 (selulosa diasetat biofiber limbah pohon pisang) dan 1234.44 cm-1(selulosa diasetat standar) yang sangat tajam. Jika dibandingkan hasil FTIR dari selulosa dan selulosa diasetat pulp biofiber dan selulosa diasetat komersial, terlihat bahwa gugus OH pada selulosa digantikan dengan gugus asetil pada selulosa diasetat sehingga gugus OH pada selulosa diasetat intensitasnya menurun sedangkan intensitas puncak serapan gugus asetil meningkat dan muncul gugus karbonil. Ini membuktikan bahwa pada proses asetilasi selulosa benar-benar berubah menjadi selulosa diasetat. Selulosa diasetat hasil sintesis larut dalam aseton dan mempunyai berat molekul rata-rata 51147,15 Da.
C - 41 Hasil Sintesis Kitosan dari Cangkang Udang
Hasil FTIR kitin, kitosan dan kitosan komersil ditunjukkan pada gambar 2.
Gambar 2. Spektrum FTIR kitin (hitam), kitosan (ungu) hasil sintesisi dan kitosan komersil (merah)
Dari spektrum FTIR kitin pada gambar 2 terlihat terdapat puncak yang tajam pada bilangan gelombang 1627.92 cm-1 yang menunjukkan gugus amida (-NH) dan bilangan gelombang 3448.72 cm-1 yang menunjukkan gugus hidroksil (-OH). Sedangkan spektrum kitosan hasil isolasi maupun kitosan komersil mempunyai spektrum yang relatif sama dan terlihat telah terjadi transformasi kitin ke kitosan dengan berkurangnya serapan pada gugus amida yang ditunjukan oleh berkurangnya % transmitan. Hasil spektrum FTIR dari kitin dan kitosan kemudian dapat digunakan untuk menghitung besarnya derajat deasetilasi (DD) yaitu persentase gugus asetil yang dapat dihilangkan dari kitin maupun kitosan. DD kitin pada penelitian ini sebesar 53,06 % dan DD kitosan adalah 80,56 %. Semakin besar derajat deasetilasi dari kitosan maka semakin besar kelarutannya dalam asam asetat encer.
Hasil penentuan berat molekul rata-rata kitosan dari cangkang udang dengan metode viskometri yaitu 322.242,72 Dalton.
Hasil Karakterisasi Membran
1. Hasil permeabilitas dan perselektivitas membran kitosan-selulosa diasetat
Permeabilitas atau fluks diukur dengan menggunakan alat sel filtrasi dead end. Sebelum diukur fluknya membran terlebih dahulu dikompaksi dengan umpan akuades pada tekanan 2 kg/cm2 sampai volume akuades yang melewati membran konstan dengan waktu yang sama. Setelah hasil kompaksi selesai, akuades diganti dengan sampel nira tebu. Pengukuran fluks membran dilakukan dengan mengukur banyaknya sampel nira tebu yang melewati membran persatuan waktu dan persatuan luas membran. Hubungan antara nilai fluks dengan variasi penambahan selulosa diasetat ditunjukan pada gambar Gambar 3.
Gambar 3. Grafik hubungan variasi konsentrasi selulosa diasetat terhadap fluks
Dari grafik terlihat bahwa semakin tinggi penambahan CA maka semakin tinggi nilai fluks dari membran tersebut. Hal ini disebabkan CA berfungsi membentuk pori pada membran kitosan, sehingga semakin banyak pori pada membran fluks akan meningkat. Dari data hasil permeabilitas (fluks) membran kitosan dengan penambahan CA yang paling besar adalah komposisi membran kitosan 3% : CA 6% dengan fluks sebesar 232,73 (L/m2.hari). Sedangkan nilai fluks membran kitosan tanpa penambahan CA sebesar 9.05 L/m2.hari. 160 180 200 220 240 3 4 5 6 Fl u ks (L /m 2.h a ri ) Konsentrasi CA (%)
C - 42 Rejeksi atau perselektivitas membran dinyatakan sebagai harga koefisien rejeksi (%R). Pengukuran perselektivitas membran dilakukan dengan sampel nira tebu dengan cara menghitung kekeruhan nira sebelum dan sesudah
dilewatkan membran dengan
menggunakan turbidimeter dalam satuan NTU (Nephelometric Turbidity Unit). Hasil pengukuran rejeksi nira tebu terhadap variasi penambahan CA ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Grafik hubungan variasi konsentrasi CA terhadap koefisien rejeksi Dari grafik terlihat bahwa koefisien rejeksi terbesar dimiliki membran kitosan dengan penambahan CA sebesar 3% yaitu 94,58%. Hal ini berbanding terbalik dengan nilai fluks, semakin besar harga fluks maka semakin kecil nilai rejeksi yang diperoleh. Penambahan variasi konsentrasi CA mempengaruhi banyaknya distribusi pori pada membran kitosan. Semakin banyak penambahan CA maka semakin banyak distribusi pori pada membran kitosan. Laju alir membran semakin besar dengan bertambahnya distribusi pori sehingga kemampuan membran untuk menahan solut dalam umpan semakin kecil akibatnya nilai rejeksi membran kecil.
Hasil uji sifat mekanik membran kitosan dengan variasi penambahan CA
Sifat mekanik membran dilakukan dengan uji tarik. Hasil uji tarik dari membran kitosan dengan variasi penambahan selulosa diasetat ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Hasil uji tarik membran kitosan dengan variasi penambahan CA
Komposisi Membran Stress (kN/mm2 ) Strain Modulus Young (kN/mm2 ) Kitosan 3% - Formamida 8 mL-CA 3% 0.00245 0.0507 0.0484 Kitosan 3% - Formamida 8 mL-CA 4% 0.00195 0.0497 0.0393 Kitosan 3% - Formamida 8 mL-CA 5% 0.00075 0.0614 0.0122 Kitosan 3% - Formamida 8 mL-CA 6% 0.00045 0.0720 0.0063
Gambar 5. Hubungan variasi konsentrasi selulosa diasetat terhadap stress
Dari grafik terlihat yang mempunyai stress tertinggi adalah membran kitosan dengan penambahan selulosa diasetat konsentrasi 3% yaitu sebesar 24,5 x 10-4 (kN/mm2). Semakin besar penambahan konsentrasi CA nilai stress menurun, hal ini disebabkan membran dengan penambahan selulosa CA dengan konsentrasi yang tinggi memiliki pori yang banyak sehingga menurunkan sifat mekaniknya.
Hasil uji Fourier Transform Infra Red (FT-IR) pada membrane kitosan-CA
Uji FT-IR membran kitosan-CA yang optimal bertujuan untuk mengetahui perubahan gugus fungsi setelah terjadi ikatan pada masing-masing senyawa penyusunnya. Hasil spektrum membran tersebut terlihat pada Gambar 6.
0 10 20 30 3 4 5 6 St re ss x 1 0 -4 (k N /m m 2) Konsentrasi CA (%) 85 90 95 3 4 5 6 R e je ks i ( % ) Konsentrasi CA (%)
C - 43 Gambar 6. Spektrum FT-IR membran
kitosan-CA
Pada spektrum FT-IR membran kitosan-CA interaksi ikatan hidrogen intermolekuler antara kitosan, selulosa diasetat dan formamida pada bilangan
gelombang 3425.58 cm-1 dan
menunjukkan intensitas transmitan gugus hidroksil lebih besar daripada intensitas transmitan gugus hidroksil dari selulosa diasetat dan kitosan. Selain itu masih terlihat gugus amida pada bilangan gelombang 1674.21 cm-1
Hasil morfologi membran dengan SEM (Scanning Electron Microscopy)
Morfologi membran ditentukan dengan SEM untuk mengetahui permukaan dan penenpang lintang membran sehingga terlihat distribusi pori dan ukuran pori membran. Hasil SEM
pada permukaan dan penampang
melintang membran kitosan-CA optimal pada konsentrasi kitosan 3% : CA 3% : formamida 8 mL terlihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Hasil SEM permukaan (a) dan penampang melintang membran (b)
Pada permukaan membran terlihat distribusi pori yang merata dan cukup banyak, sehingga dapat meningkatkan fluks dari membran tersebut. Ukuran pori sangat kecil (< 5µm).
Aplikasi Membran Kitosan-CA dalam Penjernihan Nira Tebu
Membran kitosan-CA diaplikasikan untuk penjernihan nira tebu. Kekeruhan nira tebu sebelum dan sesudah dilewatkan
membran kitosan-CA diukur
kekeruhannya dengan menggunakan alat turbidimeter dengan satuan NTU (Nephelometric Turbidity Unit). Data hasil uji kekeruhan nira tebu dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 2. Data hasil uji kekeruhan nira tebu membran kitosan-CA
Komposisi Membran
NTU nira tebu sebelum melewati
membran
NTU nira tebu setelah melewati membran Kitosan 3% - CA 3%-Formamida 8 mL 53.2 2.88 Kitosan 3% - CA 4%-Formamida 8 mL 3,64 Kitosan 3% - CA 5%-Formamida 8 mL 4,37 Kitosan 3% - CA 6%-Formamida 8 mL 5,23
Dari data tersebut terlihat bahwa NTU nira tebu yang paling kecil setelah dilewatkan membran kitosan dengan penambahan CA dengan konsentrasi 3% yaitu sebesar 2.88 NTU, yang berbanding terbalik dengan harga fluks dari membran tersebut. Hal ini dikarenakan pada membran kitosan dengan penambahan CA dengan konsentrasi yang kecil pori yang terbentuk pada membran juga sedikit sehingga umpan membutuhkan waktu yang lama untuk melewati membran, oleh karena itu permeat yang dihasilkan lebih jernih. Hasil penjernihan nira tebu sebelum dipisahkan membran dengan sesudah
C - 44 dipisahkan membran terlihat pada Gambar 8.
Gambar 8. Hasil penjernihan nira tebu sebelum masuk membran (a) dan sesudah masuk membrane (b)
KESIMPULAN
Produk membran mikrofiltrasi telah berhasil dibuat pada komposisi optimal kitosan 3%, formamida 8 mL, selulosa diasetat 3%. Karakterisasi membran mikrofiltrasi yang optimal mempunyai kinerja membran : fluks = 194 L/m2.hari dan rejeksi = 94,58%, sifat mekanik membran yaitu stress 44,3 kN/mm2), strain 0.04969 dan Modulus Young 0.08914 kN/mm2 , morfologi membran dengan SEM diperoleh ukuran pori dan distribusi yang rata. Membran mikrofiltrasi dapat diaplikasikan untuk pemurnian nira tebu yaitu meningkatkan nilai brix serta menghasilkan nira tebu yang jernih sehingga dapat meningkatkan kualitas produksi gula. UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada Universitas Airlangga melalui Fakultas Sains dan Teknologi yang telah mendanai penelitian ini melalui Penelitian Hibah Kompetitif Kolaboratif Fakultas tahun Anggaran 2011.
DAFTAR PUSTAKA
Baker, Richard W., 2004, Membrane Technology and Applications. 2nd edition, John Wiley and Sons, New York
Coutinho, Cesar de Morais, 2009, State of Art of the Apllications of Membrane Technology to Vegetable Oils, State University of Campinas, Department of Food Technology, Laboratory of Fats and Oils (LOG), Brazil
Drioli, Enrico and Lidietta Giorno, 2010, Comprehensive Membrane Science and Engineering, Vol. 1, Elsevier B.V, United Kingdom
Griffiths, P.R., and James A. de Haseth, 2007, Fourier Transform Infrared Spectrometry, Second Edition, John Willey & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey
Lankaster, M, 2002, Green Chemistry, RSC Paperbacks, Cambridge
Mathlouthi, M., 2007, Highlights of the Twentieth Century Progress in Sugar Technology and the Prospects for the 21st Century. Centre Europol'Agro, Universite de Reims
Mulder, M., 1996, Basic Principle of Membrane Technology, Kluwer Academic Publ., London
Pabby, Anil K., Syed S.H. Rizvi, Ana Maria Sastre, 2008, Handbook of Membrane Saparation Chemical, Pharmautical, Food and Biotechnological Applications, CRC Press, New York Wafiroh, S .2010, Effects of TiO2 additon on
mechanical properties and performances of cellulose diacetate membrane from cane pulp (Saccharum Officinarum) for raw cane purification, Proceeding of The
2nd International Conference On
Chemical Sciences, Chemistry
Department, Gadjah Mada University, Yogyakarta
Wafiroh, S. 2011, The Production and Characterization of Cellulose Diacetate Membrane from Cane Pulp (Saccharum officinarum L.) Hybrid Zeolite Active for Raw Sugar Cane Purification, Proceeding of Third International Conference and worshops on Basic and Aplied, Airlangga University, Surabaya
