bersamaan dengan berbedanya bobot molekul larutan yang dilewatkan Mulder 1996. Nilai rejeksi membran dari suatu komponen dapat dihitung berdasarkan
persamaan sebagai berikut D’souza dan Wiley 2003; Kumar et al. 2003 :
r p
C C
1 R
− =
Keterangan : R = tingkat rejeksi membran
C
p
= konsentrasi permeat C
r
= konsentrasi retentat
3 METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Penelitian dilaksanakan pada bulan Juli 2007 – Agustus 2008 di Laboratorium Industri Hasil Perikanan, Departemen Teknologi Hasil Perairan
THP, FPIK IPB. Analisis proksimat dan NPN dilakukan di Laboratorium Pengolahan Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan ITP, Fakultas Teknologi
Pertanian IPB. Analisis kandungan protein dengan metode Bradford dilakukan
di Laboratorium Mikrobiologi dan Biokimia, Departemen Teknologi Hasil Perairan, FPIK IPB, dan analisis kandungan asam amino dilakukan di
Laboratorium Pasca Panen Pertanian Cimanggu Bogor.
3.2 Bahan dan Alat
Bahan baku yang digunakan pada penelitian ini adalah limbah cair pasteurisasi dari industri pasteurisasi rajungan. Sumber bahan baku tersebut
diambil dari industri pengolahan rajungan di wilayah Losari dan Cirebon. Bahan untuk analisis proksimat dan NPN diantaranya asam borat, dietil eter, dan
TCA 7. Analisis asam amino menggunakan standar murni asam amino, bufer asam asetat, larutan pengering dan derivatisasi berupa metanol, picolotiocianat,
dan triethylamine. NaOH 0, 1 N digunakan untuk mencuci membran. Peralatan utama yang digunakan pada penelitian ini adalah : satu unit
membran RO CSM Model No RE 75-1812-50GPD. Modul membran yang digunakan reverse osmosis dengan nilai 95 NaCI. Peralatan dan bahan
pendukung lain yang digunakan meliputi pemanas listrik, gelas ukur, pH meter, stop watch
dan termometer, thermostat, filter ukuran 0,3 mikron. Alat-alat untuk analisis diantaranya : cawan porselen, desikator, timbangan analitik, biuret, labu
erlenmeyer, gelas piala, gelas pengaduk, thermostat, 1 unit HPLC dengan kolom Pico tag 3,9 x 150 nm, pipet tetes, micro pipet, pH meter, dan
spektrofotometer.
3.3 Tahapan Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dalam enam tahapan. Tahapan tersebut dalam rangka penentuan optimasi proses membran RO untuk recovery komponen
flavor dengan rejeksi tertinggi. Tahapan tersebut adalah prefiltrasi, penentuan waktu tunak steady state, perlakuan tekanan transmembran, suhu dan pH
bahan terhadap nilai fluks dan rejeksi untuk seleksi variabel, optimasi proses, pemekatan, dan karakterisasi flavor yang dihasilkan Gambar 4.
Limbah Karakterisasi proksimat,
NPN,
Prefiltrasi dengan membran ukuran mesh 0,3 μm
Penentuan waktu tunak steady state Penentuan pengaruh tekanan transmembran,
suhu, dan pH bahan
Optimasi proses
Pemekatan Karakterisasi proksimat,
NPN,
Konsentr
Karakterisasi komponen flavor proksimat, NPN, asam amino
Gambar 4 Diagram alir tahapan proses penelitian Sebelum proses recovery, dilakukan pre-filtrasi dengan filter ukuran 0,3
mikron. Pada proses recovery sejumlah limbah cair dimasukkan ke dalam wadah kemudian dipanaskan pada suhu tertentu. Untuk memanaskan dan
mempertahankan bahan pada suhu tertentu, wadah dilengkapi dengan pemanas listrik dan thermostat. Produk hasil proses membran permeat dan retentat
diresirkulasikan ke dalam wadah. Pada waktu tertentu dilakukan sampling terhadap permeat untuk pengukuran fluks dan nilai rejeksi. Permeat hasil
sampling ditampung untuk diukur kandungan protein dengan menggunakan metode Bradford.
Nilai tunak fluks steady state yang diperoleh dari hasil pengukuran fluks, dijadikan dasar untuk memulai perhitungan fluks pada perlakuan seleksi
variabel yaitu perlakuan faktor-faktor yang berpengaruh terhadap kinerja membran yaitu tekanan transmembran, suhu, dan pH. Selanjutnya dari variabel
yang terpilih tersebut akan digunakan untuk proses optimasi RO. Kondisi optimum dari kinerja RO selanjutnya digunakan untuk proses
pemekatan bahan. Proses pemekatan bahan dilakukan dengan cara memasukkan ± 0,8 l limbah cair ke dalam wadah bahan. Selama proses berlangsung fraksi
permeat yang berupa air tidak diresirkulasikan tetapi dibiarkan dalam wadahnya, sehingga fraksi retentat sebagai konsentrat menjadi semakin pekat. Indikator
proses dievaluasi dengan melihat hubungan antara faktor konsentrasi dengan nilai fluks. Faktor konsentrasi didefinisikan sebagai perbandingan antara volume
umpan di awal proses dengan volume retentatnya Cheryan 1998. Proses akhir adalah karakteristik hasil recovery flavor yang didapatkan.
Setiap proses membran selesai dilakukan, membran dicuci dengan cara meresirkulasikan larutan pembersih dengan NaOH 1 sehingga pH larutan
menjadi 10,5 - 11,0. Fluks membran diuji kembali hingga mencapai fluks semula.
3.3.1 Penentuan waktu tunak steady state fluks Uju 2005
Waktu tunak fluks ditentukan dengan menghitung fluks permeat sejak kondisi variabel parameter proses terpasang. Jeda waktu pengukuran dan
penghitungan fluks permeat dilakukan setiap satu menit sekali selama satu jam dan selanjutnya dilakukan setiap 5 menit. Fluks dianggap tunak jika 5-10 kali
pengukuran memperoleh nilai yang sama.
3.3.2 Pengaruh tekanan transmembran
Pengaruh tekanan transmembran dilihat dengan mencobakan beberapa nilai tekanan pada proses recovery pada kisaran 345 – 552 kPa. Setiap tekanan
yang dicobakan diukur nilai fluks dan rejeksinya.
3.3.3 Pengaruh suhu
Pengaruh suhu dilihat dengan mencobakan beberapa nilai suhu pada proses recovery yaitu 30, 35, dan 40
o
C. Setiap tekanan yang dicobakan diukur nilai fluks dan rejeksinya.
3.3.4 Pengaruh pH
Dicobakan beberapa nilai pH pada proses recovery yaitu 4; 6,5; dan 9. Setiap pH yang dicobakan diukur nilai fluks dan rejeksinya.
3.4 Analisis dan Karakterisasi
Variabel parameter operasi proses yang diteliti meliputi pengaruh tekanan transmembran, suhu, dan nilai pH. Indikator kinerja membran dilihat
dengan mengukur fluks permeat, sedangkan indikator kualitas produk retentat yang dihasilkan ditentukan dengan mengukur nilai rejeksi membran. Sampling
dan pengukuran nilai rejeksi dilakukan pada keadaan kondisi fluks steady state.
Analisis bahan dilakukan pada raw material, pre-filtrasi, dan hasil akhir proses RO produk utamaretentat. Analisis meliputi uji fisik dengan melihat
warna dan bau, dan analisis kimia meliputi uji proksimat, non protein nitrogen NPN, dan asam amino. Analisis komponen flavor asam amino menggunakan
HPLC, sedangkan kandungan protein dengan metode Bradford.
Persentase bahan terlarut hasil recovery dari proses pengkonsentrasian dapat dihitung berdasarkan rumus berikut ini Sheu dan Wiley 1983:
100 bahan
x volume terlarut
konsentrat x volume
terlarut x
Recovery =
3.4.1
Analisis non protein nitrogen NPN SNI 01-4413-2006
Penghitungan non protein nitrogen NPN menggunakan metode pengukuran nitrogen bebas. Senyawa nitrogen yang terdapat dalam contoh
diuraikan oleh NaOH, kemudian amoniak yang dibebaskan diikat dengan asam borat dan dititar dengan larutan asam standar. Sampel ditimbang sebanyak 5 g,
dimasukkan ke dalam labu didih 250 ml, kemudian ditambahkan 100 ml air suling dan 10 ml NaOH 30 natrium hidroksida dilarutkan ke dalam 350 ml air.
Selanjutnya dihubungkan dengan alat penyuling. Penyulingan dilakukan selama lebih kurang 20 menit, sebagai penampung digunakan 10 ml larutan asam borat
2 yang telah dicampur indikator 10 ml hijau bromkresol 0,1 dicampur dengan 2 ml merah metil 0,1 dalam alkohol 95. Setelah itu ujung pendingin dibilas
dengan air suling, kemudian dilakukan titrasi dengan larutan HCl 0,1 N sampai warna larutan yang semula berwarna biru atau hijau berubah menjadi violet.
Larutan blanko dibuat sama dengan langkah di atas, hanya saja tidak ditambah dengan sampel.
Perhitungan : 100
x a
0,014 x
d x
a b
bebas Nitrogen
− =
dimana: a = bobot sampel g
b = volume HCl 0,1 N yang dipergunakan peniteran sampel ml c = volume HCl 0,1 N yang dipergunakan peniteran blanko ml
d = normalitas HCl 3.4.2 Analisis kandungan protein Bradford 1976
Konsentrasi protein ditentukan menggunakan metode Bovine Serum Albumin
BSA sebagai standar. Persiapan pereaksi Bradford dilakukan dengan melarutkan 25 mg comassie brilliant blue G-250 dalam 12,5 ml etanol 95, lalu
ditambahkan dengan 25 ml asam fosfat 85 wv. Jika sudah larut dengan sempurna, maka ditambahkan akuades hingga mencapai volume 0,5 l dan disaring
dengan kertas saring Whatman No 1 sesaat sebelum digunakan. Konsentrasi protein diukur dengan cara 0,1 ml sampel dimasukkan ke
dalam tabung reaksi. Selanjutnya sebanyak 5 ml pereaksi Bradford diinkubasi
selama 5 menit dan diukur dengan spektrofotometer pada λ 595 nm. Larutan
standar diberi perlakuan yang sama dengan larutan sampel dengan konsentrasi 0,1 – 1,0 mgml. Tabel komposisi volume larutan dalam pembuatan larutan standar
konsentrasi 0,1 – 1,0 mgml dari larutan stok BSA konsentrasi 2 mgml disajikan pada Tabel 6.
Tabel 6 Pembuatan larutan standar BSA konsentrasi 0,1 – 1,0 mgml Konsentrasi BSA mgml
Volume BSA ml Volume akuades ml
0,1 0,05 0,95
0,2 0,10 0,90
0,3 0,15 0,85
0,4 0,20 0,80
0,5 0,25 0,75
0,6 0,30 0,70
0,7 0,35 0,65
0,8 0,40 0,60
0,9 0,45 0,55
1,0 0,50 0,50
3.4.3 Analisis asam amino AOAC 1995
Pengukuran asam amino dilakukan dengan menggunakan High Performance Liquid Chromatography
HPLC. Tahapan meliputi hidrolisis, derivatisasi, dan injeksi. Tahap hidrolisis, sampel ditimbang sebanyak 0,25 – 0,50
gram kemudian dimasukkan ke dalam tabung 25 ml, setelah itu ditambahkan HCl 6N sebanyak 5 – 10 ml dan dipanaskan selama 24 jam pada suhu 100
o
C
kemudian disaring.
Tahap derivatisasi, sampel diambil 30 ml dan ditambahkan larutan pengering berupa metanol, picolotiocianat, dan triethylamine, setelah itu
dikeringkan atau divakumkan. Proses selanjutnya ditambahkan 30 ml larutan derivatisasi berupa metanol, picolotiocianat, dan triethylamine, lalu didiamkan
selama 20 menit kemudian ditambahkan bufer 20 ml natrium asetat 1 M. Tahap akhir adalah diinjeksikan ke alat. Larutan standar yang digunakan adalah asam
amino standar asam amino murni. Kondisi alat yang digunakan adalah sebagai berikut
: Temperatur
= suhu ruang
Kolom = Pico tag 3,9 x 150 nm
Kecepatan alir = 1,5 mlmenit
Batas tekanan = 3000 Psi
Program = gradien
Fase gerak = asetonitril 60
buffer natrium asetat 1M Detektor
= UV Panjang Gelombang = 254 nm
Perhitungan :
Fk BM
sampel bobot
standar i
konsentras standar
area luas
contoh area
luas mgg
amino asam
x x
x =
Kadar
3.4.4
Analisis proksimat
a Kadar air Apriyantono et al. 1989 Cawan porselen kosong dipanaskan dalam oven pada suhu 105
o
C selama 12 jam. Kemudian cawan tersebut didinginkan dalam desikator dan ditimbang
beratnya A gram. Selanjutnya cawan tersebut diisi sampel dan ditimbang B gram. Cawan berisi sampel dimasukkan dalam oven pada suhu 105
o
C sampai beratnya konstan kurang lebih 16 jam, kemudian didinginkan dalam desikator
dan setelah dingin ditimbang C gram. Kadar air dapat dihitung dengan persamaan :
100 x
A B
C B
air Kadar
− −
=
b Kadar abu Apriyantono et al. 1989 Analisis kadar abu dilakukan dengan cara : cawan porselen kosong
dipanaskan dalam oven tanur pengabuan selama 30 menit pada suhu 400
o
C. Kemudian didinginkan dalam desikator, seteleh dingin ditimbang beratnya A
gram. Dilanjutkan penimbangan sampel dan cawan bersama-sama B gram, kemudian dimasukkan dalam tanur pengabuan sampai beratnya tetap warna
keabu-abuan. Pengabuan dilakukan dua tahap. Tahap pertama pada suhu 400
o
C, dilanjutkan suhu 550
o
C sampai bebas dari arang. Setelah itu sampel dan cawan didinginkan dalam desikator, kemudian ditimbang beratnya C gram.
Kadar abu dihitung dengan persamaan :
x100 A
B A
C abu
Kadar −
− =
c Kadar protein Apriyantono et al. 1989 Sampel ditimbang sebanyak 2 g dan dimasukkan dalam labu Kjeldahl 100
ml, dan ditambahkan 2 buah tablet Kjeldahl, kemudian ditambah 15 ml H
2
SO
4
lalu didestruksi selama ± 30 menit sampai diperoleh cairan hijau jernih. Cairan didinginkan, kemudian ditambah akuades 5 ml dan dipindahkan ke tabung
destilasi dengan hati-hati, lalu dibilas lagi dengan akuades 5-10 ml. Selanjutnya ke dalam tabung destilasi ditambahkan 10-12 ml NaOH 60 gram NaOH + 5 g
Na
2
S
2
O
3
.5H
2
O dalam 100 ml akuades sampai cairan berwarna coklat kehitaman. Hasil destilasi ditampung dengan gelas erlenmeyer 125 ml yang berisi 10 ml
larutan H
3
BO
3
dan 2-3 tetes indikator campuran metil merah dan metil biru. Hasil destilasi ini kemudian dititrasi dengan larutan HCl 0,02 N sampai terjadi
perubahan warna menjadi abu-abu. Larutan blanko juga dibuat tanpa menggunakan sampel.
Kadar protein dapat dihitung dengan rumus : 100
mg sampel
berat 4,007
x1 HCl
N x
blanko HCl
ml sampel
HCl ml
N x
− =
Protein = N x 6,25
d Kadar lemak Apriyantono et al. 1989 Labu lemak dikeringkan dalam oven, kemudian didinginkan dalam
desikator dan ditimbang W
1
. Sampel ditimbang 5 g W
2
dimasukkan dalam kertas saring kemudian ditutup dengan kapas. Kertas saring berisi sampel tersebut
kemudian dimasukkan dalam alat ekstrak soxhlet lalu dipasang alat kondensor di atasnya dan labu lemak di bawahnya. Pelarut dietil eter dituangkan ke dalam labu
lemak secukupnya. Refluks dilakukan minimal 5 jam sampai pelarut turun kembali ke labu lemak berwarna jernih. Destilasi pelarut yang ada dalam labu
lemak ditampung pelarutnya. Selanjutnya labu lemak yang berisi hasil ekstrasi dipanaskan dalam oven pada suhu 105
o
C. Setelah dikeringkan sampai berat
tetap, kemudian didinginkan dalam desikator, labu lemak ditimbang kembali W
3
. Berat lemak dihitung dengan rumus : x100
g W
g W
W lemak
Kadar
2 1
3
− =
e Kadar karbohidrat Karbohidrat dihitung by difference dengan persamaan :
Karbohidrat = 100 - kadar abu + kadar air + kadar protein + kadar lemak
3.5 Rancangan Percobaan
Rancangan percobaan yang digunakan dalam tahap penelitian ini adalah two level factorial design Box et al. 1979; Montgomery 2001. Tiga parameter
atau variabel yang dipilih meliputi tekanan transmembran, suhu dan pH, sedangkan respon yang diukur adalah fluks J dan rejeksi R
obs
. Sementara itu, batasan taraf nilai variabel yang digunakan disajikan pada Tabel 7.
Tabel 7 Penentuan taraf nilai variabel yang digunakan
Nilai pengkodean dan taraf sebenarnya Parameter
-1 0 -1
TMP x1 kPa 345
103,5 552
Suhu x2
o
C 30 35 40
pH x3 4
6,5 9
Model rancangan percobaan untuk mengetahui hubungan linier dari variabel tekanan transmembran dan laju alir bahan terhadap respon nilai fluks
dan rejeksi diberikan pada persamaan di bawah ini :
Y = a
o
+ ∑a
i
x
i
+ ∑a
ij
x
i
x
j i ij
Keterangan: Y
= respon dari masing-masing perlakuan x
i
; x
j
= variabel bebas a
o
= intersep a
i
= koefisien regresi orde pertama a
ij
= koefisien interaksi untuk interaksi variable i dan j
3.6 Penentuan Optimasi Proses
