TEKNOLOGI MEMBRAN DALAM INDUSTRI MAKANAN Almira Rahmaida Teknik Kimia, ITB, Jalan Ganesa No. 10, Bandung, Indonesia
[email protected]
Abstrak Dewasa ini, proses berbasis membran mengalami peningkatan penggunaan dalam industri produksi makanan atau minuman seperti demineralisasi, desalinasi, pemisahan, stabilisasi, penjernihan, pengolahan air limbah, pengolahan air untuk industri, pengurangan kandungan mikroba, pengurangan kadar asam, dan masih banyak lagi. Proses membran yang digunakan antara lain adalah elektrodialisis (ED), reverse osmosis (RO), nanofiltrasi (NF), ultrafiltrasi (UF), mikrofiltrasi (MF), distilasi osmotik (DO), dan membran distilasi (MD). Beberapa karakteristik membran seperti ukuran pori, sifat laju alir, dan penggunaan tekanan hidraulik adalah penentu utama dalam potensi kegunaan membran. Penggunaan membran dalam industri memberikan keuntungan seperti membutuhkan energi yang lebih sedikit dari metode konvensional, mengurangi biaya modal, mengurangi dampak terhadap lingkungan, menghasilkan produk dengan sifat kualitatif yang lebih baik, tidak merusak produk yang rentan terhadap suhu tinggi,dapat mengeliminasi mikroorganisme yang tidak diinginkan, mengurangi kadar zat-zat yang berbahaya dalam makanan. Akan tetapi, membran memiliki masalah utama yaitu adanya fouling dan polarisasi larutan yang dapat menyumbat pori membran sehingga mengurangi performa kerja membran. Foulant tidak dapat dihilangkan secara sempurna, namun kandungan foulant dapat dikurangi dengan pembersihan secara berkala ataupun pengolahan zat sebelum diproses menggunakan membran. Membran memiliki beragam desain dan dapat mengoptimalkan inovasi produk. Dibutuhkan pengembangan lebih lanjut terhadap membran agar kualitas kerja membran meningkat dan dapat diaplikasikan untuk bidang-bidang lain. Kata kunci : industri makanan, teknologi membran, fouling.
1. PENDAHULUAN Teknologi pemrosesan berbasis membran adalah salah satu bidang yang penting dalam ilmu makanan. Di seluruh dunia, industri makanan memiliki porsi 20-30% dalam bidang membran. Jenis teknologi membran yang paling banyak digunakan adalah UF, NF, RO, dan MF [1]. UF adalah varian dari filtrasi membran dimana tekanan hidrostatik memaksa cairan menembus membran semipermeabel, padatan tersuspensi dan pelarut dengan berat molekul tinggi akan tertahan sementara air dan pelarut dengan berat molekul rendah melewati membran [2]. NF adalah proses filtrasi membran yang relatif baru, seringkali digunakan dengan air dengan jumlah total padatan terlarut yang sedikit [2]. RO adalah metode filtrasi dengan mengaplikasikan tekanan eksternal pada larutan untuk melawan tekanan osmotiknya sehingga air berpindah dari larutan hipertonik ke larutan hipotonik. MF mengacu pada proses filtrasi yang menggunakan membran berpori untuk memisahkan partikel tersuspensi dengan diameter 0.1-10 μm [2]. Membran MF terletak di antara membran UF dan filter konvensional. Proses membran lainnya yang digunakan dalam industri makanan adalah elektrodialisis (ED) dan distilasi osmotik (OD). ED adalah sebuah proses dimana ion berpindah melalui membran karena perbendaan potensial listrik dan digunakan membran yang selektif terhadap ion tertentu [2]. Distilasi membran osmotik adalah teknik distilasi membran yang diaplikasikan pada suhu rendah. Membran yang bersifat hidrofobik ini dapat menghalangi penetrasi larutan, sehingga hanya senyawa yang mudah menguap yang dapat melewati pori membran [3]. Dewasa ini, teknologi berbasis membran digunakan secara luas dalam pengolahan makanan. Ukuran pori dan karakteristik membran menentukan ukuran partikel yang terpisah berdasarkan ukurannya atau massa. Setiap
membran memiliki kelebihan dan kekurangannya masingmasing yang menentukan potensi penggunaannya. 2. ELEKTRODIALISIS Prinsip utama dari ED adalah pemisahan ion-ion dari larutan menggunakan membran dan listrik. Kation akan berpindah menuju elektroda negatif sementara anion menuju elektroda positif. Membran bersifat kedap ion sehingga lama kelamaan akan terakumulasi pada kedua sisi pada sistem, tergantung pada muatannya, sementara muatan ionik berkurang pada partisi yang tersisa [4, 5]. Parameter fluks (Js) dan larutan (Jv) yang melewati membran pada densitas arus, I, dapat dideskripsikan dengan persamaan 1 dan 2 : 𝐽𝑠 = 𝜆(𝐼/𝑆) − 𝜇(𝐶 ′′ − 𝐶 ′ ) (1) ′′ ′ 𝐽𝑣 = 𝜑(𝐼/𝑆) + 𝜌(𝐶 − 𝐶 ) (2) dengan λ adalah total bilangan transport, μ adalah total permeabilitas zat terlarut, φ adalah total permeabilitas elektro-osmotik, dan ρ adalah total permeabilitas hidraulik [6]. ED digunakan dalam desalinasi air untuk menghasilkan air minum, makanan dengan kandungan garam yang lebih rendah, dan menghasilkan garam dari berbagai sumber (pembuatan garam dapur dari air laut, desalinasi air limbah, dll) [4]. Air buangan banyak dihasilkan dalam pemrosesan ikan dan seafood. Air buangan ini mengandung zat aroma yang bernilai ekonomi tinggi. Berdasarkan studi yang dilakukan Cros dkk [7], air buangan ini diolah mula-mula dengan ED (menghilangkan garam) dilanjutkan dengan RO (penahanan garam) karena tingginya tekanan osmotik pada zat aroma. Alat elektrodialisis yang digunakan adalah P1; EIVS, Le V´esinet, France yang dioperasikan secara batch pada 175Lh-1 dan 20±2oC. Membran dibersihkan setelahnya (0.1M HCl, 20min-3gL-1 larutan NaOH, 20 min) untuk menghilangkan foulant. Proses RO
dilakukan menggunakan membran tubular dari polietersulfon-poliamida. Laju produk maksimum 2.5m.s1 (50 bar). Metode ini hemat biaya dan pembersihan dapat menghilangkan deposit film pada membran. Penggunaan ED menghasilkan produk dengan kualitas lebih baik dibanding metode diafiltrasi. Pembuatan garam dapur dengan metode ED sudah diaplikasikan di Jepang. Dengan metode ED, larutan garam 20% (w/w) dihasilkan, kemudian dikeringkan dengan perlakuan termal. Diperkirakan 1 milyar kg produk terkumpul tiap tahunnya dengan metode ini. Sebuah studi dilakukan untuk mengetahui potensi demineralisasi susu skim menggunakan ED menggunakan dua membran yang berbeda, PVC dan monovalen ion selektif. Percobaan dilakukan pada suhu 24oC. Persentase produk demineralisasi yang terukur adalah 45% untuk PVC dan 42% untuk monovalen ion selektif. Metode lain dilakukan dengan rentang waktu yang lebih kecil tanpa hilangnya ion lain. Hasil menunjukkan 63% untuk PVC dan 77% utuk monovalen ion selektif. Kelemahan utama metode kedua adalah meningkatnya kebutuhan energi sebesar 27% dan fouling. Solusinya adalah dengan menerapkan densitas yang rendah dan membersihkan membran[8]. ED dengan membran bipolar (EDBM) digunakan untuk mengekstraksi asam dan basa dari pelarut garam. Metode ini membutuhkan energi yang banyak dan dapat digunakan untuk memenuhi beragam kebutuhan seperti perolehan kembali HF dan HNO3, NaOH dari aliran mengandung Na2SO4, asam glukonat, dll [9, 10]. EDBM dari polifenilen oksida digunakan untuk membuat asam sitrat dari natrium sitrat. Percobaan dilakukan dengan sel ED (area fungsional 0.20 m2). Setelah dilakukan pemeriksaan menyeluruh terhadap karakteristik membran, data akumulasi Na2SO4 dan natrium sitrat dianalisa berdasarkan transpor dan pertukaran ion. Diperkirakan, konsentrasi Na2SO4 bervariasi antara 0.5-1.0M dan konsentrasi natrium sitrat 0.25-1.5M. Jumlah maksimum zat terkonsentrasi dapat dicapai pada 0.5M Na3Cit – 0.5M Na2SO4 dalam waktu kurang dari 200 menit pada suhu 25oC [11]. Asam laktat dapat diproduksi secara sinitesis kimia atau dengan fermentasi, namun pembentukan asam laktat dengan cara fermentasi cukup sulit dan mahal. Pengulangan proses ED secara batch untuk memeroleh kembali asam laktat dengan dikombinasikan dengan larutan asam yang sama atau kaldu fermentasi. Dalam semua proses, fluks laktat meningkat hingga 7.0 mol/m2h, laktat hampir pulih sempurna (>99%) dan pengeluaran energi/unit laktat tidak melebihi 0.25 kWh/kg. Penggunaan ED untuk memproduksi produk fermentasi dengan tambahan 100g/L glukosa menghasilkan produk asam kurang dari 92.4g/L (laju produksi 0.67g/L.h). Lebih lanjut, penggunaan ED yang dikombinasikan dengan 150g/L tepung jagung hidrolisat dan 5 g/L ekstrak jagung terfermentasi, ada peningkatan sebesar 2.5 kali lipat pada produksi asam dan 1.8 kali lipat pada pertumbuhan sel optimum [12].
Beberapa penelitian menunjukkan proses ED dapat menstabilkan minuman anggur merah, putih, dan rose tanpa berdampak besar pada sifat sensorik dari produkproduk ini. Pada metode ED, minuman angur dilewatkan pada saluran membran persegi panjang. Ion-ion berpindah melalui membran dengan dorongan dari medan listrik eksternal sehingga menghasilkan minuman anggur dengan muatan ionik yang lebih sedikit [13]. Vinasse adalah produk sampingan dari proses pembuatan etanol pada industri pengolahan gula. Setelah penggunaan ED untuk mengolah vinasse, pH larutan menjadi berkurang. Demineralisasi vinasse pada kadar 80% pengurangan K+, pengurangan signifikan Na+ (52%), Ca2+ (40%), dan Mg2+ (19%) terukur. Demineralisasi vinasse pada kadar 76% mengurangi persentasi SO42sebesar 38% [14]. Selama proses berlangsung, tidak ada perubahan konsentrasi betaine sementara peningkatan persentase total asam amino terlihat jelas pada produk akhir. Untuk kadar demineralisasi 75%, dibutuhkan 10Whg-1 abu. Keuntungan dari penggunaan ED adalah mengurangi dampak terhadap lingkungan, pemurnian satu tahap, teknologi sederhana, konsumsi biaya rendah, mudah dalam pelaksanaan, hasil yang cepat, dan dapat dilaksanakan pada level temperatur rendah. Kekurangan terbesarnya adalah biaya pembuatan membran cukup tinggi dan rapuh [15]. Biaya akhir proses ditentukan oleh morfologi membran. Morfologi membran juga berpengaruh pada karakteristik umpan dan produk akhir yang sudah terfiltrasi [10]. Bahkan, kemungkinan biaya tinggi untuk membuat elektromembran yang spesifik dan konsumsi energi yang tinggi dapat mencegah penggunaan membran dalam industri produksi produk bernilai tambah tinggi. Akan tetapi, kemampuan ED untuk menahan mikroba berbahaya dapat menjadi pilihan utama dalam industri. 3. REVERSE OSMOSIS Difusi zat melalui membran RO dapat terjadi dengan pemberian tekanan. Efisiensi filtrasi dari berbagai senyawa karbonat dan non-karbonat dapat mendapai 9599% menghasilkan produk berupa air dengan sifat kualitatif yang sangat baik. Fluks pelarut, Jv, dan fluks zat terlarut, Js, pada membran RO dapat dideskripsikan dalam persamaan 3 dan 4 [16]: 𝐽𝑠 = 𝐵𝑠 (𝐶𝑏 − 𝐶𝑝 ) (3) 𝐽𝑣 = 𝐴𝑤 (ΔΠ − ΔΠ) (4) Aw adalah koefisien transpor pelarut, Bs adalah koefisien transpor zat terlarut, ΔP adalah beda tekan di antara kedua sisi membran. Beda tekan osmotik, ΔΠ, di antara kedua sisi membran adalah ΔΠ = γTau; (𝐶𝑏 − 𝐶𝑝 ) dengan γ adalah konstanta gas, T adalah nilai temperatur, Cb dan Cp adalah konsentrasi zat terlarut pada tiap sisi membran[16]. Teknologi berbasis membran kini merupakan teknologi yang paling diminati untuk desalinasi air laut dibandingkan dengan teknologi sebelumnya, yaitu evaporasi, karena penggunaan energi yang lebih rendah. 2
Teknologi membran yang paling banyak digunakan untuk desalinasi air laut adalah RO yang menjadi 60% kapasitas desalinasi dunia, disusul teknologi sebelumnya, yaitu multi stage flash kemudian elektrodialsis dan elektrodeionisasi. RO telah mencakup lebih dari setengah dari pabrik desalinasi dunia. Meningkatnya penerapan teknologi RO berujung pada peningkatan pasar barang komplemennya seperti bahan kimia yang digunakan seperti agen pencuci, deklorinasi, biosida, pengatur pH, flokulan, koagulan, dan antiscalan. Kebutuhan pretreatment berbasis membran juga meningkat dan ditawarkan oleh berbagai produsen membran di seluruh dunia. Pasar ini dikuasai sebagian besar oleh Hyflux dan Norif [17]. Penerapan RO pada industri produk susu berfokus pada pemisahan limbah padat dari air yang digunakan untuk operasi industri. Prosedur ini dapat digunakan untuk mencapai dua tujuan utama : pertama untuk mengurangi BOD dari produk agar mengurangi biaya pengolahan air dan kedua untuk memberi nilai tambah yang tinggi ke padatan yang bisa didehidrasi dan dibuang untuk kebutuhan umpan. Produk akhir RO memiliki nilai BOD yang rendah (30-300 mg/L), sehingga dapat digunakan untuk proses pembersihan [18]. RO dapat digunakan untuk pemekatan dan pemisahan protein air dadih. Keuntungan pemekatan dengan RO adalah transportasi dan pemeliharaan air dadih menjadi kurang mahal, demineralisasi, meningkatkan performa membran UF untuk pemekatan protein air dadih [18]. Metode pemekatan jus buah dengan RO lebih disukai daripada dengan suhu tinggi. Dengan RO, jumlah produk yang berkurang akibat paparan panas berkurang secara signifikan.
Sebuah studi dilakukan untuk menguji permeasi RO terhadap zat aromatik pada jus apel. Membran RO yang digunakan adalah filter spiral terbuat dari poliamida dengan koefisien rejeksi garam 99.2%. Proses dilakukan pada tekanan 1.5-3.5 MPa, laju alir 200-600 L/h, bilangan Reynolds 100-300, dan pada suhu 25oC. Jumlah zat yang terrejeksi meningkat pada kondisi laju tinggi. Hasilnya seperti yang diharapkan pada kebanyakan bahan hidrofilik, namun dengan zat yang terrejeksi cukup rendah [19]. Penguapan jus buah dapat menghilangkan zat-zat yang mudah menguap. Zat-zat ini dapat ditahan agar tidak menguap pada pemekatan dengan membran. RO dapat memekatkan larutan ester (0,1% v/v pada 10, 20, 30, dan 40 bar) dan aldehid (0,1% v/v dan 0.05% v/v pada 40 bar). Metode ini dapat memberikan hasil lebih baik pada konsentrasi aldehid dan massa molekul yang lebih besar [20]. Blackcurrant adalah buah yang mengandung banyak zat yang diakui akan aktivitas biologisnya. Jus blackcurrant dipekatkan dengan RO untuk mempertahankan zat-zat berharga. Alat Paterson Candy International (PCI) digunakan untuk pemekatan jus dilengkapi dengan B1 RO modul membran tubular. Area aktif membran seluas 0.9 m2. Pemekatan jus dilakukan pada suhu 20oC dan tekanan 60 bar. Fluks permeat diperlakukan dengan dua enzim pektinolitik untuk memeriksa implementasi RO terhadap pemekatan jus blackcurrant. Fluks permeat terendah ada pada sampel kontrol, sedangkan TSS maksimum konsentrat mencapai 22.5oBrix. Penambahan selobiosa dari Aspergillus niger pada jus sebelum dipekatkan menghasilkan fluks permeat tertinggi [21].
Gambar 1. Skema Pengolahan Air dengan Sistem RO [85]. Dealkoholisasi dengan RO membutuhkan peralatan dan biaya yang cukup banyak. Oleh karena itu, RO biasa
digunakan untuk dealkoholisai produk dengan kadar alkohol rendah (<0.45%). Produk dengan pH tinggi dapat 3
menyebabkan polarisasi konsentrasi sehingga fouling meningkat dengan mencegah operasi normal dan profitabilitas dari membran. Namun, metode RO dapat ditingkatkan secara signifikan dengan syarat kemampuan penggantinya ditingkatkan [22]. Keuntungan utama dari pemekatan zat menggunakan RO adalah sifat kualitatifnya (nutrisi yang terjaga dengan baik dan sifat sensoriknya) karena perlakuan pada suhu rendah, biaya yang dibutuhkan rendah, dan kemudahan dalam operasi. Metode RO memiliki beberapa kekurangan. Persiapan sebelum operasi dimulai harus dilakukan dengan hati-hati dan penggunaan bahan kimia yang berbeda dapat meningkatkan biaya produksi. Terlebih lagi, tidak ada kemungkinan produksi air bersih dan membran memiliki jangka waktu hidup tertentu (3-5 tahun). Kandungan air yang rendah dapat menyebabkan masalah di perpipaan dan alat sehingga dibutuhkan tekanan tinggi untuk memicu tahap awal operasi[23]. Kekurangan yang utama adalah rendahnya efisiensi dari produk konsentrat yang didapat dengan RO dibanding dengan evaporasi termal. Hal ini dikarenakan meningkatnya tekanan osmotik yang membuat efisiensi proses berkurang[24].
membasmi kuman dari air buangan. Produk akhir dari proses ini adalah air yang aman untuk diminum (berdasarkan ketentuan German Drinking Water Act – DWA). Air ini dapat digunakan kembali untuk memenuhi berbagai kebutuhan dalam industri produksi makanan[29]. NF dapat digunakan untuk penghilangan kation polivalen dalam air dan fraksinasi garam dari campuran yang massa molekulnya rendah. NF dapat digunakan sebagai pelengkap dalam pengolahan garam, untuk menahan senyawa sulfat dalam penyaringan air laut dan pengolahan produk minyak tanah[30]. Sayangnya, permasalahan utama dari penggunaan NF adalah akumulasi foulant. NF dapat digunakan untuk menghilangkan zat-zat dengan berat molekul rendah yang tidak diinginkan atau berbahaya. Teknologi ini digunakan dalam industri untuk mengikat DDT [(1,1-bis(4-klorofenil)-2,2,2triklorometana)].Parameter yang diuji adalah jumlah zat awal dalam sampel, pH, dan laju penyaringan. Laju umpan dijaga tetap pada 35L/h (0.24 MPa). Ketika konsentrasi DDT pada awal proses sekitar 5-20 μg/L, zat yang terrejeksi mencapai 95-85%. Zat terrejeksi berkurang dengan pembatasan konsentrasi awal DDT. Dengan laju perolehan kembali yang dijaga dalam kondisi tunak, peningkatan fluks menyebabkan jumalh zat yang terrejeksi berkurang[31]. NF dapat digunakan untuk pemurnian asam laktat dan asam amino bernilai tinggi. Tiga membran NF yang berbeda (PES10, N30F, dan MPF36) digunakan untu dievaluasi metode yang paling sesuai. Puncak aliran teramati pada 6.5Lm-2h-1 dan intensitas warna berkurang hingga 80-99%. Hasil optimum didapat saat penggunaan PES10[32]. Penggunaan NF untuk pemisahan ion-ion beda valensi dan senyawa organik dari larutan dapat diaplikasikan secara luas dalam industri makanan. Walaupun demikian, metode ini harus ditingkatkan secara signifikan untuk meningkatkan efisiensi dan menyelesaikan berbagai masalah yang ditemui[28]. Pomace (daging dan biji sisa setelah proses ekstraksi) anggur kaya akan antioksidan. Pemekatan zat ini dapat dilakukan menggunakan metode UF dan NF, menghasilkan limbah padat yang disebut distilat pomace anggur. NF merupakan salah sau metode efektif dalam meningkatkan kadar gula dalam anggur yang diperlukan dalam pembuatan wine. Metode ini cukup akurat dan tidak menghasilkan produk berkualitas tinggi[33]. Beberapa komponen penting dalam wine dapat dipekatan secara efektif dengan NF. Membran NF dapat digunakan untuk melewatkan H2O atau etanol dengan performa yang lebih baik dari MF dan UF. Membran RO juga menunjukkan hasil yang serupa, namun untuk beroperasi dibutuhkan tekanan sehingga biaya yang dibutuhkan lebih mahal. Terlebih, penggunaan NF tidak memerlukan suhu yang tinggi sehingga menjaga kualitas asli dari wine[34]. Membran NF spiral-wound digunakan untuk perolehan kembali dan penggunaan kembali larutan dengan kadar garam tinggi setelah digunakan untuk menghilangkan warna dari gula. Metode ini terbukti efektif dengan
4. NANOFILTRASI Dalam beberapa tahun terakhir, NF digunakan secara ekstensif dalam skala industri untuk pemisahan partikel bermuatan atau tidak dalam suatu larutan berair[25]. NF biasa diaplikasikan pada desalinasi air laut dan air payau, penahanan mineral dari air buangan, pengolahan limbah cair dari industri tekstil, eliminasi kontaminan dari industri obat, produk organik, dan makanan[26]. Membran NF membutuhkan biaya lebih sedikit bila dibandingkan dengan RO dan kapasitas retensi zat organik lebih tinggi dibanding UF[27]. Permasalahan utama pada NF adalah fouling yang dapat terjadi akibat interaksi partikel pada skala nano, dengan demikian untuk memperbaikinya cukup sulit. Fouling dapat membuat jangka waktu hidup membran terbatas dan mengurangi kuantitas perolehan kembali. Dengan adanya fouling, maka membran harus dibersihkan secara berkala dan larutan yang akan dilewatkan harus diperlakukan terlebih dahulu untuk mengurangi fouling[28]. NF membran yang terbuat dari polimer dapat direpresentasikan dengan pola difusi larutan. Fluks zat organik yang melewati membran dapat dijelaskan melalui persamaan 5 : 𝑉 1 𝑉𝑚 𝐽 ∝ ( 𝜂𝑚)(𝜑𝜋𝛾 ) atau 𝐽 ∝ (𝜂Δ𝛾 ) (5) 𝑚
Δγ adalah beda tegangan permukaan (mN/m), 𝜂 adalah viskositas dinamis (Pa.s), Vm adalah volume molar pelarut (m3/mol), dan φ adalah kuantitas interaksi membran dan pelarut[28]. Meningkatnya kebutuhan pengolahan air dan air buangan membuat industri kecil makanan dan minuman menanamkan investasi pada pengembangan metode pengolahan air dari limbah cair dengan biaya yang rendah. Salah satu caranya adalah mennggunakan membran bioreaktor yang mampu menghilangkan COD >95%, kemudian diolah dengan metode NF/US yang mampu 4
suhu sekitar 50oC karena pada kondisi ini viskositas produk yang terfiltrasi cukup rendah. Pemresasan pada suhu lebih tinggi dapat mendenaturasi protein dengan cepat dan berdampak pada efektivitas membran [41]. Jus buah secara alami keruh karena kehadiran polisakarida (pektin, selulosa, hemiselulosa, lignin, dan pati), protein, tannin, dan logam. Metode konvensional dalam produksi jus melibatkan banyak tahap seperti perlakuan enzimatik (depektinisasi), pendinginan, flokulasi, dekantasi, sentrifugasi, dan filtrasi. Proses ini secara umum berlangsung lambat. UF dan MF merupakan alternatif dari proses tradisional. Keuntungan proses UF dan MF dibanding proses konvensional adalah meningkatnya perolehan jus; kemungkinan operasi satu tahap untuk mengurangi waktu kerja; tidak menggunakan gelatin, adsorben, dan pembantu filtrasi; pengurangan penggunaan enzim; dan tidak digunakannya pasteurisasi sehingga mengurangi kesegaran jus. Penggunaan membran UF, misalnya pada proses klarifikasi jus tebu, dapat menjaga kandungan komponen alami seperti zat anti diabet di dalam jus tebu karena temperatur operasinya rendah [42]. Aplikasi UF pada jus buah di antaranya adalah untuk pembuatan jus apel, jus jeruk, jus kiwi, dan jus tebu. Dalam pembuatan jus apel dengan UF, dihasilkan produk dengan kejernihan dan turbiditas yang lebih baik serta peningkatan warna[43]. Pemrosesan jus jeruk dengan UF menghasilkan jus yang lebih jernih dan kualitasnya mirip dengan jus jeruk segar, namun adanya padatan yang tidak larut dan jumlah antioksidan yang lebih kecil dari bahan mentahnya[44]. Jus kiwi segar diolah dengan enzim pektolitik kemudian disaring dengan UF untuk menghasilkan produk yang lebih jernih. Jus kiwi yang dihasilkan setelah diproses dengan UF mengandung vitamin C 84% dari konsentrasi awal dan jumlah antioksidan berkurang sebesar 8%[45]. Penjernihan merupakan proses terpenting dalam pengolahan nira tebu karena menentukan kualitas produk akhir yang dihasilkan. Proses penjernihan konvensional tidak ramah lingkungan karena menghasilkan limbah anorganik yang banyak. UF merupakan alternatif yang prospektif karena konsumsi energi rendah sehingga biaya operasi lebih ekonomis dan ramah lingkungan. UF juga dapat menghasilkan produk dengan kualitas yang tinggi [46]. Penggunaan membran UF yang terbuat dari polisulfon pada air limbah peternakan unggas dapat mengisolasi sebagian besar protein. Pada saat yang sama, kadar COD turun hingga kurang dari 200 mg/L. Fluks maksimum membran mencapai 100Lm-2h-1. Beberapa faktor seperti pH (6.74), laju alir volumetrik (683 ml/min), dan tekanan tangensial (0.97 bar) terhadap membran berdampak pada peningkatan fluks hingga mencapai 200Lm-2h-1. Akumulasi foulant dapat diatasi dengan pemebersihan dengan detergen[47].
pengurangan NaCl sebesar 74% dan lebih murah dibanding metode konvensional. Membran NF terbuat daru polimer dengan MWCO 0.5 kDa digunakan untuk memisahkan larutan berwara dari larutan hijau yang mengandung gula (39.2% d.m.). Efektivitas metode ini diuji pada 30oC dan 50oC (5-30 bar). Hasilnya lebih baik pada tekanan 30 bar dan laju alir sekitar (300-400 L/h). Pada kondisi ini, intensitas warna dibatasi sekitar 76%[35].
5. ULTRAFILTRASI UF adalah proses membran yang menggunakan tekanan sebagai tenaga penggerak. Membran UF digunakan untuk memisahkan molekul besar dan substansi koloidal dari cairan[36]. Dalam prosesnya, zat menembus membran bergantung pada ukuran pori membran dan bukan karena tekanan osmotik. UF dapat diaplikasikan pada level tekanan rendah (1-5 atm)[37]. Keuntungan penggunaan UF adalah tidak dibutuhkan saringan tambahan dan flokulan seperti pada proses filtrasi konvensional dan kualitas permeat yang dihasilkan bebas dari padatan tersuspensi[38]. Dibalik segala keuntungan penggunaan UF dalam industri, terdapat kelemahan yaitu pori membran bisa tersumbat. Metoda penanganan fouling belum cukup berkembang karena keterbatasan pengetahuan terhadap sifat fisik-kimia membran[39]. Fluks pada UF (J) dan protein yang biasa terakumulasi dalam pori membran dapat dihubungkan dengan persamaan 6 : 𝐽 = 𝐾 ln(𝐶𝑔 /𝐶𝑏 ) (6) dengan K adalah koefisien perpindahan massa, Cb adalah konsentrasi bulk, Cg adalah faktor yang terukur pada eksperimen [40].
Gambar 2. Skema peralatan UF [86]. Susu skim yang dilewatkan pada membran UF yang terbuat dari polietersulfon (PES) digunakan sebagai uji untuk memproduksi keju. Uji dilakukan selama 6-8 jam padda suhu 50oC, kemudian dilakukan pembilasan dengan air. Prosedur dua tahap ini dapat meningkatkan kandungan gizi dalam keju[39]. Pemekatan susu rendah lemak dan pemrosesan air dadih mengandung protein menggunakan metode UF, sebagaimana dengan pemekatan dan pemrosesan produk terultrafiltrasi dengan NF dapat dilakukan dengan membran FS10, SP015, dan RA55. Setelah penggunaan UF, protein yang tertahan tidak melebihi 92-98% dan fluks permeasi sekitar Lm-2h-1. Proses UF terhadap susu skim dan air dadih protein dapat dijalankan dengan efektif pada
6. MIKROFILTRASI Membran MF dapat terbuat dari keramik, logam, gelas, dan polimer. MF diaplikasikan dalam industri untuk pemisahan partikel dan menjaga produk dari mikroorganisme[48]. Penggunaan membran MF memiliki 5
beberapa keuntungan teknis seperti dapat berlangsung pada kondisi sedang, tidak ada perubahan fasa, kebutuhan energi menurun, tidak perlu aditif, dan desain yang efektif sehingga sering digunakan dalam pemisahan padatcair[49]. Kelemahan utama penggunaan membran MF adalah adanya fouling khususnya pada laju alir yang tinggi dan tersumbatnya pori akibat foulant[50].
dilakukan terhadap jus melon. Kualitas permeat yang dihasilkan mirip dengan bahan mentahnya dengan padatan tersuspensi dan karotenoid yang lebih sedikit karena tidak menembus membran. Keseluruhan prosedur menghasilkan dua produk dengan nilai tambah; jus melon yang tidak rusak aibat pemanasan dan retentat berwarna oranye berkilauan yang kaya akan provitamin A[56]. Penjernihan jus markisa dapat dilakukan dengan pencairan dengan enzim dilanjutkan dengan membran MF crossflow terbuat dari keramik dengan diameter pori 0.2 μm. Peningkatan laju crossflow berdampak pada pengurangan sedang laju alir fluida. Akan tetapi, pengaruh enzim pada dinding sel polisakarida yang diikuti dengan MF efektif meningkatkan laju fluks. Aksi kombinasi dari pektinase dan selulase meningkatkan fluks permeasi. Kualitas permeat dapat dijaga dengan efektif dan satusatunya kekurangan adalah banyak aroma yang hilang. Kualitas retentat mirip dengan buah markisa asli [57]. Bir yang jernih ditandai dengan tidak adanya koloid dan senyawa makromolekul seperti karbohidrat, protein, pewarna, perasa, dsb yang menentukan sifat kualitatif produk. Penjernihan dapat dilakukan denngan menggunakan membran tubular MF terbuat dari keramik. Penggunaan membran kontinyu tanpa aplikasi simultan pembilasan balik dapat memberi efek drastis pada efektivitas metode (pengurangan fluks >95% dalam waktu 1 jam setelah proses dimulai) dan meningkatan kualitas bir[58]. Dibandingkan dengan metode konvensional, metode MF pada pembuatan wine jauh lebih efisien sehingga dapat diaplikasikan untuk mendapatkan hasil yang lebih baik. Pengecualian untuk brendi, metode tradisional menghasilkan produk filtrasi dengan kualitas lebih baik[59]. Kelemahan penggunaan MF untuk mengolah wine adalah akumulasi foulant dan pengurangan efektivitas membran. Sebelum diolah, wine mengandung partikel zat terlarut, zat koloidal, beragam mikroorganisme, dan zatzat organik lainnya. Zat koloidal dapat berupa pektin dan ragi. Karena kerumitan berbagai faktor tersebut, fouling dapat terjadi akibat stimulasi berbagai faktor selama pembuatan wine[60].
Tabel 1. Karakteristik membran MF [87]. Membran Simetrik berpori Ketebalan ≈ 10-150 μm Ukuran Pori ≈ 0.05-10 μm Drivving Force Tekanan (< 2bar) Prinsip Pemisahan Mekanisme sieving Material Membran Polimer, keramik Membran MF sering digunakan untuk pemrosesan produk cairan karena terbukti efektif menjaga produk dari mikroorganisme berbahaya dan juga dapat mengurangi partikel tersuspensi dalam cairan[51]. Kasein yang terkumpul melalui pemekatan MF dalam produksi keju memiliki efisiensi yang lebih tinggi dari susu skim. Terlebih lagi, produk air dadih dengan kualitas yang baik dapat diperoleh dari permeasi produk dan dapat digunakan sebagai umpan dalam pemurnian protein serum dengan hasil yang lebih baik daripada air dadih keju[52]. Selama penggunaan MF, faktor fluks (J) dapat dijelaskan melalui persamaan 7 : 1 𝑑𝑉 𝐽 = ( ) ( ) = ΔΠ/𝜇(𝑅𝑚.0 + 𝑅𝑐 ) (7) Ω 𝑑𝑡 dengan berdasarkan fakta bahwa tahanan laju alir terdiri dari dua parameter; tahanan cake (Rc) dan tahanan membran (Rm,0). Angka 0 menunjukkan tahanan awal membran[53]. Persamaan 8 adalah persamaan yang umum digunakan untuk membran MF : 𝐽 = Δ𝑃/[𝜇(𝑅𝑚 + 𝑅𝑓 )] (8) dengan J adalah fluks permeat, Δ𝑃 merepresentasikan TTM, μ adalah viskositas, Rm adalah tahanan intrinsik membran, dan Rf adalah tahanan akibat fouling [54]. Pemanasan produk dapat menyebabkan hilangnya nutrisi penting yang cukup signifikan, oleh karena itu penggunaan MF dapat menjadi pilihan dalam menjaga jus buah dari patogen dan mikroorganisme berbahaya. MF tidak memerlukan tekanan dan temperatur yang tinggi sehingga kualitas produk dapat terjaga lebih baik dibanding dengan pemanasan[55]. Metode MF biasa diaplikasikan untuk pemrosesan buah tropis untuk memberi nilai tambah [56]. Pada pemurnian jus nanas digunakan membran MF tubular terbuat dari polietersulfon (0.05m2). 10 uji dilakukan pada 25oC (100kPa) untuk mengetahui pengaruh MF terhadap sterilisasi dingin dan penjernihan produk. Fluks permeat sedikit berubah pada menit ke-15. Stabilisasi terukur pada nilai sekitar 100Lm-2h-1. Jus nanas yang dihasilkan memiliki viskositas yang lebih rendah[55]. Penjernihan dengan membran MF crossflow yang diikuti dengan pemekatan dengan penguapan osmotik
7. DISTILASI OSMOTIK DO merupakan metode pemekatan yang banyak digunakan dalam industri proses makanan cair seperti jus buah dan jus sayuran. DO dapat diaplikasikan pada suhu rendah dan menjaga sifat kualitatif produk yang mudah rusak atau busuk. Pada metode DO, larutan pekat dilewatkan pada membran dan terjadi pengurangan air. Membran DO biasanya bersifat hidrofobik dan terbuat dari PTFE atau polipropilen[61]. Fluks volume membran berbanding lurus dengan perbedaan tekanan uap 𝐽 = 𝐶 × ∆𝑃𝑚 (9) J adalah fluks volume/unit permukaan membran, ΔPm adalah beda tekanan uap air pada dua sisi membran, dan C adalah koefisien yang digunakan untuk mengembangkan model. Akan tetapi, persamaan 9 tidak dapat digunakan akibat efek dari fenomena polarisasi konsentrasi. Sehingga persamaan 10 : 6
𝐽 = 𝐶 × ∆𝑃𝑚 = 𝐶′∆𝑃𝑏 (10) lebih sering digunakan. ΔPb adalah beda tekanan uap air pada air murni dan larutan pekat, dan C’ adalah perkiraan koefisien distilasi osmotik [62]. Dalam sebuah studi, diuji potensi penggunaan DO untuk proses pemekatan jus kiwi denngan targetnya adalah peluang terkecil kerusakan minimum pada karakteristik kualitatif seperti asam askorbat dan TAA. Penggunaan DO tidak menghasilkan pengurangan asam askorbat dan TAA, namun dengan proses termal terjadi pengurangan sebesar 87% untuk asam askorbat dan 50% untuk TAA[63]. Unit membran DO hollow fiber digunakan untuk memroses larutan fruktosa dan jus anggur. Beberapa faktor seperti laju alir, fluks, suhu, dll diuji selama proses. Fluks air bervariasi antara 0.58-2.02 kg.m-2h-1, sementara suhu dan konsentrasi zat yang terfiltrasi mempengaruhi fluks secara signifikan. Laju yang tinggi dianggap dapat meminimalisir fenomena polarisasi konsentrasi dan suhu polarisasi dapat dibatasi dengan meningkatkan bilangan Reynolds dan menurunkan suhu[64].
9. FOULING MEMBRAN Fouling adalah proses yang menyebabkan performa membran berkurang akibat pengendapan zat tersuspensi atau terlarut pada permukaan eksternal, pada muka pori ataupun di dalam pori [70]. Fouling dapat terjadi saat senyawa tertentu dalam larutan yang difiltrasi menyumbat atau melapisi pori membran sehingga membatasi kemampuan membran untuk menyaring [71]. Fenomena polarisasi konsentrasi adalah salah satu masalah yang dapat terjadi pada proses membran karena dapat menyebabkan penurunan drastis fluks transmembran [72]. Polarisasi konsentrasi dapat dipicu dari akumulasi zat pada permukaan membran. Polarisasi konsentrasi terjadi saat zat yang terkandung dalam larutan yang difiltrasi menyumbat pori atau mengurangi laju fluks dan mengakibatkan degradasi kualitatif produk[73]. Permasalahan utama yang diakibatkan dari akumulasi foulant adalah penyusutan fluks dan perubahan yang terjadi pada zat yang disaring. Sayangnya, pemusnahan total fouling tidak mungkin dilakukan. Penelitian mengenai fouling seharusnya hanya fokus pada satu proses produksi spesifik, karena fenomena yang terjadi d an efeknya sangat bervariasi untuk tiap membran dan produk filtrasi [74]. Beberapa cara untuk membatasi terjadinya fouling adalah dengan mengolah larutan yang akan difiltrasi sehingga mengurangi zat yang tidak terlarut dan memebersihkan permukaan dan pori membran [70]. Pada membran ED, pengurangan fouling dapat menggunakan pulsed power [75]. Pembersihan fouling pada membran RO dapat menggunakan bola sponge [74], larutan asam atau basa, detergen, atau pembersih permukaan aktif[70]. Pengurangan fouling pada RO juga dapat dilakukan dengan memberikan getaran torsional pada lembaran membran[76]. Fouling pada membran UF dapat disebabkan karena pertumbuhan dan pembelahan diri mikroorganisme dan penutupan permukaan membran oleh berbagai material, sehingga pembersihan dapat dilakukan dengan menggunakan pembersih fisik, kimia, dan biologis [77]. Fouling pada membran MF diakibatkan oleh akumulasi protein protein dan foulant biologis lainnya pada permukaan membran pada laju alir tinggi [78]. Pembersihan fouling pada membran MF dilakukan secara simultan menggunakan pembersih fisik dan kimia adalah metode yang umum untuk pembersihan permukaan membran yang optimum [79]. Fouling pada pori kebanyakan disebabkan oleh pengendapan materi koloidal di dalam pori membran dan pembentukan lapisan cake pada permukaan membran, sehingga meningkatkkan tahanan filtrasi (R, m-1). 𝑅 = Δ𝑃/𝜇𝐽 (12) (Hukum Darcy) J adalah fluks permeasi, μ adalah viskositas permeat, dan ΔP adalah gradien tekanan transmembran [80]. Untuk filtrasi lumpur aktif, total tahanan permeasi, Rt, dapat digambarkan sebagai jumlah dari tiga komponen 𝑅𝑡 = 𝑅𝑚 + 𝑅𝑝 + 𝑅𝑐 (13) Rm adalah tahanan intrinsik membran, Rp adalah tahanan pori fouling, dan Rc adalah tahanan lapisan cake [80].
8. DISTILASI MEMBRAN DM adalah prosedur berdasarkan termal yang digunakan untuk memisahkan molekul uap yang dapat menembus pori mikro pada lapisan membran. Membran DM bersifat hidrofobik dan proses filtrasi yang terjadi disebabkan oleh beda tekanan uap (akibat perbedaan temperatur) pada sistem membran [65]. Persamaan 11 adalah persamaan untuk perpindahan massa dalam DM : 𝐾 𝐾 𝛿 𝜈 𝑁 = −𝑀/𝛿 ( 𝑜 𝐾1𝐷𝑤𝑎 𝐺 + 𝑥𝑎 𝐾𝑜 𝜈𝐺 ) Δ𝑛𝑤 (11) 1 𝑤𝑎
dengan N adalah fluks massa, v adalah kecepatan molekular gas rerata, M adalah massa molar, δ adalah ketebalan membran, Δ𝑛𝑤 adalah beda konsentrasi mol uap air, 𝑥𝑎 rata-rata fraksi mol udara, Ko adalah faktor laju Knudsen, Dwa adalah koefisien difusi biasa, dan K1 adalah faktor geometri sistem membran [66]. Prosedur DO digambarkan dengan laju fluks ganda dibandingkan dengan DM karena suhu polarisasi berdampak tinggi pada DM. Terlebih, pada prosedur DM terjadi penurunan efisiensi penahanan aroma dibandingkan dengan DO. Dengan demikian, DO memberikan hasil lebih baik dibanding DM [67]. DM digunakan untuk memperoleh kembali 2,4dekadionat yang dianggap sebagai zat aroma pada buah pir. Membran yang digunakan terbuat dari polipropilen dan menggunakan larutan 2,4-dekadionat dalam etanol dan air. Hasil menunjukkan zat kaya aroma berhasil didapatkan. Membran dapat menahan substansi yang mudah menguap secara efektif[68]. Peningkatan efisiensi DM dilakukan untuk menghilangan biopolimer pada pemekatan jus apel. Minimalisir persentase biopolimer dapat dilakukan dengan menambah konsentrasi enzim deproteinisasi dan menggunakan UF untuk menjernihkan produk. Prosedur ini dapat meningkatkan laju fluks yang melewati membran, selama penggunaan DM, karena viskositas produk yang terbatas sehingga mengurangi efek konsentrasi dan suhu polarisasi [69]. 7
10. KESIMPULAN Proses berbasis membran banyak digunakan dalam indusri makanan untuk mengolah produk, penanganan limbah, pemurnian, dan masih banyak kegunaan lainnya. Keuntungan penggunaan proses-proses berbasis membran adalah tidak melibatkan perubahan fasa atau tambahan bahan kimia, sederhana dalam konsep dan operasi, modular sehingga mudah scale up, serta efisiensi tinggi akan bahan baku dan potensi daur ulang byproduct [81]. ED dengan membran bipolar digunakan untuk mengolah produk makanan seperti jus buah, protein kacang kedelai, dan wine. Kelemahan utama dari metode ini adalah kecenderungan pori untuk tersumbat dan harga alat yang cukup mahal[9]. MF digunakan untuk memastikan wine bersih dari mikroorganisme dan stabilisasi. Kombinasi ED dengan crossflow MF lebih menguntungkan dibanding metodenya masing-masing karena dapat mengatasi masalah kestabilan mikrobiologis, kestabilan tartarat, penjernihan, dan oksidasi wine [1]. Penggunaan teknologi membran RO dapat memberikan keuntungan seperti lebih sedikit CO2 yang dilepas dan konsentrasi air garam yang dibuang sebagai limbah lebih sedikit. Pada teknologi MD, digunakan membran yang bersifat hidrofobik. MD dapat menahan ion-ion serta senyawa dan makromolekul yang tidak mudah menguap. Selain itu, pennggunaanya dapat dilakukan pada suhu yang lebih rendah dari metode konvensional, lebih sedikit fouling pada membran, dan tekanan operasi pada membran yang lebih rendah [82]. PM dapat ditingkatkan efektifitasnya dengan menggunakan sistem membran terintegrasi seperti halnya pengolahan pendahuluan pada membran RO. Kombinasi distilasi dan pervaporasi memberikan keuntungan besar seperti konsumsi energi yang lebih rendah (50-60%), peningkatan kualitas produk, dan dapat menguji campuran azeotrop [83]. Sebagai kesimpulan, ilmu dan teknologi membran memberikan banyak pilihan dalam desain dan optimasi produksi inovatif. Sistem membran terintegrasi terbukti sangat efektif (lebih sedikit konsumsi energi dan dampak terhadap lingkungan) dalam industri makanan dan petrokimia, proses bioteknolgi, dan pemisahan campuran gas atau larutan berair [84]. DAFTAR SINGKATAN BOD = Kebutuhan oksigen biologis COD = Kebutuhan oksigen kimia ED = Elektrodialisis HF = Hollow fiber MF = Mikrofiltrasi PES = Polietersulfon RO = Reverse Osmosis TAA = Total aktivitas antioksidan TTM = Tekanan transmembran
8
[14] Fidaleo, M. dan Moresi, M. Electrodialysis applications in the food industry. Adv. Food Nutr. Res. 51 (2006) 265–360. [15] Elías-Serrano, R., Medina, D. I. T., Álvarez, L. D., Beltrán, L. A., Chanona-Pérez, J., Calderón Domínguez, G., Fito, P. dan Gutiérrez-López, G. F. Acid-salt conversion by means of electrodialysis: Application of the systematic approach to food engineering systems (SAFES) methodology. J. Food Eng. 83 (2007) 277–284. [16] Sundaramoorthy, S., Srinivasan, G. dan Murthy, D. V. R. An analytical model for spiral wound reverse osmosis membrane modules: Part I. Model development and parameter estimation. Desalination. 280 (2011) 403–411. [17] Wenten, I.G.; “Industri Membran dan Perkembangannya.” Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung, 2015. [18] El-Salam, A. M. H. (2003). Applications of Reverse Osmosis In: Encyclopedia of Analytical Sciences, 2nd ed., pp. 3833–3837.Worsfold, P., Townshend, A. dan Poole, C., Eds., Elsevier Science Ltd, Cairo, Egypt. [19] Álvarez, S., Riera, F. A., A´ lvarez, R. dan Coca, J. Permeation of apple aroma compounds in reverse osmosis. Separat. Purif. Technol. 14 (1998) 209– 220. [20] Pozderović, A., Moslavac, T. dan Pichler, A. Concentration of aqua solutions of organic components by reverse osmosis. In: Influence of trans-membrane pressure and membrane type on concentration of different ester and aldehyde solutions by reverse osmosis. J. Food Eng. 76 (2006) 387–395. [21] Szép, A., Kertész, S., Beszédes, S., László, Z. dan Hodúr, C. Effects of pectinase and cellulase enzymes on the blackcurrant juice by reverse osmosis. J. Proc. Energy Agric. 13 (2009) 271–273. [22] Pilipovik, M. V. dan Riverol, C. Assessing dealcoholization systems based on reverse osmosis. J. Food Eng. 69 (2005) 437–441. [23] Bena, D. W. (2004). Beverages: Non-alcoholic Carbonated Beverages In: Food Processing Principles and Applications, pp. 203–224. Smith, J. S. dan Hui, Y. H., Eds., Blackwell Publishing, Ames, IA. [24] Jesus, D. F., Leite, M. F., Silva, L. F. M., Modesta, R. D., Matta, V. M. dan Cabral, L. M. C. Orange (Citrus sinensis) juice concentration by reverse osmosis. J. Food Eng. 81 (2007) 287–291. [25] Wang, X-L., Shang, W-J., Wang, D-X., Wu, L. dan Tu, C-H. Characterization and applications of nanofiltration membranes: State of the art. Desalination. 236 (2009) 316–326. [26] Bowen, W. R. dan Welfoot, J. S. Modelling of membrane nanofiltrationpore size distribution effects. Chem. Eng. Sci. 57 (2002) 1393–1407.
DAFTAR PUSTAKA REFERENCES [1] Daufin, G., Escudier, J.-P., Carr´ere, H., B´erot, S., Fillaudeau, L. dan Decloux, M. Recent and emerging applications of membrane processes in the food and dairy industry. Inst. Chem. Eng. 79 (2001) 89–10. [2] Wenten, I.G.; Khoiruddin; Aryanti, P.T.P.; Hakim, A.N.; “Pengantar Teknologi Membran.” Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung, 2010. [3] Gryta, M. (2005). Osmotic MD and other membrane distillation variants. J.Membr. Sci. 246 (2005) 145–156. [4] Pourcelly, G. (2000). Electrodialysis: Ion Exchange. In: Encyclopedia of Analytical Sciences, 2nd ed., pp 2665–2675. Worsfold, P., Townshend, A. dan Poole, C. Eds., Academic Press, Montpellier, France. [5] Vera, E., Sandeaux, J., Persin, F., Pourcelly, G., Dornier, M. dan Ruales, J. (2009). Modeling of clarified tropical fruit juice deacidification by electrodialysis. J. Membr. Sci. 326 (2009) 472–483. [6] Tanaka, Y. (2009). A computer simulation of continuous ion exchange membrane electrodialysis for desalination of saline water. Desalination. 249 (2009) 809–821. [7] Cros, S., Lignot, B., Jaouen, P. dan Bourseau, P. Technical and economical evaluation of an integrated membrane process capable both to produce an aroma concentrate and to reject clean water from shrimp cooking juices. J. Food Eng. 77 (2006) 697–707. [8] Andr´es, L. J., Riera, F. A. dan Alvarez, R. Skimmed milk demineralization by electrodialysis: Conventional versus selective membranes. J. Food Eng. 26 (1995) 57–66. [9] Bazinet, L., Lamarche, F. dan Ippersiel, D. (1998). Bipolar-membrane electrodialysis: Applications of electrodialysis in the food industry. Trends Food Sci. Technol. 9 (1998) 107–113. [10] Tongwen, X. Electrodialysis processes with bipolar membranes (EDBM) in environmental protection— A review. Resources, Conservation Recycling. 37 (2002) 1–22. [11] Tongwen, X. dan Weihua, Y. Citric acid production by electrodialysis with bipolar membranes. Chem. Eng. Process. 41 (2002) 519–524. [12] Wee, Y. J., Yun, J. S., Lee, Y. Y., Zeng, A. P. dan Ryu, H.W. (2005). Recovery of lactic acid by repeated batch electrodialysis and lactic acid production using electrodialysis wastewater. J. Biosci. Bioeng. 99 vol. 2 (2005) 104–108. [13] Gonçalves, F., Fernandes, C., Santos, P. C. dan Pinho, M. N. Wine tartaric stabilization by electrodialysis and its assessment by the saturation temperature. J. Food Eng. 59 (2003) 229–23. 9
[27] Bessarabov, D.,Twardowski, Z. dan Chemetics, K. Industrial application of nanofiltration—New perspectives. Membr. Technol. Sept. 2002 (2002) 6–9. [28] Van der Bruggen, B., Mänttäri, M. dan Nyström, M. Drawbacks of applying nanofiltration and how to avoid them: A review. Separat. Purif. Technol. 63 (2008) 251–263. [29] Blöcher, C., Noronha, M., F¨unfrocken, L., Dorda, J., Mavrov, V., Janke, H. D. dan Chmiel, H. Recycling of spent process water in the food industry by an integrated process of biological treatment and membrane separation. Desalination. 144 (2002) 143–150. [30] Vellenga, E. dan Trägårdh, G. Nanofiltration of combined salt and sugar solutions: Coupling between retentions. Desalination. 120 (1998) 211– 220. [31] Pang, W., Gao, N. dan Xia, S. Removal of DDT in drinking water using nanofiltration process. Desalination. 250 (2010) 553–556. [32] Koschuh, W., Thang, V. H., Krasteva, S., Novalin, S. dan Kulbe, K. D. Flux and retention of nanofiltration and fine ultrafiltration membranes in filtrating juice from a green biofinery: A membrane screening. J. Membr. Sci. 261 (2005) 121–128. [33] García-Martín, N., Palacio, L., Prádanos, P., Hern´andez, A., Ortega-Heras, M., PérezMagariño, S. dan González-Huerta, D. C. Evaluation of several ultra- and nanofiltration membranes for sugar control in winemaking. Desalination. 245 (2009) 554–558. [34] Banvolgyi, S., Kiss, I., Bekassy-Molnar, E. dan Vatai, G. Concentration of red wine by nanofiltration. Desalination. 198 (2006) 8–15. [35] Ģyura, J., Šereš, Z. dan Eszterle, M. Influence of operating parameters on separation of green syrup colored matter from sugar beet by ultra- and nanofiltration. J. Food Eng. 66 (2005) 89–96. [36] De Bruijn, J. P. F., Salazar, F. N. and Bórquez, R. Membrane blocking in ultrafiltration. A new approach to fouling. Food Bioproducts Process. 83 (C3) (2005) 211–219. [37] Lonsdale, H. K. The growth of membrane technology. J. Membr. Sci. 10 (1982) 81–181. [38] Morão, A., Alves, A. M. B., Cardoso, J. P. Ultrafiltration of demethylchlortetracycline industrial fermentation broths. Separat. Purif. Technol. 22–23 (2001) 459–466. [39] Rabiller-Baudry, M., Paugam, L., Bégoin, L., Delaunay, D., Fernandez-Cruz, M., Phina-Ziebin, C., Guadiana, C. L. G. dan Chaufer, B. Alkaline cleaning of PES membranes used in skimmed milk ultrafiltration: From reactor to spiral-wound module via a plate-and-frame module. Desalination. 191 (2006) 334–343.
[40] Elysée-Collen, B. dan Lencki, R. W. Protein ultrafiltration concentration polarization layer flux resistance. Part I. Importance of protein layer morphology on flux decline with gelatin. J. Membr. Sci. 129 (1997) 101–113. [41] Atra, R., Vatai, G., Bekassy-Molnar, E. dan Balint, A. Investigation of ultra- and nanofiltration for tilization of whey protein and lactose. J. Food Eng. 67 (2005) 325–332. [42] Wenten, I.G.; “Teknologi Membran dan Aplikasinya di Indonesia.” Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung, 2014. [43] De Bruijn, J. P. F., Venegas, A., Martínez, J. A. dan Bórquez, R. Ultrafiltration performance of Carbosep membranes for the clarification of apple juice. Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie. 36 (2003) 397–406. [44] Cassano, A., Tasseli, F., Conidi, C. dan Drioli, E. Ultrafiltration of Clementine mandarin juice by hollow fibre membranes. Desalination. 241 (2009) 302–308. [45] Cassano, A., Donato, L. dan Drioli, E. Ultrafiltration of kiwifruit juice: Operating parameters, juice quality and membrane fouling. J. Food Eng. 79 (2007a) 613–621. [46] Wenten, I.G.; Aryanti, P.T.P.; “Teknologi Membran dalam Pengolahan Pangan.” Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung, 2014. [47] Lo, Y. M., Cao, D., Argin-Soysal, S.,Wang, J. dan Hahm, T. S. Recovery of protein from poultry processingwastewater using membrane ultrafiltration. Bioresour. Technol. 96 (2005) 687– 698. [48] Han, K., Xu, W., Ruiz, A., Ruchhoeft, P. dan Chellam, S. Fabrication and characterization of polymeric microfiltration membranes using aperture array lithography. J. Membr. Sci. 249 (2005) 193–206. [49] Günther, J., Albasi, C. dan Lafforgue, C. Filtration characteristics of hollow fiber microfiltration membranes used in a specific double membrane bioreactor. Chem. Eng. Process. 48 (2009) 1255– 1263. [50] Filippov, A., Starov, V. M., Lloyd, D. R., Chakravarti, S. dan Glaser, S. Sieve mechanism of microfiltration. J. Membr. Sci. 89 (1994) 199–213. [51] Peter-Varbanets, M., Zurbrügg, C., Swartz, C. dan Wouter, P. Decentralized systems for potable water and the potential of membrane technology. Water Res. 43 (2009) 245–265. [52] Lawrence, N. D., Kentish, S. E., O’Connor, A. J., Barber, A. R. dan Stevens, G. W. Microfiltration of skim milk using polymeric membranes for casein concentrate manufacture. Separat. Purif. Technol. 60 (2008) 237–244.
10
[53] Xu, Y., Dodds, J. dan Leclerc, D. Optimization of a discontinuous microfiltration-backwash process. Chem. Eng. J. 57 (1995) 247–251. [54] Kwon, D. Y., Vigneswaran, S., Fane, A. G. dan Aim, R. B. Experimental determination of critical flux in cross-flow microfiltration. Separat. Purif. Technol. 19 (2000) 169–181. [55] Carneiro, L., Sa, IdS., Gomes, FdS., Matta, V. M. dan CabralM. C. Cold sterilization and clarification of pineapple juice by tangential microfiltration. Desalination. 148 (2002) 93–98. [56] Vaillant, F., Pérez, A. M., Acosta, O. dan Dornier,M. Turbidity of pulpy fruit juice: A key factor for predicting cross-flowmicrofiltration performance. J. Membr. Sci. 325 (2008) 404–412. [57] Vaillant, F., Millan, P., O’Brien, G., Dornier, M., Decloux, M. dan Reynes, M. Crossflow microfiltration of passion fruit juice after partial enzymatic liquefaction. J. Food Eng. 42 (1999) 215–224. [58] Gan, Q. Beer clarification by cross-flow microfiltration—Effect of surface hydrodynamics and reversed membrane morphology. Chem. Eng. Process. 40 (2001) 413–419. [59] Palacios, V. M., Caro, I. dan Pérez, L. Comparative study of crossflow microfiltration with conventional filtration of sherry wines. J. Food Eng. 54 (2002) 95–102. [60] Vernhet, A. dan Moutounet, M. Fouling of organic microfiltration membranes by wine constituents: Importance, relative impact of wine polysaccharides and polyphenols and incidence of membrane properties. J. Membr. Sci. 201 (2002) 103–122. [61] Gostoli, C. Thermal effects in osmotic distillation. J. Membr. Sci. 163 (1999) 75–91. [62] Mengual, J. I., De Z´arate, J. M. O., Peña, L. dan Velázquez, A. Osmotic distillation through porous hydrophobic membranes. J. Membr. Sci. 82 (1993) 129–140. [63] Cassano, A. dan Drioli, E. Concentration of clarified kiwifruit juice by osmotic distillation. J. Food Eng. 79 (2007) 1397–1404. [64] Thanedgunbaworn, R., Jiraratananon, R. dan Nguyen, M. H. Mass and heat transfer analysis in fructose concentration by osmotic distillation process using hollow fibre module. J. Food Eng. 78 (2007) 126–135. [65] Alkhudhiri, A., Darwish, N. dan Hilal, N. Membrane distillation: A comprehensive review. Desalination. 287 (2012) 2–18. [66] Izquierdo-Gil, M. A., Fernández-Pineda, C. dan Lorenz, M. G. Flow rate influence on direct contact membrane distillation experiments: Different empirical correlations for Nusselt number. J. Membr. Sci. 321 (2008) 356–363.
[67] Alves, V. D. dan Coelhoso, I. M. Orange juice concentration by osmotic evaporation and membrane distillation: A comparative study. J. Food Eng. 74 (2006) 125–133. [68] Diban, N., Voinea, O. C., Urtiaga, A. dan Ortiz, I. (2009). Vacuum membrane distillation of the main pear aroma compound: Experimental study and mass transfer modeling. J. Membr. Sci. 326 (2009) 64–75. [69] Lukanin, O. S., Gunko, S. M., Bryk, M. T. dan Nigmatullin, R. R. The effect of content of apple juice biopolymers on the concentration by membrane distillation. J. Food Eng. 60 (2003) 275– 280. [70] Madaeni, S. S., Mohamamdi, T. dan Moghadam, M. K. Chemical cleaning of reverse osmosis embranes. Desalination. 134 (2001) 77–82. [71] Jamal, K., Khan, M.A. dan Kamil, M. Mathematical modeling of reverse osmosis systems. Desalination. 160 (2004) 29–42. [72] Matthiasson, E. dan Sivik, B. Concentration Polarization and Fouling. Desalination. 35 (1980) 59–103. [73] Slater, C. S., Zielinski, J. M.,Wendel, R. G. dan Uchrin, C. G. Modeling of small scale reverse osmosis systems. Desalination. 52 (1985) 267–284. [74] Potts, D. E., Ahlert, R. C. dan Wang, S. S. A critical review of fouling of reverse osmosis membranes. Desalination. 36 (1981) 235–264. [75] Ruiz, B., Sistat, P., Huguet, P., Pourcelly, G., Araya-Farias, M. dan Bazinet, L. Application of relaxation periods during electrodialysis of a casein solution: Impact on anion-exchange membrane fouling. J. Membr. Sci. 287 (2007) 41–50. [76] Shi, W. dan Benjamin, M. M. Fouling of RO membranes in a vibratory shear enhanced filtration process (VSEP) system. J. Membr. Sci. 331 (2009) 11–20. [77] Kazemimoghadam, M. dan Mohammadi, T. Chemical cleaning of ultrafiltration membranes in the milk industry. Desalination. 204 (2007) 213– 218. [78] Wakeman, R. J. dan Williams, C. J. Additional techniques to improve microfiltration. Separat. Purif. Technol. 26 (2002) 3–18. [79] Al-Malack,M. H. dan Anderson, G. K. Use of crossflow microfiltration in wastewater treatment. Water Res. 31 vol. 12 (1997) 3064–3072. [80] Fang, H. H. P. dan Shi, X. Pore fouling of microfiltration membranes by activated sludge. J. Membr. Sci. 264 (2005) 161–166. [81] Wenten, I.G.; “Teknologi Membran: Prospek dan Tantangannya.” Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung. 2015.
11
[82] Drioli, D., Stankiewicz, A. I. dan Macedonio, F. Membrane engineering in process intensificationAn overview. J. Membr. Sci. 380 (2011) 1–8. [83] Lipnizki, F., Field, R. W. dan Ten, P-K. Pervaporation based hybrid process: A review of process design, application and economies. J. Membr. Sci. 153 (1999) 183–210. [84] Konstantinos V. K. dan Ioannis S. A. (2015). Membrane Processing Technology in the Food Industry: Food Processing, Wastewater Treatment, and Effects on Physical, Microbiological, Organoleptic, and Nutritional Properties of Foods, Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 55:9, 1147-1175, DOI: 10.1080/10408398.2012.685992 [85] Said, N. I., Indriatmoko, H., Raharjo, N., Herlambang, A. Pengolahan Air Asin atau Payau dengan Sistem Osmosis Balik. Tersedia : http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Ro/ro.ht ml, diakses 09-04-2016. [86] Brião, V. B. and Tavares, C. R. G. Pore Blocking Mechanism for the Recovery of Milk Solids from Dairy Wastewater by Ultrafiltration. Brazilian J. Chem. Eng. 29 vol. 2 (2012) 393-407.
12
