Membran Selulosa Berbahan Dasar Kulit Buah Nanas sebagai Adsorben Zat Warna Tekstil Biru Metilena

MEMBRAN SELULOSA BERBAHAN DASAR KULIT
BUAH NANAS SEBAGAI ADSORBEN ZAT WARNA
TEKSTIL BIRU METILENA

ARIE MEGHA RUKHMANA

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012

MEMBRAN SELULOSA BERBAHAN DASAR KULIT
BUAH NANAS SEBAGAI ADSORBEN ZAT WARNA
TEKSTIL BIRU METILENA

ARIE MEGHA RUKHMANA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Kimia

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012

ABSTRAK
ARIE MEGHA RUKHMANA. Membran Selulosa Berbahan Dasar Kulit Buah Nanas
sebagai Adsorben Zat Warna Tekstil Biru Metilena. Dibimbing oleh ARMI
WULANAWATI dan SRI MULIJANI.

Berbagai pengolahan buah nanas pada kehidupan sehari-hari menimbulkan
masalah lingkungan, yaitu menumpuknya limbah kulit buah nanas. Limbah kulit
buah nanas dapat dimanfaatkan lebih lanjut menjadi selulosa mikrobial (nata de
pina) yang dihasilkan dari mikroorganisme Acetobacter xylinum. Aplikasi
selulosa mikrobial sebagai membran merupakan cara alternatif pembuatan
membran. Membran optimum pada tekanan 5 psi yang merupakan ketahanan
membran menghasilkan nilai fluks 4.72-65.56 L/m2.jam. Hasil rejeksi membran
terhadap larutan biru metilena 82.37-98.87 % menggambarkan bahwa membran

mampu mengadsorpsi biru metilena yang dilewatkan. Berdasarkan hasil analisis
Fourier transform infrared serta scanning electrone microscope diketahui
membran tersusun dari selulosa, dengan jenis asimetri, dan memiliki ukuran pori
20-50 nm sebagai membran ultrafiltrasi.
Kata kunci: Membran Selulosa, Kulit buah nanas, Acetobacter xylinum,Biru
Metilena.

ABSTRACT
ARIE MEGHA RUKHMANA. Cellulose Membranes Made from Pineapple Piles
for Textile Dye Adsorbent Methylene Blue. Supervised by ARMI
WULANAWATI and SRI MULIJANI.

Treatment of various fruit pineapple in daily life created a problem of the
environment, such as build up of peel waste. The waste could be transformed
further to microbial cellulose (nata de pina) by using microorganisms Acetobacter
xylinum. The application of microbial cellulose produced flux of 4.72-65.56
L/m2.h. The rejection membrane of methylene blue was 90 - 98 %, meaning that
the membrane was able to adsorb methylene blue. Based on analysis using
Fourier transform infrared and scanning electrone microscope the membrane
composed of cellulose, with the type of asymmetry, and has pore size 20-50 nm as

ultrafiltration membrane.
Keyword: Membrane Cellulose, Peel of Pineapple, Acetobacter xylinum,
Methylene Blue.

0

Judul
Nama
NIM

: Membran Selulosa Berbahan Dasar Kulit Buah Nanas sebagai Adsorben
Zat Warna Tekstil Biru Metilena
: Arie Megha Rukhmana
: G44070053

Disetujui

Pembimbing 1

Pembimbing 2

Armi Wulanawati, S.Si, M.Si

Dr Sri Mulijani, MS

NIP 19690725 200003 2 001

NIP 19630401 199103 2 001

Diketahui
Ketua Departemen Kimia

Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS
NIP 19501227 197603 2 002

Tanggal lulus:

1

PRAKATA

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan
karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penelitian ini
dilakukan dari bulan Februari sampai Oktober 2011 dengan judul Membran
Selulosa Berbahan Dasar Kulit Buah Nanas sebagai Adsorben Zat Warna Tekstil
Biru Metilena.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Armi Wulanawati, S.Si, M.Si
dan Ibu Dr. Sri Mulijani, MS selaku pembimbing yang telah banyak membimbing
dalam penelitian. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada Ayah, Mama,
Azis, Ides, serta Arif atas segala do’a, dukungan, pengorbanan, dan semua sarana
yang tak ternilai. Terima kasih untuk sahabat-sahabat saya di laboratorium Mba
Nano, Iren, Sufi, Muti, Indah, Ayas, Ardit, Raras, Niken, Eno, Ayu, dan Shinta
atas dukungan dan bantuannya. Terima kasih untuk temanku yang memberi saya
ide penelitian Frengki, Aji, Yuthika, serta Surya. Terimakasih pula untuk sahabat
saya Dyah, Anin, Galuh, Lilis, Lyska (ica), Shiva, Emoy, Ulanda, Lita, dan Dora
untuk semangat serta dukungannya. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Kak Budi, teman-teman Kimia angkatan 44, dan semua pihak di
Laboratorium Kimia Fisik Departemen Kimia FMIPA IPB yang telah banyak
memberikan bantuannya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Maret 2012

Arie Megha Rukhmana

2

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Biak Numfor pada tanggal 19 April 1989 dari Ayah
Hadi Suyatno dan Ibu Hermin Widyastuti. Penulis merupakan putri sulung dari
tiga bersaudara.
Tahun 2007 penulis lulus dari SMA N 2 Ciputat dan pada tahun yang sama
lulus seleksi masuk ke IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI).
Penulis memilih Program Studi Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Pada tahun 2010 penulis melaksanakan Praktik Kerja Lapangan di UPTBPP Biomaterial, LIPI pada bulan Juli-Agustus. Selama mengikuti perkuliahan,
penulis aktif dalam IMASIKA (ikatan mahasiswa kimia) IPB sebagai bendahara
sie.kominfo (2008-2009), penanggung jawab sie.kominfo (2009-2010), Kadiv.
Sie. Acara dalam acara SENSITIF (Seminar Nasional Kimia dan Aplikatif) 2009,
dan Kadiv. Sie. Humas dalam acara Pesta Sains Nasional 2009. Selain itu, penulis
pernah menjadi peserta PIMNAS XXIV pada tahun 2011 di Makassar.

3

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................viii
DAFTAR LAMPIRAN.....................................................................................viii
PENDAHULUAN ............................................................................................... 1
TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................................... 1
Tanaman Nanas .......................................................................................... 1
Selulosa Mikrobal....................................................................................... 2
Membran ................................................................................................... 2
Metilena Biru.............................................................................................. 3
Uji Kinerja Membran.................................................................................. 3
Pencirian Membran..................................................................................... 3
BAHAN DAN METODE .................................................................................... 3
Alat dan Bahan ........................................................................................... 3
Metode ....................................................................................................... 4
HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................ 5
Nata de Pina............................................................................................... 5
Membran selulosa....................................................................................... 5
Fluks Pada Membran .................................................................................. 6

Indeks Rejeksi Pada Membran .................................................................... 6
Kajian SEM Terhadap Membran Selulosa................................................... 7
Kajian FTIR Terhadap Membran Selulosa .................................................. 8
SIMPULAN DAN SARAN ................................................................................. 8
Simpulan .................................................................................................... 8
Saran .......................................................................................................... 8
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 9
LAMPIRAN ...................................................................................................... 11

4

DAFTAR GAMBAR
Halaman
1

Kulit nanas.................................................................................................... 1

2 Struktur Haworth selulosa .............................................................................. 2
3 Skema modul operasi dasar (a) dead-end (b) cross-flow ................................. 3
4 Struktur kation biru metilena.......................................................................... 3

5 Nata de pina................................................................................................... 5
6 Tahapan polimerisasi glikosa menjadi selulosa............................................... 5
7 Membran dengan pengeringan (a) pada suhu ruang dan (b) terik matahari...... 5
8 Ilustrasi proses penyempitan ......................................................................... 6
9

Grafik Perbandingan antara fluks air dengan waktu pada tekanan 5 psi dan 10
psi ................................................................................................................. 6

10 Grafik perbandingan antara nilai rejeksi membran dengan waktu dari umpan
biru metilen a) 15 ppm, b) 20ppm, dan c) 25 ppm .......................................... 7
11 Hasil pengamatan terhadap permukaan membran sebelum rejeksi .................. 7
12 Hasil pengamatan penampang melintang membran (a) sebelum dan (b)
setelah rejeksi dengan biru metilen................................................................. 8
13 Hasil pengamatan terhadap membran selulosa dengan FTIR .......................... 8

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Diagram alir penelitian................................................................................. 12
2 Kurva standar biru metilen ........................................................................... 13

3 Data nilai fluks air pada tekanan 5 psi dan 10 psi ......................................... 14
4 Data pengamatan rejeksi membran .............................................................. 16
5 Hasil FTIR membran selulosa mikrobial ..................................................... 17

1

PENDAHULUAN
Data Biro Pusat Statistik (2010) menyatakan bahwa produksi buah nanas di
Indonesia pada tahun 2009 mencapai
1.558.049 ton. Sebagai komoditi hortikultura,
buah nanas diolah menjadi berbagai macam
produk seperti selai, sirup, sari buah, nektar
serta buah dalam botol atau kaleng. Berbagai
macam pengolahan tersebut menimbulkan
limbah kulit yang belum banyak dimanfaatkan, atau relatif hanya dibuang, sehingga
menimbulkan masalah bagi lingkungan.
Larutan atau media yang mengandung
glukosa dapat dijadikan selulosa dari proses
sintesis dengan bakteri (selulosa mikrobial)
(Lapuz et al. 1967). Selain itu, Yoshinaga et

al. (1997) menyatakan bahwa selulosa
mikrobial seperti nata de coco mempunyai
kekhasan sifat struktural dan fisikokimiawi
dibandingkan selulosa kayu. Pada buah nanas
terdapat kandungan glukosa atau dalam
bentuk polisakarida yaitu karbohidrat. Hal
tersebut memberikan peluang untuk kulit
buah nanas dapat disintesis menjadi selulosa
mikrobial (nata de pina) sebagai upaya
pemanfaatan dalam peningkatan kualitasnya.
Pada umumnya membran selulosa mikrobial
yang telah dikembangkan dapat digunakan
membran
sebagai
bahan
penyaring,
diafragma pengeras suara, produk-produk
perawatan luka, serat tekstil, dan bahan
pada
makanan
makanan
tambahan
fungsional.
Limbah cair merupakan masalah utama
dalam pengendalian dampak lingkungan
industri tekstil. Masuknya limbah cair zat
warna ke perairan mengakibatkan karakter
fisik dan kimia dari sumber air berubah. Zat
warna yang biasa digunakan diantaranya biru
metilena, rhodamin B, poceau, dan lain-lain.
Biru metilena banyak digunakan pada
pewarna kain katun dan wol. Dosis tinggi
dari biru metilena dapat menyebabkan mual,
muntah, nyeri pada perut dan dada, sakit
kepala, keringat berlebihan, serta hipertensi
(RSC 1992). Berdasarkan KEP51/MENLH/
10/1995 batas ambang maksimum biru
metilen pada lingkungan sebesar 5 ppm.
Pengolahan limbah cair dalam proses
produksi dimaksudkan untuk meminimalisasi
volume, konsentrasi, dan toksisitas limbah
dengan menghilangkan atau menurunkan
bahan pencemar yang terkandung di
dalamnya sehingga limbah cair memenuhi
syarat untuk dapat dibuang sesuai dengan
baku mutu yang ditetapkan. Pada umumnya
pengolahan limbah cair yang dilakukan oleh

pabrik tekstil yaitu dengan
koagulasi
(penggumpalan) yang diikuti adsorpsi bahan
pencemar dengan melewatkan air limbah
melalui zeolit, lumpur aktif, atau arang aktif.
Menurut Kaewprasit et al. (1998), bahanbahan tersebut dapat digunakan sebagai
adsorben limbah cair biru metilena.
Proses pemisahan dengan menggunakan
membran merupakan salah satu proses
pemisahan alternatif yang efektif karena
energi.
Proses
terjadi
penghematan
pemisahan dilakukan pada suhu kamar,
ramah lingkungan, bersifat modular serta
kompak sehingga mudah dikembangkan
dengan tidak menggunakan tempat yang luas
(Wenten 1996).
Penelitian sebelumnya yang dilakukan
oleh Andriansyah (2006) diperoleh bahwa
komposisi bahan kulit buah nanas dengan air
dan gula (1:4, 7.5% b/v) membentuk nata de
pina dengan ketebalan ± 5mm. Selain itu,
Putri (2006) menyatakan bahwa membran
selulosa mikrobial dari nata de pina termasuk
mikrofiltrasi berdasarkan nilai fluks air
sebesar lebih dari 50 L/m2.jam serta ukuran
pori dalam kisaran 0.1-10.0 µm. Dengan
demikian penelitian ini dilakukan dengan
tujuan membuat limbah kulit buah nanas
menjadi membran selulosa atau nata de pina
dan menguji kinerjanya sebagai adsorben
(penjerap) zat warna tekstil biru metilena.

TINJAUAN PUSTAKA
Tanaman nanas
Tanaman nanas (Ananas comosus)
merupakan tanaman yang berasal dari
Amerika Selatan dan Hindia Barat. Tanaman
ini termasuk divisi Plantae, sub divisi
Spermatophyta, kelas Monocotyledone, ordo
Faranosae, famili Broelioceae, genus
Ananas, dan spesies Ananas comossu.
Berdasarkan kandungan nutriennya, kulit
buah nanas (Gambar 1) mengandung
karbohidrat dan gula yang cukup tinggi.
Menurut Wijana et al. (1991) kulit buah
nanas mengandung 81.72 % air; 20.87 %
serat kasar; 17.53 % karbohidrat; 4.41 %
protein; dan 13.65 % gula reduksi.

Gambar 1 Kulit buah nanas.

2

Selulosa Bakterial
Selulosa (Gambar 2) adalah polisakarida
yang berasal dari residu β–D–glukosa yang
tergabung dalam rantai linear.

Gambar 2 Struktur selulosa (Tellu 2008).

Selulosa mikrobial merupakan salah satu
produk metabolit dari mikroorganisme genus
Acetobacter,
Agrobacterium, Rhizobium,
Sarcina, dan Valonia. Penghasil selulosa
yang paling efisien adalah Acetobacter
xylinum, yang akhir-akhir ini diklasifikasi
ulang sebagai Gluconacetobacter xylinus (G.
xylinus). Acetobacter xylinum merupakan
bakteri gram negatif, aerobik, berbentuk
batang, tidak membentuk spora, dan non
motil. Acetobacter xylinum memiliki sifat
sensitif terhadap perubahan sifat fisik dan
kimia lingkungannya dan ini akan
berpengaruh terhadap nata yang dihasilkan
(Lapuz et al. 1967).
Bila mikroba ini ditumbuhkan pada
media yang mengandung gula, organisme ini
dapat mengubah 19 persen gula menjadi
selulosa. Selulosa yang dikeluarkan ke dalam
media itu berupa benang-benang yang
membentuk jalinan yang terus menebal
menjadi lapisan nata. Selulosa yang disintesis
oleh Acetobacter xylinum dapat dihasilkan
pada media statis maupun media dengan
pengadukan.
Setelah
pemurnian
dan
pengeringan serat selulosa mikrobial akan
mempunyai penampakan yang sama dengan
kertas perkamen dengan ketebalan antara
0.01–0.5 mm (Krystynowicz & Bielecki
2001).
Pertumbuhan bakteri nata pada media
cair yang mengandung glukosa, yaitu berupa
timbulnya kekeruhan setelah inkubasi selama
24 jam pada suhu kamar (Lapuz et al. 1967).
Setelah 36–48 jam suatu lapisan tembus
cahaya mulai terbentuk di permukaan media
dan secara bertahap akan menebal
membentuk lapisan yang kompleks. Nata
yang terbentuk dapat mencapai tebal lebih
dari 5 cm dalam waktu satu bulan. Aktivitas
pembentukan nata hanya terjadi pada kisaran
pH antara 3.5–7.5, kualitas nata terbaik
dicapai pada pH 5.0 dan 5.5 selama 1
minggu.
Pertumbuhan
Acetobacter
xylinum
dipengaruhi oleh faktor-faktor antara lain pH,

suhu, sumber nitrogen, dan sumber karbon
(Lapuz et al. 1967). Faktor lain yang
berpengaruh terhadap hasil nata adalah
wadah fermentasi. Untuk efisiensi dan
efektifitas hasil nata serta mempertinggi
rendemen, lebih baik digunakan wadah
dengan luas permukaan yang relatif besar.
Hal ini disebabkan karena pada kondisi yang
demikian ini pertukaran oksigen dapat
berlangsung dengan baik.

Membran
Membran merupakan fase permeabel
atau semi permeabel yang biasanya berupa
padatan polimer tipis yang menahan
pergerakan bahan tertentu. Fase ini
merupakan pembatas antara umpan yang
akan dipisahkan dan produk, yang
mengontrol laju relatif perpindahan bahan
tertentu melalui pembatas tersebut. Di satu
sisi, pemisahan menghasilkan satu produk
yang telah hilang komponen tertentunya
kemudian komponen yang terpisah tersebut
bergabung
menjadi
semakin
pekat
membentuk suatu produk sendiri (Scott dan
Hughes 1996).
Pada umumnya materi membran dapat
diklasifikasikan ke dalam tiga jenis, yaitu
polimer sintetis; produk alami termodifikasi
yang berbahan dasar selulosa; berbahan dasar
keramik, dan logam. Agar efektif dalam
pemisahan, membran seharusnya memiliki
sifat-sifat seperti ketahanan kimia, stabilitas
mekanik, stabilitas termal, permeabilitas
tinggi, selektivitas tinggi (Scott dan Hughes
1996). Berdasarkan penelitian yang pernah
dilakukan oleh Putri (2006), membran
selulosa dari kulit buah nanas termasuk
dalam kelompok mikrofiltrasi.
Menurut Toledo (1991), filtrasi membran
dibagi menjadi dua bagian, yaitu filtrasi
partikel konvensional atau dead-end filtration
(Gambar 3a) dan proses filtrasi membran atau
cross-flow filtration (Gambar 3b). Sistem
dead-end, larutan umpan dialirkan secara
tegak lurus terhadap membran, akibatnya
terjadi peningkatan konsentrasi komponenkomponen yang tertahan pada permukaan
membran sehingga terjadi penurunan laju
permeate (zat yang dapat dialirkan melalui
membran)
yang
melalui
membran.
Sedangkan pada sistem cross-flow, aliran
umpan sejajar dengan membran sehingga
fouling dapat dikurangi. Di dalam modul
membran aliran umpan dipisahkan menjadi
dua aliran, yaitu aliran permeate dan aliran
rentetate (zat yang ditahan oleh membran).

3

Umpan

Rentetat

Umpan

Permeat
Permeat

(a)

(b)

Gambar 3 Skema modul operasi dasar (a)
dead-end (b) cross-flow

Metilena Biru
Biru metilena (Gambar 4) digunakan
sebagai pewarna dalam bakteriologi, sebagai
reagen analitis, indikator oksidasi -reduksi,
antimetemoglobin, antidote sianida, dan
sebagai antiseptik. Biru metilena juga dikenal
dengan nama fenotiazin-5- ium, 3,7-bis
(dimetilamino)-klorida; C.I. Basic Blue 9
Sandocryl Blue BRL; tetrametiltionin
klorida; dan Yamamoto Methylene Blue ZF
C.I 52015. Dosis tinggi dari biru metilena
dapat menyebabkan mual, muntah, nyeri
pada mulut dan dada, sakit kepala, keringat
berlebihan, dan hipertensi (RSC 1992).
Interaksi biru metilena dengan air akan
menghasilkan ion dari biru metilena yang
bermuatan positif. Kation yang dihasilkan
akan berinteraksi dengan adsorben. Adanya
interaksi antara ion dan adsorben akan
menurunkan intensitas warna larutan. Biru
metilena juga dikenal dengan beberapa merek
dagang antara lain urolene blue dan aniline
violet. Biru metilena memiliki rumus molekul
C16H18ClN3S. Metilena biru memiliki bobot
molekul 373.9×10-3 kg mol-1 (Kaewprasit et
al. 1998).

Gambar 4 Struktur kation biru metilena

Uji Kinerja Membran
Pengujian kinerja membran dalam
penelitian ini ditinjau dari pengukuran fluks
air dan indeks rejeksi. Menurut Mulder
(1996), fluks ialah jumlah volume permeat
yang melewati satu satuan luas membran
dalam waktu tertentu dengan adanya gaya
dorong dalam hal ini tekanan. Tekanan
sebagai gaya dorong (ΔP) yang diberikan
pada beberapa jenis proses membran akan
menghasilkan nilai fluks yang berbeda-beda
membran
mikrofiltrasi
pula.
Proses
membutuhkan tekanan sekitar 0.1–2.0 bar

dan memiliki kisaran nilai fluks > 50 (L/m2
jam).
Perbandingan antara bagian yang
tertahan dengan bagian yang dapat melewati
membran disebut sebagai rejeksi (Baker
2004). Menurut Mulder (1996) rejeksi
berhubungan dengan selektivitas membran,
yaitu suatu ukuran kemampuan untuk
menahan spesi tertentu.

Pencirian Membran
Pencirian, desain, dan aspek teknik kimia
merupakan beberapa faktor yang harus
diperhatikan dalam kinerja membran.
Menurut Brocks (1983), Osada & Nakagawa
(1992), dan Wenten (1996), karakteristik
membran terdiri dari bentuk struktur, ukuran
pori, sifat fisik, mekanik, serta kimia
membran
dapat
membran.
Pencirian
dilakukan dengan pengamatan menggunakan
scanning electrone microscope (SEM) dan
spektrofotometer fourier transform infrared
(FTIR).
Scanning electrone microscope (SEM)
ialah alat deteksi tinggi untuk melihat objek
pada skala yang sangat kecil. Pengamatan
menggunakan mikroskop elektron ini bisa
menghasilkan
beberapa
informasi
di
antaranya topografi (permukaan objek) dan
morfologi (pengamatan bentuk dan ukuran
partikel penyusun objek) (Sutiani 1997).
Pencirian
dengan
menggunakan
spektrofotometer FTIR bertujuan untuk
mengidentifikasi senyawa yang ada dalam
membran nata de pina, yaitu selulosa.
Dengan pengujian ini sejumlah besar
senyawa yang telah diketahui mengandung
suatu gugus fungsi akan dapat dibuat serapan
inframerah yang dikaitkan dengan gugus
fungsi dan dapat juga ditaksir daerah
frekuensi pada setiap serapan yang muncul.
Spektrofotometer FTIR memiliki berbagai
keunggulan khusus, diantaranya ialah dapat
mendeteksi sinyal yang lemah, dapat
menganalisis sampel pada konsentrasi yang
sangat rendah, serta dapat digunakan untuk
mempelajari daerah bilangan gelombang
antara 950 dan 1500 cm-1 untuk senyawa
dalam bentuk larutan (Rabbek 1987).

BAHAN DAN METODE
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan adalah neraca
analitik, wadah fermentasi, vakum dan
corong Buchner, pemanas, alat-alat kaca,
kertas steril, karet pengikat, kertas pH, alat
penyaring
cross-flow,
spektrofotometer

4

Fourier transform infrared (FTIR) Bruker
Tensor 27, dan Scanning Electrone
Microscope (SEM) JEOL JSM-836OLA.
Bahan-bahan yang digunakan adalah
kulit buah nanas, starter (bakteri Acetobacter
xylinum), asam asetat teknis dan glasial,
amonium sulfat, natrium hidroksida (NaOH)
teknis, akuades, sukrosa, kertas saring dan
larutan umpan (biru metilen).

Metode Penelitian
Metode penelitian yang digunakan
meliputi pembuatan membran selulosa,
pengukuran kinerja membran, serta pencirian
membran yang dapat dilihat pada bagan alir
(Lampiran 1).
Pembuatan Membran Selulosa Mikrobial
(Andriansyah 2006)
Kulit buah nanas dibersihkan terlebih
dahulu dan dicuci, kemudian dihancurkan
dengan blender hingga didapatkan sari buah,
lalu disaring dengan menggunakan vakum.
Setelah itu, filtrat diencerkan menggunakan
akuades
dengan
perbandingan
1:4
(filtrat:akuades).
Filtrat kulit buah nanas yang telah
diencerkan, ditambahkan dengan sukrosa
sebanyak 7.5% (b/v) dan amonium sulfat
sebanyak 0.5% (b/v), kemudian larutan
tersebut direbus hingga mendidih. Larutan
media yang telah mendidih didiamkan
terlebih dahulu dalam suhu ruang barulah
dituangkan ke wadah fermentasi yang telah
disiapkan, kemudian pH media dibaca
dengan menggunakan indikator pH universal
dan diatur pH-nya menjadi 4.5 dengan
penambahan asam asetat glasial, lalu media
ditutup dengan kertas steril dan diikat dengan
karet.
Larutan media dibiarkan selama satu
malam, keesokan harinya kertas steril dibuka
sebagian, sebanyak 10% (v/v) Acetobacter
xylinum. dimasukkan ke dalam media. Media
ditutup kembali dengan rapat dan diinkubasi
selama ± 5 hari hingga diperoleh nata de
pina. Nata de pina direndam dalam larutan
NaOH 1% (b/v) pada suhu kamar selama 24
jam,
kemudian
dinetralkan
dengan
perendaman menggunakan asam asetat 1%
(v/v) selama 24 jam. Selanjutnya produk
dicuci beberapa kali dengan air.
Nata dimasukan ke dalam corong
Buchner untuk mengeluarkan air yang ada
dalam nata dengan bantuan vakum hingga
diperoleh lembaran membran tipis.

Pengukuran Kinerja Membran
Fluks Air (Putri 2006)
Sampel membran dibentuk sesuai
dengan bentuk dan ukuran modul membran.
Membran dimasukan ke dalam modul alat
saring cross flow. Kemudian larutan umpan
dialirkan lalu tekanannya diatur (5 psi dan10
psi) untuk mendapatkan hasil yang optimum.
=

×
Keterangan:
2
J
: Fluks (L/m jam atm)
V
: Volume permeate (L)
t
: Waktu (jam)
A
: Luas permukaan (m2)
Rejeksi Nilai
Larutan biru metilena 500 ppm
digunakan sebagai larutan umpan stok warna.
Analisis untuk biru metilena dalam volume
permeat menggunakan spektrofotometer UV–
Vis pada panjang gelombang 652 nm yang
sebelumnya telah dibuat kurva standar biru
metilena pada Lampiran 2. Persen rejeksi
biru metilena dihitung dari perbandingan
antara konsentrasi permeat (Cp) dan umpan
(Cf), sebagai berikut (Baker 2004).
Cp
× 100%
Nilai rejeksi = 1 −
Cf
Keterangan:
Cp : Konsentrasi permeat (ppm)
Cf : Konsentrasi larutan umpan (ppm)
Pencirian Membran
Fourier Transform Infrared (FTIR)
Produk nata (lembaran) berukuran 2×2
cm dijepit dengan pinset, lalu diletakkan di
dalam tempat contoh dan dimasukkan ke
dalam instrumen FTIR. Lampu dinyalakan
tepat mengenai contoh dengan bilangan
gelombang 450–4000 cm-1 (Aprilia 2009).
Scanning Electrone Microscope (SEM)
Sampel yang telah dipress dipotong kecil
lalu ditempelkan pada tempat sampel.
Kemudian sampel ditempatkan dalam sebuah
tabung untuk dilapisi permukaannya oleh
emas (coating) selama 20 menit. Setelah itu,
sampel yang telah dilapis tersebut
ditempatkan ke dalam SEM dan dicari
perbesaran yang paling bagus sehingga
terlihat dan diketahui bentuk permukaannya.
Setelah didapat gambar yang sesuai lalu
gambar tersebut difoto dan disimpan.

5

HASIL DAN PEMBAHASAN

Membran selulosa

Nata de Pina

Membran merupakan fase permeabel
atau semipermeabel yang biasanya berupa
padatan polimer tipis yang menahan
pergerakan bahan tertentu. Fase ini merupakan pembatas antara umpan yang akan
dipisahkan dan produk, yang mengendalikan
laju relatif perpindahan bahan tertentu
melalui pembatas tersebut. Berdasarkan
penelitian yang dilakukan oleh Putri (2006),
membran selulosa dari kulit buah nanas
termasuk dalam kelompok mikrofiltrasi.
Membran dibentuk dari membran
selulosa hasil fermentasi bakteri (nata)
berbahan dasar kulit buah nanas. Membran
tersebut hasil merserasi nata de pina dengan
perendaman NaOH 1% b/v selama 24 jam
kemudian direndam lagi dengan CH3COOH
1% v/v selama 24 jam untuk penetralan.
Perendaman dengan NaOH merupakan
proses merserasi sehingga meningkatkan
aksesbilitas nata (Arifin 2004), dan dilanjutkan pencucian dengan air agar didapat
kondisi netral. Sehubungan dengan itu, diharapkan akan meningkatkan kemampuannya
untuk menjerap zat warna sebagai adsorbat.
Selanjutnya membran dikeringkan dengan
menyaring mengunakan vakum dan dibiarkan pada suhu kamar (Gambar 7a). Langkah
tersebut dilakukan untuk mengurangi tingkat
kerapuhan membran. Apabila membran
dikeringkan dengan panas matahari (Gambar
7b) maka akan membuat membran rusak
sebelum digunakan untuk aplikasi.

Pembuatan nata de pina (Gambar 5)
menggunakan starter dalam proses fermentasi
yaitu
bakteri
Acetobacter
xylinum.
(A.xylinum) yang ditambahkan amonium
sulfat sebagai sumber nitrogen (N) dan
sukrosa sebagai sumber karbon (C) untuk
pertumbuhan. Bakteri tersebut akan tumbuh
dalam media cair yang mengandung gula
sehingga menghasilkan asam asetat serta
lapisan putih (nata) di permukaan media cair
tersebut.

Gambar 5 Nata de pina.
Pembentukan nata terjadi karena proses
pengambilan glukosa dari larutan media, gula
atau medium yang mengandung glukosa oleh
sel–sel A. Xylinum (Andriansyah 2005).
Kemudian glukosa tersebut digabungkan
dengan asam lemak membentuk prekursor
pada membran sel. Prekursor ini selanjutnya
dikeluarkan dalam bentuk ekskresi dan bersama enzim mempolimerisasikan glukosa
menjadi selulosa di luar sel (Susanto et al.
2000) dalam Andriansyah (2006). Menurut
Arifin (2004) mekanisme sintesis glukosa
menjadi selulosa adalah sebagai berikut:

(a)
Gambar 7

Gambar 6

Tahapan polimerisasi glukosa
menjadi selulosa.

(b)

Membran dengan pengeringan
pada (a) suhu kamar dan (b)
panas matahari.

Arifin (2004) menjelaskan tahapantahapan penyempitan dalam selulosa saat
pengeringan secara ilustrasi (Gambar 8).
Pemutusan ikatan hidrogen antarmolekul air
merupakan tahap awal, kemudian pemutusan
antara ikatan dengan ikatan hidrogen dalam
sistem selulosa-air-selulosa. Permukaan
selulosa-selulosa saling mendekat karena air
yang lepas sehingga tersisa monomolekul air
antara dua selulosa lalu ikatan hidrogen
antara air dengan selulosa terputus
membentuk ikatan hidrogen antara selulosaselulosa.

6

70

65,56

60

fluks (L/m2.jam)

50

= 5 psi
=10 psi

40

Gambar 8

Ilustrasi proses penyempitan
selulosa (Arifin 20
2004).

30
20

Penyempitan antara selulosa terjadi sebagai
dampak pengeringan terhadap nata sehingga
dapat terbentuk membran selulosa
selul
kering.
Membran tersebut akan mampu menjerap
senyawa lain antara lapisan selulosanya
karena proses merserasi memutuskan
memutu
ikatan
air yang banyak terdapat
dapat antara selulosa
tersebut.

Fluks Pada Membran
Membr
Fluks merupakan laju volume fluida
yang melewati
penampang
penampa
membran
(Edward et al. 2009). Fluks didapatkan dari
me-ngukur waktu yang diperlukan unt
untuk menampung permeat dalam volume tertentu.
Pada umumnya nilai fluks
f
memiliki
hubungan langsung dengan tekanan
te
umpan,
yaitu fluks akan meningkat seiring dengan
adanya peningkatan tekanan (Edward et al.
2009). Namun, hal ini tidak
tida terjadi pada
membran selulosa mikrobial yang disebabkan
material ini tidak tahan terhada
terhadap zat kimia,
bakteri, dan suhu yang
ang ekstrim (Timmer
2001).
Pengujian terhadap
p hal tersebut
terse
diketahui
dari nilai fluks pada membran
membra selulosa
mikrobial ini menggunakan
kan vari
variasi tekanan 5
psi dan 10 psi (Lampiran
Lampiran 3). Berdasarkan
Gambar 9 diperoleh bahwa tekanan 5 psi
memiliki nilai laju alir air atau fluks air lebih
tinggi sebesar 65.56 L/m2.jam daripada fluks
air tekanan 10 psi sebesar
ebesar 7.82 L/m2.jam
sehingga tekanan 5 psi merupakan
merupaka tekanan
yang lebih optimum. Selain itu, perbandingan
antara waktu dengan besar nilai fluks
berbanding terbalik yaitu
aitu sema
semakin meningkat
waktu dilakukan pengukuran laju alir maka
semakin rendah nilai flukss (laju alir) air
terhadap membran.

7,82
10
0
0

Gambar 9

0,2

0,4
0,6
waktu (jam)

0,8

1

Perbandingan antara fluks air
dengan waktu pada tekanan 5
psi dan 10 psi.

Peristiwa tersebut dapat diseb
disebabkan oleh
adanya gejala kompaksi, yaitu adanya
perubahan atau kerusakan pada membran
yang menyebabkan pori menyem
menyempit, rusak,
atau membesar ukurannya.
a. Hal tersebut
mempengaruhi nilai fluks berupaa gejala yang
disebabkan oleh deposisi dan akumulasi
secara tidak dapat kembali
embali semula
(irreversible) dari partikel submi
submikron pada
permukaan membran atau kristali
kristalisasi serta
presipitasi dari partikel berukuran
kuran kecil pada
permukaan atau di dalam membran itu
sendiri. Dampak ini tidak dapat ditangani
dengan mencuci membrann atau backwash
sehingga perlu adanya optimasi terhadap
kemampuan membran terhadap
dap tek
tekanan.

Indeks Rejeksi Pada Mem
Membran
Pengukuran indeks rejeksi membran
menggunakan tekanan 5 psi sebagai tekanan
optimum. Larutan umpan dalam pengujian
nilai rejeksi ini digunakan zat warna tekstil
yaitu larutan biru metilen dengan ragam
konsentrasi 15, 20, dan 25 ppm.
Grafik perbandingan antara nilai rejeksi
membran dengan waktu dari laruta
larutan umpan
biru metilena (Gambar 10) memperlih
memperlihatkan
bahwa membran selulosa mampu menurunkan konsentrasi larutan umpan hingga mendekati baku mutu yang ditetapkan
tetapkan, yaitu 5
ppm sesuai dengan KEP-51/MENLH/
51/MENLH/10/
1995. Pada konsentrasi larutan umpan
(larutan biru metilena) yang telah dilewatkan
sebesar 15 ppm, 20 ppm, dan 25 ppm mampu
berkurang 90 % hingga 98 %. Hasil indeks
atau nilai rejeksi membran tidak dipengaru
dipengaruhi
oleh waktu. Data seluruhnya serta
pengolahan yang lebih jelas terdapat pada
Lampiran 4. Hasil PIMNAS
S 2011 mengenai
kemampuan membran merejeksi biru metilen
pada konsentrasi 30 dan 50 ppm sekitar 40-

7

88 %. Kemampuan membran saat PIMNAS
2011 dibandingkan dengan penelitian ini
berbeda, nilai rejeksi saat penelitian lebih
tinggi dibandingkan dengan saat PIMNAS
2011. Konsentrasi biru metilen yang
digunakan untuk mengetahui daya jerap
membran tersebut
but perlu optimasi
optima selanjutnya.
15 ppm
20 ppm
25 ppm
98,8

100
99

Andriansyah (2006) menjelaskan
menjelask
bahwa
membran termasuk jenis membra
membran mesopori
atau membran dengan ukuran
kuran pori 2-50 nm.

98,78

98

indeks rejeksi (%)

97
96

(a)

95
94
93
92
91
90,16

90
0

0,2

0,4
0,6
waktu (jam)

0,8

1

Gambar 10 Grafik perbandingan
erbandingan antara nilai
rejeksi membran dengan waktu
dari umpan biru metilen a) 15
ppm, b) 20ppm, dan c) 25 ppm.
Nilai efektivitas rejeksi membran tersebut mampu menjelaskan
kan bahwa membran
selulosa bakterial berbahan dasar kulit buah
nanas ini mampu menjerap larutan biru
metilen.
Efektivitas
atau
kemampun
membran tersebut terhadap larutan umpan
(biru metilen) yang baik memungkinkan
membran dapat digunakan
gunakan dalam industri.
ind

Kajian SEM Terhadap
hadap Membran
Selulosa
Berdasarkan permukaan
ermukaan membran selulosa pada penampakan
kan muka sebelum
dilewatkan biru metilen (Gambar 11a)
meneggambarkan bahwa membran
membra
yang
didapat merupakan membran berpori dengan
ukuran pori sekitar 20-50 nm. Sementara itu,
permukaan membran selulosa yang telah
dilewatkan dengan larutan biru metilen
(Gambar 11b) memperlihatkan
hatkan adanya bagian
yang terdapat endapan (biru metilen) diatasnya yang berakibat terhadap pembesaran
pori sekitar 50-100 nm. Berdasarkan
Berda
ukuran
pori tersebut Mallevialle (1996) dalam

(b)
Gambar 11

Hasil pengamatan permukaan
membran (a) sebelum rejeksi
dan (b) setelahh rejeksi
rejeksi.

Membran selulosa yang terlihat pada
bentuk melintang termasuk membran
asimetris yang memiliki lapisan berbeda,
yaitu bagian atas (toplayer)) dan bagian
bawah (sublayer). Sebelum dilewatkan
larutan biru metilen (Gambar 12a)
12a), membran
memiliki susunan lapisan toplaye
toplayer tetap
dalam keadaan tersusun beraturan dan terlihat
perbedaan antara lapisannya
nnya dengan sub
layer. Setelah penjerapan terhadap biru
metilen (Gambar 12b) menyeba
menyebabkan terbentuknya makrovoid pada sublayer.
Menurut Pekny et al. (2002),
02), pembentukan
makrovoid merupakan hal yyang tidak
diinginkan di dalam proses pemisahan
kimiawi. Makrovoid dapat memengaru
memengaruhi
integritas struktur pori pada sublayer yang
berdampak terhadap sifat selektivitas
permukaan membran sehingga terjadi penurunan nilai fluks, dan juga memengaruhi
rejeksi membran (Mulder 1996).

8

glukosa juga dapat stabil dalam bentu
bentuk rantai
terbuka pada proyeksi Fischer. Hal ini
diperkuat dengan adanya gugus C=O pada
bilangan gelombang 1650.48 cm-1dan gugus
C-O ulur pada bilangan gelombang
elombang 1162.90
cm-1.

(a)

Keterangan:
a. -OHulur
b. C-H ulur
c. C=O ulur
d. C-H tekuk
e. C-O ulur

(b)
Gambar 12

Hasil pengamatan penampang
melintang membran (a) sebelum dan (bb) setelah rejeksi
dengan biru metilen.
metile

Kajian FTIR Terhadap
hadap Membran
Me
Selulosa
Hasil analisis FTIR terhadap
terha
membran
selulosa dari kulit buah nanas
nana (Gambar 13)
dan dibandingkan dengan selulosa
selul
murni yg
diketahui dari Putri (2006)
6) dalam
dal
Lampiran 5
memiliki kesamaan. Hal tersebut da
dapat dilihat
bahwa gugus fungsi yang terdapat pada
membran selulosa mempunyai
mempun
kemiripan
dengan gugus fungsi yang terdapat pada
spektrum selulosa murni, sehingga dapat
dikatakan bahwa membran selulosa
selul
bakterial
yang dihasilkan adalah
lah suatu membran
selulosa.
Pada selulosa dari kulit buah nanas,
gugus fungsi –OH terdeteksi
deteksi pada bilangan
gelombang 3349.27cm-1. Gugus –OH pada
karbohidrat mempunyai
ai karakter pita yang
sangat lebar (3200-3400
3400 cm-1) dan tajam
(Sudjadi 1983). Keberadaan gugus C-H
dengan vibrasi ulur dan tekuk
te
dapat ditunjukan dengan puncak dengan bilangan
gelombang 2896.64 cm-1 dan 1426.34 cm-1.
Selulosa terdiri dari unit-unit
unit gl
glukosa. Bentuk
glukosa tidak mutlak dalam keadaan siklik,

: (3349.27cm-1)
: (2896.64 cm-1)
: (1650.48 cm-1)
: (1426.34 cm-1)
: (1162.90 cm-1)

Gambar 13 Hasil pengamatan dengan FTIR
untuk membran selul
selulosa sebelum rejeksi.

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Membran selulosa mikrobial berhasil
dibuat dengan nisbah filtrat kulit buah
nanas:air sebesar 1:4 dengan penamba
penambahan
gula sebanyak 7.5% b/v. Nilai fluks air
membran selulosa yang dibuat sebesar 65.56
L/m2 jam pada tekanan 5 psi menjelaskan
menjelaska
bahwa
membran
termasuk
membran
ultrafiltrasi. Indeks rejeksi membra
membran sebesar
82.37-98.87% menunjukkan
kan bahwa membran
dapat digunakan sebagai adsorben biru
metilena. Konsentrasi larutan umpan 15-25
ppm, dapat diturunkan hingga ambang batas
maksimum yang ditetapkan KEP51/MENLH
/10/199, yaitu 5 ppm. Berdasarkan hasil SEM
dan FTIR maka diketahui ukuran pori sekitar
20-50 nm dengan bentuk asimetr
asimetri, serta
diketahui membran tersusun
usun dari selulosa
selulosa.

Saran
Perlu optimasi tekanan serta konsentrasi
biru metilen yang digunakan untuk
penggunaan membran yang
ang lebih ekonomis.
Berkaitan dengan hasil SEM maka diketahui
bentuk dan ukuran pori dengan ukura
ukuran yang
heterogen
sehingga
mem
mem-butuhkan
penambahan porogen untuk mendapatka
mendapatkan
pori dengan ukuran dan jumlah yang sama.

9

Perlu dilakukan pengujian menggunakan
TEM (Transmission Electrone Microscope)
untuk mendapatkan informasi yang lebih
mengenai ukuran, struktur pori, dan kekuatan
tarik (tensile strength) guna mengetahui
kemampuan mekanik mebran.

DAFTAR PUSTAKA
Arifin B. 2004. Optimasi Kondisi Asetilasi
Selulosa Bakteri dari Nata de Coco.
[Skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut
Pertanian Bogor.
Andriansyah M. 2006. Sifat-sifat Membran
yang Terbuat dari Sari Kulit Buah
Nanas. [Skripsi]. Bogor: Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam, Institut Pertanian Bogor.
Aprilia L. 2009. Preparasi Produk Nata de
Pina dan Aplikasi Pengikatannya
Terhadap Logam Kobalt (II). [Skripsi].
Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Pertanian
Bogor.
Baker RW. 2004. Membrane Technology and
Applications. Ed ke-2. London: Wiley.
[BPS] Biro Pusat Statistik. 2010. Produksi
Buah-buahan
Indonesia.
Jakarta.
[terhubung
berkala].
http://www.
BPS.go.id. [16 Juli 2010].
Brocks TD. 1983. Membrane Filtration: A
User’s Guide and Reference Manual.
Madison: Science Tech.
Edward HS, Jhon AP, Marina HA. 2009.
Kinerja Membran Reverse Osmosis
Terhadap Rejeksi Sintetis. Jurnal Sains
dan Teknologi 8: 1-5.
Kaewprasit C, Hequet E, Abidi N, Gourlot
JP. 1998. Quality measurements
application of methylene blue adsorption
to cotton fiber specific surface area
measurment: Part I. Methodology. J of
Cotton Science 2: 164–173.
Keputusan
[KEP-51/MENLH/10/1995]
Menteri Negara Lingkungan Hidup.
Baku Mutu Limbah Cair Bagi Kegiatan
Industri.
Krystynowicz A, Bielecki S. 2001.
Biosynthesis of Bacterial Cellulose and
Its Potential Application In the Different
Industries. Polish Biotechnology. News.
[terhubung
berkala].
http://www.Biotechnolo gy-pl. com/
science/ krystynowicz. htm. [1 Juli
2010].
Lapuz MM, Gallerdo EG, Palo MA. 1967.
The
Nata
Organism-Cultural

Requirements,
Characteristics
and
Identify. The Phillipines Journal and
Science 96:91-96.
Mulder M. 1996. Basic and Principles of
London:
Membrane
Technology.
Kluwer.
Osada Y, Nakagawa T. 1992. Membrane
Science and Technology. New York:
Marcel Dekker.
Pekny M R et al. 2002. Macrovoid pore
formation in dry-cast cellulose acetate
membranes: buoyancy studies. Journal
of Membrane Science 205: 11–21.
Putri TPD. 2006. Ciri Membran Selulosa
Berpori dari Sari Kulit Nanas. [Skripsi].
Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Pertanian
Bogor.
Rabbek JK. 1987. Experimental Method in
Polymer Chemistry. Toronto: John Wiley
and Sons.
[RSC] Royal Society of Chemistry. 1992.
The Dictionary of Substances and Their
Effects.Vol 1. London: Clays.
Santoso I. 1993. The Utilization of Pineapple
Peel for Nata Production. Sains dan
Teknologi 1:31-34.
Scott K, Hughes K. 1996. Industrial
Technology.
Membran
Separation
London:
Blackie
Academic
and
Professionals.
Susanto T, Adhitia R, Yunianta. 2000.
Pembuatan Nata de Pina dari Kulit
Nanas Kajian dari Sumber Karbon dan
Pengenceran
Medium
Fermentasi.
Teknologi Pertanian 1:58-66.
Sutiani A. 1997. Biodegradasi poliblend
poliistrena-pati.
[Tesis].
Bandung:
Program Pascasarjana, Institut Teknologi
Bandung.
Timmer, Johannes M.K. 2001. Properties of
nanofiltration membranes : model
development and industrial application.
Eindhoven : Technische Universiteit
Eindhoven.
Tellu AT. 2008. Sifat kimia jenis-jenis rotan
yang diperdagangkan di provinsi
Sulawesi Tengah. Biodiversitas 9:108111.
Toledo RT. 1991. Fundamentals of Food
Processing Engineering. New York:
Chapman and Hall.
Wenten IG. 1996. Teknologi Industrial
Membran. Bandung: Departemen Teknik
Kimia, Institut Teknologi Bandung.
Wijana et al. 1991. Kulit nanas Mengandung
Asam Asetat yang Cukup Tinggi.
Teknologi Pertanian 4:38-42.

10

Yoshinaga F, Tonouchi N, Watanabe K.
1997. Research progress in production of
bacterial cellulose by aeration and
agitation culture and its application as a
new industrial material.
J Biosci
Biotechnol Biochem 61:219-224

0

LAMPIRAN

12
0

Lampiran 1 Diagram alir penelitian
Kulit Buah Nanas Segar
Dicuci, dihancurkan, lalu disaring

Filtrat
Diencerkan
dengan
perbandingan
1:4
(filtrat:akuades), ditambahkan gula 7.5% (b/v)
dan amonium sulfat sebanyak 0.5% (b/v)

Larutan Sampel
Dididihkan lalu didinginkan semalam.
Ditambahkan asam asetat glasial hingga
mencapai pH 4.5 serta starter 10 % (b/v).
Diinkubasi selama 5 hari.

Nata de Pina
Dikeringkan dengan tekanan(vacum),
kering udarakan

Membran

Pengukuran Kinerja Membran

Fluks Air

Rejeksi Membran

Pencirian Membran

FTIR

SEM

13
1

Absorbansi

Lampiran 2 Kurva standar biru metilen
1,400
1,200
1,000
0,800
0,600
0,400
0,200
0,000

y = 0.166x + 0. 012
R² = 1

0

1

2

3

4
Konsentrasi

5

6

7

Standar

Konsentrasi larutan biru metilen (ppm)

Absorbansi

1
2
3
4
5

1
2
4
6
8

0.178
0.346
0.679
1.016
1.343

Persamaan garis :
y
= 0.1666x + 0.0125
R² = 1

8

0

Lampiran 3 Data nilai fluks air
Tekanan 5 psi
waktu

volume permeate(L)

Fluks(L/m2.jam)

Rerata ( )

Rerata ( )

(menit)

(jam)

1

2

3

volume(L)

1

2

3

fluks(L/m2.jam)

5

0.08

0.0420

0.0390

0.0370

0.0393

70.00

65.00

61.67

65.56

10

0.17

0.0610

0.0390

0.0360

0.0453

50.83

32.50

30.00

37.78

15

0.25

0.0380

0.0378

0.0355

0.0371

21.11

21.00

19.72

20.61

20

0.33

0.0320

0.0375

0.0345

0.0347

13.33

15.63

14.38

14.45

25

0.42

0.0330

0.0390

0.0360

0.0360

11.00

13.00

12.00

12.00

30

0.50

0.0320

0.0450

0.0365

0.0378

8.89

12.50

10.14

10.51

35

0.58

0.0300

0.0440

0.0400

10.48

9.52

0.67

0.0300

0.0415

0.0400

0.0380
0.0372

7.14

40

6.25

8.65

8.33

9.05
7.74

45

0.75

0.0310

0.0420

0.0410

7.78

7.59

0.83

0.0240

0.0410

0.0440

0.0380
0.0363

5.74

50

4.00

6.83

7.33

55

0.92

0.0250

0.0350

0.0450

5.30

6.82

1.00

0.0250

0.0320

0.0450

0.0350
0.0340

3.79

60

3.47

4.44

6.25

7.04
6.05
5.30
4.72

Contoh perhitungan :
J

V
At

Dik

Dit
Jawaban

2

2

: A = 18 cm x 4 cm= 72 cm = 0.0072 m
V = 0.0393 L
t = 0.08 jam
:J?
.
= 65.56 L/m2.jam
: =
× .

Keterangan:
J
: Fluks (L/m2 jam atm)
V
: Volume permeate (L)
t
: Waktu (jam)
A
: Luas Permukaan (m2).

.

14

0

Tekanan 10 psi
waktu

volume permeate(L)

fluks(L/m2.jam)

Rerata ( )

Rerata ( )

(menit)

(jam)

1

2

3

volume(L)

1

2

3

fluks(L/m2.jam)

5

0.08

0.0060

0.0080

0.0015

0.0052

7.62

13.33

2.50

7.82
4.54

10

0.17

0.0044

0.0090

0.0040

0.0058

2.79

7.50

3.33

15

0.25

0.0042

0.0080

0.0023

0.0047

1.78

4.17

1.28

2.41

20

0.33

0.0062

0.0080

0.0058

0.0067

1.97

3.33

2.42

2.57

25

0.42

0.0066

0.0100

0.0065

0.0077

1.68

3.33

2.17

2.39

30

0.50

0.0062

0.0100

0.0054

0.0072

1.31

2.78

1.50

1.86

0.0078
0.0069

1.12

2.62

1.50

0.95

2.04

1.04

1.75
1.34

0.0072
0.0066

0.73

2.04

1.00

0.66

1.70

0.75

0.0065
0.0069

0.67

1.32

0.76

0.68

1.25

0.72

35

0.58

0.0062

0.0110

0.0063

40

0.67

0.0060

0.0098

0.0050

45

0.75

0.0052

0.0110

0.0054

50

0.83

0.0052

0.0102

0.0045

55

0.92

0.0058

0.0087

0.0050

60

1.00

0.0064

0.0090

0.0052

Contoh perhitungan :
5 menit
V
J
At
Dik
: A = 18 cm x 4 cm = 72 cm2 = 0.0072 m2
V = 0.0052 L
t = 0.08 jam
Dit
:J?
.
= 7.82 L/m2.jam
Jawaban : =
× .

1.26
1.04
0.92
0.88

Keterangan:
J
: Fluks (L/m2 jam atm)
V
: Volume permeate (L)
t
: Waktu (jam)
A
: Luas Permukaan (m2).

.

15

1

Lampiran 4 Data pengamatan rerata rejeksi membran
Waktu
(menit)

Absorbansi permeat
(jam)

15 ppm

20 ppm

Indeks rejeksi
(%)

Konsentrasi akhir larutan biru metilen (ppm)
25 ppm

15 ppm

20 ppm

25 ppm

15 ppm

20 ppm

25 ppm

5

0.08

0.259

0.074

0.228

1.477

0.369

1.2935

90.16

98.15

95.07

10

0.17

0.235

0.053

0.295

1.336

0.243

1.696

91.10

98.78

91.88

15

0.25

0.101

0.079

0.138

0.528

0.399

0.753

96.48

98.00

96.75

20

0.33

0.109

0.082

0.149

0.578

0.417

0.819

96.15

97.91

97.02

25

0.42

0.125

0.127

0.111

0.675

0.687

0.591

95.50

96.56

97.35

30

0.50

0.089

0.0985

0.108

0.459

0.516

0.573

96.94

97.42

97.57

35

0.58

0.134

0.122

0.177

0.725

0.657

0.987

95.17

96.71

95.78

40

0.67

0.130

0.1525

0.1485

0.704

0.84

0.816

95.31

95.80

96.25

45

0.75

0.168

0.1565

0.045

0.930

0.864

0.195

93.80

95.68

98.8

50

0.83

0.178

0.1675

0.2405

0.990

0.93

1.369

93.40

95.35

91.21

55

0.92

0.201

0.185

0.173

1.128

1.035

0.963

92.48

94.82

95.91

60

1.00

0.223

0.1795

0.177

1.261

1.002

0.987

91.60

94.99

95.76

Contoh perhitungan :
5 menit 15 ppm
Cp
Nilai rejeksi= 1Cf

Keterangan:
Cp : Konsentrasi permeat (ppm)
Cf : Konsentrasi larutan umpan (ppm)

×100%

Dik: Cp = 1.477 ppm
Cf = 15 ppm
Dit: indeks rejeksi (%) ?
.

× 100% = 90.16 %
16

Jwb: Nilai rejeksi = 1 −

17
0

Lampiran 5 Hasil FTIR selulosa murni

Sumber : Putri (2006)

ABSTRAK
ARIE MEGHA RUKHMANA. Membran Selulosa Berbahan Dasar Kulit Buah Nanas
sebagai Adsorben Zat Warna Tekstil Biru Metilena. Dibimbing oleh ARMI
WULANAWATI dan SRI MULIJANI.

Berbagai pengolahan buah nanas pada kehidupan sehari-hari menimbulkan
masalah lingkungan, yaitu menumpuknya limbah kulit buah nanas. Limbah kulit
buah nanas dapat dimanfaatkan lebih lanjut menjadi selulosa mikrobial (nata de
pina) yang dihasilkan dari mikroorganisme Acetobacter xylinum. Aplikasi
selulosa mikrobial sebagai membran merupakan cara alternatif pembuatan
membran. Membran optimum pada tekanan 5 psi yang merupakan ketahanan
membran menghasilkan nilai fluks 4.72-65.56 L/m2.jam. Hasil rejeksi membran
terhadap larutan biru metilena 82.37-98.87 % menggambarkan bahwa membran
mampu mengadsorpsi biru metilena yang dilewatkan. Berdasarkan hasil analisis
Fourier transform infrared serta scanning electrone microscope diketahui
membran tersusun dari selulosa, dengan jenis asimetri, dan memiliki ukuran pori
20-50 nm sebagai membran ultrafiltrasi.
Kata kunci: Membran Selulosa, Kulit buah nanas, Acetobacter xylinum,Biru
Metilena.

ABSTRACT
ARIE MEGHA RUKHMANA. Cellulose Membranes Made from Pineapple Piles
for Textile Dye Adsorbent Methylene Blue. Supervised by ARMI
WULANAWATI and SRI MULIJANI.

Treatment of various fruit pineapple in daily life created a problem of the
environment, such as build up of peel waste. The waste could be transformed
further to microbial cellulose (nata de pina) by using microorganisms Acetobacter
xylinum. The application of microbial cellulose produced flux of 4.72-65.56
L/m2.h. The rejection membrane of methylene blue was 90 - 98 %, meaning that
the membrane was able to adsorb methylene blue. Based on analysis using
Fourier transform infrared and scanning electrone microscope the membrane
composed of cellulose, with the type of asymmetry, and has pore size 20-50 nm as
ultrafiltration membrane.
Keyword: Membrane Cellulose, Peel of Pineapple, Acetobacter xylinum,
Methylene Blue.

1

PENDAHULUAN
Data Biro Pusat Statistik (2010) menyatakan bahwa produksi buah nanas di
Indonesia pada tahun 2009 mencapai
1.558.049 ton. Sebagai komoditi hortikultura,
buah nanas diolah menjadi berbagai macam
produk seperti selai, sirup, sari buah, nektar
serta buah dalam botol atau kaleng. Berbagai
macam pengolahan tersebut menimbulkan
limbah kulit yang belum banyak dimanfaatkan, atau relatif hanya dibuang, sehingga
menimbulkan masalah bagi lingkungan.
Larutan atau media yang mengandung
glukosa dapat dijadikan selulosa dari proses
sintesis dengan bakteri (selulosa mikrobial)
(Lapuz et al. 1967). Selain itu, Yoshinaga et
al. (1997) menyatakan bahwa selulosa
mikrobial seperti nata de coco mempunyai
kekhasan sifat struktural dan fisikokimiawi
dibandingkan selulosa kayu. Pada buah nanas
terdapat kandungan glukosa atau dalam
bentuk polisakarida yaitu karbohidrat. Hal
tersebut memberikan peluang untuk kulit
buah nanas dapat disintesis menjadi selulosa
mikrobial (nata de pina) sebagai upaya
pemanfaatan dalam peningkatan kualitasnya.
Pada umumnya membran selulosa mikrobial
yang telah dikembangkan dapat digunakan
membran
sebagai
bahan
penyaring,
diafragma pengeras suara, produk-produk
perawatan luka, serat tekstil, dan bahan
pada
makanan
makanan
tambahan
fungsional.
Limbah cair merupakan masalah utama
dalam pengendalian dampak lingkungan
industri tekstil. Masuknya limbah cair zat
warna ke perairan mengakibatkan karakter
fisik dan kimia dari sumber air berubah. Zat
warna yang biasa digunakan diantaranya biru
metilena, rhodamin B, poceau, dan lain-lain.
Biru metilena banyak digunakan pada
pewarna kain katun dan wol. Dosis tinggi
dari biru metilena dapat menyebabkan mual,
muntah, nyeri pada perut dan dada, sakit
kepala, keringat berlebihan, serta hipertensi
(RSC 1992). Berdasarkan KEP51/MENLH/
10/1995 bat