2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Alginat Alginat merupakan biopolymer yang telah banyak diaplikasikan pada bidang industri makanan, minuman, tekstil, kertas, cat dan farmasi. Alginat pertama kali ditemukan oleh Stanford pada awal tahun 1880. Asam alginat merupakan
copolymer
yang
tersusun
dari
dua
monomer
yaitu
asam
D-mannuronic (M) dan L-guluronic (G) yang dihubungkan dengan C1 dan C4. Alginat
juga
disekresikan
oleh
bakteri
Gram
negatif,
Pseudomonas aeruginosa dan Azotobacter vinelandii. Polisakarida (alginat) yang berasal dari bakteri ini mempunyai sifat-sifat fisika mirip dengan polisakarida yang berasal dari rumput laut, hanya berbeda dalam struktur kimia. Polisakarida (alginat) yang berasal dari bakteri terdiri dari kopolimer asam D-mannuronat dan asam L-guluronat yang mempunyai grup O-asetil yang dihubungkan oleh asam D-mannuronat (Sabra 1998). Alginat dari bakteri P. aeruginosa merupakan suatu eksopolisakarida yang merupakan polimer dari guluronic acid dan mannuronic acid, berbentuk gel kental di sekeliling bakteri. Alginat ini memungkinkan bakteri untuk membentuk biofilm, yaitu kumpulan koloni sel-sel mikroba yang menempel pada suatu permukaan misalnya jaringan paru. Alginat dapat melindungi bakteri dari pertahanan tubuh inang, seperti limfosit, fagosit, silia, di saluran pernafasan, antibodi dan komplemen. Koloni yang dibentuk halus dan berwarna kehijauhijauan (Natalia 2008). Penelitian struktur alginat dari beberapa spesies bakteri, menunjukkan bahwa polisakarida mempunyai beberapa tipe polimer yang berbeda, semuanya dengan komposisi kimia yang sama. Semuanya disusun dari dua asam uronat yang sama seperti alginat dari rumput laut, tetapi ada sedikit perbedaan dengan rumput laut yaitu bahwa beberapa darinya memiliki grup asetil yang tinggi dan beberapa grup asetil yang hanya mengandung residu D-mannuronat saja dalam polimer (Sabra 1998). Sintesa polimer seperti alginat oleh bakteri pertama kali dilaporkan oleh Linker dan Jones (1964) diacu dalam Sabra et al. (2001) menyatakan bahwa sifat
polisakarida dari galur Pseudomonas aeruginosa sama dengan asam alginat dari rumput laut. Berdasarkan hasil analisis menunjukkan adanya grup asetil dan ternyata polimer yang dihasilkan mirip dengan alginat yang berasal dari rumput laut dari segi komposisi, struktur dan sifat-sifat fisikanya. Alginat yang dihasilkan dari bakteri juga memiliki kelebihan dari pada alginat yang dihasilkan rumput laut. Alginat yang dihasilkan dari bakteri bersifat lebih pseudoplastik dibandingkan alginat yang dihasilkan dari rumput laut. Jika digunakan pada industri makanan, alginat yang berasal dari bakteri memberikan tekstur dan rasa yang memuaskan di dalam mulut dibandingkan alginat yang dihasilkan dari rumput laut. Menurut Clementi et al. (1995), alginat yang dihasilkan dari bakteri Azotobacter vinelandii DSM 576 dapat mencapai 4,98 g/l dengan metode fermentasi bacth bioreactor. Hal ini juga didukung oleh Parente et al. (1998) yang menghasilkan alginat sebanyak 3,9 g/l dengan residu gula 20 g/l (glukosa). Bakteri Pseudomonas mampu menghasilkan alginat sebanyak 5 g/l dengan metode flasks (Fett and Wijey 1995 diacu dalam Sabra 1998) dan 20 g/l dengan metode bacth bioreactor (Sengha et al. 1989 diacu dalam Sabra 1998). 2.2. Bakteri Pseudomonas aeruginosa sebagai Penghasil Alginat Pseudomonas aeruginosa berbentuk batang dengan ukuran sekitar 0,6 x 2 μm (Gambar 1). Bakteri ini terlihat sebagai bakteri tunggal, berpasangan, dan terkadang membentuk rantai yang pendek. Pseudomonas aeruginosa termasuk bakteri Gram negatif yang bersifat aerob, katalase positif, oksidase positif, tidak mampu memfermentasi tetapi dapat mengoksidasi glukosa/karbohidrat lain dan tidak berspora. Bakteri ini dapat tumbuh di air suling dan akan tumbuh dengan baik dengan adanya unsur N dan C. Pseudomonas aeruginosa mudah tumbuh pada berbagai media pembiakan karena kebutuhan nutrisinya sangat sederhana dan tumbuh sangat baik
jika diinkubasi pada suhu 35–37 oC. Di laboratorium, medium paling sederhana untuk pertumbuhannya digunakan asetat (untuk karbon) dan ammonium sulfat (untuk nitrogen) (Natalia 2008).
Gambar 1. Bakteri Pseudomonas aeruginosa Sumber: http://jazzroc.files.wordpress.com
Klasifikasi Pseudomonas aeruginosa menurut Bergey’s Manual (1974) diacu dalam Hadioetomo (1990) adalah sebagai berikut: Dunia
: Prokaryote
Divisi
: Bakteria
Family
: Pseudomonadaceae
Genus
: Pseudomonas
Spesies
: Pseudomonas aeruginosa
Galur mucoid dari P. aeruginosa ditemukan bersifat patogen, khususnya pada saluran pernafasan yang terinfeksi. Selain itu galur mucoid ini dapat juga diisolasi dari kultur non mucoid berdasarkan ketahanannya terhadap racun, bakteriosin dan phage (Desniar 2003). Bila bakteri ini tumbuh pada media tanpa sukrosa akan terdapat lapisan lendir polisakarida ekstraselular (alginat). Struktur dinding sel sama dengan famili Enterobacteriaceae. Strain yang diisolasi dari bahan klinik sering mempunyai pili untuk perlekatan pada permukaan sel dan memegang peranan penting dalam resistensi terhadap fagositosis. Pseudomonas aeruginosa merupakan organisme yang sangat mudah beradaptasi dan dapat memakai 80 gugus organik yang berbeda
untuk
pertumbuhannya
dan
amonia
sebagai
sumber
nitrogen.
Pseudomonas aeruginosa adalah satu-satunya spesies yang menghasilkan: Piosianin, suatu pigmen yang larut dalam kloroform dan fluoresen, suatu pigmen yang larut dalam air. Beberapa strain menghasilkan pigmen merah (Natalia 2008).
2.3. Penggunaan Alginat dalam Industri Alginat dalam industri pangan berfungsi sebagai bahan untuk memperkuat tekstur atau stabilitas produk olahan seperti es krim, sari buah, pastel isi dan kuekue. Sifat pengikatan air yang baik dari alginat dapat menghasilkan tekstur yang lembut dan lunak pada kue isian, mempertahankan tekstur pada produk pangan yang dibekukan, mencegah pengerasan dan kerapuhan makanan kering. Penggunaan pada industri kertas dapat mengendalikan pembentukan lapisan, memperbaiki sifat-sifat permukaan, daya serap tinta dan kelembutan. Penggunaan pada tekstil dapat menghasilkan gambar yang halus dan baik. Selain itu alginat juga digunakan dalam bidang farmasi, pembuatan pasta dan obat-obatan (King 1983 diacu dalam Nurjanah 1993). Produk makanan yang banyak menggunakan alginat adalah jenis makanan pelangsing tubuh atau dietetic foods berkalori rendah. Alginat memiliki nilai kalori yang rendah, yaitu sekitar 1,4 kkal/gram. Penggunaan alginat dalam makanan biasanya kurang dari 1%, sehingga sumbangan kalorinya sangat kecil. Penambahan alginat dapat membantu cita rasa produk dengan kalori rendah. Beberapa contoh makanan yang berkalori rendah yang mengandung alginat adalah bumbu selada (salad dressing) kalori rendah, imitasi french dressing, dietetic jellies, selai (jam), sirup, pudding, saus, icing dan berbagai permen (Winarno 1990). Dalam industri kosmetika, alginat juga mempunyai peranan penting dalam pembuatan krim, lotion dan shampoo. Alginat merupakan bahan pengental yang efektif dalam pembuatan shampoo bila digunakan dalam konsentrasi 0,5–1% (McNeely dan Pettitt 1973 diacu dalam Hendri 1995). Alginat termasuk ke dalam kelompok GRAS (Generally Recognized as Safe). Dari hasil analisis dan percobaan pada binatang, natrium alginat dan propilen glikol alginat terbukti aman untuk dikonsumsi dan tidak bersifat alergi atau bersifat racun (Winarno 1990). 2.4. Teknologi Membran Membran adalah selaput semi permeabel yang melewatkan komponen tertentu yang berukuran lebih kecil dan menahan komponen lain yang berukuran lebih besar melalui pori-pori (Osada dan Nagawa 1992; Mulder 1996;
Wenten
1999). 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. Sistem kerja membran secara umum diilustrasikan pada Gambar 2.
Umpan
Filtrasi Membran
rat t n se Kon Per mea t
Gambar 2. Prinsip kerja sistem membran secara umum Menurut Mulder (1996) pengelompokan membran dapat diklasifikasikan berdasarkan material asal, morfologi, bentuk, fungsi dan ada tidaknya pori. Berdasarkan material asal, membran dibagi menjadi dua, yaitu membran alami dan membran sintetik. Fungsi dari membran alami adalah untuk melindungi isi sel dari pengaruh luar dan membantu proses metabolisme dengan sifat permeabelnya, sedangkan membran sintetis merupakan membran yang dibuat sesuai dengan kebutuhan manusia. Berdasarkan morfologinya membran terbagi menjadi dua, yaitu membran simetrik dan membran asimetrik. Membran simetrik merupakan membran dengan pori yang lebih seragam, sedangkan membran asimetrik adalah membran dengan pori yang tidak seragam. Klasifikasi membran berdasarkan bentuknya terdiri atas dua, yaitu membran bentuk datar dan membran bentuk tubular. Membran bentuk datar merupakan membran yang memiliki bentuk melebar dengan penampang lintang yang besar. Ada dua macam konfigurasi datar yang biasa digunakan, yaitu membran yang menyerupai alat filtrasi yang sering disebut jenis plate and frame dan spiral wound (Gambar 3). Membran bentuk tubular terdiri atas membran serat berongga dengan diameter lebih kecil dari 0,5 mm, membran kapiler (diameter
0,5–5 mm) dan membran dengan diameter lebih tebal dari 5 mm (hollow fiber). Prinsip kerja membran hollow fiber dapat dilihat pada Gambar 4 (Wenten 1999).
Gambar 3. Membran modul spiral wound Sumber: http://www.pure-aqua.com
Gambar 4. Skema prinsip kerja modul hollow fiber Sumber: http://www.filtex-ned.in
Berdasarkan fungsi, membran terbagi atas membran mikrofiltrasi, membran ultrafiltrasi, reverse osomosis, dialisis dan membran elektrodialisis. Membran mikrofiltrasi berfungsi untuk menyaring makromolekul diatas 500.000 g/mol. Tekanan yang digunakan biasanya sangat rendah, yaitu 0,5–2 atm. Membran ultrafiltrasi digunakan untuk menyaring makromolekul diatas 500 g/mol, dengan tekanan 1–3 atm. Membran reverse osmosis merupakan membran yang digunakan untuk menyaring garam-garam organik dengan berat molekul diatas 50 g/mol. Membran reverse osmosis menggunakan tekanan yang sangat tinggi sebagai gaya pendorongnya, yaitu berkisar antara 8 atm hingga
120 atm. Membran dialisis dan elektrodialisis digunakan untuk menyaring larutan koloid yang mengandung elektrolit dengan berat molekul kecil. Membran dialisis menggunakan gradien konsentrasi sebagai gaya pendorongnya, sedangkan membran elektrodialisis menggunakan gaya gerak listrik sebagai gaya pendorongnya. Menurut Renner dan El-Salam (1991) membran dikelompokkan kedalam tiga kelas berdasarkan kisaran ukuran partikel yang direjeksi, yaitu mikrofiltrasi, ultrafiltrasi dan revers osmosis. Beberapa parameter yang menjadi indikator pengelompokkan membran disajikan pada Tabel 1. Tabel 1. Pengelompokkan proses membran berdasarkan kisaran ukuran partikel yang direjeksi Parameter Ukuran
Mikrofiltrasi
partikel >106 Da
Ultrafiltrasi
Reverse Osmosis
103-106 Da
< 103 Da
tertahan
0,01-10 µm
0,001-0,02 µm
< 0,001 µm
Tekanan (bar)
<2
1-15
> 20
Mekanisme
Penyaringan
Penyaringan
Difusi
penahanan
molekul
molekul
molekul
Fluks (1 m-2h-1)
> 300
30-300
3–30
/
Penyaringan
Sumber : Renner dan El-Salam 1991
Mikrofiltrasi digunakan pada berbagai macam aplikasi di industri, terutama untuk pemisahan partikel berukuran > 0,1 µm dari larutannya. Membran ini dapat menahan koloid, mikroorganisme dan suspended solid. Salah satu aplikasi utamanya dibidang industri adalah sterilisasi dan klarifikasi pada industri makanan dan obat-obatan, klarifikasi juice, recovery logam dalam bentuk koloid, pengolahan limbah cair, fermentasi kontinyu, ataupun pemisahan minyak dan air (Wenten 1999). Membran mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi merupakan membran pouros dimana rejeksi zat terlarut sangat dipengaruhi oleh ukuran berat zat terlarut relatif terhadap ukuran pori membran. Partikel yang lebih besar dari pori membran akan terejeksi (Wenten 1999; Anonim 2009). Membran ultrafiltrasi umumnya digunakan untuk memisahkan makromolekul dan koloid dari larutannya.
Reverse osmosis merupakan proses yang memerlukan tekanan sebagai daya dorong utama, menahan semua ion, melepaskan/meloloskan air. Proses ini praktis untuk menghilangkan zat organik, bakteri, dan juga koloid. Teknik ini tidak memerlukan energi panas, tidak banyak menggunakan bahan kimia, sangat baik untuk memisahkan partikel koloid serta tidak dijumpai masalah kerak dan buih, hanya terjadi peningkatan konsentrasi partikel padat pada dinding membran. Namun, hal ini relatif mudah diatasi, misalnya dengan menaikkan tekanan operasi, begitu pula dengan limbah yang mudah menguap (Winduwati et al. 2000). 2.4.1. Sistem membran Proses pemisahan dengan menggunakan membran merupakan suatu proses yang efisien dalam penggunaan energi, karena tidak terjadi perubahan fase dalam proses pemisahannya. Biaya operasi yang digunakan dalam proses membran relatif rendah karena tidak menggunakan bahan kimia tambahan sehingga proses ini merupakan proses yang ramah lingkungan. Selain itu, metode pemisahan dengan menggunakan membran dapat dilakukan dalam ruang instalasi yang relatif kecil dan proses dapat berlangsung secara kontinyu. Wenten (1999) menyatakan bahwa terdapat empat jenis desain membran, yaitu dead-end, cross- flow, hibrid dead-end cross flow dan cascade. Perbedaan aliran pada sistem dead-end dan cross-flow diilustrasikan pada Gambar 5. Pada sistem dead-end arah aliran tegak lurus terhadap membran. Sistem ini mempunyai kelemahan, yaitu cenderung mengakibatkan fouling yang sangat tinggi karena terbentuknya cake di permukaan membran pada sisi umpan. Ketebalan cake akan terus meningkat hingga nilai fluks mencapai nol. Sistem cross-flow merupakan suatu teknik dengan pengaliran umpan yang sejajar dengan permukaan membran. Karena aliran seperti itu, pembentukan cake terjadi sangat lambat karena tersapu oleh aliran cross-flow umpan. Pada aplikasi dalam industri, operasi secara cross-flow lebih disukai.
(a) (b) Gambar 5. Sistem desain operasi (a) dead-end (b) cross-flow Sumber: http://www.memos-filtration.de
Pada pengaliran umpan dengan sistem dead end semua air dalam aliran umpan dipaksa melewati membran penyaring, sedangkan pada cross-flow filtration sebagian air dalam aliran umpan digunakan untuk “mengangkut” komponen-komponen yang menyumbat pori-pori permukaan membran. Dengan teknik tersebut, akumulasi penumpukan komponen-komponen yang ditolak membran pada permukaan membran dapat dikurangi. Meskipun pencucian membran secara periodik adalah suatu keharusan, teknik cross-flow filtration dapat memperpanjang usia membran dan cukup ekonomis (Anonim 2004). Kecepatan cross-flow merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi nilai fluks. Semakin tinggi kecepatan cross-flow maka semakin besar nilai fluks yang diberikan, karena semakin banyak partikel di permukaan membran yang dapat digerakkan oleh aliran umpan. 2.4.2. Proses pemisahan membran Prinsip operasi pemisahan dengan menggunakan membran adalah memisahkan bagian tertentu dari umpan (feed) menjadi retentat dan permeat. Umpan adalah larutan yang berisi satu atau lebih campuran molekul atau partikel yang akan dipisahkan. Permeat adalah bagian yang dapat melewati pori membran
sedangkan retentat adalah bagian yang tidak dapat melewati pori membran (Pranowo 2006). Parameter utama yang digunakan dalam penilaian kinerja membran filtrasi adalah fluks dan rejeksi (Osada dan Nagawa 1992). Fluks adalah jumlah volume permeat yang diperoleh pada operasi membran per satuan waktu per luas permukaan membran. Fluks dapat dinyatakan sebagai berikut:
Keterangan, = fluks volume (l/m2.jam) = luas permukaan membran (m2) = waktu (jam) = volume permeat (l)
Jv A t V
Menurut Wenten (1999) fluks dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain konsentrasi umpan, tekanan transmembran, kecepatan cross-flow, temperatur umpan dan waktu. Nilai fluks akan meningkat jika tekanan yang diberikan bertambah, kemampuan melewati membran meningkat dan konsentrasi padatan pada larutan rendah. Nilai fluks yang melewati membran tergantung pada daya kelarutan kemampuan molekul yang dialirkan untuk melewati membran serta perbedaan antara tekanan osmosis cairan dengan nilai tekanan yang diberikan pada operasi. Selektifitas membran (rejeksi) merupakan parameter yang penting. Selektifitas
membran
merupakan
ukuran
kemampuan
membran
untuk
memisahkan komponen tertentu dari aliran umpan (Wenten 1999). Selektivitas membran dinyatakan sebagai berikut: %
100%
Keterangan, R = presentasi rejeksi Cumpan = konsentrasi partikel dalam umpan Cpermeat = konsentrasi partikel dalam permeat Nilai rejeksi (R) tidak tergantung terhadap satuan konsentrasi yang digunakan. Nilai rejeksi bervariasi antara 0 sampai 100 persen. Nilai rejeksi 100 persen berarti pemisahan partikel sempurna, dalam hal ini membran bersifat
semipermeabel ideal dan 0 persen berarti seluruh partikel larutan dapat melewati membran secara bebas (bersama-sama). 2.4.3. Membran reverse osmosis Proses yang terjadi pada reverse osmosis merupakan kebalikan dari proses osmosis biasa. Pada proses osmosis yang terjadi adalah perpindahan pelarut dari larutan yang lebih encer ke larutan yang lebih pekat sedangkan pada reverse osmosis yang terjadi adalah sebaliknya, yaitu pelarut dipaksa berpindah dari larutan pekat ke larutan yang lebih encer dengan bantuan tekanan kerja (Wenten 1999). Perbandingan proses osmosis dan reverse osmosis terlihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Prinsip kerja membran reverse osmosis (RO) Sumber: http://www.RoplantWater.org
Reverse osmosis memiliki ukuran pori kurang dari 0,0001–0,001 µm atau tidak berpori. Membran ini dapat menahan zat terlarut yang memiliki bobot molekul rendah seperti sukrosa dan glukosa dari larutannya (Wenten 1999). Menurut Fellows (1992), reverse osmosis adalah suatu proses dimana air dipisahkan dari komponen terlarut melalui selaput atau membran semi permeabel. Untuk proses ini diperlukan tekanan tinggi, berkisar antara 4000 sampai dengan 8000 kPa. Berdasarkan kajian ekonomi menunjukkan reverse osmosis mempunyai keuntungan sebagai berikut (Agustina et al. 2009) ; 1) Untuk umpan padatan total terlarut di bawah 400 ppm, reverse osmosis merupakan perlakuan yang murah.
2) Untuk umpan padatan total terlarut di atas 400 ppm, dengan penurunan padatan total terlarut 10% semula, reverse osmosis sangat menguntungkan dibanding dengan deionisasi 3) Untuk umpan berapa pun konsentrasi padatan total terlarut, disertai kandungan organik lebih daripada 15 g/liter, reverse osmosis sangat baik untuk praperlakuan deionisasi. 4) Reverse osmosis sedikit berhubungan dengan bahan kimia, sehingga lebih praktis. Menurut Brantd et al. (1993), reverse osmosis dapat digunakan untuk proses pemekatan yang bertujuan untuk membuang air dari bahan. Pengaplikasian membran reverse osmosis untuk memekatkan susu skim dilakukan oleh Guirguis et al. (1987) pada tekanan 3,0 MPa serta temperature 50 oC. Hasil yang didapatkan adalah membran reverse osmosis mampu memekatkan susu skim sebesar 2,6 kali.
2.4.4. Faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja membran Faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja membran merupakan faktor yang berpengaruh terhadap nilai fluks dan rejeksi. Faktor-faktor tersebut antara lain tekanan transmembran, temperatur, kecepatan cross-flow, konsentrasi larutan, fouling dan polarisasi konsentrasi. Penentuan
tekanan
transmembran
optimum
bertujuan
untuk
mengoptimalkan proses sehingga tidak terjadi penurunan fluks. Tekanan berfungsi sebagai driving force untuk melawan gradien konsentrasi. Pada kondisi ideal, yaitu membran dengan pori seragam, tidak terjadi fouling pada membran, polarisasi konsentrasi dapat diabaikan. Fluks dapat dikatakan berbanding lurus dengan tekanan pada kondisi tekanan rendah, konsentrasi umpan rendah, dan laju alir umpan yang tinggi. Jika proses menyimpang cukup besar dari kondisi-kondisi tersebut, fluks menjadi tidak bergantung pada tekanan (Wenten 1999; Hidayat 2007). Kondisi saat fluks tidak dipengaruhi tekanan transmembran disebut pressure independent region. Cheryan (1986), menyatakan bahwa optimasi tekanan transmembran mampu meminimasi terjadinya fouling.
Secara umum temperatur yang lebih tinggi akan menghasilkan harga fluks yang lebih tinggi pula, baik pada pressure controlled region maupun masstransfer controlled region. Hal ini berlaku dengan asumsi bahwa tidak terjadi pengaruh tertentu lainnya secara simultan, seperti fouling pada membran sebagai akibat dari pengendapan garam tak larut pada temperatur yang tinggi. Dalam pressure controlled region, temperatur berpengaruh melalui harga densitas dan viskositas. Energi aktivasi baik untuk fluks maupun viskositas pada rentang 20–50 oC berkisar antara 3.400 kalori/mol, atau dengan kata lain fluks akan meningkat menjadi dua kali lipat setiap kenaikan suhu temperatur 30–40 oC (Wenten 1999). Penggunaan membran pada temperatur tinggi dapat meningkatkan nilai fluks tetapi mempercepat umur membran. Kecepatan cross-flow mempunyai pengaruh yang berarti terhadap fluks. Hal ini dikarenakan semakin tinggi kecepatan cross-flow akan mengurangi akumulasi partikel pada permukaan membran. Aliran umpan sejajar terhadap permukaan membran akan “menyapu” padatan terakumulasi di atas permukaan membran sehingga mengurangi ketebalan pada lapisan batas dan semakin tinggi kecepatan cross-flow semakin banyak partikel yang dapat digerakkan. Peningkatan laju alir/turbulensi merupakan salah satu metode untk mengendalikan polarisasi konsentrasi yang paling sederhana dan efektif (Wenten 1999; Erliza et al. 2001). Konsentrasi juga merupakan faktor penting dalam proses membran. Konsentrasi bahan yang tinggi menyebabkan penurunan fluks. Fluks akan menurun eksponensial jika konsentrasi umpan meningkat. Dengan mengetahui kondisi optimum proses membran maka fluks maksimum akan dapat tercapai. Fouling adalah turunnya fluks selama operasi membran walaupun seluruh parameter operasi seperti tekanan, laju alir, temperatur dan konsentrasi umpan dibuat konstan. Hal ini disebabkan terakumulasinya partikel partikel submikron pada
permukaan
membran
yang
semakin
lama
semakin
menumpuk
(Wenten 1999). Hampir semua komponen dalam larutan umpan dapat menyebabkan fouling sampai tingkat tertentu. Proses terjadinya fouling dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Lokasi terjadinya fouling pada membran Sumber: http://www.ete.wur.nl
Peristiwa fouling terjadi dalam tiga tahapan. Tahap pertama adalah polarisasi konsentrasi, kemudian diikuti oleh perpindahan padatan dari permukaan membran ke dalam material membran dan dilanjutkan oleh proses adsorbsi padatan pada pori membran sehingga terjadi penyempitan dan penyumbatan pori (Wenten 1999). Polarisasi konsentrasi dan fouling dapat membatasi proses pemisahan dengan membran karena menyebabkan nilai fluks menurun sehingga kinerja membran jadi rendah. Polarisasi konsentrasi merupakan peristiwa pembentukan gradien konsentrasi dari komponen-komponen umpan yang tertahan di dekat permukaan
membran.
Gejala
polarisasi
konsentrasi
dimulai
dengan
terakumulasinya umpan pada permukaan membran sehingga konsentrasi berangsur-angsur naik. Akibat peningkatan konsentrasi ini, maka timbul aliran difusi balik menuju umpan, tetapi setelah beberapa waktu, kondisi tunak akan tercapai. Polarisasi konsentrasi berperan penting dalam mengawali terjadinya peristiwa fouling (Wenten 1999; Adrianto 2005).
