10 partikel dan akan meningkat dengan cepat karena pembentukan agregat
Carreau et al. 1999.
Gambar 4 Reogram untuk beberapa tipe fluida Perry Green 1999. Menurut Morrison dan Ross 2002, suspensi umumnya merupakan fluida
Newtonian sampai tercapai laju geser yang tinggi dimana pada kondisi geseran tinggi sekelompok partikel menunjukkan sifat dilatan. Partikel tidak akan
menunjukkan perilaku dilatan sampai tercapai kondisi close packing limit pada fraksi volume 60-70.
Sifat reologi beberapa produk olahan jeruk telah diteliti, jus jeruk jenis orange yang sudah diklarifikasi dan dihilangkan pektinnya pada selang suhu 5 –
70 ºC dan konsentrasi 30.7 – 63.5 ºBrix bersifat Newtonian Ibarz et al. 1994. Produk olahan lainnya yaitu konsentrat jeruk menurut Rouse 1977 dan Kimball
1999 memiliki sifat pseudoplastis.
2.4. Aplikasi Membran pada Industri Pangan
Aplikasi membran pada industri pangan terutama bertujuan untuk pemekatan atau penghilangan suatu komponen dalam produk pangan.
Pemanfaatan teknologi membran pada industri pangan sangat dimungkinkan karena proses membran tidak menggunakan suhu tinggi sehingga sangat baik
bagi produk pangan yang sensitif terhadap perubahan suhu Liu 2005. Salah satu industri pangan yang menggunakan filtrasi membran adalah
industri jus. Aplikasi membran filtrasi terutama bertujuan untuk klarifikasi dan konsentrasi. Mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi merupakan proses membran yang
banyak digunakan. Menurut Mans 2006, beberapa sistem ultrafiltrasi telah digunakan untuk menjernihkan jus apel, pir, persik, cranberries, dan anggur.
11 Penelitian tentang pemurnian jus dengan menggunakan membran telah
dilakukan sejak beberapa dekade yang lalu dan sampai sekarang masih dikembangkan. Pada Tabel 2 dapat dilihat beberapa hasil penelitian terdahulu
tentang aplikasi filtrasi membran berbahan baku jus. Tabel 2 Ringkasan hasil penelitian aplikasi membran pada jus
Referensi Proses Membran
Bahan baku
Jenis dan geometri
membran Kondisi
operasi Fluksi yang
dihasilkan Hasil-hasil lainnya
Kendala operasi
Chamchong Noomhorm
1991 MF Jus
jeruk tangerine
- polisulfon - flat sheet
- 25 kDa, 50 kDa, 100kDa,
0.10.2µm - A : 14 cm
2
- TMP : 0.93 – 1.94 bar
- v : 0.96 – 3.5 m dtk
-1
- T : 25 °C - perlakuan
awal umpan: penambahan
poligalakturo nase
penyesuaian pH menjadi 2
- Fluksi maksimum :
69 Lm
-2
jam
-1
pada: pori 0.1
μm TMP : 1.94
bar v : 3.5 m
dtk
-1
- polarisasi konsentrasi
dan fouling terjadi pada
tekanan tinggi dan
laju alir rendah
Venturini et al. 2003
MF Jus jeruk
- keramik - tubular
- 0.1, 0.2, 0.8 1.4 µm
- d : 8 mm - L : 0.2 m
- A : 0.005 m
2
TMP : 0.3 – 1.6 bar
5 - 37 Lm
-2
jam
-1
- TMP limit :1.5 bar 0.8 µm, 2 bar 1.4
µm, 2.4 bar 0.1 µm
- tidak ada perubahan total
padatan terlarut, pulp, pH, total asam
- kehilangan vitamin C : 28
- peningkatan suhu meningkatkan fluksi
penurunan fluksi karena
polarisasi konsentrasi
dan fouling
Cisse et al. 2005
MF Jus jeruk
Valencia - keramik
- tubular - 0.2 µm
- A : 0.22 m
2
- TMP : 4 bar - v : 7 m dtk
-1
- T : 20 ±2 °C - t : 10 jam
62 Lm
-2
jam
-1
- tidak ada perubahan vitamin
C, total asam, konsentrasi gula,
aroma - total padatan
terlarut di retentat lebih besar
daripada di permeat - padatan
tersuspensi, senyawa terpen,
karotenoid tertahan Hernandez et
al. 1992a
UF Jus Jeruk
Grapefruit - polisulfon
- hollow fiber - 500 000 Da
- d : 0.75 mm - A : 4.68 m2
TMP : 1.03 bar
T : 25 °C -
- padatan tersuspensi, pektin
dan sebagian senyawa aroma
terejeksi - alkohol, ester,
aldehida lolos - total padatan
terlarut tidak berubah
penurunan fluksi karena
polarisasi konsentrasi
Hernandez et al. 1992b
UF Jus Jeruk
Grapefruit - polisulfon
- hollow fiber - 500 000 Da
- d : 0.75 mm - A : 4.68 m2
TMP : 0.55 – 1.38
bar 6.25 – 14.1
Lm-2 jam-1 TMP optimum :
1.38 bar penurunan
fluksi karena polarisasi
konsentrasi
12 Tabel 2 Lanjutan
Referensi Proses Membran
Bahan baku
Jenis dan geometri
membran Kondisi operasi
Fluksi yang dihasilkan
Hasil-hasil lainnya Kendala operasi
Capanelli et al.
1994 UF Jus
jeruk - PVDF
- 15 kDa 80 kDa
- tubular - d : 25 mm
- L : 1500 mm - A : 4.68 m
2
- TMP : 1.9 – 2.9 bar
- v : 0.5 – 13 m dtk
-1
- T : 40 ±1 °C ± 10 – 170
Lm
-2
jam
-1
- TMP limit : 2 bar - pektin dan pulp
terdeposit di membran
penurunan fluksi karena polarisasi
konsentrasi
- keramik - 0.5 – 0.8 µm
- tubular - d : 4 mm
- L : 0.85 m - A : 4.68 m
2
- TMP : 1.5 – 2.5 bar
- v : 0.5 – 13 m dtk
-1
- T : 40 ±1 °C ± 10 – 100
Lm
-2
jam
-1
- kinerja membran lebih tinggi
dibandingkan dengan PVDF
pada laju alir rendah
Casani dan Jorgensen
2000 MF Jus
ceri - Hollow fiber
- 0.8 0.5 µm - A : 0.23 m
2
- TMP :0.06-1.21 bar
- v : 0.5 m dtk
-1
retentat - T : 3-5 °C
- batch 350 - 200
Lm
-2
jam
-1
penyumbatan pori bukan disebabkan
oleh konsentrasi umpan °Brix,
tetapi oleh jumlah jus yang melewati
membran
- Keramik
- 0.5 µm - A :52.6 m
2
- TMP : 0.35 - 0.56 bar
236 Lm
-2
jam
-1
- mikrofiltrasi tidak mempengaruhi
warna, kandungan gula dan total fenol
-
Bruijn et al. 2002
UF Jus apel
- keramik - 15 kDa 50
kDa - tubular
- d : 3 mm - L : 1200 mm
- A : 0.0225 m
2
- TMP : 1.5-4 bar - v : 2 7 m dtk
-1
- Suhu : 50-55 °C - resirkulasi
- umpan : 25 L penurunan fluksi
terutama diakibatkan oleh
fouling. Kondisi optimum untuk
meminimisasi fouling : tekanan
trasmembran rendah dan laju
alir tinggi
Cassano et al. 2003
UF Jus blood
orang e
wortel - PVDF
- Tubular - 15 000 Da
- A : 0.23 m
2
- TMP : 1.03 bar - v : 0.14 m dtk
-1
- T : 23.5 °C - resirkulasi
- tangki : 25 L Wortel : 25
Lm
-2
jam
-1
- peningkatan suhu umpan
meningkatkan fluksi
- peningkatan laju alir meningkatkan
fluksi penurunan fluksi
akibat fouling
- TMP : 0.87 bar - v : 0.14 m dtk
-1
- Suhu : 25 °C - batch
Jeruk : 20 Lm
-2
jam
-1
Wortel : 15 Lm
-2
jam
-1
Cassano et al. 2006
UF Jus buah
kiwi - PVDF
- 15 000 Da - tubular
- A : 0.23 m
2
- TMP : 0.85 bar - Q : 500 - 800
L jam
-1
- T : 20 °C - resirkulasi
13.5 – 17.5 Lm
-2
jam
-1
- TMP limit :0.8 bar
- TMP : 0.85 bar - Q: 800 L jam
-1
- T : 25 °C - batch
Fluksi menurun
dari 15 Lm
-2
jam
-1
menjadi 7 Lm
-2
jam
-1
- seluruh padatan tersuspensi
tertahan - kehilangan vitamin
C :0.5 - 80-90 senyawa
ester tertahan - rejeksi rendah
terhadap senyawa polar seperti alkohol
penurunan fluksi yang berangsur-
angsur selama waktu operasi
karena polarisasi konsentrasi dan
pembentukan cake.
13 Tabel 2 Lanjutan
Referensi Proses Membran
Bahan baku
Jenis dan geometri
membran Kondisi operasi
Fluksi yang dihasilkan
Hasil-hasil lainnya Kendala operasi
Cassano et al.
2007a UF Jus
buah kiwi
- PVDF - 15 000 Da
- tubular - d : 12.7 mm
- L : 1500
mm - A : 0.23 m
2
- TMP : 0.9 bar - Q: 300-700 L jam
-1
- T : 20-30 °C - batch
- TMP limit :0.9 bar - klarifikasi berhasil
mengurangi jumlah padatan
tersuspensi dan turbiditas
- kehilangan vitamin C : 16
- lapisan cake dan fouling ireversibel
berkontribusi terhadap tahanan
total - kontribusi fouling
reversibel terhadap total
tahanan : 29.4
Cassano et al .
2007b UF Jus
blood orange
- PVDF - 15 000 Da
- tubular - d : 12.7 mm
- L : 1500
mm - A : 0.23 m
2
- TMP : 0.85 bar - Q: 800 L jam
-1
- T : 25 °C - batch
Fluksi menurun dari
11 Lm
-2
jam
-1
menjadi 9 Lm
-2
jam
-1
- TMP limit :0.8 bar - peningkatan suhu
umpan dari 21 °C menjadi 25 °C
meningkatkan fluksi permeat
sebesar 12
- kehilangan vitamin C : 8.41
- rejeksi antosianin: 9.4
- senyawa flavonon lolos
penurunan fluksi yang berangsur-
angsur selama waktu operasi
karena pembentukan
lapisan fouling oleh partikel
tersuspensi dan ketakmurnian
makromolekul yang teradsorb.
Keterangan : TMP : tekanan transmemban
v : laju alir
L : panjang membran
T : suhu
Q : debit
d : diameter membran
Dari beberapa hasil penelitian di atas dapat diketahui bahwa parameter operasi seperti tekanan, laju alir, dan suhu mempengaruhi fluksi yang dihasilkan.
Berdasarkan perbandingan hasil penelitian Venturini et al. 2003, Cassano et al. 2006, Cassano et al. 2007a, dan Cassano et al. 2007b, kehilangan vitamin
C yang lebih besar terjadi pada tekanan yang lebih tinggi. Peningkatan laju alir dan suhu menyebabkan peningkatan fluksi. Mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi
umumnya dapat merejeksi padatan tersuspensi dan pektin. Kendala utama operasi umumnya disebabkan oleh polarisasi konsentrasi yang membentuk
lapisan cake dan fouling. Perbedaan bahan baku yang digunakan dengan parameter operasi yang sama mengakibatkan perbedaan fluksi yang dihasilkan
14 sebagaimana hasil penelitian Cassano et al. 2003. Hal ini kemungkinan
disebabkan karena perbedaan sifat bahan seperti kandungan padatan tersuspensi dan padatan terlarut. Perbedaan kandungan padatan berpengaruh
terhadap pembentukan lapisan cake yang terpolarisasi, sehingga dapat menghasilkan fluksi yang berbeda pula.
2.5. Kinerja Membran, Polarisasi Konsentrasi dan Fenomena Perpindahan Massa
