MAKARA, SAINS, VOL. 13, NO. 1, APRIL 2009: 94-100
PENINGKATAN MUTU SARI BUAH NANAS DENGAN MEMANFAATKAN SISTEM FILTRASI ALIRAN DEAD-END DARI MEMBRAN SELULOSA ASETAT Jajang Juansah*), Kiagus Dahlan, dan Farida Huriati Departemen Fisika, Divisi Biofisika, FMIPA, Institut Pertanian Bogor, Kampus IPB Darmaga, Bogor 16680, Indonesia *)
E-mail:
[email protected];
[email protected]
Abstrak Fokus penelitian ini adalah penentuan teknologi pengolahan pangan alternatif dengan menggunakan membran selulosa asetat. Membran selulosa asetat telah digunakan untuk menyaring sari buah nanas. Teknik filtrasi sistem aliran deadend telah digunakan untuk meningkatkan mutu sari buah nanas. Sistem filtasi dilakukan pada kondisi pengadukan, pemberian tekanan atau aplikasi alami dari gaya gravitasi bumi. Nilai fluks membran untuk semua proses perlakukan mengalami penurunan dengan bertambahnya waktu filtrasi. Nilai fluks tertinggi didapat untuk proses dengan pengadukan 22 cm/s dan tekanan sebesar 1,021 x 105 Pascal. Nilai rejeksi terbesar diperoleh untuk proses filtrasi tanpa perlakukan tekanan maupun pengadukan. Membran yang telah dipakai proses filtrasi mengalami peristiwa fouling. Hasil penyaringan dengan sistem filtrasi ini menunjukan peningkatan kualitas, yaitu kehomogenan meningkat, kekeruhan menurun, total padatan terlarut, dan kekentalan menurun. Nilai prosentase perubahan mutu sifat fisika tertinggi terjadi pada larutan hasil proses filtrasi tanpa perlakuan penekanan dan pengadukan (yaitu hanya gaya gravitasi). Selain itu pada larutan hasil perlakukan ini mengalami perubahan nilai pH tidak besar. Sehingga memiliki mutu yang paling baik.
Abstract Quality Improvement of Pineapple Juice using Filtration System of Dead-end Flow from Selulosa Asetate Membrane. The main idea of this research is determination of alternating food technology using acetate cellulose membrane. The Cellulose acetate membrane can be used to filter several solution like extract of pineapple. Filtration technique of dead-end flow system was used to improve the quality of pineapple extract. The filtration system was condition in a state of under pressure energy, gravity force and squealer velocity variation. Flux of membrane for all process treat to experience of degradation increasedly it time filtrasi. Assess got highest flux to process with squealer 22 cm/s and pressure equal to 1,021 x 105 Pascal. Assess obtained biggest rejeksi to process filtrasi without treating pressure and also squealer. Membrane which have been weared by process of filtrasi experience of event fouling. Result of screening with this filtration system show quality improvement, that is homogeneous mount, downhill turbidity, totalize dissolve solution (TPT), and the downhill viscosity. Assess prosentase of change of choiseness have got for the condensation yielded from process of filtration without treatment of emphasis and squealer. Others, at condensation yielded from treating experience of change assess pH which is not big. So that this condensation own best quality. Keywords: cellulosa acetate membrane, filtration, presure, turbidity
Teknologi ini digunakan untuk memisahkan partikel yang tidak diinginkan, untuk pemurnian, atau untuk penghilangan racun.
1. Pendahuluan Filtrasi adalah salah satu proses pemisahan yang dapat dibedakan menjadi beberapa jenis tergantung pada bahan yang akan dipisahkan serta tingkat pemisahan yang diinginkan [1]. Teknologi filtrasi membran merupakan salah satu teknologi filtrasi yang menggunakan media penyaring dari membran. Hal ini terjadi dengan melewatkan cairan melalui suatu membran tipis yang bisa berbentuk seperti piringan [2].
Secara umum filter dapat digolongkan dalam dua kelompok, yaitu filter dalam (depth filter) dan filter saringan (screen filter). Filter dalam terbuat dari matriks serat atau butiran yang tersusun secara acak sehingga membentuk suatu massa yang memiliki rongga-rongga. Partikel akan terpisah dari cairan karena terperangkap
94
MAKARA, SAINS, VOL. 13, NO. 1, APRIL 2009: 94-100
dalam matriks filter. Sedangkan filter saringan memisahkan partikel-partikel di atas permukaannya seperti halnya saringan. Strukturnya lebih kuat, seragam dan sinambung dengan ukuran pori yang dapat diatur dengan baik pada waktu pembuatannya [3]. filter membran termasuk dalam golongan filter saringan. Terdapat beberapa membran filtrasi diantaranya: membran mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, Reverse Osmosis (RO), elektrolisis, elektrofiltrasi dan dianalisis [4,5]. Selain itu membran dapat dibedakan berdasarkan gradient tekanan sebagai gaya dorongnya dan pemeabilitasnya, yaitu: Mikrofiltrasi (MF) beroperasi pada tekanan berkisar 0,1-2 Bar dan batasan permeabilitas-nya lebih besar dari 50 L/m2 .jam.bar. Ultrafiltrasi (UF) beroperasi pada tekanan antara 1-5 Bar dan batasan permeabilitas-nya adalah 10-50 L/m2.jam.bar. Nanofiltrasi beroperasi pada tekanan antara 5-20 bar dan batasan permeabilitas-nya mencapai 1,4 – 12 L/m2.jam.bar dan Reverse Osmosis (RO) beroperasi pada tekanan antara 10-100 Bar dan batasan permeabilitas-nya mencapai 0,05-1,4 L/m2.jam.bar [6, 7]. Filtrasi membran juga mempunyai kelemahan, yaitu terjadinya fouling. Fouling merupakan proses terakumulasinya komponen secara permanen akibat filtrasi itu sendiri. Fouling terjadi akibat interaksi yang sangat spesifik secara fisik dan kimia antara berbagai padatan terlarut pada membran. Kemungkinan terjadinya fouling sangat besar pada metode dead end filtration karena aliran larutan umpan secara vertikal. Peristiwa fouling dapat dikurangi dengan metode cross flow filtration, yaitu alirkan secara horizontal [5]. Peralatan filtrasi membran tersedia dalam berbagai ukuran, bentuk dan konfigurasi. Setiap jenis memiliki keunggulan dan kelemahan tersendiri. Pemilihan jenis peralatan filtrasi membran tergantung dari sifat larutan dan komponen yang akan diproses. Peralatan filtrasi skala laboratorium antara lain [1]: Sel Buntu. Alat ini hanya cocok untuk pemisahan larutan yang sangat encer dengan volume yang sedikit. Alat ini biasanya digunakan untuk studi pengikat (binding) antara ligan atau mineral dengan protein. Sel Buntu Berpengaduk; Sistem ini memiliki pengaduk magnetik untuk mencegah terjadinya polarisasi konsentrasi. Sel Bercelah Sempit; Untuk skala laboratorium alat ini merupakan alat terbaik dibandingkan dengan dua alat di atas. Adanya resirkulasi dan aliran silang membuat polarisasi konsentrasi jarang terjadi. Nanas merupakan tanaman buah berupa semak yang memiliki nama ilmiah Ananas comosus. Memiliki nama daerah danas (Sunda) dan neneh (Sumatera). Dalam bahasa Inggris disebut pineapple dan orang-orang Spanyol menyebutnya pina. Nanas berasal dari Brasilia
95
(Amerika Selatan) yang telah di domestikasi disana sebelum masa Colombus. Pada abad ke-16 orang Spanyol membawa nanas ini ke Filipina dan Semenanjung Malaysia, masuk ke Indonesia pada abad ke-15. Di Indonesia pada mulanya hanya sebagai tanaman pekarangan, dan meluas dikebunkan di lahan kering di seluruh wilayah nusantara. Nenas sejenis tumbuhan tropikal dan berada dalam kumpulan bromeliad (Famili Bromeliaceae), tumbuhan yang rendah seperti herba (herbaceous perennial) dengan 30 atau lebih daun yang panjang, tajam mengelilingi batang yang tebal. Nenas biasanya berwarna hijau sebelum masak dan berubah menjadi hijau kekuningan apabila masak. Kulit buahnya bersisik dan "bermata" banyak. Selain dikenal sebagai sumber vitamin C, buah nenas mengandung protein, asam organik,dan dektrosa. Nanas digolongkan dalam dua jenis mutu, yaitu mutu I dan II. Beberapa penentu mutunya adalah Kerusakan (%): mutu I=maksimum 5; mutu II=maksimum 10; Busuk (%): mutu I=maksimum 1; mutu II=maksimum 2; cara uji SP-SMP-311-1981. Kadar total padatan terlarut (%): minimum 12. Kotoran: bebas kotoran; cara uji organoleptik. Warna buah cepat sekali berubah oleh pengaruh fisika misalnya sinar matahari dan pemotongan, serta pengaruh biologis (jamur) sehingga mudah menjadi busuk. Oleh karena itu pengolahan buah untuk memperpanjang masa simpannya sangat penting. Buah dapat diolah menjadi berbagai bentuk minuman seperti anggur, sari buah dan sirup juga makanan lain seperti manisan, dodol, keripik, dan sale. Sari buah lebih mudah untuk dicerna dan lebih tahan lama. Kualitas sari buah setara dengan kualitas buahnya. Bebeapa penentu kualitas adalah kekentalan, kekeruhan, dan kadar padatan terlautnya. Pada prinsipnya dikenal 2 (dua) macam sari buah, yaitu: Sari buah encer (dapat langsung diminum), yaitu cairan buah yang diperoleh dari pengepresan daging buah, dilanjutkan dengan penambahan air dan gula pasir. Sari buah pekat/Sirup, yaitu cairan yang dihasilkan dari pengepresan daging buah dan dilanjutkan dengan proses pemekatan, baik dengan cara pendidihan biasa maupun dengan cara lain seperti penguapan dengan hampa udara, dan lain-lain. Sirup ini tidak dapat langsung diminum, tetapi harus diencerkan dulu dengan air [8].
2. Metode Penelitian Sari buah nanas yang akan difilter diukur terlebih dahulu besaran-besaran fisiknya. Setelah itu sari buah tersebut dimasukan ke dalam chamber berupa tabung transparan yang tertutup untuk memudahkan pemantauan [9]. Alat yang dipergunakan dalam penelitian ini meliputi sel buntu berpengaduk, magnetic stirer, pompa
MAKARA, SAINS, VOL. 13, NO. 1, APRIL 2009: 94-100
Sel buntu berpengaduk Pompa udara manometer Magnetic stirer
Gambar 1.
Alat Filtrasi Sari Buah Berbasis Membran Filtrasi dengan Sistem Aliran Dead-End
udara, manometer, stopwatch, neraca analitik, viskometer bola jatuh (Gilmont), Oakton pH/CON 10 series meter, digital Refraktometer GMK 701R, piknometer 25 ml, dan 2100P turbidimeter. Membran selulosa asetat ditopang dengan bahan plastik pada bagian bawah chamber. Pada bagian bawah chamber dibuat lubang kecil untuk mengalirkan hasil filtrasi. Sementara bagian atas diberikan tekanan dan pengaduk dari magnetik stirer [10]. Pemberian tekanan dan kecepatan pengadukan divariasikan untuk melihat pengaruhnya. Pada proses ini dilakukan beberapa perlakuan berbeda, diantaranya Filtrasi sari buah nanas tanpa perlakuan apapun sebagai X1. Filtrasi sari buah nanas dengan memberikan perlakuan pengadukan menggunakan magnetic stirer dengan variasi kecepatan pengadukan 5 cm/s, sebagai X2. Filtrasi sari buah nanas dengan memberikan perlakuan tekanan sebesar 1,021 x 105 Pascal, sebagai X3. Filtrasi sari buah nanas dengan memberikan perlakuan pengadukan menggunakan magnetic stirer dengan variasi kecepatan pengadukan 22 cm/s, sebagai X4. Filtrasi sari buah nanas dengan perlakuan kecepatan pengadukan 22 cm/s dan tekanan sebesar 1,021 x 105 Pascal, sebagai X5. Dari proses Filtrasi dilakukan pengukuran volume permeate yang dilewatkan setiap kelipatan 30 menit selama 15 jam. Setelah itu hasil sari buah yang telah difilter diukur ulang besaran-besaran fisiknya. Skema gambarnya terlihat pada Gambar 1. Sebagai bahan pertimbangan diukur pula sari buah sisa filtrasi yang masih ada di bagian atas membran
3. Hasil dan Pembahasan Fenomena Fluks pada proses filtrasi. Besarnya nilai fluks dari setiap membran diperlihatkan pada Gambar 2. Nilai fluks membran selulosa asetat menurun dengan bertambahnya waktu. Pada proses filtrasi dengan perlakuan pengadukan maupun pemberian tekanan memberikan nilai fluks yang lebih besar daripada proses filtrasi tanpa perlakuan apapun. Hal ini dikarenakan pada proses filtrasi dengan perlakuan pengadukan akan meningkatkan mobilitas larutan yang berakibat pada peningkatan ifusivitas.
Selain itu pada filtrasi dengan perlakuan pengadukan menyebabkan larutan umpan bergerak secara horizontal, sehingga terbentuknya endapan maupun penumpukan zat terlarut pada permukaan membran dapat dihindari dan permeate yang dihasilkan menjadi lebih besar. Sedangkan pada proses filtrasi dengan pemberian tekanan akan memberikan gaya dorong lebih besar terhadap larutan untuk melewati membran, sehingga akan menghasilkan permeate yang besar. Walaupun secara perlahan hal itu akan mengakibatkan foulling. Rejeksi Membran. Rejeksi membran merupakan kemampuan membran untuk menahan suatu komponen agar tidak melewati membran. Nilai rejeksi membran tersebut dapat diperoleh dari nisbah konsentrasi terlarut dalam feed terhadap konsentrasi terlarut dalam permeate. Nilai rejeksi membran pada beberapa perlakuan filtrasi diperlihatkan pada Tabel 1. Pada filtrasi dengan perlakuan yang berbeda akan memiliki nilai rejeksi membran yang berbeda pula. Hal tersebut disebabkan adanya variasi perlakuan filtrasi seperti penambahan tekanan dan perlakuan pengadukan yang menyebabkan kondisi lingkungan dari setiap filtrasi berbeda-beda. Filtrasi tanpa perlakuan apapun memberikan nilai rejeksi membran yang terbesar. Hal tersebut dikarenakan oleh hanya ada gaya gravitasi saja yang memberikan kontribusi terhadap jalannya proses filtrasi. Dapat dilihat juga ternyata perlakuan pengadukan lebih besar nilai rejeksinya daripada perlakuan penambahan tekanan. Pori Membran. Ukuran pori membran merupakan salah satu karakteristik membran yang dapat diperoleh dengan meninjau energi bebas ion ketika berada dalam membran. Energi bebas ion dapat diperoleh dari hubungan konduktansi listrik dengan variabel suhu. Dengan bantuan teknik linearisasi dari energi bebas maka diperoleh nilai ukuran pori membran seperti yang ditunjukan pada Tabel 2. Ukuran rataan pori membran yang telah dipakai pada proses filtrasi lebih kecil daripada membran bersih. Hal tersebut menunjukkan adanya peristiwa fouling pada membran yang telah dipakai pada proses filtrasi. 30000 Fluks (ml/jam m 2)
96
25000
X1
20000
X2
15000
X3
10000
X4
5000
X5
0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Waktu (jam )
Gambar 2. Nilai Fluks Larutan pada Berbagai Perlakuan
97
MAKARA, SAINS, VOL. 13, NO. 1, APRIL 2009: 94-100
Tabel 1. Nilai Rejeksi Membran Kondisi Membran Membran X1 Membran X2 Membran X3 Membran X4 Membran X5
Rejeksi Membran (%) 1,61 1,24 0,77 0,81 0,80
Tabel 2. Rataan Ukuran Pori Membran Kondisi Membran Membran bersih Membran kotor (X1) Membran kotor (X2) Membran kotor (X3) Membran kotor (X4) Membran kotor (X5)
Jari-jari Pori Membran (10-10 m) 6,08 5,92 5,92 5,86 5,48 5,47
Kekentalan (poise)
0.04 0.03
sebelum setelah
0.02
sisa
0.01 0 X1
X2
X3
X4
X5
Perlakuan Filtrasi
Gambar 3. Kekentalan Sari Buah Nanas pada Beberapa Perlakuan Filtrasi
semakin besar fouling yang terjadi pada pori membran. Pemberian perlakuan kecepatan yang lebih tinggi beserta tekanan memberikan kontribusi tertinggi pada peristiwa foulling. Hal ini ditunjukan dengan nilai ukuran rataan pori yang kecil (x5). Kekentalan Larutan. Gambar 3 menunjukkan nilai kekentalan sari buah nanas dari lima proses filtrasi dengan perlakuan berbeda. Dari data yang diperoleh diketahui bahwa penurunan kekentalan sari buah nanas setelah filtrasi terbesar diperoleh dari filtrasi tanpa perlakuan dan penurunan terkecil dari filtrasi dengan perlakuan tekanan sebesar 1,021 x 105 Pascal. Pada filtrasi dengan perlakuan kecepatan pengadukan 22 cm/s dan tekanan sebesar 1,021 x 105 Pascal sari buah nanas sisa filtrasi mengalami peningkatan kekentalan yang terbesar dan yang paling kecil peningkatan kekentalannya pada filtrasi tanpa perlakuan.
terdapat pada sari buah nanas setelah filtrasi. Sedangkan pada sari buah nanas sisa filtrasi terjadi peningkatan nilai kekentalan sari buah nanas. Hal tersebut disebabkan oleh penurunan atau hilangnya cairan-cairan pelarut dan zat-zat yang terlarut yang memiliki ukuran yang sangat kecil pada sari buah nanas sisa filtrasi. Kerapatan Larutan. Dari Gambar 4 terlihat bahwa kerapatan sari buah nanas sebelum mengalami proses filtrasi, telah difilter dan sisa dari proses filtrasi memiliki nilai yang berbeda-beda. Dari data yang diperoleh diketahui bahwa penurunan kerapatan sari buah nanas setelah filtrasi terbesar diperoleh dari filtrasi tanpa perlakuan dan penurunan terkecil dari filtrasi dengan perlakuan tekanan sebesar 1,021 x 105 Pascal. Pada filtrasi dengan perlakuan kecepatan pengadukan 22 cm/s dan tekanan sebesar 1,021 x 105 Pascal sari buah nanas sisa filtrasi mengalami peningkatan kerapatan yang terbesar dan yang paling kecil peningkatan kerapatannya terjadi pada filtrasi tanpa perlakuan. Sari buah nanas yang telah mengalami proses filtrasi terjadi penurunan kerapatan yang disebabkan rendahnya jumlah koloid, partikel ataupun padatan-padatan yang terdapat pada sari buah nanas setelah filtrasi. Koloid, padatan-padatan maupun partikelpartikel dengan ukuran lebih besar dari ukuran jari-jari pori membran tidak mampu melewati membran. Sedangkan pada sari buah nanas sisa filtrasi terjadi peningkatan nilai kerapatan yang disebabkan menurunnya zat-zat terlarut dan partikel dengan ukuran yang kecil dalam sari buah nanas yang mampu melewati membran, sehingga yang tertinggal hanyalah zat-zat dengan ukuran yang besar yang tidak mampu melewati membran. Kekeruhan Larutan. Kekeruhan merupakan banyaknya partikel bahan yang tersuspensi pada suatu larutan. Nilai numerik yang menunjukkan kekeruhan didasarkan pada turut campurnya bahan yang tersuspensi pada jalannya sinar melalui larutan [11,12]. Gambar 5 menunjukkan hasil pengukuran kekeruhan sari buah nanas yang belum difilter, telah difilter dan sisa filtrasi dari lima proses filtrasi dengan variasi perlakuan yang berbeda-beda.
K e r a p a t a n (g/ ml)
1.14 1.135 1.13
sebelum
1.125
setelah
1.12
sisa
1.115 1.11
Sari buah nanas yang telah mengalami proses filtrasi dibandingkan dengan sari buah nanas sebelum dan sisa filtrasi terjadi penurunan kekentalan yang disebabkan rendahnya jumlah koloid, partikel ataupun padatanpadatan dan menurunnya total padatan terlarut yang
1.105 X1
X2 X3 X4 Perlakuan Filtrasi
X5
Gambar 4. Kerapatan Sari Buah Nanas pada Beberapa Perlakuan Filtrasi
MAKARA, SAINS, VOL. 13, NO. 1, APRIL 2009: 94-100
Sari buah nanas yang telah mengalami proses filtrasi terjadi penurunan kekeruhan yang disebabkan oleh tidak terlewatkannya koloid, partikel ataupun padatanpadatan pada proses filtrasi sari buah nanas, sehingga sari buah nanas hasil filtrasi memiliki suspensi partikel yang rendah. Sedangkan pada sari buah nanas sisa filtrasi terjadi peningkatan nilai kekeruhan sari buah nanas yang disebabkan tetap tertinggalnya zat-zat, koloid, ataupun partikel yang memiliki ukuran cukup besar selama proses filtrasi pada sari buah nanas sisa filtrasi karena tidak mampu melewati membran. Hal tersebut meningkatkan padatan atau partikel yang tersuspensi pada sari buah nanas sisa filtrasi. Total Padatan Terlarut. Total padatan terlarut dari sari buah nanas sebelum, setelah dan sisa filtrasi dengan beberapa variasi perlakuan yang berbeda-beda ditampilkan pada Gambar 6. Dari data yang diperoleh diketahui bahwa penurunan TPT sari buah nanas setelah filtrasi terbesar diperoleh dari filtrasi tanpa perlakuan apapun dan penurunan terkecil dari filtrasi dengan perlakuan tekanan sebesar 1,021 x 105 Pascal. Pada filtrasi dengan perlakuan kecepatan pengadukan 22 cm/s dan tekanan sebesar 1,021 x 105 Pascal sari buah nanas sisa filtrasi mengalami peningkatan TPT yang terbesar dan yang paling kecil peningkatan TPTnya pada filtrasi tanpa perlakuan. Sari buah nanas yang telah mengalami proses filtrasi terjadi penurunan TPT yang disebabkan oleh penurunan kerapatan sari buah nanas setelah filtrasi. Sedangkan pada sari buah nanas sisa filtrasi dibandingkan dengan sari buah nanas sebelum filtrasi terjadi penurunan nilai TPT pula. Untuk sari buah nanas sisa filtrasi tanpa perlakuan, filtrasi dengan kecepatan pengadukan 5 cm/s dan dengan tekanan sebesar 1,021 x 105 Pascal nilai TPTnya lebih tinggi dari pada sari buah nanas setelah filtrasi. Dan pada filtrasi dengan kecepatan pengadukan 22 cm/s dan tekanan sebesar 1,021 x 105 Pascal berlaku sebaliknya, sari buah nanas sisa filtrasi memiliki nilai TPT lebih rendah dari sari buah nanas setelah filtrasi.
Hal tersebut dikarenakan pada filtrasi dengan kecepatan pengadukan 22 cm/s dan tekanan sebesar 1,021 x 105 Pascal telah dihasilkan permeate yang lebih besar, sehingga padatan-padatan kecil yang terlarut dan yang terlewatkan melalui membran lebih banyak. Sehingga memiliki TPT lebih rendah dari pada sari buah nanas setelah filtrasi. pH larutan. Interaksi membran dengan larutan ektrak buah bisa menimbulkan fenomena sensorik membran pada perlakuan keasaman ekstrak buah [13]. pH merupakan istilah yang digunakan untuk menyatakan intensitas keadaan asam atau basa suatu larutan [14]. Pada sari buah nanas sebelum, setelah dan sisa filtrasi diperoleh nilai pH seperti yang terdapat pada Gambar 7.
K e k e r u h a n (N T U)
14000 12000 10000
sebelum
8000
setelah
6000
sisa
4000 2000 0 X4 X2 X3 Perlakuan Filtrasi
X1
X5
Gambar 5. Kekeruhan Sari Buah Nanas pada Beberapa Perlakuan Filtrasi.
20 TPT (% Brix)
Dari data yang diperoleh diketahui bahwa penurunan kekeruhan sari buah nanas setelah filtrasi terbesar diperoleh dari filtrasi tanpa perlakuan dan penurunan terkecil dari filtrasi dengan perlakuan tekanan sebesar 1,021 x 105 Pascal. Pada filtrasi dengan perlakuan kecepatan pengadukan 22 cm/s dan tekanan sebesar 1,021 x 105 Pascal sari buah nanas sisa filtrasi mengalami peningkatan kekeruhan yang terbesar dan yang paling kecil peningkatan kekeruhannya pada filtrasi tanpa perlakuan apapun.
15
sebelum
10
setelah sisa
5 0 X1
X2
X3
X4
X5
Perlakuan Filtrasi
Gambar 6. Total Padatan Terlarut (TPT) Sari Buah Nanas pada Beberapa Perlakuan Filtrasi.
pH
98
4.1 4.05 4 3.95 3.9 3.85 3.8 3.75
sebelum setelah sisa
X1
X2
X3
X4
X5
Perlakuan Filtrasi
Gambar 7. Nilai pH Sari Buah Nanas pada Beberapa Perlakuan Filtrasi
99
MAKARA, SAINS, VOL. 13, NO. 1, APRIL 2009: 94-100
Tabel 3. Persentase Perubahan Besaran Fisik Sari Buah pada Proses Filtrasi
X1
Persentase Perubahan Karakterisasi Sari Buah Nanas Hasil terhadap sebelum filtrasi Sisa terhadap hasil filtrasi turbiditas TPT pH ρS ρS Turbiditas TPT ησ ησ (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) 1,61 39,73 97,22 12,34 -2,06 -1,70 -72,73 -6565 -12,68
X2
1,24
30,32
95,63
12,18
-1,80
-1,32
-55,44
-4406
-11,68
2,77
X3
0,77
21,21
74,46
6,00
-0,74
-0,92
-50,00
-694
-2,84
2,96
X4
0,81
26,38
90,83
7,59
-1,50
-1,18
-74,33
-3535
16,42
4,68
X5
0,80
24,54
80,83
7,69
-0,99
-1,18
-74,27
-1697
19,70
4,41
Perlakuan Filtrasi
Dari data yang diperoleh diketahui bahwa peningkatan pH sari buah nanas setelah filtrasi terbesar diperoleh dari filtrasi tanpa perlakuan dan penurunan terkecil dari filtrasi dengan perlakuan tekanan sebesar 1,021 x 105 Pascal. Pada filtrasi dengan perlakuan kecepatan pengadukan 22 cm/s dan tekanan sebesar 1,021 x 105 Pascal sari buah nanas sisa filtrasi mengalami penurunan pH yang terbesar dan yang paling kecil penurunan pHnya pada filtrasi tanpa perlakuan. Secara keseluruhan sari buah nanas yang telah mengalami proses filtrasi terjadi peningkatan pH karena pada proses filtrasi yang mampu melewati membran hanya partikel-partikel kecil yang mengakibatkan penurunan kerapatan dan total padatan terlarut sari buah nanas setelah filtrasi, sehingga kadar airnya meningkat. Sedangkan pada sari buah nanas sisa filtrasi jika dibandingkan dengan sari buah nanas sebelum dan setelah filtrasi terjadi penurunan nilai pH sari buah nanas yang disebabkan telah terlewatkannya zat-zat yang kecil yang terlarut pada sari buah nanas melalui membran dan tetap tertinggalnya zat-zat, koloid, ataupun partikel yang tidak terlarut pada sari buah nanas sisa filtrasi, sehingga kandungan air di dalamnya menurun. Prosentase perubahan sifat-sifat fisik sari buah nanas secara keseluruhan terangkum dalam tabel 3. yang mengindikasikan kondisi X1 adalah yang terbaik diantara perlakuan yang lainnya.
4. Kesimpulan Nilai fluks membran untuk semua proses perlakukan mengalami penurunan dengan bertambahnya waktu filtrasi. Nilai fluks tertinggi didapat untuk proses pengadukan dan pemberian tekanan, yaitu pada proses filtrasi dengan pengadukan 22 cm/s dan tekanan sebesar 1,021 x 105 Pascal. Selain itu dari data yang diperoleh ternyata perlakuan pengadukan memberikan pengaruh yang lebih besar daripada perlakuan tekanan. Sementara nilai rejeksi terbesar diperoleh untuk proses filtrasi tanpa perlakukan tekanan maupun pengadukan. Membran
pH (%) 2,53
yang telah dipakai proses filtrasi mengalami pengurangan ukuran pori sebagai akibat dari peristiwa fouling. Nilai parameter mutu sifat fisika: kerapatan, kekentalan, kekeruhan, dan total padatan terlarut sari buah nanas yang telah difilter maupun sari buah nanas sisa filtrasi mengalami perubahan. Dari data sari buah nanas yang telah difilter dan sisa filtrasi serta persentase perubahannya terhadap sari buah nanas yang belum diflter, maka proses filtrasi sari buah nanas tanpa perlakuan penekanan dan pengadukan (yaitu hanya gaya gravitasi) memberikan nilai prosentase perubahan tertinggi, sehingga hasil larutan dari perlakuan ini memiliki peningkatan mutu yang lebih baik. Selain itu pada larutan hasil perlakukan ini mengalami perubahan nilai pH tidak besar, sehingga ekstrak nanas tidak banyak mengalami perubahan kimiawi.
Daftar Acuan [1] D. Mangunwidjaja, Darnoko, Teknologi Membran Pada Bioproses, Pusat Antar Universitas Bioteknologi, IPB, Bogor, 1990. [2] B. Piluharto, Jurnal ILMU DASAR, 4/1 (2003) 5257. [3] A. J. Hartomo, M. C. Widiatmoko, Teknologi Membran Pemurnian Air, Andi Offset, Yogyakarta, 1994. [4] S. Nora, M.S. Diallo, journal of Nanoparticle Research (2005)7:331-342. [5] E. M.V. Hoek, A. S. Kim, M. Elimelech, ENVIRON. ENG. SCI., Vol 19, No 6, (2002) 357372. [6] S. Notodarmojo, D. Mayasanthy, T. Zulkarnain, PROC. ITB Sains & Tek. 36A/1 (2004) 45-62. [7] M. Mulder, Basic Principles of Membran Technology, Kluwer Academic Publisher, Netherlands, 1996, 339-345. [8] Anon., Sistim Informasi Manajemen Pembangunan di Perdesaan, BAPPENAS, www.warintek.go.id, diakses pada 3 Febuari 2000. [9] K. Dahlan, J. Juansah, F. Huriati, Agritek 15/3 (2007) 484-488.
100
MAKARA, SAINS, VOL. 13, NO. 1, APRIL 2009: 94-100
[10] J. Juansah, K. Dahlan, F. Huriati, Agritek, 15/3 (2007) 458-463. [11] S. Notodarmojo, A. Deniva, PROC. ITB Sains & Tek. 36A/1 (2004) 63-82. [12] Sutrisno, Pengolahan Air Laut dan Gambut, PT Gramedia, Jakarta, 1991,20-27.
[13] J. Juansah, K. Daahlan, M. Raakhmanuddin, Irmansyah, Jurnal Biofisika 2/1 (2006) 22-23. [14] F. G. Winarno, Kimia Pangan dan Gizi, PT Gramedia, Jakarta, 1997,4-10.
