persepsi konsumen terhadap kualitas bakpao telo dengan metode

Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem
Vol. 3 No. 1, Februari 2015, 95-99
Pengaruh Konsentrasi dan Preparasi Membran Terhadap
Karakterisasi Membran Kitosan
Dian Aris Setiawan*, Bambang Dwi Argo, Yusuf Hendrawan
Jurusan Keteknikan Pertanian - Fakultas Teknologi Pertanian - Universitas Brawijaya
Jl. Veteran, Malang 65145
*Penulis Korespondensi, Email: [email protected]
ABSTRAK
Filtrasi adalah pemisahan bahan secara mekanis berdasarkan ukuran partikelnya. Salah satu teknologi
yang digunakan dalam proses filtrasi adalah teknologi membran. Salah satu jenis membran yang
digunakan untuk proses filtrasi adalah jenis membran kitosan selulosa. Penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui sifat mekanik dari membran kitosan selulosa. Membran kitosan selulosa dibuat menggunakan
metode coating dan selanjutnya proses perendaman dan pengeringan. Sintesis membran kitosan dilakukan
dengan teknik inversi fasa, yaitu dengan proses rendam endap. Pada larutan dope, digunakan kitosan
dengan variasi konsentrasi 6%, 7%, 8%, 9% (b/v). Karakterisasi membran meliputi sifat mekanik
membran yaitu uji kuat tekan, kuat tarik, dengan menggunakan penetrasimeter dan sifat morfologi ukuran
pori dengan Scanning Electron Microscope (SEM). Pada penelitian pembuatan dan karakterisasi
membran pada preparasi membran kitosan selulosa dengan pengaruh konsentrasi kitosan, nilai kuat tekan
membran tertinggi terdapat pada membran kitosan selulosa dengan konsentrasi kitosan 9% dan lama
pengadukan 48 jam sebesar 3,86 Kg/cm2. Nilai permeabilitas membran kitosan selulosa terbesar terdapat
pada membran dengan konsentrasi kitosan 9% dan lama pengadukan 24 jam yairu sebesar 456,50
ml/menit. Hasil uji Scanning Electron Microscopy (SEM) menunjukan bahwa berdasarkan ukuran
porinya membran yang dihasilkan tergolong dalam membran Mikrofiltrasi (0,1 µm - 10 µm).
Kata kunci : membran kitosan, konsentrasi kitosan, kuat tekan, SEM
The Effect of Concentration and Membrane Preparation
Toward The Chitosan Membrane Characterization
ABSTRACT
Filtration is the mechanical separation of material based on particle size. One of technologies that is
used in filtration process is membran technology. One type of membranes that is used for filtration
process is celluose chitosan membrane. This research aim to determine mechanical characteristic of
cellulose chitosan membrane. Celluose-chitosan membrane was made by using coating methode, then by
using immersion and drying process. Synthesis of chitosan membrane was conducted by using phase
inversion technique that was immersion-sedimentation process. In dope solution, chitosan was used by
different concentration, which were 6%, 7%, 8%, 9% (w/v). Membran characterization include mechanic
characteristic which were compressive strength analysis and tensile strength analysis. The analysis was
conducted by using penatrisimeter and Scanning Electron Miicroscope (SEM) for morfology and
charachter of pore size. From this research, the highest impressive strength was 3,86 Kg/cm 2 obtained in
celluose-chitosan membrane of 9% concentration and stirring process for 48 hours. The highest
permeability value was 456, 50 ml/minutes, which was obtained in celluose-chitosan membrane of 9%
and stirring process for 24 hours. Based on membran pore size of Scanning Electron Microscopy (SEM)
result, chitosan membran of this research was included in microfiltration membrane (0,1 µm-10µm).
Keywords: chitosan membrane, chitosan concentration, tensile strength, SEM
Pembuatan dan Karakterisasi Membran dari Kitosan – Setiawan dkk
95
Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem
Vol. 3 No. 1, Februari 2015, 95-99
PENDAHULUAN
Filtrasi adalah suatu proses penyaringan zat padat dari fluida (cairan atau gas) yang
membawanya menggunakan suatu medium berpori atau bahan berpori lain untuk
menghilangkan sebanyak mungkin zat padat halus yang tersuspensi dan koloid. Penyaringan
membran yaitu suatu teknik pemisahan dua komponen atau lebih tanpa menggunakan panas,
komponen-komponen akan terpisah berdasarkan ukuran dan bentuknya, dengan bantuan
tekanan dan selaput semi-permeable.
Mulder (1996) dalam Hanum (2009) mendefinisikan membran sebagai penghalang atau
pembatas selektif yang diletakkan diantara dua fasa. Membran memiliki kemampuan untuk
melewatkan suatu komponen dengan mudah dan cepat dari pada komponen lain. Hal ini
disebabkan oleh adanya perbedaan sifat fisik atau kimia diantara komponen yang tertahan
(retentat) dengan komponen yang berpermeasi (permeat). Perpindahan melalui membran dapat
berlangsung apabila ada gaya dorong (driving force) yang bekerja pada komponen yang berada
di fasa satu.
Kitosan adalah padatan amorf putih yang tidak larut dalam alkali dan asam mineral
kecuali pada keadaan tertentu. Keterlarutan kitosan yang paling baik ialah dalam larutan asam
asetat 1%, asam format 10% dan asam sitrat 10%. Kitosan tidak dapat larut dalam asam piruvat,
asam laktat dan asam-asam anorganik pada pH tertentu, walaupun setelah dipanaskan dan
diaduk dengan waktu yang agak lama. Keterlarutan kitosan dalam larutan asam format ataupun
asam asetat dapat membedakan kitosan dan kitin karena kitin tidak dapat melarut dalam
keadaan pelarut asam tersebut (Sugita, 2009).
Selulosa adalah polisakarida yang mempunyai fungsi sebagai unsur struktural pada
dinding sel tumbuhan tingkat tinggi. Selulosa berbentuk serabut, liat, tidak larut di dalam air,
dan ditemukan terutama pada bagian berkayu pada tumbuhan. Selulosa adalah polisakarida
terbanyak yang ditemukan pada tanaman (Ambriyanto, 2010)
METODE PENELITIAN
Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan adalah beaker glass, magnetic stirrer, pipet, Screen sablon,
Stopwatch, ember, timbangan digital. Adapun bahan yang digunakan adalah kitosan (kulit
udang), selulosa (kertas saring), Asam asetat 1%, aquades, dan NaOH.
Metode
Penelitian ini menggunakan dua faktor, konsentrasi kitosab (b/v) dan lama waktu
pengadukan (jam) adalah faktor yang digunakan. Penelitian dimulai dengan melarutkan kitosan
sebanyak 6 gram pada 100 ml asam asetat 1%, larutan kitosan dan asam asetat kemudian
dicampur dengan cara mengaduknya dengan menggunakan magnetic stirrer selama 24 jam.
Setelah 24 jam magnetic stirrer dimatikan kemudian larutan dope kitosan didiamkan selama 1
jam. Kertas saring diletakan diatas screen sablon kemudian dilapisi dengan dope kitosan dengan
cara meratakan dope kitosan diatas kertas saring secara merata ketebalannya.
Kertas saring yang telah dilapisi dope kitosan dikeringkan pada suhu ruang selama 1 hari
kemudian direndam kedalam NaOH sampai membran terangkat dari sreen sablon. Kemudian
cuci membran dengan aquades untuk menghilangkan sisa-sisa NaOH yang terdapat pada
membran. Keringkan kembali membran selama 1 hari dengan suhu ruang. Setelah 1 hari
membran siap dugunakan. Ulangan perlakuan diatas dengan menggunakan konsentrasi kitosan 7
gram, 8 gram, 9 gram dan lama pengadukan 48jam.
Pembuatan dan Karakterisasi Membran dari Kitosan – Setiawan dkk
96
Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem
Vol. 3 No. 1, Februari 2015, 95-99
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kuat Tekan Membran
Pengujian kuat tekan membran pada kitosan bertujuan untuk mengetahui ketahanan
membran terhadap tekanan yang diberikan. Grafik kuat tekan membran kitosan selulosa dapat
dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Grafik kuat tekan membran terhadap lama pengadukan dan konsentrasi kitosan
Berdasarkan Gambar 1 diatas dapat diketahui bahwa nilai kuat tekan membran
meningkat dengan seiring bertambahnya konsentrasi kitosan yang digunakan. Nilai kuat tekan
membran dengan konsentrasi kitosan 6% lama pengadukan 24 jam adalah sebesar 1,7 kg/cm2,
untuk nilai kuat tekan membran dengan konsentrasi 7%, 8%, 9% lama pengadukan 24 jam
secara berturut-turut adalah 2,22 kg/cm2, 2,41 kg/cm2, 2,81 kg/cm2. Untuk nilai kuat tekan
membran kitosan selulosa dengan konsentrasi kitosan 6%, 7%, 8%, 9% dengan lama
pengadukan 48 jam adalah 2,94 kg/cm2, 3,28 kg/cm2, 3,53 kg/cm2, 3,86 kg/cm2.
Nilai kuat tekan atau tarik membran akan meningkat dengan bertambahnya konsentrasi
kitosan. Hal tersebut dikarenakan strukturnya yang rapat menyebabkan jarak antara molekul
dalam membran semakin rapat sehingga mempunyai nilai kuat tekan atau tarik yang besar
(Farha, 2012). Semakin banyak kitosan yang ditambahkan maka nilai kuat tariknya cenderung
meningkat, disini menunjukkan bahwa kitosan sebagai biopolimer pencampur cenderung
meningkatkan nilai kuat tekan dan tarik pada formulasi tertentu, dikarenakan kitosan dapat
membentuk ikatan hidrogen antar rantai sehingga edible film menjadi lebih rapat (Ismail, 2003).
Permeabilitas Membran
Pengujian permeabilitas membran bertujuan untuk mengetahui banyaknya larutan yang
melalui membran dalam satuan waktu. Hasil permebilitas membran akibat pengaruh konsentrasi
kitosan dan lama pengadukan dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Grafik permebilitas membran terhadap lama pengadukan dan konsentrasi kitosan
Pembuatan dan Karakterisasi Membran dari Kitosan – Setiawan dkk
97
Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem
Vol. 3 No. 1, Februari 2015, 95-99
Berdasarkan Gambar 2 diatas dapat diketahui nilai permeabilitas membran pada lama
pengadukan 24 jam menurun dengan dengan meningkatnya konsentrasi kitosan yang digunakan
pada konsentrasi 6%, 7%, 8%, yaitu sebesar 191,72 ml/menit, 164,13 ml/menit, 108,50
ml/menit tetapi pada konsentrasi kitosan 9% terjadi peningkatan nilai permeabilitas membran
yaitu menjadi sebesar 446,50 ml/menit. Nilai permeabilitas membran kitosan selulosa pada lama
pengadukan 48 jam mengalami penurun dengan meningkatnya konsentrasi kitosan. Penurunan
permeabilitas membran yang terjadi dapat disebabkan karena kitosan yang tidak terlarut
sempurna pada proses pengadukan dengan pelarut asam asetat dan menyebabkan penurunan
permeabilitas membran selain hal tersebut gelembung udara yang terperangkap didalam larutan
kitosan saat dilapiskan pada selulosa juga dapat menurunkan permeabilitas membran.
Peningkatan permeabilitas membran pada konsentrasi 9% dapat terjadi karena kitosan
telah terlarut lebih sempurna dan gelembung-gelembung udara yang terperangkat didalam
larutan kitosan yang akan dilapiskan pada selulosa lebih sedikit dibandingkan dengan membran
kitosan selulosa dengan konsetrasi kitosan 6%,7%, dan 8%. Struktur dan pori membran
dipengaruhi oleh massa kitosan pada pembuatan larutan kitosan. Sehingga semakin besar
konsentrasi polimer hingga titik tertentu akan menghasilkan membran dengan struktur
permukaan yang lebih baik, kemudian akan terjadi penumpukkan padatan pada suatu bagian
dari membran jika konsentrasi larutan ditingkatkan, yang menimbulkan adanya bagian yang
cacat pada membran sehingga mempengaruhi kualitas membran (Rohman, 2009 dalam Esti,
2013).
Morfologi Membran
Analisis morfologi dilakukan dengan menggunakan metode SEM (Scanning Electron
Microscopy) pada membran dengan nilai kuat tekan terendah dan tertinggi serta membran yang
memiliki nilai permeabilitas paling tinggi dan rendah. Hasil SEM pada membran yang telah
dilakukan dapat dilihat pada Gambar 3.
A
C
B
D
Gambar 3. Penampang melintang membran menggunakan SEM. (A) konsentrasi 6 g, lama
pengadukan 24 jam, ukuran pori 46 m, (B) konsentrasi 9 g, lama pengadukan 24
jam, ukuran pori 23 m, (C) konsentrasi 6 g, lama pengadukan 48 jam, ukuran pori
47 m, (D) konsentrasi 9 g lama pengadukan 48 jam, ukuran pori 36 m.
Pembuatan dan Karakterisasi Membran dari Kitosan – Setiawan dkk
98
Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem
Vol. 3 No. 1, Februari 2015, 95-99
Berdasarkan Gambar 3 diatas dapat dilihat bahwa ukuran pori membran dari hasil
penelitian dapat digolongkan dalam kategori membrane konvensional filtrasi karena memiliki
ukuran pori diantara 10 µm – 100 µm. Sedangkan berdasarkan bahan bakunya membran ini
dapat digolongkan dalam membran komposit karena berasal dari perpaduan dua bahan yang
diproses untuk dijadikan satu elemen. Berdasarkan hasil SEM juga dapat dilihat bahwa semakin
tinggi konsentrasi kitosan maka semakin kecil ukuran pori membran, hal ini dapat terjadi karena
semakin tinggi tingkat konsentrasi kitosan maka semakin padat tingkat kerapatan partikelnya
yang mengakibatkan ukuran pori membrane menjadi kecil.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian, maka dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi konsentrasi
kitosan maka akan semakin besar nilai kuat tekan membran. Nilai kuat tekan membran kitosan
selulosa tertinggi terdapat pada membran dengan konsentrasi kitosan 9 gram dan lama
pengadukan 48 jam sebesar 3,86 Kg/cm2. Semakin tinggi konsentrasi kitosan maka nilai
permeabilitas membran akan semakin menurun. Nilai permeabilitas membran kitosan selulosa
terbesar terdapat pada membran dengan konsentrasi kitosan 9 gram dan lama pengadukan 24
jam yaitu sebesar 456,50 Ml/menit. Hasil uji SEM menunjukan bahwa besar ukuran pori
membran yang dihasilkan semakin kecil dengan meningkatnya konsentrasi kitosan. Ukuran pori
membran yang terbentuk adalah 23 m untuk yang terkecil dan 47 m untuk yang terbesar.
DAFTAR PUSTAKA
Ambriyanto. 2010. Isolasi dan Karakterisasi Bakteti Aerob Pendegradasi Selulosa dari Seresah
Daun Rumput Gajah (Pennisetum purpureum Schaum). Skripsi. Jurusan Biologi. Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. ITS. Surabaya.
Esti, M., Gusnedi dan Ratnawulan. 2013. Kajian Kapasitansi Membran Akibat Variasi Massa
Kitosan. Pillar of Physics. 1: 77-84.
Farha, F.I. dan Kusumawati, N. 2012. Pengaruh PVA Terhadap Morfologi dan Kinerja
Membran Kitosan Dalam Pemisahan Pearna Rhodamin-B. Prosiding Nasional Kimia
Unesa, pp: 169-178.
Hanum, F. 2009. Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Dari Unit Deoiling Ponds
Menggunakan Membran Mikrofilter. Tesis. Sekolah Pascasarjana. Universitas Sumatera
Utara. Medan
Ismail A.F., Lorna W. 2003. Suppression of Plasticization in Polysulfone Membranes for Gas
Separation by Heat-treatment Technique. Separation and Purification Technology, 30: 3746.
Rohman T., Utami, U.B.L., Mahmud, M. 2009. Pengaruh Konsentrasi Kitosan Terhadap
Karakter Membran Kitosan. Jurnal Sain dan Terapan Kimia. 3(1): 14-24.
Sugita, P. 2009. Kitosan: Sumber Biomaterial Masa Depan. IPB Press. Bogor
Pembuatan dan Karakterisasi Membran dari Kitosan – Setiawan dkk
99