1
PENDAHULUAN Latar Belakang Membran adalah fasa (padat atau cair) yang berfungsi sebagai penghalang aliran ion atau molekul yang berada dalam larutan, yang merupakan penghubung dua daerah yang memiliki karakter yang berbeda. Karakter tersebut diantaranya: perbedaan konsentrasi, suhu, tekanan, viskositas dan komposisi larutan. Jenis, sifat dan ukuran pori mempengaruhi kinerja membran. Lingkungan juga berpengaruh pada sistem kerja membran (Rakhmanudin, 2005). Teknologi membran telah banyak diaplikasikan dalam berbagai bidang, seperti pada teknologi industri, biologi, kimia, fisika dan kesehatan. Jika dilihat dari segi energi, teknologi membran tergolong teknologi yang hemat dan bersih karena saat mengoperasikannya tidak diperlukan energi yang besar. Selain itu juga tidak diperlukan zat-zat kimia pendukung yang menimbulkan masalah baru sehubungan dengan limbah (Huriawati, 2006). Membran terbagi atas dua jenis yaitu membran alami dan sintetik. Membran telur merupakan merupakan salah satu dari membran alami. Karakteristik membran ini meliputi sifat listrik, termal, mekanik dan sebagainya. Sifat kelistrikan dapat dilihat dengan melakukan pengukuran konduktansi, kapasitansi, impedansi dan loss coefficient. Sedangkan mekanik dengan melakukan uji tarik, uji tekan, uji getar dan uji geser. Telur memiliki suplai protein dengan asam amino yang hampir sempurna untuk memenuhi kebutuhan tubuh, begitu pula kandungan mineral dan vitaminnya. Telur juga mengandung asam amino esensial (asam amino yang tidak dapat diproduksi tubuh sehingga harus dipasok dari makanan yang lengkap). Secara fisik, telur terdiri dari empat bagian yaitu cangkang atau kulit luar (shell), lapisan selaput (membrane shell), putih telur (egg white), dan kuning telur (yolk). Pada proses makhluk hidupnya membran telur berfungsi sebagai pelindung embrio atau pelindung putih telur dan kuning telur agar tidak keluar dan terkontaminasi oleh zat yang tigak diinginkan. Membran telur memiliki pori-pori yang berfungsi sebagai media lalu lintas gas oksigen (O2) dan karbondioksida (CO2). Dalam prosesnya membran telur dikategorikan sebagai media yang penting. Proses perebusan dan perendaman membran
telur memberikan pengaruh pada sifat-sifat membran telur tersebut (Mahrani, 2008). Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mengukur sifat listrik yang meliputi kapasitansi (Cs), impedansi (Z), dan loss coefficient (D) dari membran telur ayam ras berdasarkan tanpa perebusan dan dengan perebusan serta perendamam pada larutan garam dengan variasi konsentrasi, perendaman dalam aquades dan tanpa perendaman. Hipotesis Kondisi membran telur yang direbus mengakibatkan nilai kapasitansi yang lebih kecil dari telur yang tidak direbus.
TINJAUAN PUSTAKA Membran Membran dapat didefinisikan sebagai lapisan tipis semipermiabel di antara dua fasa. Fasa pertama adalah feed atau larutan pengumpan yaitu komponen atau partikel yang akan dipisahkan. Fasa yang kedua adalah permeate yaitu hasil pemisahan. Kemampuan pemisahan yang dimiliki oleh membran untuk melewatkan suatu senyawa kimia atau molekul diakibatkan oleh adanya perbedaan sifat fisika atau kimia antara membran dengan senyawa kimia (Syam, 2006). Berdasarkan eksitensinya membran terdiri dari membran alami dan membran sintetik. Membran alami adalah membran pada sistem dan proses kehidupan makhluk hidup. Komponen utama membran alami adalah lipid dan protein, sedangkan membran sintetik adalah membran buatan yang dapat terbuat dari bahan alami atau bahan non alami (Huriawati, 2006). Berdasarkan kelistrikannya membran terdiri atas membran bermuatan tetap dan membran bermuatan netral. Membran bermuatan tetap dapat dilalui oleh ion-ion tertentu. Membran bermuatan tetap yang hanya dapat dilalui oleh kation saja disebut Kation Exchange Membrane (KEM), sedangkan jika anion saja disebut Anion Exchange Membrane (AEM). Selain kedua membran tersebut ada juga membran yang merupakan gabungan keduanya yang disebut Double Fixed Charge Membrane (DFCM). KEM dan AEM memiliki karakter berbeda dan pada aplikasinya dapat digunakan bersamaan. Membran bermuatan tetap dapat digunakan dalam proses industri, seperti proses elektrodialisis, fuel cell dan berbagai proses filtrasi. Membran bermuatan
2
netral banyak digunakan dalam aplikasi bidang-bidang sains dan teknologi. Membran netral terdiri dari polimer yang tidak mengikat ion-ion tetap. Membran netral juga dapat bersifat selektif terhadap larutan-larutan kimiawi. Selektivitas membran ditentukan oleh unsur-unsur penyusun (monomer), ukuran kimia, ukuran pori, daya tahan terhadap tekanan dan suhu, resistivitas dan konduktansi serta kelistrikan lainnya (Rakhmanudin, 2005). Jika dilihat dari bentuknya membran terdiri dari membran simetri dan asimetri. Membran simetri memiliki struktur pori yang homogen dan relatif sama, ketebalannya antara 10-200 µm. Sedangkan membran asimetrik memiliki ukuran dan kerapatan yang tidak sama. Membran jenis ini memiliki dua lapisan, yaitu lapisan kulit yang tipis dan rapat (skin layer) dengan ketebalan < 0,5 µm serta lapisan pendukung yang berpori dengan ketebalan 50200µm (Maryati, 2003). Dalam operasi membran dikenal dua jenis aliran umpan, yaitu aliran cross-flow dan aliran dead-end. Pada sistem cross flow, arah aliran umpan parallel atau sejajar pada permukaan membran. Aliran parallel tersebut akan menghasilkan gaya geser (shear forces) atau turbulensi didekat permukaan membran sehingga pembentukan filter cake (deposisi partikel yang menumpuk pada permukaan membran) relatif kecil. Pada aliran dead end, keseluruhan dari fluida melewati membran (sebagai media filter) dan partikel tertahan pada membran, dengan demikian fluida umpan mengalir melalui tahanan membran dan tahanan penumpukan partikel pada permukaan membran (Suprihanto et al. 2004). Berdasarkan gradient tekanan sebagai gaya dorongnya dan permeabilitasnya, membran dapat dibedakan menjadi beberapa jenis yaitu (Mulder,1996): a. Mikrofiltrasi (MF), Membran jenis ini beroperasi pada tekanan berkisar 0,1-2 Bar dan batasan permeabilitasnya > 50 L/m2. jam bar. b. Ultrafiltrasi (UF), membran jenis ini beroperasi pada tekanan antara 1-5 Bar dan batasan permeabilitasnya adalah 1050 L/m2 jam bar c. Nanofiltrasi, membran ini beroperasi pada tekanan antara 5-20 Bar dan batasan permeabilitasnya mencapai 1,4-12 L/m2 jam bar. d. Reverse Osmosis (RO), membran ini beroperasi pada tekanan antara 10-100 bar dan batasan permeabilitasnya mencapai 0,05-1,4 L/m2 jam bar.
Berdasarkan jenis pemisahan dan strukturnya, membran dapat dibagi menjadi 3 kategori: a. Porous membrane. Pemisahan berdasarkan atas ukuran partikel dari zatzat yang akan dipisahkan. Hanya partikel dengan ukuran tertentu yang dapat melewati membran sedangkan sisanya akan tertahan. Berdasarkan klasifikasi dari IUPAC, pori dapat dikelompokkan menjadi macropores (>50nm), mesopores (2-50nm), dan micropores (<2nm). Porous membrane digunakan pada microfiltration dan ultrafiltration. b. Non-porous membrane. Dapat digunakan untuk memisahkan molekul dengan ukuran yang sama, baik gas maupun cairan. Pada non-porous membrane, tidak terdapat pori seperti halnya porous membrane. Perpindahan molekul terjadi melalui mekanisme difusi. Jadi, molekul terlarut di dalam membran, baru kemudian berdifusi melewati membran tersebut. c. Carrier membrane. Pada carriers membrane, perpindahan terjadi dengan bantuan carrier molecule yang mentransportasikan komponen yang diinginkan untuk melewati membran. Carrier molecule memiliki afinitas yang spesifik terhadap salah satu komponen sehingga pemisahan dengan selektifitas yang tinggi dapat dicapai. Membran Telur Sebagai bahan pangan, telur merupakan gudang semua zat gizi yang dibutuhkan tubuh kecuali vitamin C dan K. Vitamin yang terpenting pada telur adalah vitamin B12 yang dapat memperbaiki fungsi saraf. Tidak hanya itu, telur juga mengandung lesithin (emulsifier alami) yang kaya akan cholin. Cholin terlibat dalam pemindahan kolesterol melalui peredaran darah dan mambantu metabolisme lemak. Cholin juga merupakan komponen penting dari membran sel dan jaringan saraf. Telur tersusun dari kuning telur (yolk), putih telur (albumen), kerabang tipis, kerabang telur, dan beberapa bagian lain yang cukup kompleks. Kerabang telur terdiri atas dua bagian, yaitu kerabang tipis (membran) baik luar dan dalam yang dihasilkan oleh istmus dan kerabang telur keras. Tebal kerabang telur 300 mm. Kerabang telur terdiri atas bahan kering 98,4% dan air 1,6%. Bahan kering terdiri dari protein 3,3%dan mineral 95,1%. Mineral yang paling banyak terdapat pada kerabang telur adalah CaCO3 (98,43%), MgCO3 (0,84%), dan Ca3(PO4)2 (0,75%).
3
Lapisan kerabang telur terdiri dari kutikula, membran palisadik, membrane cone, membran mamiler, dan membran kerabang dalam (Yuwanta, 2004). Cangkang telur merupakan bagian telur paling luar, berlapis keras setebal 0,2-0,4 mm dan mengandung kalsium karbonat yang berfungsi melindungi bagian dalam telur. Pada kulit telur terdapat pori-pori yang dapat dilalui udara. Warnanya bervariasi mulai dari putih sampai kecokelatan tergantung pada jenis unggasnya. Namun perbedaan warna sama sekali tidak mempengaruhi kualitas telur. Lapisan tipis yang terletak antara kulit luar dan isi telur (putih dan kuning telur) disebut memban shell atau selaput lapisan yang terdiri dari lapisan membran dalam dan membran luar, keduanya mirip dinding yang menghalangi bakteri (Wirakusumah). Membran telur adalah membran alami yaitu membran dalam proses makhluk hidup. Membran telur dalam proses makhluk hidupnya dikategorikan sebagai alat filtrasi pencegah masuknya zat yang tidak diinginkan. Membran telur merupakan membran yang bermuatan netral. Sesuai dengan fungsi aslinya membran telur diusahakan pengembangannya sebagai alat filtrasi dalam aplikasi teknologi. Efektivitas kerja membran sangat dipengaruhi kualitas telur. Apabila telur yang digunakan berkualitas buruk maka akan diperoleh hasil yang tidak sesuai dengan yang diharapkan karena membran tipisnya juga berkualitas buruk (Mahrani, 2008). Larutan Elektrolit Larutan adalah campuran homogen dalam molekul, atom atau ion dari dua zat atau lebih. Suatu larutan disebut campuran karena susunannya dapat berubah-ubah. Sifat larutan terdiri atas homogen dan heterogen. Larutan homogen merupakan larutan yang susunannya seragam sehingga tidak dapat diamati adanya bagian-bagian yang berlainan. Sedangkan dalam campuran heterogen, permukaanpermukaan tertentu dapat dideteksi antara fasefase yang terpisah. Komponen yang paling banyak dalam larutan disebut pelarut (solvent) dan komponen yang kuantitasnya lebih kecil disebbut zat terlarut (solute) (Charlas et all. 1984). Kelarutan ditentukan oleh konsentrasi zat terlarut dalam larutan jenuhnya. Konsentrasi merupakan banyaknya zat terlarut dalam pelarut ataupun larutan. Konsentrasi dapat dinyatakan dalam persen, molar, molal, persen mol, fraksi mol dan ppm. Larutan jenuh adalah larutan yang mengandung zat terlarut dalam
jumlah yang diperlukan untuk adanya kesetimbangan antara zat terlarut yang larut dan yang tidak larut. Larutan jenuh tidak dapat menampung zat terlarut lebih banyak., tetapi larutan ini belum tentu suatu larutan pekat. Konsentrasi molar (M) adalah banyaknya partikel zat terlarut dalam larutan yaitu konsentrasi molar. Secara matematis dapat dinyakan dengan: Banyaknya mol zat terlarut M= Banyaknya liter larutan
(1)
Berdasarkan daya hantar listriknya, larutan dapat dibagi menjadi larutan elektrolit dan non elektrolit. Sedangkan elektrolit dapat dikelompokkan menjadi larutan elektrolit kuat dan elektrolit lemah. Elektrolit merupakan zat yang jika dilarutkan ke dalam air akan terurai menjadi ion-ion (terionisasi), sehingga dapat menghantarkan listrik. Zat yang dalam air akan terurai seluruhnya menjadi ion-ion (terionisasi sempurna) disebut elektrolit kuat. Zat yang tergolong elektrolit kuat seperti: KCl, MgCl2, CaCl2, NaCl dan lain-lain. Zat yang hanya sebagian kecil molekulnya larut bereaksi dengan air untuk membentuk ion (terionisasi sebagian) disebut elektrolit lemah. Zat yang tergolong elektrolit lemah seperti: NH3, H2SO3, CH3COOH, dan lain-lain. Larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik, karena zat terlarutnya dalam pelarut tidak dapat menghasilkan ion-ion. Larutan urea, sukrosa, glukosa, alkohol, dan lain-lain merupakan larutan jenis ini. Kapasitor Kapasitor adalah dua buah penghantar sebarang yang terisolasi, mengangkut muatanmuatan yang sama besarnya dan berlawanan tanda sebesar +q dan -q (Halliday dan Resnick, 1996). Salah satu struktur sebuah kapasitor adalah duah plat penghantar yang ditempatkan berdekatan tetapi tidak bersentuhan. Jika kedua tegangan diberi tegangan listrik, maka muatan positif akan terkumpul pada salah satu penghantar dan muatan negatif pada penghantar lainnya. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju plat bermuatan negatif sebaliknya karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non konduktif. Muatan ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya (Sulastri ,2006).
4
Kapasitansi Kapasitansi adalah besaran yang menyatakan kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan listrik (Tipler, 1996). Kapasitansi bergantung pada ukuran dan bentuk konduktor dan akan bertambah bila ada sebuah material pengisolasi atau dielektrik (Young dan Freedman, 2003). Untuk tinjauan kapasitor keping sejajar, faktor geometri yang menentukan adalah luas penampang keping sejajar dan jarak antara kepingnya, sedangkan sifat bahan dielektriknya ditentukan oleh nilai konstanta dielektrik bahannya (Sulastri, 2006). Kapasitansi diukur berdasarkan besar muatan yang dapat disimpan pada suatu kenaikan tegangan (Woollard, 1988). Dapat dituliskan:
Gambar 1. Skema kapasitor plat sejajar Ketika luas area plat meningkat, maka kapasitansi akan meningkat. Ketika jarak antar plat besar, maka nilai kapasitansi berkurang. Ketika bahan dielektrik besar, maka kapasitansi akan meningkat. Dengan mempertimbangkan tiga faktor tersebut, maka kapasitansi kapasitor antar dua plat sejajar dapat dihitung menggunakan rumusan:
C = nilai kapasitansi dalam F (farad) Q = muatan elektron dalam C (coulomb) V = besar tegangan dalam V (volt)
K = tetapan dielektrik
C
R
R Gambar
2.
Model rangkaian (Benavente, 2000)
C membran
Permukaan kapasitor yang berhubungan biasanya berbentuk plat rata. Kapasitansi dari suatu kapsitor dipengaruhi oleh tiga faktor yaitu pada luas plat, jarak antar plat dan medium penyekat atau bahan dielektris. Untuk kapasitor plat sejajar yang masing-masing memiliki luas A dan dipisahkan oleh jarak d yang berisi udara, kapasitansi dinyatakan dengan:
A = luas area plat (m2) d = jarak antar plat (m) ε0 = permitivitas ruang hampa = 8,85×10-12 F/m
R
C
Sel membran dapat dimodelkan dengan rangkaian listrik yang terdiri dari gabungan kapasitor dan resistor (Coster). ~
Z1 =
~
Zm =
1 ~
G1 + I ωC1
~
Z2 =
1 ~
G2 + I ωC2
1 ~
Gm + I ωCm
Gabungan seri antara Z1 dan Z2 serta melihat perumusan Zm maka akan menghasilkan nilai kapasitansi membran.
Cm =
G 2 2 C1 + G12 C 2 + ω 2C1C 2(C1 + C 2) (G1 + G 2) 2 + ω 2 (C1 + C 2) 2
dimana ω = 2πf merupakan frekuensi sudut sehingga kapasitansi bergantung pada frekuensi.
5
dan Cm
f Grafik frekuensi dengan kapasitansi Impedansi Jika kapasitor dirangkaikan dengan resistor dan induktor pada rangkaian arus bolak-balik (AC), maka hambatan total rangkaian itu dikenal dengan impedansi. Secara pendekatan, suatu hambatan (R) diambil untuk menghadirkan komponen dissipative (menghilangkan) respon dielektrik, sedangkan suatu kapasitansi (C) menggambarkan komponen penyimpan dielektrik bahan. Jika suatu sirkuit paralel R–C yang ditunjukkan pada gambar 2 dipertimbangkan, maka hal tersebut menciptakan suatu model yang cukup dari polarisasi dielektrik pada cakupan frekuensi yang didominasi oleh perpindahan muatan bebas. Keseluruhan impedansi dari sirkuit diberikan oleh penjumlahan kontribusi hambatan dan kapasitansi (Azizah, 2008). Resistansi dari kapasitansi C adalah R=1/(jωC), dimana j merupakan satuan imajiner. Pada rangkaian (RP) dan kapasitansi (reaktansi 1/(ωCP) yang terangkai paralel dapat dperoleh dari Hukum Kirchoff,
Dari persamaan (5) diperoleh:
Jika ditambahkan Rs secara seri pada elemen RC maka diperoleh:
dimana ω digantikan dengan 2πf. Real (Zre) dan bagian imajiner (Zim) dari impedansi kompleks Z adalah:
(Gitter, 2007)
Impedansi bergantung pada frekuensi. Jika frekuensi itu bertambah, XL bertambah dan XC berkurang; maka selalu ada satu fre pada saat XL dan XC sama dan XL–XC adalah nol. Pada frekuensi ini impedansi Z adalah:
atau Z = impedansi (Ω) R = hambatan (Ω) XL = reaktansi induktif (Ω) XC = reaktansi kapasitif (Ω) f = frekuensi (Hz) L = induktansi (H) C = kapasitas kapasitor (F) (Giancoli, 2001) Dielektrik dan Loss Coefficient Ruang antara konduktor pada suatu kapasitor biasanya diisi dengan bahan isolator yang dinamakan dielektrik, misalnya kaca, kertas, mika, dan lain-lain. Eksperimen yang dilakukan Faraday menunjukkan bahwa adanya dielektrik kapasitansi bertambah. menyebabkan Penambahan kapasitansi ini disebabkan karena adanya dielektrik mengakibatkan medan listrik di antara kapasitor berkurang. Sifat dielektrik adalah sifat yang dapat menggambarkan kemampuan bahan untuk menyimpan energi dalam bahan dan menghamburkan energi dalam bentuk panas, ketika bahan tersebut diekspos pada medan arus listrik. Sifat ini dihasilkan dari arus pengisian dan arus hilang yang berhubungan dengan kapasitansi listrik dan tahanan material (Silalahi, 2003). Bahan dielektrik suatu kapasitor berfungsi untuk menghambat aliran arus antar plat. Bahan dielektrik dinilai berdasarkan kemampuan bahan untuk mempengaruhi gaya elektrostatik pada suhu tertentu yang disebut konstanta dielektrik. Kemampuan dari bahan dielektrik untuk mendukun gaya elektrostatik berbanding lurus dengan konstanta dielektrik (Putri, 2007). Karakteristik yang dimiliki oleh semua bahan dielektrik, baik yang berupa cairan, padatan atau gas, berbentuk kristal atau bukan,
6
ialah kemampuan untuk menyimpan energi listrik. Penyimpanan ini terjadi dengan pergeseran relatif kedudukan muatan positif internal dan muatan negatif internal terhadap gaya atomik dan molekular yang normal (Hayt, 1986).
(a)
(b)
(c) Gambar 3. Pandangan molekuler mengenai efek dielektrik Kapasitor mempunyai muatan +q pada satu pelat dan –q di pelat yang lain (Gambar 3a). Kapasitor diisolasi sehingga muatan tidak bisa mengalir ke pelat-pelat atau dari pelatpelat tersebut. Dielektrik di sisipkan di antara kedua pelat (Gambar 3b). Molekul-molekul dielektrik mungkin merupakan polar. Maksudnya, walaupun molekul-molekul tersebut netral, elektron-elektronnya mungkin tidak terdistribusi merata, sehingga satu bagian dari molekul akan positif dan bagian lainnya negatif. Karena adanya medan listrik di antara pelat-pelat tersebut, molekul-molekul akan cenderung menjadi terorientasi sebagaimana digambarkan. Bahkan jika molekul-molekul itu bukan polar, medan listrik di antara pelat akan menginduksi beberapa pemisahan muatan pada molekul. Beberapa garis medan listrik sebenarnya tidak menembus dielektrik, tetapi berakhir (dan mulai kembali) pada muatanmuatan yang diinduksi pada permukaan dielektrik (Giancoli, 2001). Permitivitas atau sifat dielektrik digambarkan sebagai suatu permitivitas relatif komplek yang merupakan nilai pembagi antara permitivitas absolut dengan permitivitas ruang hampa (Nyfors dan Vainikainen, 1989 dalam Rynnanen, 1995):
ε abs = εε 0 dimana εabs = permitivitas absolut bahan εo = permitivitas ruang hampa (8,85×10-12 F/m) ε = permitivitas relatif bahan Karena permitivitas merupakan suatu bilangan kompleks maka dapat dinyatakan dalam dua bagian yang terdiri dari komponen nyata dan khayal (Risman, 1991 dan Rynnanen,1995) yaitu:
ε = ε ′ − jε ′′ = ε e − jδ dimana ε = permitivitas relatif kompleks ε' = tetapan dielektrik ε"= faktor kehilangan dielektrik j = unit imajiner (√-1) δ = sudut kehilangan dielektrik Bagian nyata permitivitas diketahui sebagai tetapan dielektrik ε' yang menunjukkan kemampuan bahan untuk menyimpan energi listrik, sedangkan komponen khayal merupakan faktor dielektrik ε" menyatakan kemampuan bahan untuk menghamburkan atau melepaskan energi dan mengkonversinya menjadi panas yang nilainya selalu positif dsan biasanya lebih kecil dari ε'. Menurut Mohsenin (1984), tetapan dielektrik didefinisikan sebagai perbandingan antara kapasitas bahan, C dengan kapasitansi runang hampa, C0
ε= ε′ =
C C0
ε ε0
dimana εo menunjukkan ruang hampa dan ε merupakan permitivitas relatif kompleks. Tetapan dielektrik ε' menunjukkan kemampuan bahan untuk menyimpan energi dalam bentuk medan listrik yang berfungsi sebagai kondensor sehingga dapat dinyatakan dalam persamaan (2), dimana C merupakan kapasitas bahan, Q menunjukkan muatan dalam bahan dan V adalah beda potensial. Loss Coefficient merupakan faktor hamburan energi pada bahan (Harmen, 2001). Sudu Loss Coefficient D merupakan sudut yang dibentuk antara arus total (I)arus bolak balik (ac) dan arus pengisian IC pada kapasitor seperti pada gambar 4.
IC
7
diberikan suatu medan listrik akan terjadi aliran arus, dimana muatan-muatan negatif dalam bahan tersebut bergerak.
δ θ IR Gambar 4. Ilustrasi sudut pada penentuan loss coefficient I dan IC Pada medium yang ideal, didalam dielektrik kapasitor tidak ada energi hilang yang terjadi dan arus akan membentuk sudut 900 terhadap voltase. Jika terjadi kehilangan energi, maka sudut fase akan berkurang, dan loss coefficient akan bertambah berdasarkan hubungan sebagai berikut: Loss coefficient D = 900 – sudut fase
(12)
Pada frekunsi yang diberikan, dielektrik dapat diperlihatkan sebagai sirkuit paralelyang terdiri dari kapasitansi dan tahanan yang ideal. Apabila tegangan sinusoidal diberikan pada dielektrik ini maka akan menghasilkan arus pengisian, dimana arah arus sudut adalah 900 terhadap tegangan. Pada waktu yang sama terjadi kehilangan arus IR dalam fase yang sama dengan V yang diberikan. Sudut θ yang memisahkan antara arus total I dengan tegangan disebut sudut fase. Cos θ merupakan faktor tenaga (PF). Pada kasus kehilangan energi dielektrik rendah (low loss dielectric), apabila δ kecil, maka cos θ bisa menggantikan tan δ. Untuk dielektrik dengan kehilangan cukup besar, hibungan berikut dapat digunakan menghitung loss coefficient:
Loss coefficient dapat dinyatakan dengan persamaaan berikut:
dimana ω adalah frekuensi angular dan C adalah kapasitansi (Harmen, 2001). Atom dan molekul merupakan unsur bermuatan yang terdiri dari partikel bermuatan negatif (elektron) yang mengelilingi partikel bermuatan positif (proton) dan neutron sebagai pusatnya. Ketika bahan sebagai dielektrik diberikan suatu medan listrik yang tetap, muatan-muatan listrik dalam dielektrik tersebut cenderung berpisah atau terpolarisasi, muatan negatif mengarah ke elektroda positif dan muatan positif mengarah ke elektroda negatif. Berbeda dengan konduktor apabila
SEM SEM merupakan alat untuk melihat benda yang sangat kecil dalam bentuk stereo dengan skala pembesaran tinggi. Alat tersebut menggunakan sinar elektron berenergi tinggi untuk melihat objeknya yang sangat kecil. Prinsip kerja SEM adalah mendeteksi elektron yang dipancarkan oleh suatu sampel padatan ketika ditembakkan oleh berkas elektron berenergi tinggi secara kontinu yang dipercepat di dalam electromagnetic coil yang dihubungkan dengan tabung sinar katode sehingga dihasilkan suatu informasi mengenai keadaan permukaan suatu sampel senyawa (Steven, 2003). Sebelum dianalisis dengan SEM, sampel harus dipreparasi terlebih dahulu. Hal-hal yang harus dipenuhi untuk menyiapkan sampel, yaitu menghilangkan seluruh pelarut, air, atau bahan lain yang dapat menguap ketika di dalam vakum dan menipiskan sampel yang akan dianalisis. Jika spesimen merupakan isolator, seperti tanaman, kuku jari, dan keramik, maka perlu dilapisi dengan bahan konduktor. Bahan konduktor yang biasa digunakan adalah emas, perak, dan aliansi emas dan paladium. Pelapisan dilakukan dalam ruang penguapan vakum (Sutiani, 1997).
BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian Penilitian dilaksanakan di Loboratorium Biofisika Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor mulai bulan Juli 2008 sampai Oktober 2008. Alat dan Bahan Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah membran Telur, serbuk KCl, MgCl2, CaCl2, PCB, kabel, FeCl3 dan Aquades. Alat yang dipergunakan adalah nampan plastik, pemotong PCB, gunting, neraca analitik, gelas ukur, pengaduk kaca, spatula, cawan petri dan LCR meter. Metode Penelitian Metode yang digunakan adalah mengukur impedansi, kapasitansi dan dielektrik dengan LCR meter yang dirangkaikan dengan plat kapasitor yang didalamnya terdapat membran.
