KARAKTERISTIK FOULING DAN POLARISASI KONSENTRASI PADA PROSES RECOVERY PROTEIN SEBAGAI BAHAN FLAVOR DARI AIR SISA PASTEURISASI PENGOLAHAN RAJUNGAN DENGAN REVERSE OSMOSIS
Oleh : Gilang Adityaputra Kinasih C34104035
PROGRAM STUD1 TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008
RINGKASAN GILANG ADITYAPUTRA KINASIH. C34104035. Karakteristik Fouling dan Polarisasi Konsentrasi pada Proses Recol~eryProtein sebagai Bahail Flavor dari Air Sisa Pasteul-isasi Pengolahan Rajungan dengall Reverse Osnzosis. Dibimbing oleh UJU dan BUSTAMI IBRAHIM. Salah satu teknologi altematif yang hemat energi dan ramah lingkungan adalah teknologi meinbran. Membran reverse osmosis telah banyak digunakan untuk proses recovery flavor pada apel, leinon dan mangga. Aplikasinya membran inemiliki karakteristik dan efektifitas kerja yang berbeda. Membran yang telah dipakai dalam jangka waktu tertentu, efektifitas kerjanya &an semakin berkurang. Hal ini disebabkan oleh adanya proses fouling pada pori-pori membran. Proses fouling terjadi karena adanya akumulasi bahan atau molekul-molekul dari larutan pengumpan Cfeecl) pada pennukaan membran dan selanjutnya akan menyunlbat poli. Secara umum tekanan dapat meningkatkan fluks tetapi setelah mencapai tekanan tertentu fluks tidak dapat meningkat lagi balkan sebalikuya akan inenurunkan fluks. Hal tersebut terjadi karena proses polarisasi konsentrasi. Penelitian ini dilaksanakan dalam beberapa tahap. Tahapan-tahapan tersebut meliputi prefiltrasi, penentuan pemeabilitas dan tahanan membran, proses filtrasi dengan inembran RO, penentuan waktu tunak fluks, penentuan nilai fluks dan rejeksi protein dengan model tahanan sen, dan penentuan tahanan proses inembran dengan model tahanan seri serta penentuan model fluks. Variabel parameter operasi proses yang diteliti adalah pengaruh tekanan transmembran. Pada penelitian ini pendekatan keakuratan inodel diukur dengan nilai Mean Squared Deviation Error (MSDE). Fluks permeat selama proses recovery membran reverse osrnosis mengalami penurunan dan mencapai kondisi tunak dalam waktu 55 menit. Tekanan transmembran sangat mempengamhi besarnya fluks permeat pada kondisi tunak. Pada penelitian ini fluks meningkat sebesar 0,004 1 m-2h-I untuk setiap kenaikan tekanan transmembran sebesar 1 kPa. Protein yang dapat direjeksi membran reverse osmosis pada penelitian ini berkisar antara 62,05-78,07%. Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa variabel tekanan transmembran tidak berpengamh signifikan (P > 0,05) terhadap perubahan nilai rejeksi protein. Besarnya fluks dalam proses reverse osmosis ditentukan oleh nilai tahanan membran inteinal (R,) yaitu sebesar 18,74 kPa m2 h I-', tahanan fouling (Rf) dengan nilai 1395,26 kPa m2 h 1.' dan tahanan polarisasi konsentrasi (R,) berkisar antara -480,96 kPa mZ h 1.' hingga -1202,49 kPa m2 h 1.'. Pada tekanan transmembran 276-690 kPa nilai tahanan didominasi oleh Rf. R, bernilai negatif menunjukkan pada tekanan 276-690 kPa belu~n terjadi fenomena pola~isasi konsentrasi, fouling merupakan penyebab utama penurunan fluks permeat. Model tahanail sei-i dapat menjelaskan perilaku fluks pada daerah yang dikendalikan oleh tekanan maupun pada daerah yang dikendalikan transfer masa (MSDE = 0,139).
KARAKTERISTIK FOULING DAN POLARISASI KONSENTRASI PADA PROSES RECOVERY PROTEIN SEBAGAI BAHAN FLAVOR DARI AIR SISA PASTEURISASI PENGOLAHAN RAJUNGAN DENGAN REVERSE OSMOSIS
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Perikanan pada Pakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor
Oleh : Gilang Adityaputra Kinasih C34104035
PROGRAM STUD1 TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008
PERNYATAAN MENGENAI SIUUPSI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa sk~ipsi saya yang berjudul "Karakteristik Fotlling dan Polarisasi Konsentrasi pada Proses Recovery Protein sebagai Bahan Flavor dari Air Sisa Pasteurisasi Pengolahan Rajungan dengan
Reverse Osnzosis" adalah hasil karya saya sendiri dan belum diajukan dalaln bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau kutipan dari karya yang diterbitkan maupun yang tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi.
Bogor, Desember 2008
Gilang Adityaputra Kinasih C34104035
: KARAKTERISTIK FOULING DAN POLARISASI
KONSENTRASI PADA PROSES RECOVERY PROTEIN SEBAGAI BAEL4N FLAVOR DARI AIR SISA PASTEURISASI PENGOLAHAN RAJUNGAN DENGAN REYERSE OSMOSIS Nama
: Gilang Adityaputra Kinasih
NRP
Menyetujui, Pembimbing I
Uiu. ski. M.Si NIP. 132 282 668
il
Pembimbing I1
Dr. &3&tami Ibrahim, M.Sc I NIP. 131 664 397
erikanan dan Ilmu Kelautan
KATA PENGANTAR
Rasa syukur tiada henti penulis panjatkan kepada Allah SWT, atas segala limpahan nikmat, berkah, rahmat, dan kasih sayang-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang bejudul "Karakteristik Fozrling dan Polarisasi Konsentrasi pada Proses Recovery Protein sebagai Bahan Flavor dari Air Sisa Pasteurisasi Pengolahan Rajungan dengan Reverse Osiitosis" ini. Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Uju, S.Pi, M.Si dan Bapak Dr. Ir. Bustami Ibrahim, M.Sc atas bimbingan dan saran inembangun yang telah diberikan dalam penulisan skripsi ini, orang tua yang tiada henti memberikan doa dan dukungan, serta semua pihak yang turut andil terhadap penyelesaian skripsi ini. Penulis menyadari sangat banyak kekurangsempurnaan dalam penulisan, untuk itu segala bentuk saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan guna tercapainya hasil yang lebih baik lagi. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi semua pihak.
Bogor, Desember 2008
Gilang Adityaputra Kinasih
UCAPAN TERIMA KASIH
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membimbing dan membantu dalam penyelesaian skripsi ini, terutama kepada: 1. Ayah Herman Supriyadi (alm.) dan Ibu Ineu Karlina, S.Pd tercinta atas seinua dukungan dan kasih sayang yang diberikan, baik moril maupun materil serta doa yang selalu mengalir tanpa henti kepada penulis. 2. Bapak Uju, S.Pi, M.Si dan Bapak Dr. Ir. Bustami Ibrahim, M.Sc selaku
komisi pembimbing yang telah dengan sabar membimbing dan memberikan pengarahan kepada penulis. 3. Ibu Dra. Pipih Suptijah, MBA selaku pembimbing akademik dan penguji
tamu yang telah banyak membantu, dan mendengarkan curahan hati penulis serta memberikan saran yang inembangun dalam penulisan skripsi ini. 4. Bapak Dr. rer. nat. Ir. Agoes M. Jacoeb, Dipl. Biol selaku penguji tamu '
yang telah banyak membantu memberikan saran dan kritik yang membangun dalam penulisan skripsi ini.
5. Ibu Dr. Tati Nurhayati, S.Pi, M.Si yang dengan sabarnya memberikan
bimbingan pada saat penulis melakukan penelitian. 6 . Ninik Purbosari, S.Pi dan Membraner's (Gory, Ujang, Bayhaqqi dan Jamal) atas bantuan dan kebersamaannya di Laboratorium Atas. 7. Ibu Eina, Mas Zaki, Mas Ipul, Mbak Ica yang telah banyak membantu di
Laboratorium.
8. Adik-adikku tersayang (Galih dan Rayi) atas hiburan yang menyenangkan hati dan seluruh keluargaku yang terus mendukung penulis.
9. Keluarga Bapak Enday S. (A D a ~ udan A Hali) atas support yang diberikan kepada penulis selama ini. 10. Yudha, Dery, Opik dan Rijan yang telah menjadi teman kostan terbaik. 11. Sahabat-sahabatku: penghuni An Nur, Crew Aldemi, Ranti, Luh Putu Ari, Dan, Uli, Juan, Windi, Ade n Yockie Kimia, Ayu TIN, Karim dm1 Bonang ITK.
12. Anak-anak FPC dan Anak-anak BMC yang memberikan kesempatan untuk penulis mencari jati diri.
13. Anak-anak Lab Om-Benk 41 (Laler, h a n g , An'im, Ucil, Windika, Nujul n Somay) yang bersedia berbagi tempat buat penulis beristirahat sejenak. 14. Seluruh staf dosen dan TU THP (Mas Mail, Pak Ade, Pak Jamhuri, Pak Tatang, Pak Subhan, Mbak Heni, Umi, dan Bu Yati) yang telah mengurus semua administrasi. 15. Teman-temanku THP 41 atas kebersamaan dan kekompakannya. 16. Kakak kelas (THP 39 dan THP 40) dan adik kelas (THP 42, THP 43 dan
THP 44) yang telah memberikan dorongan dan semangat kepada penulis untuk segera hengkang dari IPB. 17. Semua pihak yang telah banyak membantu penulis selama penelitian, yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. 18. Last but not least, Agnur "Sayur" Rahmatia, atas motivasi, doa, senyuman, canda tawa, marah, sedih, dan kesabaran menemani penulis selama ini. Terima kasih untuk inspirasi yang memberikan percikan warna-wani kehidupan keseharian penulis.
RIWAYAT HIDUP Penulis didahirkan di Jakarta pada tanggal 24 September 1986. Penulis adalah anak pertarna dari tiga bersaudara dari pasangan Bapak Herman Supriyadi (alm.) dan Ibu Ineu Karlina, S.Pd. Penulis mengawali pendidikan dasar pada tahun 1992 di SDN Mangun Jaya 1 TambunBekasi dan diselesaikan pada tahun 1998. Kemudian penulis melanjutkan pendidikan di SMP Negeri 1 Tambun-Bekasi (1998-2001) dan SMA Negeri 2 Bekasi (2001-2004). Pada tahun 2004, penulis diterima di Institut Pertanian Bogor (IPB) sebagai mahasiswa Juntsan Teknologi Hasil Perikanan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, rnelalui jalur Undangan Seleksi Masuk P B (USMI). Selama kuliah, penulis aktif di organisasi Himpunan Mahasiswa Teknologi Hasil Perikanan (HIMASILKAN), Barracuda Music Club (BMC), dan Fisheries Processing Club (FPC) dari 2006 hingga 2007. Penulis juga aktif dalam kegiatan
kepanitiaan, khususnya kegiatan-kegiatan yang diadakan di dalam li~lgkarkampus IPB diantaranya sebagai Koordinator Publikasi, Dekorasi dan Dokumentasi dalam acara OMBAK 2007 (Orientasi Mahasiswa Baru Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan). Selain itu, dalam bidang akademik, Koordinator asisten dosen mata kuliah Teknologi Pengolahan Hasil Perairan (2008) pun pernah dilakoni penulis. Penulis pun kerap aktif dalam penulisan karya ilmiah pada Pekan llmiah Mahasiswa Nasional (PIMNAS) IXX di Universitas Muhamaddiyah Malang (2006), PIMNAS XX di Universitas Lampung (2007) dan PIMNAS XXI di Universitas Sebelas Maret Semarang (2008).
DAFTAR IS1 Halaman
DAFTAR TABEL ..............................................................................
xi
DAFTAR GAMBAR .......................................................................
xii
DAFTAR LAMPIRAN .....................................................................
xii
1.
PENDAHULUAN ....................................................................
1
1.1. Latar Belakang ....................................................................
1
1.2. Tujuan .................................................................................
3
TWJAUAN PUSTAKA ........................................................
4
2.1. Rajungan .............................................................................
4
2.2. Air Limbah..........................................................................
5
2.3. Flavor ..................................................................................
6
2.4. Protein .................................................................................
7
2.5. Teknologi Membran Reverse Osntosis ...............................
8
2.6. Fouling ................................................................................
12
2.7. Polarisasi Konsentrasi.........................................................
15
2.8. Model Tahanan Seri ............................................................
17
METODOLOGI .........................................................................
19
3.1. Waktu dan Tempat ..............................................................
19
3.2. Bahan dan Alat ....................................................................
19
2.
3.
..
3.3. Tahapan Penelltian....................................................... 3.3 .1. Penentuan permeabilitas dan tahanan membran internal ................................................................ 3.3.2. Penenluan waktu tun& fluks .................................... 3.3.3. Pengaruh tekanan transmembran .............................. 3.3.4. Penentuan nilai fluks dengan model tahan seri......... 3.3.5. Peneiltuan tahanan proses membran dengan model tahan seri .................................................................. 3.4. Analisis dan karakterisasi ...............................................
3.4.1.Fluks(Cheryan1998)...............................................
3.4.2. Rejeksi (Cheryan 1998) ............................................ 3.4.3. Analisis kandungan protein (Bradford 1976) ........... 3.4.4. Viskositas (Uju 2005) ............................................. 3.4.5. Analisis Regresi Sederhana (Uyanto 2006) ..............
.
4
HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................. 4.1. Permeabilitas dan Tahanan Membran.................................
19 21 21 21 22 22 23 23 23 23 24 25 26 26
4.2. Pengaruh Tekanan Transmembran terhadap Nilai Fluks . . dan Rejeksl .......................................................................... 4.2.1. Pengaruh tekanan transmembran terhadap nilai fluks .......................................................................... 4.2.2. Pengaruh tekanan transmembran terhadap nilai . . rejeksl ....................................................................... 4.3. Analisis Susunan dan Nilai Tahanan Membran .................. 4.3.1. Nilai tahanan fouling (Rf).......................................... 4.3.2. Rasio tahanan membran internal (R,,,) tehadap Rf .... 4.3.3. Nilai indeks tahanan polarisasi konsentrasi (0) ....... 4.3.4. Nilai tahanan polarisasi konsentrasi (R, ) .................. 4.4. Peta dan Kontribusi R,n. Rf dan Rp terhadap Tahanan Total (R,) ............................................................................. 4.5. Prediksi Fluks dengan Model Tahanan Seri .......................
5
.
KESIMPULAN DAN SARAN ................................................. 5.1. Kesimpulan ......................................................................... 5.2. Saran ...................................................................................
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................... LAMPIRAN .........................................................................................
DAFTAR TABEL Nomor
Teks
Halaman
1. Pengklasifikasian tingkat pencemaran dari limbah domestik berdasarkan beberapa parameter kualitas air................
6
2. Icarakteristik rejeksi membran RO .................................................
12
3. Pembuatan la~utanstandar BSA konsentrasi 0,004-0,010 mglml ..........................................................................
24
4. Permeabilitas dan Tahanan membran internal (R,,) pada berbagai suhu .................................................................................................
28
5. Analisis komponen dan nilai tahanan membran pada proses filtrasi protein dari air sisa pasteurisasi pengolahan rajungan dengan reverse osnzosis ..................................................................
33
6. Data, nilai prediksi fluks dan indikator keakuratan model tahan sen ...................................................................................................
39
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Telw
Hal
..................................................... 1. Rajungan (Portzazz~spelagict~s) . .
2.
Kandungan a ~l~mbah r ...................................................................
3.
Proses (a) osmosis; (b) reverse osmosis (Wenten 1999)...............
4.
Diagram alir proses membran (Park et a1 2008) ...........................
5.
Bagian-bagian membran spiral-wound (Wenten 2002) ................
6.
Tampak atas meinbran polimer (Aquamarijn Research/ Membrane Technology Group, University of Twente) (Rijn 2004) ....................................................................................
7.
Proses pemisahan antara permeat dan retentat pada membran (Aquamarijn ResearchIMembrane Technology Group, University of Twente) (Rijn 2004) ................................................
8.
Mekanisme membranfouling: a.pore bloclcing b. cake layer c. internalpore bloclcing (Hughes dan Scott 1996) ......................
9.
Polarisasi konsentrasi pada kondisi steady-state (Wenten 2002) ...............................................................................
10. Berbagai tahanan pada model tahanan seri (Wenten 2002) ............................................................................... 11. Diagram alir tahapan proses penelitian ......................................... 12. Kerangka pemodelan proses membran dengan pendekatan model tahanan sen (Uju 2005) ...................................................... 13. Pengaruh tekanan membran dan suhu umpan air distilasi . . terhadap nila~fluks ........................................................................ 14. Pengaruh suhu umpan air distilasi terhadap nilai tahanan men~braninternal........................................................................... 15. Pola perubahan nilai fluks permeat yang disebabkan oleh perubahan tekanan transmembran................................................. 16. Pengaruh tekanan transmembran terhadap ni!ai fluks permeat .....
17. Pengaruh tekanan transmembran terhadap nilai rejeksi protein .... 18. Pengaruh tekanan transmembran terhadap nilai tahanan . . polansasm konsentrasi (R,) ............................................................. 19. Perubahan nilai komponen tahanan mnembran menurut fungsi tekanan transmembran................................................................... 20. Nilai data dan prediksi fluks dengan model tahanan seri ..............
DAFTAR LAMPIRAN Nomor
Halaman
1. Data hubungan antara tekanan transmembran (AP) dan fluks (J) dengan menggunakan air distilasi pada suhu ulnpan 30 "C, 35 "C dan 40 OC. .......................................................................................
47
2. Data viskositas limbah cair pengolahan rajungan pada suhu 30 OC, 35 "C dan 40 OC dengan pH 5 .............................................
47
3. Data hubungan antara tekanan transmembran (AP) terhadap fluks (J) permeat air sisa pasteurisasi rajungan pada pH 5 dan suhu proses 35 'C dalam selang waktu 120 menit ..................................
48
4. Data hasil analisis statistik pengamh tekanan transmembran (AP) terhadap fluks ..................................................................................
49
5. Data dan hasil analisis statistik rejeksi protein ...............................
50
6. Menentukan komponen dan nilai tahanan selama proses mernbran .........................................................................................
52
7. Perbandingan indikator keakuratan model tahanan sen .................
53
8. Rangkaian peralatan penelitian .......................................................
54
1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Rajungan saat ini merupakan salah satu komoditas andalan ekspor perikanan Indonesia yang selalu mengalami peningkatan. Produksi budidaya rajungan di Indonesia tahun 2007 mencapai 7.900 ton, kemudian meningkat menjadi 8.800 ton pada pertengahan tahun 2005 dan diperkirakan mencapai 9.600 ton pada tahun 2009 atau meningkat setiap tahunnya sebesar 10,24 % (Ditjen P2HP 2007). Dilain pihak meningkatnya jumlah volume produksi pengolahan rajungan dapat berpotensi menimbulkan pencemaran lingkungan. Hal tersebut terjadi jika limbah tidak dapat dimanfaatkan secara optimal. Selama ini hanya limbah jenis padat yaitu berupa cangkanglkarapas raj~mganyang banyak dimanfaatkan untuk bahan baku industri pakan dan chitin-chitosan (Hartati et a1 2002), sedangkan linlbah berupa cairan selaina ini belum dimanfaatkan dan terbuang sebagai limbah cair. UNEP (2006) lnelaporkan bahwa ju~nlahvolume limbah cair yang dihasilkan oleh
indushi
rajungan
yang
diolah
secara
mekanis
mencapai
29-44 m3/ton rajungan, sedangkan yang diolah secara konvensional berkisar antara 1-2 m3/ton rajungan. Limbah cair ini menghasikan nilai BODS, COD dan total padatan
(TSS) masing-masing
7092,6,
51000 dan
206,s
mg/l
(Uju et a1 2008). Semakin tinggi nilai BODS menunjukkan derajat kepekatan air limbah semakin besar. Hal ini bila tidak dilakukan proses penanganan akan menyebabkan pencemaran air, tanah dan udara. Dampak pencemaran tersebut akan inerugikan manusia, hewan dan dapat mengganggu keseimbangan ekosistem. Oleh karena itu h a u s dilakukan proses penurunan nilai BOD dan TSS agar air limbah dapat dibuang ke lingkungan dan tidak menyebabkan pencemaran (Sugiharto 1987). Mencari altematif pemanfaatan potensi "limbah cair" industri pengolahan rajungan menjadi produk yang marlretable akan dapat meningkatkan nilai tambah bagi industri tersebut dan sekaligus dapat mengatasi masalah pencemaran lingkungan. Salah satu produk yang bernilai ekonomis tinggi adalah flavor. Selain karbohidrat dan lemak, salah satu sumber utarna pembentuk flavor pada makhluk
hidup adalah protein (Supran 1978). Protein memiliki sifat-sifat fungsional yang khas yang dapat meningkatkan mutu dan sifat organoleptik pangan, sehingga protein banyak digunakan pada indushi pangan. Selama ini proses recovery flavor dilakukan dengan evaporasi atau)eeze concentration. Masalah yang dihadapi pada proses recovery flavor dengan evaporasi adalah sebagian komponen volatil flavor menjadi hilang karena panas (Kranawetter et a1 2005), sedangkan proses freeze concentration menghasilkan rendemen yang rendah (Jayarayah dan Lee 1998). Salah satu teknologi altematif yang hemat energi dan ramah lingkungan adalah teknologi membran. Proses recovevy protein sebagai bahan flavor dengan membran merupakan altematif yang atraktif untuk menggantikan proses konvensional yang telah ada. Membran reverse osmosis telah banyak digunakan untuk proses recovery flavor pada apel, lemon dan mangga (Matsuura et a1 1975; Kane et a1 1995; Olle et a1 1997). Kessler (1986) melaporkan penelitian tentang penggunaan energi pada proses pemekatan jus dengan menggunakan freeze concentration, evaporasi dan reserve osmosis. Hasil penelitian tersebut menunjukan bahwa energi yang dibutuhkan olehfieeze concentration, evaporasi dan reserve osmosis untuk setiap kilogram air yang dipisahkan masing-masing sebanyak 855, 1754 dan 120 kJ. Keuntungan ganda yang akan diperoleh melalui penggunaan proses resewe osmosis adalah beban limbah cair dapat diturunkan. Shridhar et a1 (2002) menyatakan bahwa membran reserve osmosis dapat inenunulkan kadar COD tujuh kali lebih rendah dibandingkan dengan semula. Namun demikian, aplikasi teknologi membran masih mempunyai kendala yang perlu diperhatikan yaitu adanya fenomena polarisasi koiisentrasi danfouling (Park et a1 2008). Dalam aplikasinya membran men~ilikikarakteristik dan efektifitas kerja yang berbeda. Secara umum membran yang efektif yaitu membran yang memiliki nilai fluks yang tinggi, ini sangat erat kaitannya dengan ukuran pori membran. Membran yang telah dipakai dalam jangka waktu tertentu, efektifitas kerjanya akan semakin berkurang. Hal ini disebabkan oleh adanya prosesfouling pada poripoii membran. Proses fouling terjadi karena adanya akumulasi bahan atau molekul-molekul dari larutan pengumpan (feed) pada permukaan membran dan
selanjutnya akan menyumbat pori. Dua faktor penting yang mempengaruhi kinerja proses inembran adalah tekanan dan suhu. Secara umum tekanan dapat meningkatkan fluks tetapi setelah mencapai tekanan tertentu fluks tidak dapat meningkat lagi bahkan sebaliknya akan menurunkan fluks. Hal tersebut terjadi karena proses polarisasi konsentrasi (Uju 2005). Oleh karena itu, diperlukan suatu penelitian untuk ~nengetahui nilai tahanan fouling dan polarisasi konsentrasi selama proses recovevy protein dari air sisa pasteurisasi pengolahan rajungan. Hal ini menjadi penting karena berkaitan dengan karakteristik dan kinerja membran
reverse osmosis.
1.2. Tujuan Penelitian ini dilaksanakan dengan tujuan sebagai berikut: 1). Mengetahui pengaruh variabel tekanan transmembran (AP) terhadap fluks dan rejeksi protein dalam proses recovevy bahan flavor dengan teh~ologimembran
reverse osmosis. 2). Mengetahui dan menghltung nilai tahanan fouling dan polarisasi konsentrasi yang terjadi selama proses recovely protein sebagai bahan flavor dengan teknologi membran reverse osmosis. 3). Menentukan model untuk memprediksi fluks dengan model tahanan sen.
2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Rajungan
Poriunus pelagicus dikenal dengan nama rajungan, swimming crab atau kepiting pasir dan merupakan hasil sarnping dari tambak tradisional pasang surut di Asia. Rajungan dan kepiting termasuk dalam taksa Brachyura. Di perairan Indonesia dijumpai ada 1.400 jenis. Rajungan (Porfunus pelagicus) banyak ditemukan pada daerah dengan geografi yang sama seperti kepiting bakau (Sgdla
serrata) (Kompas 2004). Namun demikian, rajungan berbeda dengan kepiting bakau, dimana bila tidak berada pada lingkungan air laut, rajungan hanya bertahan hidup beberapa jam saja Rajungan merniliki bentuk tubuh yang bulat dengan capit yang gemuk dan warna yang lebih kusam dari kepiting bakau. Morfologi rajungan dapat dilihat pada Gambar 1.
Sumber: www.fish.gov.au. Gambar 1. Rajungan (Porlunuspelagicus) Klasifikasi rajungan menurut Pennak (1978) adalah sebagai berikut: Film
: Cmstacea
Kelas
:Malacostraca
Subkelas
:Eucarida
Ordo
: Decapoda
Subordo
: Reptantia
Farnili
: Portunidae
Genus
:Porrunus
Spesies
:Portunus pelagicus
Moosa (1980) rnenyatakan bahwa rajungan dapat hidup pada berbagai habitat, seperti pantai bersubstrat pasir, pasir berlumpur, pasir putih berlumpur bersama rumput laut di selat-selat terbuka dan di pulau-pulau berkarang. Rajungan seringkali berenang dekat permukaan pada kedalaman lebih kecil dari satu meter dan dapat juga pada kedalanan lebih dari 56 meter. Rajungan di Indonesia sampai sekarang masih mempakan kornoditas perikanan yang memiliki nilai ekonomis tinggi yang diekspor terutama ke negara Amerika, yaitu mencapai 60% dari total hasil tangkapan rajungan. Pada umumnya rajungan diekspor dalam bentuk dagingnya yang telah dipasteurisasi. Koinoditas ini merupakan komoditas ekspor umtan ketiga dalam arti jumlah setelah ikan dan udang (Susanto et a1 2004). 2.2. Air Lirnbah
Menurut Linsley dan Franzini (1995), air limbah adalah air dari suatu daerah pemukiman yang telah dipergunakan untuk berbagai keperluan, harus dikumpulkan dan dibuang untuk menjaga lingkungan hidup yang sehat dan baik. Sugihaito (1987) menerangkan bahwa zat
- zat yang terdapat dalam air limbah
secara garis besar dapat dikelompokkan menjadi seperti pada Gambar 2.
Air limbah (Limbah Domestik)
I Air (99,9%) I Organik (70%) Protein (65%) Karbohidrat (25%) Leinak (10%)
Gambar 2. Kandungan Air Limbah
Agar air limbah tidak menimbulkan pengaruh negatif terbadap lingkungan perairan diperlukan suatu teknik pengolahan. Pengolahan air bagi peruntukan tertentu, diarahkan agar kriteria atau ukuran yang ditetapkan didalan baku mutu air dapat terpenuhi. Peningkatan pencemaran bahan organik secara simultan biasanya diikuti peningkatan nutrien melalui proses penguraian konsentrasi yang tinggi akan nutrien dapat menyebabkan proses eut~oj?kasi dengan kata lain peningkatan unsur kimia yang berlebihan, menurunnya pH, dan
0 2
terlarut, dan
meningkatnya suhu (Linsley dan Franzini 1995). Pengklasifikasian tingkat pencemaran limbah dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Pengklasifikasian tingkat pencemaran dari limbah domestik berdasarkan beberapa parameter kualitas air
Beribu-ribu bahan organik baik bahan alami maupun sintetis masuk ke badan air sebagai hasil dari aktivitas manusia. Penyusun utama bahan organik biasanya protein (40-60%), karbohidrat (25-50%), dan 10% lainnya berupa minyak atau lemak (Sugiharto 1987). 2.3. Flavor
Flavor dapat diklasifikasikan berdasarkan bentuk fisiknya, yaitu bentuk cair, pasta, dan padat. Contoh flavor cair meliputi minyak esensial, ekstrak cair, essence larut air, emulsi, konsenbat cair. Flavor bentuk pasta meliputi ekstrak lembut, resin, emulsi, dan resinoidin konsentrat. Sedangkan flavor bentuk padat meliputi flavor bentuk kristal, bubuk dan enkapsulasi. Flavor padat merupakan
flavor yang telah dikeringkan dengan plate dyer, diwn dver, maupun spray dryer (Reineccius 1981). Flavor bentuk bubuk berasal dari flavor cair yang diabsorpsi oleh bahan peinbawa kering atau dienkapsulasi oleh edible polimer yang bersifat inert yaitu gum arab dan pati (Heath 1986). Flavor dan aroma produk perikanan berhubungan erat dengan kesegaran, senyawa-senyawa yang berperan penting dalam pembentukan flavor dan aroma adalah turunan dari senyawa aldehid, keton, alkohol dan asan lemak volatil yang disertai dengan adanya proses enziinatik dan aktivitas mikroorganisme. Flavor pada ikan kerang-kerangan (shell fish) biasanya dinilai melalui senyawa volatil (aroma), tetapi komponen terpenting lainnya adalah komponen non volatil dan komponen yang dapat diterima oleh mulut sebagai rasa mulut (Taylor dan Linforth 1996). Komponen pembentuk flavor pada produk perikanan lebib banyak ditentukan pada daging moluska dan krustasea. Aroma pada makanan laut dapat dihasilkan melalui proses aktivitas mikroba, endegonous enzynzatic, aktivitas panas, autooksidasi lemak dan kontaminasi lingkungan (Grigor et a1 2002). Senyawa pembentuk flavor pada shell fish dapat berupa senyawa volatil maupun senyawa non volatil. Senyawa volatil meliputi alkohol, aldehid, keton, furan, senyawa yang mengandung nitrogen maupun sulfur, hidrokarbon, ester dan fenol. Sedangkan senyawa non volatil meliputi asam amino, nukleotida, basa organik, gula, asam organik, komponen inorganik, vitamin, mineral dan pigmen (Shahidi 2002). Selain itu pembentuk flavor seafood lainnya adalah basa kwartener (glisin betaine dan TMA), dan asam organik. Sedangkan asam amino pembentuk flavor pada ekstrak cair udang (Parapenaeus longirostris) adalah glisin, prolin, alanin, serin dan glutamin (Cambero et a1 1998).
2.4. Protein Protein berasal dari bahasa Yunani, yaitu Protos, berarti yang pertama atau y a ~ gterpenting. Protein memegang peranan penting pada makhluk hidup, yaitu dalam komponen struktur, fungsi dan reproduksi. Protein adalal~poliamida. Hidrolisis amida akan mengbasilkan asam karboksilat dan amin. Hidrolisis protein akan menghasilkan asam amino, ikatan amida yang menghubungkan asam amino disebut ikatan peptida (FMIPA IPB 2001).
Protein memiliki sifat-sifat fungsional yang khas yang dapat meningkatkan mutu d m sifat organoleptik pangan, sehingga protein banyak digunakan pada industri pangan. Contohnya pada pembuatan daging tiruan, sosis dan produk roti. Produk-produk tersebut pada umumnya berhubungan dengan sifat fungsional protein seperti emulsifikasi, pembusaan dan kelarutan. Proses recovery protein dari air limbah sudah banyak diteliti, antara lain dengan cara ultrafiltrasi, pertukaran ion (IE), dan perubahan pH. Penggunaan protein hasil recovery biasanya digunakan untuk pembuatan pakan ternak dan pupuk (Lin et al. 1996).
2.5. Teknologi Membran Reverse Osrrtosis Membran reverse osmosis (RO) digunakan untuk memisahkan zat terlarut yang memiliki berat molekul yang rendah seperti garam anorganik atau molekul organik kecil seperti glukosa dan sukrosa dari larutannya. Membran yang lebih
dense dengan tahanan hidrodinamik yang lebih besar diperlukan pada proses ini. Hal ini menyebabkan tekanan operasi pada RO akan sangat besar untuk menghasilkan fluks yang sama dengan proses inikrofiltrasi dan ultrafiltrasi. Tekanan osmotik juga berpengaruh pada proses ini (Lee et a1 2007; Park et a1 2008). Jika pada proses osmosis yang teijadi adalah perpindahan pelarut dari l a ~ u t myang lebih encer (potensial kimia rendah) ke larutan yang lebih pekat (potensial kimia tinggi), sebaliknya pada pada proses reverse osmosis yang terjadi adalah sebaliknya, pelarut dipaksa berpindah d a ~ larutan i pekat ke larutan yang lebih encer dengan bantuan tekanan kerja. Umumnya besar tekanan kerja yang diterapkan minimal 3 kali lipat tekanan osmosis larutan. Karena pori membran yang digunakan sangat kecil, mendekati dense, maka mekanisme pemisahan yang
,
terjadi tidak berdasarkan ukuran molekul tetapi lebih berdasarkan mekanisme
solution-diffusion. Mekanisme pemisahan ini dapat dilihat pada Gambar 3.
Pressure
(a) (b) Gambar 3. Proses (a) osmosis; (b) reverse osmosis (Wenten 1999) Tekanan yang diberikan pada proses reverse osmosis berkisar antara 20-100 bar, jauh lebii tinggi dibandingkan tekanan operasi pada proses mikrofiltrasi dan ultratiltrasi. Material membran sangat berpengaruh pada efisiensi pemisahan. Material yang digunakan pada proses ini diusahakan memiliki afinitas yang besar terhadap pelarut (air) dan ahitas yang rendah terhadap zat pelarut. Pemilihan material menjadi sangat penting karena secara langsung. akan menentukan sifat intrinsik membran (Wenten 1999).
Gambar 4. Diagram alir proses membran (Park et a1 2008)
Fluks permeat clan selektivitas merupakan faktor penting pada membran reverse osmosis. Fluks permeat dapat ditingkatkan dengan cara mengurangi
ketebalan inembran. Untuk itu pada umumnya, membran RO mempunyai stsuktur yang asimetrik dengan lapisan atas yang tipis dan dense serta matrik penyokong dengan tebal 50-150 pm. Tahanan ditentukan ditentukan oleh lapisan atas yang dense (Wenten 1999; Park et a1 2008). Bagian-bagian membran spiral-wound dapat dilihat pada Gambar 5 dibawah ini.
Gambar 5. Bagian-bagian meinbran spiral-wound (Wenten 2002) Membran RO banyak digunakan pada proses desalinasi air laut dan air payau. Material yang digunakan umumnya bersifat hidrofilik, mempunyai pesmeabilitas yang tinggi terhadap air dan kelasutan yang sangat rendah terhadap zat terlasut. Mateiial yang digunakan antara lain dari golongan ester selulosa sepe~tiselulosa diasetat dan selulosa triasetat, tetapi material ini tidak tahan terhadap zat kimia, bakteri dan suhu yang ekstrim. Material lainnya adalah poliamida. Poliamida memiliki selektivitas yang tinggi terhadap garam tetapi material ini kurang begitu tahan terhadap klorin. Membran RO yang banyak digunakan berasal dari jenis membran kornposit. Pada membran ini, lapisan atas yang beifimgsi sebagai active layer dan lapisan bawah sebagai matsi penyokong terbuat daii material yang berbeda (Wenten 1999; Lee et a1 2007). Tampak atas membran polimer ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar
6.
Tampak ataq membran polimer (Aquamarijn ResearchMembrane Technology Group, University of Twente) (Rijn 2004)
Proses membran memanfaatkan prinsip penyaringan dalam memisahkan bahan dengan menggunakan tekanan transmembran sebagai driving force (Yeh dan Dong 2003; Andersen 2004; Park et a1 2008). Pada proses ini partikel dengan berat molekul di bawah atau memiliki ukuran molekul yang lebih kecil dari poripori melnbran akan 1010s melewati pori membran, sedangkan molekul lainnya akan tertahan sebagai retentat. Proses pemisahan antara permeat dan retentat pada melnbran dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Proses pemisahan antara permeat dan retentat pada membran (Aquamarijn ResearchlMemnbrane Technology Group, University of Twente) (Rijn 2004)
Shiau dan Chai (1999) berhasil me-recovery komponen pembentuk flavor dari limbah cair pengolahan tirain dengan ultrafiltrasi. Pada penelitian ini berhasil diperoleh 15 jenis asam amino dan 17 asam amino bebas. Berdasarkan ha1 tersebut, penggunaaan membran reverse osnzosis (RO) untuk recovery flavor diharapkan akan menghasilkan rendemen yang lebih tinggi jika dibandingkan d~nganproses ultrafiltrasi (UF), karena secara teoritis tingkat rejeksi RO lebih tinggi dibanding dengan UF. Karakteristik rejeksi membran RO dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Karaktei-istik rejeksi membran RO Zat Terlarut
RO
Monovalen (Na, K, C1, NO3)
>98%
Bivalen (Ca, Mg, S04, C03)
>99%
Bakteri & Virus
>99%
Microsolute (Mw > 100)
>90%
Microsolute (Mw < 100)
0-90%
Sumber: Wenten (1999) 2.6. Fouling Suatu proses membran dapat dikatakan efektif dan efisien bila inembran tersebut mempunyai nilai fluks yang tinggi. Fluks membran merupakan kemarnpuan dari membran untuk menyaring sebanyak mungkin dalam tempo yang relatif singkat. Fluks inembran bisa mengalami perubahan bila terjadi perubahan stiuktur membran. Fenomena yang muncul dalam penggunaan membran yang digunakan dalam suatu proses filtrasi yaitu teijadi penurunan nilai fluks membran sejalan dengan pertambahan waktu (Kurniawan 2002). Menurut Kurniawan (2002), penurunan fluks dalam proses filtrasi membran dipengaruhi oleh adanya proses fouling. Fouling pada membran memang sulit untuk dihindal-i dalam proses filtrasi membran. Fouling teijadi akibat adanya molekul-molekul yang terakumulasi pada permukaan membran, menempati pori-pori membran dan tersumbat didalamnya. Fenomena fouling ini agak sulit untuk diainati secara langsung, tetapi pengauh langsung terhadap
karakteristik inembran bisa diketahui, misalnya terjadi peiubahan nilai konduktansinya, penurunan nilai fluks dan lain sebagainya. Fouling adalah tunumya fluks selama operasi inernbran walaupun seluruh parameter operasi seperti tekanan, laju air, suhu, dan konsentrasi umpan dibuat konstan. Fouling membran umumnya disebabkan oleh akumulasi endapan partikel submikron pada permukaan membran atau presitipasi solut pada pennukaan dan dalam pori-pori membran. Hampir semua komponen dalan larutan umpan dapat menyebabkanfouling sarnpai tingkat tertentu (Wenten 1999). Wenten (1999) mengemukakan bahwa pemahaman yang fundameiltd pada peristiwa fouling dapat dikembangkan dengan membagi peristiwa fozrling menjadi dua tipe yakni: 1. Adsorpi makromolekul yang menunjukkan interaksi intermolekuler yang spesifik antara padatan dengan membran yang terjadi ineskipun proses filtrasi belum berlangsung (gaya hidrodinamika dail normallbody tidak ada). 2. Deposisi makrosolut atau padatan akibat adanya fluks penneat
Fozrling pada inembran berdasarkan tempat terjadinya dapat dibedakan menjadi dua yaitu fouling ekstemal dan fouling internal, Fozrling internal disebabkan oleh absorpsi molekul atau koloid dalam pori inembran (pore blocking dan internal pore blocking) sedangkan ekstemal fouling berkaitan dengan polarisasi dari partikel yang terejeksi pada peimukaan membran. Ekstemalfouling merupakan gejala awal yang menandai terbentuknya cake layer (Hughes dan Scott 1996). Mekanisme membranfozrling dapat dilihat pada Gambar 8 berikut ini.
Gambar 8. Mekanisme membran fouling: a. pore blocking b. calm layer c. internalpore blocking (Hughes dan Scott 1996) Guell dan Davis (1996) diaczr dalanz Sumarto (2005) menjelaskan ada dua model yang dapat menggambarkan internal fouling yaitu pertama Standard Blocln'ng Model (SBM), yang mengasumsikan bahwa penurunan fluks disebabkan karena terjadinya penyerapan protein pada dinding pori yang menyebabkan berkurangnya radius pori. Model yang kedua yaitu Pore Blocking Model (PBM) jika diasumsikan pori ineinbran tersumbat secara menyeluruh. Model yang umum digunakan untuk menggambarkan penyumbatan diluar pori adalah Cake Filtration Model (CFM), dengan asumsi bahwa resistensi cake meningkat karena terkumpulnya protein dipermukaan membran. Teknik pengukuran yang dilakukan untuk mengamati fenomenafouling secara langsung adalah dengan menggunakan Scanning Electrone Microscopy (SEM). Tingkat fouling yang teijadi tergantung pada komposisi kimia membran dan interaksi antara membran dan solut. Gejala polarisasi konsentrasi adalah terakumulasinya umpan pada permukaan membran sehingga konsentrasi berangsur-angsur naik (Mangunwijaja dan Darmoko 1991). Pengurangan polarisasi konsentrasi dapat dilakukan dengan menambahkan golakan dan gesekan dekat aliran membran, pencucian berkala, mengurangi tekanan, mengurangi kadar
makro terlarut (BM tinggi), meningkatkan suhu dan memperbesar kelamtan makromolekul. Menurut Mangunwijaja dan Darmoko (1991), akibat dan faktor-faktor yang mempengaruhifoztling adalah :
1. Akibat fouling : a. Biaya pembersihan yang tinggi b. Mempengaruhi perolehan fluks serta permeabilitas membran 2. Faktor-faktor yang me~npengaruhifouling : a. Protein b. Garam-garam c. Lipida d. Mikroorganisme Fouling yang terjadi pada peinisahan protein dan monomemya, umumnya karena ukuran partikel protein lebih kecil dari ukuran pori melnbran. Guell dan Davis (1996) diacu dalam Sumarto (2005) mengemukakan bahwa penyebab penyumbatan adalah karena terjadinya penyerapan peptida dan asam amino yang terakumulasi pada dinding poli membran, uinulnnya peptida pendek dan asam amino mempunyai ukuran yang lebih kecil dibandingkan dengan ukuran pori membran, sehingga partikel dengan mudah masuk ke dalam pori membran sebagai penyebab penyumbatan internal. Menurut Mohanunadi et a1 (2003), foulan atau lapisan fouling meiupakan sebuah fenomena penyebab yang sering terjadi dalam mereduksi laju produk (retentat) yang dihasilkan. Fenomena ini dapat reversible atau bahkan irreversible. Beberapa teknik untuk mengontrol fouling diantaranya pra perlakuan feed (umpan), pembersihan secara kimia dan optimasi kondisi operasi seperti suhu, tekanan transmembran dan kecepatan laju alir silang dipercaya dapat mengurangifouling.
2.7. Polarisasi Konsentrasi Polarisasi konsentrasi mempakan pembentukan gradien konsentrasi dari komponen tertahan di dekat permukaan membran dan merupakan fungsi dari kondisi hidrodinamika sistem serta tidak bergantung pada sifat fisik melnbran.
Ukuran pori dan porositas meinbran tidak dipengaruhi secara langsuilg oleh polarisasi konsentrasi (Wenten 1999). Fenomena polarisasi konsentrasi muncul ketika proses inikrofiltrasi atau ultrafiltrasi dilakukan untuk memisahkan bahail-bahan seperti hidrokoloid, protein dan molekul besar lainnya. Molekul-molekul ini akan terejeksi dan inenumpuk serta akan menutupi permukaan membran atau bahkan sainpai membentuk lapisan gel atau cake (Cheryan 1998; Derradji et a1 2005). Pada kondisi ini fluks tidak dipengaiuhi lagi oleh tekanan tetapi dikendalikan oleh mekanisine peiyindahan massa. Penggunaan tekanan yang lebih tinggi lagi tidak akan dapat meningkatkan besamya fluks. Fenomena tingkah laku fluks pada daerah yang dikendalikan oleh transfer massa (mass transfer contvolled uegion), dapat dijelaskan dengan menggunakan model transfer massa atau teori film (Uju 2005). Fenomena polarisasi konsentrasi pada kondisi steady-state dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar 9. Polarisasi konsentrasi pada kondisi steady-state (Wenten 2002) Menurut Mohammadi et a1 (2003), polarisasi konsentrasi terjadi di dekat permukaan lapisan membran. Polarisasi konsentrasi ini dapat menyebabkan
irreversible foziling dikarenakan adanya interaksi antara pelarut, zat terlarut dan membran. Model matematika dapat menjelaskan mekanisme perpindahan polarisasi pada proses ultrafiltrasi, Ahmad et a1 (2006) telah berhasil menentukan model matematika untuk memprediksi volume fluks (permeat) yailg dihasilkan sebagai fungsi dari waktu filtrasi. Model ini pula dapat memprediksi nilai rejeksi tiap lamtan pada sistem ultrafiltrasi.
2.8. Model Tahanan Seri
Pada model transfer massa terlihat bahwa, tidak ada komponen tekanan transmembran dalam model tersebut karena itu model ini tepat jika hanya digunakan pada daerah bebas penga~uhtekanan dan sebaliknya tidak cocok untuk digunakan pada daerah yang dikendalikan oleh tekanan. Salah satu model yang bisa menjelaskan tingkah laku fluks untuk daerah yang dikendalikan oleh tekanan dan dikendalikan oleh transfer massa adalah model tahanan sen (Uju 2005; Ahmad et a1 2006). Gambar 10 menunjukkan berbagai tahanan pada model tahanan seri. Porous
rnernbam I
Gambar 10. Berbagai tahanan pada model tahanan seri (Wenten 2002)
Proses membran dengan tekanan yang konstan dapat dinyatakan dengan model tahanan seri sebagai berikut:
(J) merupakan fluks, AP merupakan tekanan transmembran, (An)adalah tekanan osmotik umpan, (p) adalah viskositas larutan umpan dan (R,) adalah total tahanan membran (Hughes dan Scott 1996; Mohammadi et a1 2003). Adanya peiistiwa fouling dan polarisasi konsentrasi inenyebabkan tahanan membran hertambah, sehingga nilai tahanan membran (R,) merupakan penggabungan dari tahanan membran internal (R,,,), tahanan membran karenafouling (Rf) dan tahanan meinbran karena proses polarisasi konsentrasi (R,), sehingga:
R,=R,+Rf+Rp
(2)
Nilai tahanan meinbran internal dapat ditentukan dengan menggunakan air inurni sebagai umpan, sedangkan nilai Rf inuncul akibat interaksi dari sifat membran dan partikel terlarut. Nilai Rf tidak dipengaruhi oleh parameter operasi dan biasanya Rf disatukan dengan nilai R, menjadi R ' , seperti pada persamaan dibawah ini (Cheryan 1998):
R, merupakan fungsi dari penneabilitas dan ketebalan gel yang merupakan fungsi dari tekanan, sehingga nilai tahanan membran karena polarisasi dapat dinyatakan dengan persamaan 4:
Rp= QAP
(4)
Nilai (@) meiupakan variabel yang mempengamhi transfer massa seperti viskositas, shear ratellaju alir dan suhu. Melalui subtitusi persamaan 3 dan 4 ke dalam persamaan 1, maka model tahan seri dapat dinyatakan dengan persamaan 5:
J
=
R'm
+ GAP)
Keterangan: J = Fluks permeat (m s-I) R', = Jumlah tahanan inembran internal dan tahananfouling (kPa s m-I) cf, = Indeks tahanan polarisasi konsentrasi (s m-') P = Tekanan transmembran (kPa) n = Tekanan osmotik (kPa)
3. METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Waktu dan Te~npat Penelitian
dilaksananakan
pada
bulan
Juni-Agustus
2008
di
Laboratorium Industri Hasil Perikanan, Laboratorium Bioteknologi dan Laboratorium Mikrobiologi Departemen Teknologi Hasil Perairan, FPIK, IPB.
3.2. Bahan dan Alat Bahan baku yang digunakan pada penelitian ini adalah air sisa pasteurisasi dari pengolahan rajungan. Sumber bahan baku tersebut akan diambil dari pengolahan rajungan di daerah Cirebon dan Brebes-Jawa Tengah. Peralatan utama yang digunakan pada penelitian ini adalah satu unit membran cross-flow filtrasi. Modul membran yang digunakan reverse osmosis (CSM Model No: RE75-1812-50GPD) dengan nilai rejeksi 95% NaCl dan luas pennukaan 0,38 m2. Untuk keperluan preparasi bahan digunakan beberapa peralatan, pemanas listrik, gelas ukur, pH meter, stop watch dan te~mometer, thermostat, filter ukuran 0,9 mikron, dan pipet. Alat-alat untuk analisis diantaranya timbangan analitik, labu erlenmeyer, gelas piala, gelas pengaduk, tabung reaksi, spektrofotometer UV-Vis, viskometer gilmont (bola jatuh), pipet dan pH meter.
3.3. Tahapan penelitian Penelitian ini dilaksanakan dalam beberapa tahap. Tahapan-tahapan tersebut meliputi prefiltrasi, penentuan permeabilitas dan tahanan membran, proses filtrasi dengan membran RO, penentuan waktu tunak fluks, penentuan nilai fluks permeat dan rejeksi protein dengan model tahanan seri, dan penentuan tahanan proses membran dengan model tahanan seri serta penentuan model fluks.
i Air sisa pasteurisasi rajungan Prefiltrasi
I
Penentuan permeabilitas dan tahanan membran
I
Proses filtrasi dengan membran reverse osmosis
C Penentuan waktu tunak fluks
I
Penentuan nilai fluks permeat dan rejeksi protein dengan model tahanan sei-i
C Penentuan tahanan proses membran dengan model tahanan seri
I
Penentuan model fluks
I
6 Selesai
Ganlbar 11. Diagram alir tahapan proses penelitian Sebelum proses recovery, dilakukan pre filtrasi dengan filter ukuran 0,9 mikron. Hal tersebut dilakukan dengan tujuan untuk inereduksi fouling yang disebabkan oleh partikel ukuran besar. Pada proses recovev (500-600 cm3) dimasukkan kedalam tangki ~unpan,kemudian dipanaskan pada suhu tertentu. Untuk memanaskan dan inempertahankan umpan pada suhu tertentu, tangki umpan dilengkapi dengan pemanas listrik dan thermostat. Produk hasil proses membran (permeat dan retentat) diresirkulasikan ke dalarn tangki umpan. Pada
waktu tertentu dilakukan sampling terhadap penneat untuk pengukuran fluks dan nilai rejeksi. Setiap proses membran selesai dilakukan, membran dicuci dengan cara meresirkulasikan larutan pembersih dengan NaOH 0,l N sehingga pH larutan menjadi 10,5-11,O. Fluks membran diuji kembali hingga mencapai fluks semula.
I
3.3.1. Penentuan permeabilitas dan tahanan membran internal ( Uju, 2005)
Permeabilitas membran dan tahanan meinbran internal diukur dengan cara menggunakan air destilasi sebagai umpan. Proses pengukuran dilakukan pada suhu 30, 35 dan 40 OC dengan kisaran tekanan transinembran yang digunakan 276-690 kPa. Pada setiap suhu dan tekanan transmembran yang diujikan, besarnya fluks permeat diukur. Nilai peimeabilitas membran (K) ditentukan dengan cara menghitung gradien plot grafik antara nilai fluks (j,) sebagai sumbu Y dan tekanan transmembran (AP) sebagai sumbu X. Penentuan nilai tahanan meinbran internal
(R,,,) dilakukan dengan cara membuat plot grafik nilai 1/J, sebagai sumbu Y (ordinat) dan 11 AP sebagai sumbu X (absis), Nilai tahanan membran diperoleh dengan cara menghitung gradien pada persamaan garis dari nilai plot 1/J, dan 1IAP . 3.3.2. Penentuan waktu tunak fluks
Waktu tunak fluks ditentukan dengan inenghitung fluks permeat sejak kondisi variabel terpasang. Jeda waktu pengukural lima menit dan penghitungan fluks permeat dilakukan setiap satu menit sekali selama 120 menit. Penentuan waktu tun& ini berdasarkan parameter yang diujikan, yaitu tekanan transmembran (414, 621 dan 827 Wa) dengan suhu proses recovery 35 "C, viskositas 1,17 cP dan nilai pH umpan 5. Penambahan asan menggunakan asam asetat pekat. Fluks dianggap tunak jika 5-10 kali pengukuran lnemperoleh nilai yang sama. 3.3.3. Pengaruh tekanan transmembran
Pengauh tekanan transmembran dilihat dengan mencobakan beberapa nilai tekanan pada proses recovery yaitu 276-690 kPa. Sampel yang digunakan adalah air sisa pasteurisasi pengolahan rajungan yang telah difiltrasi menggunakan filter ukuran 0.9 mikron. Suhu proses recovery 35 "C dengan pH 5. Setiap tekanan yang dicobakan diukur nilai fluks dan rejeksinya.
3.3.4. Penentuan nilai fluks dengan model tahanan seri Pendugaan nilai fluks sebagai fungsi dari tekanan transmembran dilakukan dengan pendekatan model tahanan seri. Pada tahap ini dilakukan pengukuran dan penghitungan nilai-nilai komponen tahanan proses membran. Nilai dan koinponen tahanan proses membran yang diukur atau dihitung ineliputi tahanan membran internal (R,,,), tahanan fozrling (Rf), dan tahanan polarisasi konsentrasi (R,). Jumlah nilai Rm dan Rf ditentukan dengan cara menghitung nilai gradien dari plot grafik antara (11J) sebagai sumbu Y dan (11AP) sebagai sumbu X, sedangkan intersep dari grafik tersebut ditentukan sebagai nilai indeks tahanan polarisasi konsenh-asi (@). Nilai R, ditentukan dengan cara mengalikan indeks tahanan seri dengan tekanan transmembran (R,
= QAP).
3.3.5. Penentuan tahanan proses membran dengan model tahanan seri
.
Bentuk kurva fluks permeat selama proses reverse osnzosis air sisa pasteurisasi industri pengolahan rajungan didekati dengan model tahanan seri. Urutan proses penentuan tahanan membran dan pendugaan fluks dengan model tahanan seri disajikan pada Gambar 11.
Fluks : (J) Tekanan : (AP)
R'm
= Rm
+ Rf
AP- A l l
R'm
+ @AP
AP- A n
Y=A+BX Model Fluks Gambar 12. Kerangka pemodelan proses membran dengan pendekatan inodel tahanan seri (Uju 2005)
3.4. Analisis dan karakterisasi Variabel parameter operasi proses yang diteliti adalah pengaruh tekanan transmernbral (AP). Indikator kinerja membran dilihat dengan mengukur fluks permeat, sedangkan indikator kualitas produk yang dihasilkan ditentukan dengan inengukur nilai rejeksi membran. Sampling dan pengukuran nilai rejeksi dilakukan pada keadaan kondisi fluks steady state.
3.4.1.Fluks (Cheryan 1998) Fluks didefinisikan sebagai jumlah volume cairan yang berhasil melewati meinbran (fraksi permeat) untuk setiap satuan luasan membran dan satuan waktu. Nilai fluks (J) dibitung dengan menggunakan persamaan :
Fluks =
E Volume penneat. (Litsr) Luasan mmnbran [?rceter2]wak~ fdetik)
x 3600
Nilai satuan fluks dinyatakan dengan liter per meter kuadrat per jam (1 m-'h-'), yang sering dinyatakan dengan LMH.
3.4.2. Rejeksi (Cheryan 1998) Rejeksi (Robs)merupakan keinampuan suatu membran dalam inenahan partikel terlarut tertentu. Nilai rejeksi membran dihitung dengan persamaan :
Robs Cumpan cp,r
= Persentasi
rejeksi (%) = Konsentrasi partikel dalam umpan = Konsentrasi partikel dalam pelmeat
3.4.3. Analisis kandungan protein (Bradford 1976) Konsentrasi protein ditentukan menggunakan metode Bovine Serum Albumin (BSA) sebagai standar. Persiapan pereaksi Bradford dilakukan dengan
melarutkan 25 mg comassie brilliant blue G-250 dalam 12,5 ml etanol 95%, lalu ditambahkal dengan 25 ml asam fosfat 85% (wlv). Jika sudah larut dengan
sempuma, lnaka ditainbahkan akuades hingga mencapai 0,5 L dan disaring dengan kertas saring Whatman No. 1 sesaat sebelum digunakan. Konsentrasi protein diukur dengan cara 0,06 ml sampel dimasukkan ke dala~ntabung reaksi. Selanjutnya sebanyak 3 ml pereaksi Bradford diinkubasi selama 5 menit dan diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 595 nm. Lalutan standar diberi perlakuan yang sama dengan larutan sampel dengan
konsentrasi 0,004-0,01 mg/ml. Tabel komposisi volume larutan dalain pembuatan larutan standar konsentrasi 0,004-0,01 mg/ml dari lautan stok BSA konsentrasi 2 ing/ml disajikan pada Tabel 3. Tabel 3. Pembuatan larutan standar BSA konsentrasi 0,004-0,01 mg/ml Konsentrasi BSA (mg/ml) 0,004 0,005 0,006 0,007 0,008 0,009
Volume BSA (ml) 0,0020 0,0025 0,0030 0,0035 0,0040 0,0045
Volume akuades (ml) 0,9980 0,9975 0,9970 0,9965 0,9960 0,9955
nnin
n nnqn
n awn
3.4.4. Viskositas (Uju 2005)
Larutan atau cairan sampel dipanaskan pada suhu pengukuran yang diinginkan (30, 35 atau 45
OC).
Sebanyak 5 ml larutan atau cairan sampel
dimasukkan ke dalam tube viskometer hingga mengisi volume tube 75%. Bola dimasukkan ke dalam tube. Bola dilepaskan hingga jatuh sepanjang tube viskometer. Selang waktu tempuh bola dicatat ketika melewati dua garis Fiduciary. Viskositas lautan atau cairan sampel dihitung dengan menggunakan persamaan :
rl K
= Viskositas cairan (cP) = Konstanta viskometer = 3,3
Pf
= Densitas bola
P t
(stainless steel = 8,02) = Densitas cairan = Waktu tempuh bola (menit)
3.4.5. Analisis Regresi Sederhana (Uyanto 2006) Analisis Regresi Sederhana (Simple Regression Analysis) digunakan untuk memprediksi nilai suatu vaiiabel dependen berdasarkan nilai variabelvariabel independen lain. Analisis regresi juga dapat digunakan untuk melihat pengaruh variabel independen x terhadap variabel dependen y. Variabel independen x sering disebut sebagai variabel prediktor, sedangkan variabel dependen y sering disebut sebagai variabel respon. Model regresi sederhana dapat dinyatakan sebagai persarnaan linier berikut: ~i
= J o+ J ~ x+i ei
(6)
Persamaan untuk mengestimasi nilaiJo danJl digunakan metode kuadrat terkecil
(least square method) berdasarkan:
yi = bo + blxi
(7)
Bentuk hipotesis untuk menguji koefisien bO dan bl dengan a= 0,05adalah
dan
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Permeabilitas dan Tahanan Membran
Membran RO yang banyak digunakan berasal dari jenis membran komposit. Pada membran ini, lapisan atas yang berfungsi sebagai active layer dan lapisan bawah sebagai matrik penyokong terbuat dari material yang berbeda. Material yang digunakan umumnya bersifat hidrofilik, mempunyai permeabilitas yang tinggi terhadap air clan kelarutan yang sangat rendah terhadap zat terlarut (Wenten 1999; Lee et a1 2007). Permeabilitas dan tahanan membran intemal merupakan parameter karakteristik membran yang sangat penting mtuk diketahui. Permeabilitas membran menunjukkan kernampuan membran dalam melewatkan air distilasi, sedangkan tahanan membran merupakan kebalikannya. Jadi jika nilai permeabilitas membran dilambangkan dengan K, maka nilai tahanan membran internal &)
d i u s k a n R,
=
1K. Nilai permeabilitas diperoleh dengan
menghitung gradien (slope) grafik hubungan antara tekanan tmnsmembran
(AP)
dengan fluks (J) (Uju 2005).
I
Tekanan Transmembran (kPa)
Gambar 13. Pengaruh tekanan membran dan suhu umpan air distilasi terhadap nilai fluks
Wenten (1999) menyebutkan bahwa secara m u m permeabilitas air melalui membran bergaya dorong tekanan berbanding lurus dengan tekanan hidrostatik yang diberikan. Pada air murni semakin tinggi tekanan yang diberikan maka fluks juga akan semakin tinggi. Pada Garnbar 13 terlihat bahwa, nilai fluks meningkat secara linier. Permeabilitas membran meningkat dari 0,051
1 kPdl m-z h"
pada
suhu umpan 30 "C hingga 0,066 1 kPdl m' h-I pada suhu umpan 40 OC. Adanya kecendrungan meningkatnya permeabilitas membran dengan semakin tingginya suhu umpan disebabkan oleh semakin menurunnya nilai viskositas air. Nilai viskositas air pada suhu 30, dan 40 "C adalah berturut-turut 0,798 cP dan 0,653 cP (Linsley dan Franzini 1995). Nilai tahanan membran internal (R,) dapat ditentukan dengan menghitung nilai gradien persamaan regresi pada Gambar 14, sedangkan data percobaan disajikan pada Lampiran 1. Nilai tahanan membran internal menurun seiring dengan meningkatnya suhu umpan. Nilai tahanan tersebut pada suhu 30, 35 dan 40 "C berturut-turut 21,72, 18,74, 16,04 kPa mZh 1-I.
0
0.001
0.002
0.003
0.004
Tekanan Transmernbran (kPa-')
Gambar 14. Pengaruh suhu umpan air distilasi terhadap nilai tahanan membran internal Besarnya permeabilitas dan tallanan membran internal (R,) secara jelas ditanlpilkan pada Tabel 4 berikut ini.
Tabel 4. Permeabilitas dan Tahanan membran internal (R,) pada berbagai suhu ( 1kPdl m-' h-I)
0,05 1
35 . . . . . , , . p p -
Tahanan Internal Membran (R), @Pa mZh 1)' 21,72
Permeabilitas
Suhu CC) 30
0,055
18,74
0,066
16,04
~
40
4.2. Pengaruh Tekanan Transmembran terhadap Nilai Fluks dan Rejeksi Selang nilai variabel tekanan transmembran yang dipilih adalah 414 kPa sebagai nilai rendah dan 827 kPa sebagai nilai tinggi. Pola perubahan nilai fluks yang
disebabkan oleh
perubahan
tekanan
transmembran
(AP) pada
selang waktu 120 menit disajikan pada Gambar 15.
I
Waktu [menit)
I
Gambar 15. Pola perubahan nilai fluks penneat yang disebabkan oleh perubahan tekanan transmembran Pada tekanan transmembran 827 kPa, fluks permeat awal sebesar 6,OS 1 m-Zh-I berkurang hingga 5,61 1 m-2 h-I dan stabil setelah proses filtrasi berlangsung selama 55 menit. Pada tekanan transmembran 414 dan 621 kPa digunakan, fluks permeat awal berturut-tumt 0,63 dan 1,82 1 m' h-'. Fluks mengalami p e n m a n seiring dengan bejalannya waktu filtrasi, dan mencapai
tunak setelah 55 menit waktu filtrasi. Fluks permeat saat mencapai tun&
(steady state) pada tekanan trailslnembran 414 dan 621 kPa sebesar 0,54 dan 1,66 1m-2h-'. Waktu tunak ini lebih lama 13 inenit dibanding dengan yang dilaporkan Uju et a1 (2008). Hal tersebut terjadi karena ukuran pori membran yang digunakan pada saat prefiltrasi berbeda. Penelitian ini menggunakan membran dengan ukuran 0,9 mikron, lebih besar dibandingkan dengan ukuran membran peneliti sebelumnya (0,3 mikron). Fluks mengalami penurunan terutama pada awal proses filtrasi dimulai. Pradanos et a1 (1996) diacu dalam Suinarto (2005) menyatakan bahwa penurunan fluks penneat dapat disebabkan oleh penurunan aliran permukaan inembran karena meningkatnya tekanan osmotik pada permukaan membran, pembentukan lapisan gel dipermukaan membran dan proses fouling. Menurut Mohammadi et a1 (2003), penurunan fluks permeat disebabkan oleh polarisasi konsentrasi yang terjadi pada permukaan membran. Polarisasi konsentrasi ini dapat inenyebabkan
irreversible fouling dikarenakan adanya interaksi antara larutan dan membran. Fouling pada membran berdasarkan teinpat terjadinya dapat dibedakan menjadi dua yaitu fouling eksternal dan fouling internal. Fotlling internal disebabkan oleh absoiysi molekul atau koloid dalain pori meinbran, sedangkan ekstemal fouling berkaitan dengan polarisasi da1-i partikel yang terejeksi pada permukaan membran. Eksteinal fouling merupakan gejala awal yang menandai terbentuknya cake layer (Mondor et a1 2000 diacu dalanz Uju 2005).
4.2.1. Pengaruh tekanan transmembran terhadap nilai fluks Tekanan transmembran pada proses membran berfungsi sebagai dvtving
force dan merupakan salah satu parameter operasi yang paling penting pada proses membran. Tekanan transmembran secara langsung mempengaruhi besarnya fluks permeat (Lin et a1 2004; Kumar et a1 2004 diactr dalam Uju et a1 2008). Pada Lampiran 4 disajikan hasil analisis parameter regresi p e n g a d tekanan
transmembran. Hasil analisis tersebut terlihat bahwa
tekanan
transmembran mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap nilai fluks (P < 0,05). Gambar 16 menunjukkan tekanan transmembran lnempunyai nilai
koefisien regresi 0,004, artinya bahwa setiap kenaikan tekanan transmembran sebesar 1 kPa akan meningkatkan fluks permeat sebesar 0,004 1m-Zh-'.
0
100
200
300
400
500
600
700
SO0
Tekanan transmembran (kPa) I
I
Gambar 16. P e n g a d tekanan transmembran terhadap nilai fluks permeat Peningkatan nilai fluks seiring dengan peningkatan tekanan terjadi karena semakin besar tekanan maka semakin besar pula daya dorong larutan menuju permukaan membran. Adanya peningkatan tekanan juga dapat mempercepat akumulasi solut dipermukaan membran. Proses akurnulasi terus berlanjut hingga terbentuk lapisan gel (cake layer). Pada tahap ini nilai fluks tidak lagi tergantung pada tekanan membran, melainkan pada konsentrasi larutan urnpan dan mekanisme perpindahan massa Pada penelitian ini, peningkatan fluks seiring dengan peningkatan tekanan terjadi pada kisaran tekanan 276-690 kPa. Pada kisaran tekanan tersebut pengaruh polarisasi konsentrasi minimal sehiigga nilai fluks masih dipengaruhi oleh tekanan. 4.2.2. Pengaruh tekanan transmembran terhadap nilai rejeksi
Indikator kinerja proses pemisahan dengan menggunakan teknologi filtrasi membran adalah fluks dan rejeksi. Indikator fluks terkait dengan besamya produktivitas membran, sedangkan rejeksi terkait dengan kualitas bahan (retentat)
dan permeat yang diperoleh. Niai rejeksi membran didefinisikan sebagai
kemampuan suatu membran dalam menahan komponen tertentu pada larutan umpan (Uju 2005). Protein merupakan salah satu sumber utama pembentuk flavor pada makhluk hidup (Supran 1978). Selain itu, hasil penelitian Uju et a1 (2008) melaporkan bahwa komponen penyusun bahan organik tertinggi limbah cair pengolahan rajungan adalah protein yaitu sebesar 0,88% @/v). Hal itulah yang mendasari pemilihan parameter nilai rejeksi yang diukur pada penelitian ini adalah protein.
276
345
414
453
552
621
690
Tekanan transmembran (kPa)
Gambar 17. Pengaruh tekanan transmembran terhadap nilai rejeksi protein Gambar 17 menunjukkan bahwa nilai rejeksi protein berkisar antara 62,05-78,07%. Berdasarkan hasil tersebut, terlihat bahwa selektiitas membran reverse osmosis pada recovev protein dalam air sisa pasteurisasi pengolahan
rajungan sebesar 21,93-37,45%. Hasil ini berbeda dengan penelitian sebelumnya, Uju et a1 (2008) melaporkan bahwa nilai rejeksi protein kasar mencapai 90,90%. Hal ini dikarenakan pada saat pengkondisian suhu proses dan pH optimum diduga telah terjadi perubahan struktur protein. Suhu awal umpan 18 OC dengan nilai pH 9,l terlebih dahulu diberi perlakuan penarnbahan asam asetat pekat hingga pH mencapai 5 dan dipanaskan hingga mencapai suhu proses optimum 35 O C . Diduga pada saat pengasaman dan pemanasan ini terjadi hidrolisis protein menjadi asam amino.
Hidrolisis protein merupakan pemutusan rantai peptida sehingga terbentuk peptida pendek atau asam amino bebas. Proses hidrolisa protein dapat dilakukan dengan menggunakan senyawa asan, alkali atau dengan enzim (proteolitik). Proses hidrolisa protein dengan senyawa asam relatif mudah dikerjakan tetapi ada beberapa kerugiannya, yaitu hidrolisis dengan asan dapat merusak beberapa jenis asam amino misalnya triptofan, asparigin, dan glutein akan terdekomposisi, begitu juga asam amino yang mengandung sulfur dan bergugus hidroksi akan terdekomposisi (Scrim-Shaw 1978 diacu dalain Sumarto 2005). Bodanszky (1998) menyebutkan bahwa pada suhu yang dinaikkan, asam yang sangat lemah seperti asam asetat 0,25 M cukup untuk inengh~drolisisikatan-ikatan peptida. Misalnya heksapeptida Val-Leu-Gly-Asp-Phe-Pro menghasilkan tripeptida ValLeu-Gly, dipeptida Phe-Pro dan asam aspartat hebas. Pelepasan asam aspartat biasanya
sempurna
setelah
hidrolisis
sehari
pada
100
OC
dalam
asam asetat 0,25 M. Menurut Wenten (1999), apabila rejeksi membran reverse osmosis berkisar antara 0-90%, zat terlarut yang terejeksi merupakan mikrosolut dengan bobot molekul kurang dari 100. Asarn amino yang memiliki bobot molekul kurang dari 100 adalah glisin (BM = 75) dan alanin (BM = 88). Hasil penelitian Uju et a1 (2008) melaporkan bahwa kadar asam amino glisin dan alanin dalam permeat air sisa pasteurisasi rajungan setelah penyaringan dengan filter keramik 0,3 inikron masing-masing sehesar 0,001 1 dan 0,0114%. Menurut &nad et a1 (2006), nilai rejeksi protein kasar proses ultrafiltrasi dari POME (Palm Oil Mill Effluent) berkisar antara 5-30%. Berdasarkan ha1 tersebut, penggunaaan membran reverse osmosis (RO) untuk recovery bahan flavor (protein) menghasilkan rendemen yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan proses ultrafiltrasi (UF). Hasil analisis ragam (Lampiran 5b) menunjukkan bahwa variabel tekanan transmembran tidak berpengaruh signifikan (P > 0,05) terhadap perubahan nilai rejeksi protein. Hal ini dapat terjadi diduga karena ukuran pori pada membran yang digunakan pada proses filtrasi berukuran sama. Fenomena tidak signifikannya pengaruh tekanan transmembran juga terjadi pada proses pemuinian
dan pengkonsentrasian karaginan dengan membran mikrofiltrasi, serta pada proses skim susu dengan membran ultrafiltrasi (Uju 2005).
4.3. Analisis Susunan dan Nilai Tahanan Membran Analisis susunan dan nilai tahanan membrarl dilakukan dengan inengukur nilai tahanan mernbran internal (R,), nilai tahanan yang disebabkan oleh fouliizg (RE) dan nilai indeks tahanan polarisasi konsentrasi (cf,). Kondisi operasi proses pengukuran dikerjakan pada kisaran tekanan transmernbran 276-690 kPa dengan suhu proses 35 "C dan nilai pH umpan 5. Pengarnbilan contoh untuk pengukuran auks dilakukan pada selang 15-55 rnenit, penghitungan waktu tunak dimulai sejak kondisi variabel proses terpasang. Data dan teknik perhitungan nilai-nilai tahanan tersebut disajikan pada Lampiran 6, sedangkan ringkasan hasilnya disajikan pada Tabel 5. Tabel 5. Analisis komponen dan nilai tahanan membran pada proses filtrasi protein dari air sisa pasteurisasi pengolahan rajungan dengan reverse osmosis Komponen Tahanan Membran
R',
=R
,
, + Rf
Nilai Tahanan Membran
Unit (Satuan)
I
I
kPa m2 h 1.'
1414
4.3.1. Nilai tahananfozcliizg (Rf)
Nilai tahanan fouling diperoleh dengan cara mengurangi nilai slope (Rf -IR S dari plot grafik antara 1/J dan 1IAP (Lampiran 6b) dengan nilai tahanan membran
(R).
Nilai
tahanan fouling
pada
penelitian
ini
adalah
1395,26 kPa mz h 1.'. Cheryan (1998) tnenyatakan bahwa besarnya nilai tahanan fouling ditentukan oleh interaksi antara karakteristik bahan rnembran dan umpan d m tidak dipengaruhi oleh parameter operasi. Viadero Jr et a1 (1999) dan
Masciola et a1 (2001) diacu dalal~zUju (2005) mendukung pemyataan Cheryan (1998) dengan hasil penelitian inereka. Kedua penelitian tersebut inenggunakan umpan yang sana yaitu limbah campuran minyak dengan air tetapi inenggunakan bahan membran yang berlainan. Viadero Jr et a1 (1999) diacz~dalam Uju (2005) inenggunakan membran keramik sedangkan Masciola et a1 (2001) diacu dalain Uju (2005) inenggunakan membran dengan bahan polyfinylidene fluoride (PVDV), hasilnya menunjukkan bahwa nilai Rf meinbran PVDV tujuh kali lebih besar dari membran keramik. Fotrling yang teijadi pada pemisahan protein dan monomernya, umurnnya karena ukuran partikel protein lebih kecil dari ukuran pori membran. Guell dan Davis (1996) diacu dalam Sumarto (2005) mengemukakan bahwa penyebab penyumbatan adalah karena terjadinya penyerapan peptida dan asam amino yang terakumulasi pada dinding pori membran, uinumnya peptida pendek dan asam amino mempunyai ukuran yang lebih kecil dibandingkan dengan ukuran pori nlembran, sehingga partikel dengan mudah masuk ke dalam pori membran sebagai penyebab penyumbatan internal. Thekkedath et a1 (2007) melaporkan bahwa tahanan fozrling yang tebentuk pada proses ultrafiltrasi sebagai pre-treatmen reverse osmosis air laut merupakan tahanan yang disebabkan oleh pembentukan cake pada inembran (52% dari tahanan total). Selain itu, karakteristik membran (ukuran pori membran dan sifat hidrofobikhidrofilik bahan membran), kondisi hidrodinamik, dan komposisi penyusun larutan umpan mempunyai pengaruh yang besar dalam proses terjadinya fouling pada membran. 4.3.2. Rasio tahanan membran internal (R),
tehadap Rf
Nilai tahanan membran inte~nal (R,) jika dibandingkan dengan nilai tahanan fouling (Rf), Rfmemiliki 74 kali lebih tinggi dibanding R,. Nilai tahanan fouling yang tinggi menunjukkan adanya interaksi antara material membran dengan komponen uinpan cukup kuat. Material inenlbran reverse osmosis yang digunakan umumnya bersifat hidrofilik, mempunyai permeabilitas yang tinggi terhadap air dan kelarutan yang sangat rendah terhadap zat terlarut (Wenten 1999; Lee et a1 2007), sedangkan air sisa pasteurisasi pengolahan rajungan yang
merniliki kadar protein cukup tinggi cenderung bersifat hidrofobik (Wenten 1999; Uju et nl2008). Diduga terjadi interaksi molekular antara rnolekul protein dengan material membran reverse osmosis. Menurut Wenten (1999), kebanyakan protein mempunyai asam amino yang bersifat non polar yang dapat menyebabkan terjadinya ikatan tank-inenarik van der Waals yang sangat h a t dengan permukaan membran. Molekul air yang terdekat dengan permukaan membran yang hidrofilik mempunyai energi bebas Gibss yang lebih rendah dibandingkan pada lamtan. Pada kasus ini, penghilangan molekul air yang terdekat dengan permukaan membran akan menghasilkan interaksi tolak-menolak antara protein dan pennukaan membran. 4.3.3. Nilai indeks tahanan polarisasi konsentrasi (@)
Nilai indeks tahanan polarisasi konsentrasi (Q) meilunjukkan besarnya indeks tahanan polarisasi konsentrasi pada tekanan tertentu dalam kondisi laju alir umpan yang konstan. Nilai indeks tahanan polarisasi konsentrasi diperoleh da1-i nilai intersep grafik hubungan antara plot 1IJ dengan l/AP pada laju alir yang tetap. Nilai indeks tahanan polarisasi konsentrasi pada penelitian ini adalah -1,744 s in-'. Rendahnya nilai Q disebabkan tipisnya pembentukan lapisan polarisasi konsentrasi pada permukaan meinbran. Derradji et a1 (2005) melaporkan nilai Q sangat dipengaruhi oleh laju alir dan konsentrasi umpan. Nilai Q menurun sebanding dengan meningkatnya laju alir umpan. Pada penelitian recovery bahan flavor dari air sisa pasteurisasi pengolahan rajungan iili parameter laju alir diabaikan, ha1 tersebut didukung oleh Uju et a1 (2008) yang menyatakan bahwa laju alir ulnpan pada penelitian recovery bahan flavor dari limbah cair pengolahan rajungan tidak signifikan pengaruhnya dikarenakan kecilnya perbandingan antara kekuatan pompa yang dihasilkan dengan luas penampang permukaan membran, sehingga menghasilkan laju alir yang rendah atau perbedaannya tidak signifikan antara perlakuan laju alir rendah dan tinggi. Selain itu, konsentrasi protein air sisa pasteurisasi pengolahan rajungan pada penelitian ini sangat rendah (0,014 mglml) dengan viskositas yang rendah pula (1,17 cP). Viskositas yang rendah dengarl adanya daya dorong dari tekanarl
operasi dapat meningkatkan daya difusi partikel untuk melewati membran sehingga nilai fluks &an terus bertambah seiring peningkatan tekanan transmembran, sehingga dapat dikatakan polarisasi konsentrasi pada penelitian ini sangat tipis sekali atau bahkan belum terbentuk. 4.3.4. Nilai tahanan polarisasi konsentrasi (Rp) Tahanan polarisasi konsentrasi terbentuk akibat akumulasi partikel yang tertolak oleh membran sehingga partikel-partikel ini membentuk lapisan tertentu pada permukaan membran (Cheryan 1998). Menurut Wenten (1999), polarisasi konsentrasi mempakan pembentukan gradien konsentrasi dari komponen tertahan
di dekat permukaan membran dan m e ~ p a k a nfungsi dari kondisi hidrodinamika sistem serta tidak bergantung pada sifat fisik membran.
Tekanan transmembran (kPa) I
I
Gambar 18. Pengaruh tekanan transmembran terhadap nilai tahanan polarisasi konsentrasi (%) Nilai tahanan polarisasi konsentrasi dihitung dengan mengalikan nilai indeks tahanan polarisasi
(a)pada
laju alir tertentu dengan nilai tekanan
transmembran. Gambar 18 menunjukkan bahwa nilai tahanan polarisasi konsentrasi &), pada penelitian ini berkisar antara -480,96 kPa mZh fLhingga -1202,49 kPa m2 h
1-I.
Nilai negatif (-) mengindikasikan bahwa belum tejadinya
fenomena polarisasi konsentrasi pada proses ini. Pada tekanan tetap nilai tahanan polarisasi konsentrasi menurun dengan tingginya tekanan transmembran.
4.4. Peta dan Kontribusi R,, Rf dan R, terhadap Tahanan Total (RJ
Pada penelitian ini terliiat bahwa besarnya urutan kontibusi nilai tahanan ditentukan oleh besarnya pergerakan tekanan transmembran proses filtrasi.
--+-R p
+R l l l +Rf
-RL -1500.00 J
Tekanantransmembran (kPa)
P
I
Gambar 19. Perubahan nilai komponen tahanan membran menurut fungsi tekanan transmembran Gatnbar 19 memperlihatkan perubahan nilai koinponen tahanan membran, jika dikelompokkan berdasarkan pendominasian suatu nilai tahanan menurut fungsi tekanan transmembrannya, maka tahanan fouling (I+ sangat) mendominasi (2-6 kali dari tahanan total membran) atau dominasi tahananfouling lebih besar dari pada dominasi tahanan internal inembran
0,) maupun tahanan
polarisasi konsentrasi (R,). Pada berbagai tekanan, tahananfouling mendominasi, sebaliiya nilai tahanan polarisasi konsentrasi semakin m e n m dengan meningkatnya tekanan transmembran. Hal ini mengindikasikan bahwa belurn terjadinya fenomena polarisasi konsentrasi pada proses ini, fouling merupakan penyebab utama p e n m a n fluks permeat. Rai et a1 (2006) telah meneliti proses ultdltrasi
jus jeruk mosambi dengan metode stirred continuotrs menggunakan
model tahanan sen. Menurutnya, tahanan fouling memberikan kontibusi yang sangat besar, mencapai 9-10 kali dari tahanan total membran.
Tahanan internal lneinbran (R,) nilainya sangat kecil jika dibandingkan dengan nilai tahanan fouling. Nilai tahanan ini memiliki kontribusi 2,01
- 8,85%
dari nilai total tahanan membran.
4.5. Prediksi Flults dengan Model Tahanan Seri
Kendala utama dalam penggunaan proses me~nbranadalah menurunnya fluks permeat yang disebabkan oleh dua faktor yaitu fouling dan polarisasi konsentrasi. Fouling dan polarisasi konsentrasi dapat melnbentuk lapisan tertentu sehingga akan mengurangi fluks permeat. Salah satu bentuk inodel yang dapat menjelaskan tentang fenomena fouling dan polarisasi konsentrasi adalah model tahanan seri (resistence in series nzodel). Selain itu, model ini pun bisa menjelaskan tingkah laku fluks untuk daerah yang dikendalikan oleh tekanan dan transfer massa (Uju 2005; Ahmad et a1 2006; Rai et a1 2006). Model ini menggunakan prinsip terbentuknya lapisan barn pada proses membran yang akan menimbulkan nilai tahanan tertentu dan berkontribusi terhadap nilai total tahanan membran. Melalui subtitusi nilai-nilai yang diperoleh pada Tabel 4 kedalam persamaan 5, maka besamya nilai fluks ( J ) dapat diprediksi dengan menggunakan persamaan 8.
( J ) meiupakan fluks, AP me~upakantekanan transmembran, (An)adalah tekanan osmotik umpan. Tekanan osmotik larutan umpan, berdasarkan penelitian sebelumya untuk air sisa pasteurisasi pengolahan rajungan adalah sebesar 214 kPa. Hasil prediksi nilai fluks dengan menggunakan persamaan 8 secara grafis disajikan pada Ganlbar 20, sedangkan besamya perbedaan antara nilai prediksi dengan fluks sebenamya disajikan pada Tabel 6.
39
Tabel 6. Data, nilai prediii fluks dan indikator keakuratan model tahanan seri
Keakuratan nilai prediksi model secara keseluruhan dihitung dari perbedaan antara data hasil eksperimen dengan nilai prediksi. Pada penelitian ini pendekatan keakuratan model diukur dengan nilai Mean Squared Deviation Error
(MSDE). Berdasarkan pendekatan tersebut t e r l i i t bahwa nilai untuk hasil pemodelan adalah 0,139. Jika dibandingkan dengan model yang digunakan dalam proses mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi (tekanan osmotik diabaikan) dengan nilai MSDE sebesar 0,141 (Lampiran 7), model tersebut (tekanan osmotik tidak diabaikan) cukup akurat d i i e n a k a n memilii nilai MSDE yang lebii kecil.
0
200
400
GOO
300
Tekanan Transmembran (kPa)
Gambar 20. Nilai data dan prediksi fluks dengan model tahanan sen
5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan
Fluks peimeat selama proses recovery protein sebagai bahan flavor dari air sisa pasteurisasi pengolahan rajungan dengan membrail reverse osnzosis mengalami penurunan dan mencapai kondisi tunak dalan waktu 55 inenit. Tekanan transmembran sangat inempengaruhi besarnya fluks permeat pada kondisi tunak. Pada penelitian ini fluks meningkat sebesar 0,004 1 m' h-' untuk setiap kenaikan tekanan transmembran sebesar I kPa. Tekanan transmembran tidak berpengaruh signifikan terhadap perubahan nilai rejeksi protein. Protein yang dapat direjeksi meinbran reverse osmosis pada penelitian ini berkisar antara 62,05-78,07%. Besarnya fluks dalam proses reverse osmosis ditentukan oleh nilai tahanan membran internal (R,,,) 18,74 kPa mZ h I-', tahanan fozrling (Rf) 1395,26 kPa m2 h 1.' dan tahanan polarisasi konsentrasi (R,) berkisar antara -480,96 kPa m2 h 1.' hingga -1202,49 kPa m2 h 1.'. Rf memiliki nilai 74 kali lebih tinggi dibanding R,,,. Nilai tahanan polarisasi konsentrasi (R,) besarnya tergantung pada perkalian indeks tahanan polarisasi (Q) dan tekanan transinembran (DP). Pada tekanan transmembran 276-690 kPa nilai tahanan didominasi oleh Rf. R, bernilai negatif menunjukkan pada tekanail 276-690 kPa belum terjadi fenomena polarisasi konsentrasi, fouling merupakan penyebab utama penurunan fluks permeat. Model tahanan seri dapat inenjelaskan perilaku fluks pada daerah yang dikendalikan oleh tekanan maupun pada daerah yang dikendalikan transfer masa.
5.2. Saran
Eisarankan pada penelitian selanjutnya dilakukan tretment khusus pemisahan dengan membran nanofiltrasi sebelum pengkonsentratan dengan inembran RO, agar didapat rendemen protein, khususnya asam amino yang lebih tinggi.
DAFTAR PUSTAKA Andersen
NPR.
2004. Membrane technology: Chapter 6.a+httv://www.bio.auc.dk-l-inlc/chavter%206a%20inembranes.vdf [2April 20041
Ahmad AL, Chong MF dan Bhatia S. 2006. Ultrafiltration modeling of multiple solutes system for continous cross-flow process. Chemical Engineering Science 61 5057-5069. Bodanszky M. 1998. Kimia Peptida. Kosasih Padmawinata, Penerjemah. Bandung: ITB. Terjemahan dari Peptide Chemistry. Bradford MM. 1976.A rapid and sensitive for the quantitation of microgram quantitites of protein utilizing the principle of protein-dye binding. J. Analytical Biochemistry 56 (7):248-254. Cambero MI, Jaramillo CJ, Ordores JA, Cobos A, Pereira CI dan Fernando GDG. 1998.Effect of cooking conditions on the flavour compounds and compotition of shrimps (Parapenaus longirostuis) broth. Z Lebeizzunz Unters Forsch A 206 : 31 1-322. Carrere H, Schaffer A, Rene F. 1998. Cross-flow filtration of guar gum solutions experimental results. Seperation and Purzlrification Technology 14 : 5967. Cheryan M. 1998. Ultrafiltration and Microjiltration Handbook. Teclznomic. Publishing. New Holland Avenue. Cho CW, Lee DY, Kim CW. 2003. Concentration and purification of soluble pectin from mandarin peels using crossflow microfiltration system. Carbohydrate Polymer 54:21-26. Derradji AF, Taha S, dan Dorange G. 2005. Application of the resistances in series model in ultrafiltration. Desalination 184:377-384. Ditjen Pengolahan dan Pemasaran Hasil Perikanan. 2007.Jakarta. Departemen Kelautan dan Perikanan. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alarn, Institut Pertanian Bogor. 2001. Kimia Organilc Jilid III. Bogor: Jurusan Kimia IPB. Grigor JM, Theaker BJ, Alasalvar C, O'Hare WT dan Ali Z. 2002. Analysis of seafood aroma/odour by electronic nose technology and direct analysis. Di dalam: Alasalvar and Taylor, Editor, Seafood: Quality Technology and Nutraceutical Application. Lincoln Springer.
Hartati FK, Susanto T, Rakhrnadiono S, dan Adi SL. 2002. Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap tahap deproteinasi menggunakan enzim protease dalam pembuatan kitin dari cangkang rajungan (Portunus pelagictts). Biosaiiz 2: 68-77. Heath H. 1986. Flavozcr Chemistry and Technolo,gy. Westport,Conecticut: The AVI Publ.Co.Inc. Henning DR, Baer RJ, Hassan AN, dan Dave R. 2006. Major advances in concentrated and dry milk products, cheese, and milk fat-based spreads. J. Dairy Sci. 89:1179-1188. Hughes R dan Scott I<. 1996. Industrial Membrane Separation Technology. Great Britain: Hartnoll's Ltd, Bodmin. Jayarayah CN. dan Lee CM. 1988. Extraction and concentration of flavoring agent from shellfish waste. Annual Meeting of Institute technology. Juni 19-22. Jorda J, Marechal P, Riga1 L, Pontalier PY. 2002. Biopolyrner purification by ultrafiltration. Desalination 148:187-191. Kane, Braddock LRJ, Sims CA, dan Matthews RF. 1995. Lemon juice aroma concentration by reverse osmosis. J. Food. Sci. 60: 190-194. KesslerHG. 1986. Energy aspects of food conceiltration. Didalam: MacCarthv D. editor Concentration and drying of foods. Hlm 147163. London and New York. Elsevier Applied Science Publisher. Kompas. 2004. Membudidayakan September 2004.
Rajungan dan Kepiting. Senin. 20
Kranawetter H, Liebminger A, dan Samhaber WM. 2005. Comparison between evaporation and reverse osmosis processes for concentrating aromatic juices done with passion fruit as an example. Institute of Process Technology. Austria. www.ivt.ikzt. at/homeE/vapes/resea~ch~vublications/vdflCom~varison. & [3 Mei 20071. Kurniawan A. 2002. Pengaruh fouling terhadap konduktansi listrik pada proses filtrasi membran polisulfon. Slcripsi. Jurusan Fisika. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Institut Pertanian Bogor. Lee S, Elimelech M. 2007. Salt cleaning of organic-fouled reverse osmosis membranes. Water Res 41: 1134-1 142.
Lin TM dan Park JW. 1996. Extraction of protein s from pacific withing mince at various washing conditions. J. Food Sci. 61(2) : 432-438. Linsley RK dan Franzini JB. 1995. Teknik Sz~mbei-dayaAir, Edisi Ketiga. Djoko Sasongko, Penerjemah. Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari Water Resources Engineering, 3'" Edition. McGraw-Hill, Inc. Mangun W, Djumali, dan Darmoko. 1991. Diktat. Pusat Antar Universitas. Bogor : Institut Pertanian Bogor. Matsuura T, Baxter AG, Sourirajan S. 1975. Reverse osmosis recovery of flavor components from apple juice waters. J of Food Science 40 : 1039-1046. Mohammadi T, Kazemimoghadam M, Saadabadi M. 2003. Modeling of membrane fouling and flux decline in reverse osmosis during separation of oil in water emulsions. Desalination 157 : 369-375. Moosa MK. 1980. Beberapa catatan mengenai rajungan dari teluk jakarta dan pulau-pulau seribu. Sumbeidaya hayati bahari. Rangkuman beberapa hasil penelitian PELITA 11. Mulder M. 1996. Basic Principles of Membrane Teclznology. Kluwer Academic Publishers. Nederland. Olle D ,Baron A, Lozano YF, Sznaper C, Baurnes R, Bayonove C dan Brillouete JM. 1997. Microfiltration and reverse osinosis affect recovery of mango pure flavor compound. J. Food. Sci. 62: 1116-1119. Osada Y dan T. Nagawa. 1992. Membrana Science and Technology. Marcel1 Dekker Inc. Park A, Young Haeng Lee , Sanghyup Lee, Seungkwan Hong. 2008. Effect of cake layer structure on colloidal fouling in reverse osmosis membranes. Desalination 220 : 335-344. Pennak RW. 1978. Freshwater Invertebrates of United States. Ed ke-2. New York: The Ronald Press Company. Rai P, Rai C, Majumdar GC, Dasgupta S, dan De S. 2006. Resistance in series model for ultrafiltration of mosambi (Citnrs sinensis (L.) Osbeck) juice in stirred continuous mode. Journal of Membrane Science 283: 116122. Reiueccius G. 1981. Sozlrce Book of Flavour. Ed ke-2. New York, London: Chapman and Hall.
Renner E, El Sala~nMHA. 1991. Applicatioiz of UltraJiltration in the Dairy Indzatry. London and New York. Elsivier Applied Science. Rijn CJM. 2004. Nano and micro engineered membrane technology. Didalanz: Membrane Science and Technology Series, 10. Aquamarijn, Micro Filtration B.V. Beatrixlaan 2,7255 DB Hengelo, The Netherlands. Sbahidi F. 2002. Seafood: Quality Technology and Nutracezttical Application. Lincoln Springer. Sbiau CY, T Chai. 1999. Protein recovered from oyster wash water by ultrafiltration and their utilization as oyster sauce through fermentation. J of Marine Science of Technology 7 :110-116. Sopiah N dan Joko PS. 2002. Isolasi dan identifikasi bakteri proteolitik terhadap deproteinasi limbah cangkang rajungan pada proses pe~nbuatanchitin. Jtlrnal Sains dan Teknologi Indonesia 4 : 9-14. Sridhar S, Kale A dan Khan AA. 2002. Reverse osmosis of edible oil industry effluent. J. Membrane Sci. 205: 83-90. Sugiharto. 1987. Dasar-Dasar Pengelolaan Air Limbah. Jakarta : UI Press. Sumarto. 2005. Kajian kinerja proses membran nanofiltrasi dalam pemisahan asam amino dari hidrolisat enzimatik protein cacing tanah (Lztmbricus rubellus). Thesis. Sekolah Pascasarjana. Institut Pertanian Bogor. Sunpan B and Kuo JM. 1994. Seafood: Chemise, Processing Technology and Quality. Blackie Academic Press. Supran MK. (ed). 1978. Lipids as a Source of Flavour. Washington DC. American Chemical Society. Susanto B, Muhammad M, Irwan S, Dewi S, Gusti NP, dan Haryati. 2004. Pengamatan aspek biologi rajungan (Portunus pelagicus), dalam menunjang teknik perbenihannya. Warta Penelitian Perikanan Indonesia 10: 1. Taylor AJ dan Linforth RST. 1996. Flavour Release in The Mouth. Trend Food Scienc Techno1 2 : 444-447. Thekkedath A, Wahib MN, Karima K, Mohammed S, Audrey E, Laurent A, Helve S, Claire M, and Maxime P. 2007. Macroscopic and microscopic characterizations of a cellulosic ultrafiltration (uf) membrane fouled by humic acid cake deposit: first step for
intensification of reverse osmosis (ro) pre-treatments. C.R.Chinzie 1O:l-10. Uju. 2005. ICajian Pemumian dan Pengkonsentrasian Karaginan dengan Membran Mikrofiltrasi. Thesis. Sekolah Pascasarjana. Institut Pel-tanian Bogor. Uju, Bustami I, Wini T, Tati N, dan Bambang R. 2008. Proses recovery bahan flavor pada limbah cair pengolahan rajungan dengan teknologi veverse osmosis. Juvnal Tekrzologi dan Industri Pangan 19:67-79. United Nations Environment Programme. 2006. Cleaner. Production Assessment in Fish Processing. Denmark: COWI. Uyanto SS. 2006. Pedonzan Analisis Data Dengan SPSS. Yogyakarta : Graha Ilmu. Wenten IG. 1999. Telmologi Membran Industrial. Bandung : Institute Teknologi Bandung. Wenten IG. 2002. Ultrafiltration in water treatment and its evaluation as pretreatment for reverse osmosis system. J. Dept. of Chemical Engineering - Institut Teknologi Bandung [17 September 20081. Wong DWS. 1989. Mechanism and Theovy in Food Chemistry. New York: The AVI Book. Yeh HM, Dong JH. 2003. Further analysis of permeate flux for membrane ultrafiltration along solid rod tubular. JFood Sci and Eng 6: 1-7.
LAMPIRAN
Lampiran 1 Data hubungan antara tekanan transmembran (AP) dan fluks (J) dengan menggunakan air distilasi pada suhu umpan 30 OC, 35 OC dan 40 OC. ?P
(Ha)
Suhu ("C) 30°C 35OC
I
I
40°C
I
Fluks (1 in' h-') J3o
I
J35
I
J40
Lampiran 2 Data visltositas limbah cair pengolahan rajungan pada suhu 30 OC, 35 OC dan 40 OC dengan pH 5.
I
Suhu (OC)
Waktu (detik)
Viskositas (cP)
30 35 40 PRE (suhu 35°C &pH 9,l) RAW (suhu 35°C &pH 8,4)
3,06 3,04 2,85 3,25 3,25
1,18 1,17 1,lO 1,25 1,25
Lampiran 3 Data hubungan antara tekanan transmembran (AP) terhadap fluks (J) permeat air sisa pasteurisasi rajungan pada pH 5 dan suhu proses 35 OC dalam selang waktu 120 menit
Lampiran 4 Data hasil analisis statistilt pengaruh tekanan transmembran (AP) terhadap fluks Model Summary Model 1
R R Square .97Ija ,952
Std. Error of the Estimate ,1750849
Adjusted R Square ,942
a. Predictors: (Constant), Tekanan
Model 1
Regression Residual Total
Sum of Squares 3.037 ,153 3.190
df 1 5 6
Mean Square 3.037 .031
F 99.063
Sig. .OOOa
t -5.094 9.953
Sig. ,004
a. Predictors: (Constant), Tekanan b. Dependent Variable: Fluks
Model 1
(Constant) Tekanan
Unstandardized Coefficients B Std. Error -1.227 ,241 ,033 ,003
a. Dependent Variable: Fluks
Standardized Coefficients Beta ,976
.OOO
Lampiran 5 Data d a ~hasil i analisis statist* rejeksi protein
a. Data rejeksi protein
b. Pengaruh tekanan translnembran (AP) terhadap nilai rejeksi protein Model Summary Model 1
R R Square .338 .58Ia
Std. Error of the Estimate 4.62266
Adjusted R Square ,205
a. Predictors: (Constant), Tekanan
Model 1
Regression Residual Total
Sum of Squares 54.461 106.845 161.306
df 1 5 6
Mean Square 54.461 21.369
F 2.549
Sig. .17Ia
a. Predictors: (Constant), Tekanan b. Dependent Variable: rejeksi
Model 1
(Constant) Tekanan
Unstandardized Coefficients B Std. Error 81563 6.360 -.020 ,013
a. Dependent Variable: rejeksi
Standardized Coefficients Beta -581
t 12.824 -2.596
Sig. .OOO .I71
c.
Data kurva standar analisis protein metode Bradford (1976)
KURVA STANDAR PROTEIN
I
!
Konsentrasi BSA (mgfrnl)
c.
Data kurva standar analisis protein metode Bradford (1976) Standar (X) 0,004
I Absorbansi (Y) 0,017
KURVA STANDAR PROTEIN
i
;
0 0
0.002
0.004
0.OOG
0.008
Konsentrasi BSA (rng/rnl)
0.01
0.012
1 i I
!
1
Lampiran 6 Menentukan komponen dan nilai tahanan selama proses membran a. Data hubungan antara tekanan transmembran dan fluks pada kisaran tekanan 276-690 kPa
b. Penentuan nilai R',
= R,,,
+ Rf dan indeks tahanan polarisasi (D)
Lampiran 7 Perbandingan indikator lteakuratan model tahanan seri
Keterangan : Model 1 = Tekanan osmotik diabaikan Model 2 = Tekanan osmotik tidak diabaikan
Lampiran 8 Rangkaian peralatan penelitian
Keterangan: a. Pressure gauge b. Modul membran osmosis c. Termostat d. Pompa
reverse
e. f. g. h. i.
Jalur retentat Tangki umpan Jalurpermeat Tangkipenneat Pemanas listrik
Keterangan: A. &material B. Prefiltrasi 0,9 mikron C. F11trasiReverse Osmosis
Membran RO CSM model NO: RE75-1812-50GPD
