Sifat-Sifat Membran Yang Terbuat Dari Sari Kulit Buah Nanas

SIFAT-SIFAT MEMBRAN YANG TERBUAT DARI
SARI KULIT BUAH NANAS

MUHAMAD ANDRIANSYAH

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2005

1

ABSTRAK
MUHAMAD ANDRIANSYAH. Sifat-Sifat Membran yang Terbuat dari Sari
Kulit Buah Nanas. Dibimbing oleh SRI MULIJANI dan BETTY MARITA
SOEBRATA .
Pengolahan nanas yang banyak dilakukan dewasa ini dapat menimbulkan
masalah lingkungan, di antaranya menumpuknya kulit nanas sebagai bagian dari
nanas. Limbah kulit nanas dapat dimanfaatkan lebih lanjut dengan mengubahnya
menjadi selulosa, yakni nata de pina. Selulosa dapat dijadikan membran yang

berguna untuk proses filtrasi. Nata de pina dibentuk dengan melalui proses
inkubasi selama lima hari denga n bantuan Acetobacter xylinum. Membran yang
terbentuk dianalisis lebih lanjut dengan menggunakan fluks membran
spektrofotometer inframerah transformasi fourier, dan mikroskop elektron susuran
untuk menentukan jenis membran yang terbuat dari sari kulit buah nanas tersebut.
Dari hasil penelitian didapatkan data fluks air sebesar 21.000- 24.000 L/m2 jam
bar, ukuran pori 1.60- 3.00 µm, dan konfirmasi bahwa selulosa adalah penyusun
membran tersebut. Data yang telah diperoleh kemudian dibandingkan dengan
standar membran selulosa komersial dan nata de pina dapat dijadikan membran
untuk proses mikrofiltrasi, yakni proses penyaringan untuk partikel yang
berukuran 0.10–10.00 µm .

2

ABSTRACT
MUHAMAD ANDRIANSYAH. Membrane Properties Made of Pineapple Peel
Waste Extract. Supervised by SRI MULIJANI and BETTY MARITA
SOEBRATA .
Pineapple processes which have been done nowadays brought a lot of
environmental problems due to enormous pineapple peel waste. Actually, those

waste could be converted into valuable product such as cellulose or nata de pina.
Cellulose could be used as membrane which was useful for filtration process.
Nata de pina was formed through incubation process for five days with the help of
Aceatobacter xylinum. The membrane then was analysed using membrane flux,
fourier transform infrared spectroscopy, and scanning electron microscope
instruments to define the type of membrane. The research showed that the
membrane has 21.000- 24.000 L/m2 hour bar of membrane flux, 1.60- 3.00 µm of
pores size, and the cellulose was confirmed by infrared spectrum. T he result
indicated that nata de pina could be define d as an microfiltration membrane used
for microfiltration of 0.10- 10.00 µm particle size.

3

Sifat-Sifat Membran yang Terbuat dari
Sari Kulit Buah Nanas

MUHAMAD ANDRIANSYAH

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
2006

4

Judul
Nama
NIM

: Sifat-Sifat Membran yang Terbuat dari Sari Kulit Buah Nanas.
: Muhamad Andriansyah
: G01400061

Disetujui,

Dra. Sri Mulijani, M.S.
Ketua

Betty Marita Soebrata, S.Si., M.Si.
Anggota

Diketahui,

Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, M.S.
Dekan FMIPA

Tanggal Lulus: 26 September 2005

5

PRAKATA

Puji dan syukur Penulis haturkan ke hadirat Allah AWT atas segala rahmat,
dan petunjuk dalam penelitian sehingga tersusunlah karya ilmiah ini. Adapun

penelitian tersebut bertujuan membuat dan mengkarakterisasi membran yang
terbuat dari sari kulit buah nanas, dan dilaksanakan sejak bulan Desember 2004
hingga Juni 2005 di Laboratorium Kimia Anorganik, IPB.
Penulis mengucapkan terima kasih terutama kepada Ibu Dra. Sri Mulijani, M.S.
dan Ibu Betty Marita Soebrata, S.Si., M.Si., sela ku pembimbing yang baik dan
senantiasa menyempatkan waktu untuk berkonsultasi dan selalu memberi
semangat pada Penulis untuk terus berusaha menyelesaikan penelitian ini. Ayah
dan Mamah yang telah banyak berkorban materi, waktu, tenaga, dan juga
senantiasa membantu dengan doa dan semangat untuk suksesnya penelitian ini.
Penulis juga berterima kasih pada Ibu Rini dan Mas Winanda atas bantuannya
dalam analisis fluks air; kepada Bapak Pamulih atas bantuannya dalam analisis
FTIR; dan kepada Ibu Endang atas bantuannya dalam analisis SEM; serta kepada
para laboran di Kimia Anorganik, khususnya kepada Bapak Syawal yang selalu
membantu dalam penelitian ini.
Penulis berterima kasih pula kepada Febry atas kerja samanya dalam
pembuatan nata de pina dan rekan-rekan satu penelitian: Tya, Atik, Rene, dan
Nisa; atas diskusi-diskusi yang sangat membantu Penulis dalam menyelesaikan
penelitian ini. Kepada rekan-rekan di Zehn Production: Tasca, Dhea, Abang,
Eddy, dan Safril; yang terus memberi semangat pada Penulis untuk tidak berputus
asa dalam penelitian. Kepada Zendy Fitriana yang selalu mau membantu dan

meluangkan waktu untuk membantu Penulis dalam penelitian. Kepada rekanrekan Kimia 37 lainnya, Penulis juga mengucapkan banyak terima kasih. Semoga
Allah SWT membalas semua budi baik kalian.
Akhir kata, semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat.

Bogor, Desember 2005
Muhamad Andriansyah

6

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bogor, Jawa Barat, pada tanggal 31 Agustus 1982 sebagai
anak pertama dari tiga bersaudara sebagai anak pasangan M. Adenan Hamid dan
Tati Kurniasih.
Penulis menyelesaikan pendidikan sekolah menengah pada tahun 2000 di
SMUN 3 Bogor, dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk Institut Pertanian
Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) pa da Program
Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Pada tahun 2003
penulis melaksanakan praktik kerja lapangan di PT Yamaha Indonesia, Jakarta.

7

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ................................................................................................viii
DAFTAR GAMBAR ...........................................................................................viii
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................viii
PENDAHULUAN................................................................................................ 1
TINJAUAN PUSTAKA.......................................................................................
Nanas ...........................................................................................................
Bakteri Pembentuk Nata ..............................................................................
Definisi Membran .......................................................................................
Klasifikasi Membran ....................................................................................
Karaktersitik Membran ................................................................................

2
2
2
3
3

4

BAHAN DAN METODE .................................................................................... 7
Bahan dan Alat ............................................................................................. 7
Metode Penelitian......................................................................................... 7
HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................ 8
Nata de Pina ................................................................................................ 8
Analisis Fluks Air ........................................................................................ 9
Kajian Spektrum FTIR Membran ............................................................... 11
Analisis Ukuran Pori-Pori .......................................................................... 12
SIMPULAN DAN SARAN................................................................................. 13
Simpulan...................................................................................................... 13
Saran ............................................................................................................ 13
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 13
LAMPIRAN......................................................................................................... 15

8

DAFTAR TABEL

Halaman
1 Komposisi Kimia Buah Nanas ....................................................................... 2
2

Kisaran Fluks dan Tekanan Berbagai Jenis Membran ................................ 5

3

Nilai Fluks yang Terukur pada Sampel.......................................................... 10

4

Hasil Analisis dengan FTIR ......................................................................... 11

DAFTAR GAMBAR

Halaman
1 Prinsip Cross-Flow Filtration ........................................................................ 6
2 Prinsip Dead-End Filtration........................................................................... 6
3 Wadah dan Larutan Saat Inkubasi.................................................................

8

4 Nata de Pina Setelah 5 Hari Inkubasi dengan Ketebalan 5 mm .................... 8
5 Nata de Pina yang Telah Dipanen dan Dibersihkan...................................... 9
6 Nata de Pina yang Telah Dipress .................................................................. 9
7

Hubungan antara waktu dan fluks air pada membran membran 1:4 (sari
kulit nanas dan air) dan gula 5% b/v ............................................................ 11

8

Spektrum IR membran membran 1:4 (sari kulit nanas dan air) dan gula
5% b/v ............................................................................................................ 12

9

Spektrum IR membran membran 1:1 (sari kulit nanas dan air) dan gula
10% b/v .......................................................................................................... 12

10 Spektrum IR Selulosa Asli ........................................................................... 12
11 Spektrum IR Membran dan Selulosa Asli..................................................... 12
12 Permukaan membran 1:4 (sari kulit nanas dan air) dan gula 5% b/v
dengan perbesaran 1500X .............................................................................. 12

DAFTAR LAMPIRAN

1

Halaman
Bagan alir metode percobaan ......................................................................... 16

2 Data Pengukuran Fluks Air Pada Membran................................................... 17

1

PENDAHULUAN
Nanas merupakan jenis buah yang terkenal
baik di Indonesia maupun di belahan dunia
lainnya. Selain dikonsumsi sebagai buah
segar, nanas juga merupakan salah satu jenis
buah–buahan yang diolah menjadi bahan baku
untuk industri pengolahan makanan. Hasil
pengolahan buah nanas yang sering kita
jumpai dalam kehidupan sehari–hari di
antaranya sari buah, selai, manisan, dan juga
sebagai bahan pelengkap dalam pembuatan
makanan. Selain mudah untuk diolah, buah
nanas juga memiliki kandungan gizi yang
cukup tinggi dan dapat diperoleh dengan
harga yang relatif murah.
Produksi nanas di Indonesia mengalami
pertumbuhan yang pesat tiap tahunnya.
Menurut Sunarjono (2004), produksi buah
nanas pada tahun 2000, 2001, dan 2002
masing–masing mencapai 393.299, 494.968,
dan 555.588 ton, sedangkan yang mengalami
pengolahan lebih lanjut hanya terpakai 53%
saja dan sisanya merupakan limbah yang tidak
terpakai, sehingga dapat dibayangkan berapa
besar limbah yang dihasilkan dari pengolahan
buah nanas tersebut. Limbah dari buah nanas
terutama kulit buahnya menumpuk dan
menimbulkan masalah bagi lingkungan
(Susanto
et
al.
2000).
Berdasarkan
permasalahan tersebut, maka terdapat suatu
peluang untuk memanfaatkan limbah kulit
nanas dan mengubahnya menjadi produk yang
dapat dimanfaatkan lebih lanjut. Salah satu
produk yang dapat diciptakan dari limbah
buah nanas ialah nata.
Nata merupakan produk hasil fermentasi
dari gula (glukosa) dengan bantuan bakteri
Acetobacter xylinum yang kemudian diubah
menjadi selulosa. Menurut Susanto et al.
(2000) pembentukan nata terjadi karena
proses pengambilan glu kosa oleh sel–sel A.
xylinum.
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. Jenis nata yang dipakai dalam
penelitian ini ialah nata de pina yang terbuat
dari sari kulit buah
nanas. Dilihat dari
pencirian nata yang merupakan gabungan dari
serat –serat karbon
yang menjadi satu
membentuk suatu bentuk yang kokoh dan
berpori, maka nata memiliki potensi untuk
dimanfaatkan sebagai membran selain sebagai
makanan kaya serat yang dapat dikonsumsi.

Membran adalah lapisan tipis dari suatu
material berpori (porous material) yang dapat
digunakan untuk beberapa proses pemisahan
(Eryan 2004). Proses pemisahan dengan
menggunakan membran merupakan salah satu
proses pemisahan yang ekonomis, efektif, dan
tidak menimbulkan perubahan pada zat yang
dipisahkan baik fisik maupun kimia.
Keunggulan membran dibandingkan dengan
proses pemisahan yang lain ialah terjadi
penghematan energi karena pemisahan
dilakukan pada suhu kamar, lebih bersih, dan
ramah lingkungan karena tidak menggunakan
bahan kimia dan mudah untuk terdegradasi.
Selain itu proses penggunaan membran dapat
dengan mudah dipasang secara cepat dan
tidak membutuhkan ruangan yang luas (Eryan
2004). Keberhasilan teknik pemisahan dengan
membran bergantung pada sifat fisik, sifat
kimia, sifat mekanis, dan struktur pori.
Pada saat ini teknologi membran telah
digunakan secara luas dalam dunia industri.
Industri –industri yang menerapkan teknologi
membran antara lain: bioindustri, industri
makanan dan minuman, farmasi, pengolahan
limbah industri, industri kertas , dan lain–lain.
Pada umumnya membran dibuat dari polimer
alami dan modifikasinya seperti selulosa, dan
polimer sintetis seperti polisulfon dan
poliamida (Susanto et al. 2000). Selulosa
merupakan polisakarida yang terdapat pada
tanaman dan merupakan bahan yang dapat
digunakan dalam pembuatan membran.
Sumber utama selulosa ialah bubur kayu at au
kapas, tetapi pertambahan penduduk dan
perkembangan teknologi yang semakin pesat
mengakibatkan
terjadinya
peningkatan
kebutuhan hidup. Oleh karena itu diperlukan
sumber selulosa lain selain kayu, maka
dikembangkanlah proses pembuatan selulosa
yang berasal dari sari buah–buahan salah
satunya ialah nata de pina yang berasal dari
sari buah nanas tetapi dalam penelitian ini
digunakan sari kulit buah nanas.
Penelitian ini bertujuan membuat dan
mengpencirian membran yang berasal dari
sari kulit buah nanas. Penelitian ini mengacu
pada suatu pemikiran bahwa nata de pina
merupakan suatu
selulosa yang dapat
digunakan sebagai bahan dasar dalam
pembuatan membran selulosa. Sehingga nata
de pina dapat digunakan sebagai bahan
pembuat
membran
yang
kemudian
mengpencirian membran tersebut. Hasil
pencirian
membran
itu
kemudian
dibandingkan dengan pustaka yang tersedia
untuk mengetahui jenis membran yang
terbentuk dari nata de pina ini.

SIFAT-SIFAT MEMBRAN YANG TERBUAT DARI
SARI KULIT BUAH NANAS

MUHAMAD ANDRIANSYAH

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2005

1

ABSTRAK
MUHAMAD ANDRIANSYAH. Sifat-Sifat Membran yang Terbuat dari Sari
Kulit Buah Nanas. Dibimbing oleh SRI MULIJANI dan BETTY MARITA
SOEBRATA .
Pengolahan nanas yang banyak dilakukan dewasa ini dapat menimbulkan
masalah lingkungan, di antaranya menumpuknya kulit nanas sebagai bagian dari
nanas. Limbah kulit nanas dapat dimanfaatkan lebih lanjut dengan mengubahnya
menjadi selulosa, yakni nata de pina. Selulosa dapat dijadikan membran yang
berguna untuk proses filtrasi. Nata de pina dibentuk dengan melalui proses
inkubasi selama lima hari denga n bantuan Acetobacter xylinum. Membran yang
terbentuk dianalisis lebih lanjut dengan menggunakan fluks membran
spektrofotometer inframerah transformasi fourier, dan mikroskop elektron susuran
untuk menentukan jenis membran yang terbuat dari sari kulit buah nanas tersebut.
Dari hasil penelitian didapatkan data fluks air sebesar 21.000- 24.000 L/m2 jam
bar, ukuran pori 1.60- 3.00 µm, dan konfirmasi bahwa selulosa adalah penyusun
membran tersebut. Data yang telah diperoleh kemudian dibandingkan dengan
standar membran selulosa komersial dan nata de pina dapat dijadikan membran
untuk proses mikrofiltrasi, yakni proses penyaringan untuk partikel yang
berukuran 0.10–10.00 µm .

2

ABSTRACT
MUHAMAD ANDRIANSYAH. Membrane Properties Made of Pineapple Peel
Waste Extract. Supervised by SRI MULIJANI and BETTY MARITA
SOEBRATA .
Pineapple processes which have been done nowadays brought a lot of
environmental problems due to enormous pineapple peel waste. Actually, those
waste could be converted into valuable product such as cellulose or nata de pina.
Cellulose could be used as membrane which was useful for filtration process.
Nata de pina was formed through incubation process for five days with the help of
Aceatobacter xylinum. The membrane then was analysed using membrane flux,
fourier transform infrared spectroscopy, and scanning electron microscope
instruments to define the type of membrane. The research showed that the
membrane has 21.000- 24.000 L/m2 hour bar of membrane flux, 1.60- 3.00 µm of
pores size, and the cellulose was confirmed by infrared spectrum. T he result
indicated that nata de pina could be define d as an microfiltration membrane used
for microfiltration of 0.10- 10.00 µm particle size.

3

Sifat-Sifat Membran yang Terbuat dari
Sari Kulit Buah Nanas

MUHAMAD ANDRIANSYAH

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
2006

4

Judul
Nama
NIM

: Sifat-Sifat Membran yang Terbuat dari Sari Kulit Buah Nanas.
: Muhamad Andriansyah
: G01400061

Disetujui,

Dra. Sri Mulijani, M.S.
Ketua

Betty Marita Soebrata, S.Si., M.Si.
Anggota

Diketahui,

Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, M.S.
Dekan FMIPA

Tanggal Lulus: 26 September 2005

5

PRAKATA

Puji dan syukur Penulis haturkan ke hadirat Allah AWT atas segala rahmat,
dan petunjuk dalam penelitian sehingga tersusunlah karya ilmiah ini. Adapun
penelitian tersebut bertujuan membuat dan mengkarakterisasi membran yang
terbuat dari sari kulit buah nanas, dan dilaksanakan sejak bulan Desember 2004
hingga Juni 2005 di Laboratorium Kimia Anorganik, IPB.
Penulis mengucapkan terima kasih terutama kepada Ibu Dra. Sri Mulijani, M.S.
dan Ibu Betty Marita Soebrata, S.Si., M.Si., sela ku pembimbing yang baik dan
senantiasa menyempatkan waktu untuk berkonsultasi dan selalu memberi
semangat pada Penulis untuk terus berusaha menyelesaikan penelitian ini. Ayah
dan Mamah yang telah banyak berkorban materi, waktu, tenaga, dan juga
senantiasa membantu dengan doa dan semangat untuk suksesnya penelitian ini.
Penulis juga berterima kasih pada Ibu Rini dan Mas Winanda atas bantuannya
dalam analisis fluks air; kepada Bapak Pamulih atas bantuannya dalam analisis
FTIR; dan kepada Ibu Endang atas bantuannya dalam analisis SEM; serta kepada
para laboran di Kimia Anorganik, khususnya kepada Bapak Syawal yang selalu
membantu dalam penelitian ini.
Penulis berterima kasih pula kepada Febry atas kerja samanya dalam
pembuatan nata de pina dan rekan-rekan satu penelitian: Tya, Atik, Rene, dan
Nisa; atas diskusi-diskusi yang sangat membantu Penulis dalam menyelesaikan
penelitian ini. Kepada rekan-rekan di Zehn Production: Tasca, Dhea, Abang,
Eddy, dan Safril; yang terus memberi semangat pada Penulis untuk tidak berputus
asa dalam penelitian. Kepada Zendy Fitriana yang selalu mau membantu dan
meluangkan waktu untuk membantu Penulis dalam penelitian. Kepada rekanrekan Kimia 37 lainnya, Penulis juga mengucapkan banyak terima kasih. Semoga
Allah SWT membalas semua budi baik kalian.
Akhir kata, semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat.

Bogor, Desember 2005
Muhamad Andriansyah

6

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bogor, Jawa Barat, pada tanggal 31 Agustus 1982 sebagai
anak pertama dari tiga bersaudara sebagai anak pasangan M. Adenan Hamid dan
Tati Kurniasih.
Penulis menyelesaikan pendidikan sekolah menengah pada tahun 2000 di
SMUN 3 Bogor, dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk Institut Pertanian
Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) pa da Program
Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Pada tahun 2003
penulis melaksanakan praktik kerja lapangan di PT Yamaha Indonesia, Jakarta.

7

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ................................................................................................viii
DAFTAR GAMBAR ...........................................................................................viii
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................viii
PENDAHULUAN................................................................................................ 1
TINJAUAN PUSTAKA.......................................................................................
Nanas ...........................................................................................................
Bakteri Pembentuk Nata ..............................................................................
Definisi Membran .......................................................................................
Klasifikasi Membran ....................................................................................
Karaktersitik Membran ................................................................................

2
2
2
3
3
4

BAHAN DAN METODE .................................................................................... 7
Bahan dan Alat ............................................................................................. 7
Metode Penelitian......................................................................................... 7
HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................ 8
Nata de Pina ................................................................................................ 8
Analisis Fluks Air ........................................................................................ 9
Kajian Spektrum FTIR Membran ............................................................... 11
Analisis Ukuran Pori-Pori .......................................................................... 12
SIMPULAN DAN SARAN................................................................................. 13
Simpulan...................................................................................................... 13
Saran ............................................................................................................ 13
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 13
LAMPIRAN......................................................................................................... 15

8

DAFTAR TABEL

Halaman
1 Komposisi Kimia Buah Nanas ....................................................................... 2
2

Kisaran Fluks dan Tekanan Berbagai Jenis Membran ................................ 5

3

Nilai Fluks yang Terukur pada Sampel.......................................................... 10

4

Hasil Analisis dengan FTIR ......................................................................... 11

DAFTAR GAMBAR

Halaman
1 Prinsip Cross-Flow Filtration ........................................................................ 6
2 Prinsip Dead-End Filtration........................................................................... 6
3 Wadah dan Larutan Saat Inkubasi.................................................................

8

4 Nata de Pina Setelah 5 Hari Inkubasi dengan Ketebalan 5 mm .................... 8
5 Nata de Pina yang Telah Dipanen dan Dibersihkan...................................... 9
6 Nata de Pina yang Telah Dipress .................................................................. 9
7

Hubungan antara waktu dan fluks air pada membran membran 1:4 (sari
kulit nanas dan air) dan gula 5% b/v ............................................................ 11

8

Spektrum IR membran membran 1:4 (sari kulit nanas dan air) dan gula
5% b/v ............................................................................................................ 12

9

Spektrum IR membran membran 1:1 (sari kulit nanas dan air) dan gula
10% b/v .......................................................................................................... 12

10 Spektrum IR Selulosa Asli ........................................................................... 12
11 Spektrum IR Membran dan Selulosa Asli..................................................... 12
12 Permukaan membran 1:4 (sari kulit nanas dan air) dan gula 5% b/v
dengan perbesaran 1500X .............................................................................. 12

DAFTAR LAMPIRAN

1

Halaman
Bagan alir metode percobaan ......................................................................... 16

2 Data Pengukuran Fluks Air Pada Membran................................................... 17

1

PENDAHULUAN
Nanas merupakan jenis buah yang terkenal
baik di Indonesia maupun di belahan dunia
lainnya. Selain dikonsumsi sebagai buah
segar, nanas juga merupakan salah satu jenis
buah–buahan yang diolah menjadi bahan baku
untuk industri pengolahan makanan. Hasil
pengolahan buah nanas yang sering kita
jumpai dalam kehidupan sehari–hari di
antaranya sari buah, selai, manisan, dan juga
sebagai bahan pelengkap dalam pembuatan
makanan. Selain mudah untuk diolah, buah
nanas juga memiliki kandungan gizi yang
cukup tinggi dan dapat diperoleh dengan
harga yang relatif murah.
Produksi nanas di Indonesia mengalami
pertumbuhan yang pesat tiap tahunnya.
Menurut Sunarjono (2004), produksi buah
nanas pada tahun 2000, 2001, dan 2002
masing–masing mencapai 393.299, 494.968,
dan 555.588 ton, sedangkan yang mengalami
pengolahan lebih lanjut hanya terpakai 53%
saja dan sisanya merupakan limbah yang tidak
terpakai, sehingga dapat dibayangkan berapa
besar limbah yang dihasilkan dari pengolahan
buah nanas tersebut. Limbah dari buah nanas
terutama kulit buahnya menumpuk dan
menimbulkan masalah bagi lingkungan
(Susanto
et
al.
2000).
Berdasarkan
permasalahan tersebut, maka terdapat suatu
peluang untuk memanfaatkan limbah kulit
nanas dan mengubahnya menjadi produk yang
dapat dimanfaatkan lebih lanjut. Salah satu
produk yang dapat diciptakan dari limbah
buah nanas ialah nata.
Nata merupakan produk hasil fermentasi
dari gula (glukosa) dengan bantuan bakteri
Acetobacter xylinum yang kemudian diubah
menjadi selulosa. Menurut Susanto et al.
(2000) pembentukan nata terjadi karena
proses pengambilan glu kosa oleh sel–sel A.
xylinum.
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. Jenis nata yang dipakai dalam
penelitian ini ialah nata de pina yang terbuat
dari sari kulit buah
nanas. Dilihat dari
pencirian nata yang merupakan gabungan dari
serat –serat karbon
yang menjadi satu
membentuk suatu bentuk yang kokoh dan
berpori, maka nata memiliki potensi untuk
dimanfaatkan sebagai membran selain sebagai
makanan kaya serat yang dapat dikonsumsi.

Membran adalah lapisan tipis dari suatu
material berpori (porous material) yang dapat
digunakan untuk beberapa proses pemisahan
(Eryan 2004). Proses pemisahan dengan
menggunakan membran merupakan salah satu
proses pemisahan yang ekonomis, efektif, dan
tidak menimbulkan perubahan pada zat yang
dipisahkan baik fisik maupun kimia.
Keunggulan membran dibandingkan dengan
proses pemisahan yang lain ialah terjadi
penghematan energi karena pemisahan
dilakukan pada suhu kamar, lebih bersih, dan
ramah lingkungan karena tidak menggunakan
bahan kimia dan mudah untuk terdegradasi.
Selain itu proses penggunaan membran dapat
dengan mudah dipasang secara cepat dan
tidak membutuhkan ruangan yang luas (Eryan
2004). Keberhasilan teknik pemisahan dengan
membran bergantung pada sifat fisik, sifat
kimia, sifat mekanis, dan struktur pori.
Pada saat ini teknologi membran telah
digunakan secara luas dalam dunia industri.
Industri –industri yang menerapkan teknologi
membran antara lain: bioindustri, industri
makanan dan minuman, farmasi, pengolahan
limbah industri, industri kertas , dan lain–lain.
Pada umumnya membran dibuat dari polimer
alami dan modifikasinya seperti selulosa, dan
polimer sintetis seperti polisulfon dan
poliamida (Susanto et al. 2000). Selulosa
merupakan polisakarida yang terdapat pada
tanaman dan merupakan bahan yang dapat
digunakan dalam pembuatan membran.
Sumber utama selulosa ialah bubur kayu at au
kapas, tetapi pertambahan penduduk dan
perkembangan teknologi yang semakin pesat
mengakibatkan
terjadinya
peningkatan
kebutuhan hidup. Oleh karena itu diperlukan
sumber selulosa lain selain kayu, maka
dikembangkanlah proses pembuatan selulosa
yang berasal dari sari buah–buahan salah
satunya ialah nata de pina yang berasal dari
sari buah nanas tetapi dalam penelitian ini
digunakan sari kulit buah nanas.
Penelitian ini bertujuan membuat dan
mengpencirian membran yang berasal dari
sari kulit buah nanas. Penelitian ini mengacu
pada suatu pemikiran bahwa nata de pina
merupakan suatu
selulosa yang dapat
digunakan sebagai bahan dasar dalam
pembuatan membran selulosa. Sehingga nata
de pina dapat digunakan sebagai bahan
pembuat
membran
yang
kemudian
mengpencirian membran tersebut. Hasil
pencirian
membran
itu
kemudian
dibandingkan dengan pustaka yang tersedia
untuk mengetahui jenis membran yang
terbentuk dari nata de pina ini.

2

TINJAUAN PUSTAKA
Nanas
Tanaman nanas telah ada sejak lama di
Indonesia. Menurut Morton (1987), tanaman
nanas berasal dari Amerika Selatan. Tanaman
nanas termasuk dalam suku Plantae dengan
sistematika sebagai berikut:
Divisi
: Spermatophyta
Kelas
: Monocotyledonae
Ordo
: Farinosae
Famili
: Bromeliaceae
Genus
: Ananas
Spesies
: Ananas comosus
Tanaman nanas memiliki jenis yang beragam
yakni:
Cayenne
Nanas jenis cayenne kulitnya berwarna
kuning oranye dan matanya tidak berduri,
buahnya berwarna kekuningan, rasanya agak
masam dan memiliki kandungan air yang
banyak. Jenis ini baik untuk dikalengkan
karena mempunyai serat yang kasar, sehingga
tidak mudah hancur. Berat buah ini berkisar
0.75–1.50 Kg.
Spanish
Nanas jenis spanish terbagi menjadi dua
yakni Red Spanish yang merupakan nanas
yang tahan terhadap penyakit dan berumur
panjang, berat buah berkisar 0.90–1.80 Kg,
daging buah berwarna putih, kulit buah kuat
dan kompak sehingga cocok dikirim ke
tempat yang jauh dengan pengapalan dalam
bentuk segar. Singapore Spanish yang
nemiliki berat buah berkisar 1.60–2.30 Kg,
kulit buah yang masak berwarna merah
oranye, daging buah berwarna kuning,
berserat banyak , dan memiliki rasa yang baik
sehingga cocok untuk dikalengkan.
Queen
Nanas jenis queen memiliki kulit buah
berwarna kuning dan matanya berlekuk
dalam. Daging buah berwarna kuning, berat
buah berkis ar 1.00–1.50 Kg, rasanya manis ,
dan enak sehingga cocok untuk dimakan
segar. Nanas ini memiliki serat yang halus dan
kandungan air yang sedikit.
Pada umumnya buah nanas terdiri dari tiga
bagian, yaitu kulit, daging, dan hati.
Komposisi kimia buah nanas dapat dilihat
pada Tabel 1 berikut ini.

Tabel 1 Komposisi kimia per 100000 mg
daging buah nanas
Komposisi Kimia
Bobot (mg)
Total padatan terlarut
81300 –91200
Ekstrak eter
29 –30
Serat kasar
300–600
Nitrogen
Abu
Kalsium

38–98
210–490
6.2–37.2

Fosfor
Besi
Karoten
Tiamin
Riboflavin
Niasin
Asam askorbat
Sumber: Morton 1987

6.6–11.9
0.27 –1.05
0.003–0.055
0.048– 0.138
0.011–0.040
0.130–0.267
27.0 –165.2

Bakteri Pembentuk Nata
Menurut Lapuz et al. (1967), bakteri
pertama yang diduga sebagai pembentuk nata
ialah Leuconostoc sp. Tetapi kemudian
diketahui bahwa bakteri yang membentuk
nata ialah Acetobacter xylinum.
Bakteri A. xylinum termasuk golongan
Acetobacter yang mempunyai ciri–ciri: gram
negatif, obligat aerobik, berbentuk batang,
membentuk kapsul, bersifat non motil, dan
tidak membentuk spora. Spesies yang telah
dikenal antara lain A. aceti, A. orleanensis, A.
liquefaciens, dan A. xylinum. Meskipun
mempunyai ciri–ciri yang hampir sama
dengan spesies lain, namun apabila A. xylinum
ditumbuhkan pada media yang mengandung
gula, maka bakteri ini akan merombak gula
untuk mensintes is suatu polisakarida yang
dikenal dengan selulosa ekstraseluler.
A. xylinum memiliki sifat sensitif terhadap
perubahan sifat fisik dan kimia lingkungannya
dan ini akan berpengaruh terhadap nata yang
dihasilkan (Lapuz et al., 1967).
Menurut Lapuz et al. (1967), tanda awal
pertumbuhan bakteri nata pada media cair
yang mengandung gula berupa timbulnya
kekeruhan setelah 24 jam inkubasi pada suhu
kamar. Setelah 36–48 jam suatu lapisan
tembus cahaya mulai terbentuk di permukaan
media dan secara bertahap akan menebal
membentuk lapisan yang kompleks. Jika
diganggu, lapisan ini akan tenggelam dan
lapisan baru akan terbentuk di permukaan
selama kondisinya masih memungkinkan. Di
bawah kondisi yang mendukung nata yang

3

terbentuk dapat mencapai tebal lebih dari 5
cm dalam waktu satu bulan.
Aktivitas pembentukan nata hanya terjadi
pada pH antara 3.50–7.50. Kualitas nata
terbaik dan terbanyak dicapai pada pH 4.5
pada suhu kamar. Terbentuknya pelikel
(lapisan tipis nata) mulai dapat dilihat di
permukaan setelah 24 jam
inkubasi,
bersamaan
dengan
terjadinya
proses
penjernihan cairan di bawahnya. Jaringan
halus transparan yang terbentuk di permukaan
membawa sebagian bakteri yang terperangkap
di dalamnya. Gas karbondioksida yang
dihasilkan secara lambat oleh A. xylinum
mungkin yang menyebabkan pengapungan
nata sehingga terdorong ke permukaan
(Susanto et al. 2000).
Definisi Membran
Membran adalah lapisan semipermeabel
berupa padatan polimer tipis yang menahan
pergerakan bahan tertentu (Scott dan Hughes
1996). Menurut Osada dan Nakagawa (1992),
membran merupakan lapisan semipermeabel
yang tipis dan dapat digunakan untuk
memisahkan dua komponen dengan cara
menahan dan melewatkan komponen tertentu
melalui pori–pori. Sedangkan menurut Eryan
(2004), membran adalah lapisan tipis dari
suatu material berpori (porous material) yang
dapat digunakan untuk beberapa proses
pemisahan.
Klasifikasi Membran
Menurut Mulder (1996) dan Wenten
(1999), klasifikasi membran ada beberapa
macam yaitu berdasarkan material asal,
morfologi, bentuk, dan fungsi.
Berdasarkan Material Asal
Membran bedasarkan material
dibagi
menjadi dua golongan: membran alamiah
yang merupakan membran yang terdapat pada
sel tumbuhan, hewan, dan manusia. Membran
ini memiliki perbedaan dasar dalam struktur
dan fungsi dari membran sintetik. Membran
ini berfungsi untuk melindungi isi sel dari
pengaruh luar dan membantu proses
metabolisme
organisme
dengan
sifat
permeabelnya. Sedangkan membran sintesis
merupakan membran yang dibuat sesuai
dengan kebutuhan dan sifatnya disesuaikan
dengan membran alamiah. Membran sintetik
dibagi lagi menjadi membran organik dan
membran
anorganik. Beberapa contoh
membran sintetis ada yang terbuat dari

polimer seperti selulosa asetat, selulosa
triasetat, polipropilena, polietilena, poliamida,
polisulfon, dan polietersulfon, serta ada yang
terbuat dari keramik, gelas, dan logam.
Berdasarkan Morfologi
Membran
berdasarkan
morfologinya
dibagi menjadi dua golongan: membran
asimetrik dan membran simetrik. Membran
asimetrik merupakan suatu membran yang
struktur porinya tidak seragam. Membran
dengan struktur asimetrik memiliki dua
lapisan, yaitu (1) lapisan penyangga atau
pendukung yang memiliki ketebalan sebesar
20–100 µm dan memiliki rongga pori makin
ke bawah makin besar, (2) lapisan aktif
memiliki ketebalan 0.20–1.00 µm, ukuran pori
1.0–10 µm dan memiliki pori yang rapat serta
lapisan ini mengadakan kontak langsung
dengan larutan.
Membran asimetrik dibagi menjad i dua
bagian yaitu membran inversi fase dan
membran komposit. Kedua membran ini
memiliki perbedaan, yaitu membran inversi
fase terdiri dari satu jenis membran dengan
perbandingan tertentu. Menurut Scott dan
Hughes
(1996),
membran
asimetrik
merupakan membran yang menggunakan
bahan pendukung bagi lapisan aktif yang
berada di atasnya dan berfungsi untuk
kebutuhan mekanik.
Membran simetrik merupakan suatu
membran yang memiliki struktur pori yang
seragam. Pembuatan membran dilakukan pada
ruangan tertutup dan jenuh dengan non
pelarut. Agar konsentrasi pelarut bisa
berlangsung tetap maka penambahan non
pelarut dilakukan selambat mungkin sehingga
struktur membran yang diperoleh memiliki
pori yang seragam dan homogen.
Mallevialle et. al. (1996) menyatakan
bahwa berdasarkan morfologinya membran
dapat dibedakan menjadi tiga: (1) membran
simetrik merupakan membran yang memiliki
morfologi homogen, (2) membran asimetrik
merupakan
membran
yang
memiliki
morfologi pada bagian atas berbeda dengan
yang di bawah dan (3) membran komposit
merupakan membran yang terbuat dari dua
jenis bahan yang berbeda. Membran
berdasarkan ukuran pori dapat dibedakan
menjadi tiga bagian: (1) makropori adalah
membran yang memiliki ukuran pori > 50 nm,
(2) mesopori adalah membran yang memiliki
ukuran pori antara 2–50 nm, dan (3)
mikropori adalah membran yang memiliki
ukuran pori < 2 nm. Membran yang
berdasarkan bentuk geometri dapat dibedakan

4

menjadi dua: bentuk lembaran dan silindris
berupa tubular dan serat berlubang.
Berdasarkan Bentuk
Bentuk membran dapat dibagi menjadi dua
kelompok : membran datar dan tubular.
Membran datar memiliki bentuk melebar dan
penampang lintang yang besar. Ada beberapa
macam membran datar, antara lain: membran
datar yang terdiri dari satu lembar,
membran datar bersusun yang terdiri dari
beberapa lembar yang disusun bertingkat
dengan menempatkan pemisah antara dua
membran yang berdekatan, dan membran
spiral bergulung yang merupakan membran
yang disusun bertingkat serta digulung dengan
pipa sentral membentuk spiral.
Membran Tubular terdiri dari tiga jenis,
antara lain: membran serat berongga (diameter
< 0.50 mm), membran kapiler (diameter 0.50–
5.00 mm), dan membran tubular (diameter > 5
mm).
Berdasarkan Fungsi
Ada
beberapa
macam
membran
berdasarkan fungsinya, antara lain: membran
mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, osmosis balik,
dialisis, dan elektrodialisis.
Membran mikrofiltrasi merupakan proses
pemisahan antar partikel (bakteri, ragi) dan
berfungsi untuk menyaring makromolekul >
500.000 g/mol atau partikel berukuran 0.10–
10.00 µm. Tekanan yang digunakan 0.5 –2.0
atm. Tekanan osmotik diabaikan dan tidak
memperhitungkan
adanya
polarisasi
konsentrasi. Membran ini memiliki struktur
asimetrik dan simetrik.
Membran ultrafiltrasi merupakan proses
pemisahan antar molekul dan berfungsi
menyaring makromolekul > 5000 g/mol atau
partikel berukuran 0.001–0.100 µm. Tekanan
yang digunakan 1.00–3.00 atm. Tekanan
osmotik
diabaikan
dan
tidak
memperhitungkan
adanya
polarisasi
konsentrasi. Membran ini memiliki struktur
asimetrik.
Membran osmosis balik berfungsi
menyaring garam–garam organik > 50 g/mol
atau partikel berukuran 0.0001 –0.0010 µm.
Tekanan yang digunakan yaitu 8.00–12.00
atm.
Membran dialisis berfungsi memisahkan
larutan koloid yang mengandung elektrolit
dengan berat molekul kecil. Zat terlarut pada
larutan yang konsentrasinya tinggi akan
menembus membran ke arah larutan yang
konsentrasinya rendah, jadi konsentrasi
merupakan gaya pendorong.

Membran
elektrodialisis
berfungsi
memisahkan larutan dengan membran melalui
pemberian muatan listrik. Yang menjadi gaya
pendorong adalah gaya gerak listrik.
Mallevialle et. al. (1996) menyatakan
klasifikasi membran ada empat : berdasarkan
bahan pembuatan, morfologi, ada atau tidak
adanya pori dan sifat geometris. Membran
berdasarkan bahan pembuatan dibagi menjadi
dua golongan yaitu bahan organik dan
anorganik. M embran dari bahan organik
dibagi lagi menjadi dua bagian antara lain (a)
membran alamiah contohnya membran yang
terbuat dari selulosa atau turunannya seperti
selulosa nitrat dan as etat, dan (b) membran
sintesis contohnya polisulfon, poliamida, dan
polimer sintesis lainnnya.
Brocks
(1983)
menyatakan
bahwa
membran dapat dibedakan berdasarkan ukuran
partikel: (1) mikrofilter, memisahkan partikel
yang berukuran 10.00–0.10 µm, (2) ultrafilter,
memisahkan partikel yang berukuran 0.1–0.01
µm, (3) nanofilter, memisahkan partikel yang
berukuran 0.010–0.001 µm , dan (4) osmosis
balik, memisahkan partikel yang berukuran
0.0010–0.0001
µm.
Berdasarkan
gaya
penggerak membran dapat d ibedakan menjadi
empat yaitu (1) perbedaan suhu, (2) perbedaan
konsentrasi, (3) perbedaan tekanan, dan (4)
perbedaan potensial kimia.
Pencirian Membran
Pencirian, disain, dan segi teknik kimia
merupakan beberapa faktor yang harus
diperhatikan dalam kinerja membran. Menurut
Brocks (1983), Osada dan Nakagawa (1992),
dan Wenten (1999), pencirian membran terdiri
dari struktur, ukuran pori, dan sifat fisik
mekanik serta kimia membran.
Membran ada yang memiliki ukuran pori
yang seragam dan ada yang tidak ser agam.
Untuk mengetahui ukuran pori suatu membran
dapat digunakan alat–alat sebagai berikut:
1 Scanning Electron Microscope (SEM)
merupakan metode yang tepat untuk
pencirian membran mikrofiltrasi. Batas
resolusi mikroskop electron 0.01 µm (10
nm) dan sekitar 0.005 µm (5 nm).
2 Tranmission Electron Microscope (TEM)
memiliki energi resolusi yang lebih tinggi
daripada SEM.
3 Metode gelembung udara (bubble point)
berdasarkan pengukuran tekanan yang
dibutuhkan untuk mengalirkan udara
melalui membran yang teris i oleh cairan.

5

4

Dengan cara melewatkan larutan yang
berisi partikel yang ukuran partikelnya
sudah diketahui.
Sifat mekanik
yang penting dalam
pengujian antara lain kekuatan tarik (tensile
strength), elongasi, kekuatan lentur, kekuatan
patah, dan modulus elastisitas. Beberapa cara
yang dapat dilakukan untuk memperbaiki sifat
mekanik
membran
yaitu
pemanasan
(annealing)
dan
meningkatkan
derajat
kristalinitas (Zeman dan Zydney 1996,
Wenten 1999, dan Brocks 1983). Derajat
kristalinitas adalah benyaknya fasekristalin
yang terbentuk dalam polimer. Derajat
kristalinitas membran dapat mempengaruhi
permeabilitas, selektivitas dan sifat mekanik
membran . Semakin besar derajat kristalinitas
maka sifat mekanik dari polimer semakin
baik.
Sifat kimia yang penting dalam kinerja
membran antara lain ketahanan terhadap suhu
tinggi dan zat kimia tertentu, sifat hidrofilik
atau hidrofobik, ada tidaknya muatan ion atau
daya tarik terhadap partikel dalam umpan
(Zeman dan Zydney 1996). Brocks (1983)
menyatakan bahwa yang perlu diperhatikan
adalah kandungan mineral yang terdapat
dalam membran dan zat larut yang terdapat
dalam larutan yang belum dipisahkan.
Jenis bahan pembuat dan proses
pembuatan dapat mempengaruhi pencirian
membran itu sendiri. Pada umumnya
membran yang terbuat dari selulosa dan
turunannya memiliki daya tarik yang besar
dibandingkan dengan membran sintetis.
Keunggulan membran sintetis adalah tahan
terhadap pH umpan. Menurut Zeman dan
Zydney (1996), terdapat empat morfologi pori
membran, antara lain: sel tutup, sel terbuka,
jaringan serat, dan granula.
Nilai fluks dan rejeksi merupakan
parameter utama dalam menilai kinerja
membran (Wenten 1999 dan Osada dan
Nakagawa 1992). Penurunan fluks terjadi
karena adanya fouling pada membran tetapi
adanya fouling dapat meningkatkan rejeksi,
untuk mencegah adanya fouling maka
membran harus selalu dibersihkan. Faktor
yang mempengaruhi nilai fluks antara lain
tekanan transmembran, kecepatan cross–flow .
dan konsentrasi larutan.
Mulder (1996) menyatakan kisaran fluks
dan tekanan berbagai jenis membran dapat
dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2 Kisaran fluks dan tekanan berbagai
jenis membran
Jenis
Membran
Mikrofiltrasi
Ultrafiltrasi
Nanofiltrasi
Osmosis Balik

Kisaran
Tekanan
(bar)

Kisaran Fluks
(L/m 2 jam bar)

0.1–2.0
1.0–5.0
5.0–20
10–100

>50
10–50
1.4–12
0.05 –1.4

Sumber: Mulder (1996)
Filtrasi
Filtrasi
adalah
pemisahan
dengan
mengalirkan umpan melalui suatu membran
dan molekul yang berukuran lebih besar akan
tertahan pada permukaan membran (Gutman
1987). Proses filtrasi dapat pula dikatakan
sebagai proses pemisahan dua atau lebih
komponen dalam suatu aliran fluida. Proses
itu digunakan untuk memisahkan padatan,
komponen tidak terlarut , dan partikel lain
yang tidak dikehendaki dalam suatu cairan.
Proses filtrasi dengan menggunaka n membran
sering digunakan untuk memisahkan padatan
yang tidak terlarut dalam produk cair. Lapisan
media akan menolak padatan tersuspensi dan
akan menghasilkan cairan yang jernih
(Cheryan 1992).
Proses filtrasi diklasifikasikan berdasarkan
ukuran molekul dari komponen yang tertahan
oleh media filter. Filtrasi dibagi menjadi dua
bagian: filtrasi partikel konvensional (dead–
end filtration) dan proses filtrasi membran
(cross–flow filtration). Pemisahan partikel
besar yang tersuspensi berukuran lebih dari 10
µm dapat menggunakan filtrasi partikel
konvensional sedangkan memisahkan zat
berukuran kurang dari 10 µm menggunakan
filtrasi membran.
Wenten (1999) menyatakan bahwa ada
beberapa perbedaan antara filtrasi partikel
konvensional dan filtrasi membran:
1 Media filtrasi yang digunakan pada proses
konvensional berstruktur terbuka dan
tebal,
sedangkan
pada
membran
bergantung ukuran pori dan tipis.
2 Tekanan filtrasi membran yang digunakan
adalah daya pendorong untuk pemisahan
dan pada filtrasi konvensional tekanan
digunakan untuk mempercepat proses.
3 Desain proses. Aliran umpan pada filtrasi
konvensional tegak lurus media penyaring
dan dilakukan pada sistem terbuka,
sedangkan filtrasi membran menggunakan

6

desain silang atau aliran tangensial dan
dilakukan pada sistem t ertutup.
4 Derajat
pemisahan.
Pada
filtrasi
konvensional, material yang tersuspensi
dapat dipisahkan secara sempurna dari
cairan. Filtrasi membran hanya dapat
memekatkan mineral yang tertahan dalam
jumlah kecil terhadap cairan semula.
Menurut Mallevialle et. al. (1996), pada
dasarnya operasi pemisahan menggunakan
membran adalah memisahkan bagian tertentu
dari umpan (feed) menjadi rentetat (larutan
yang tidak tersaring) dan permeat (larutan
yang telah tersaring). Umpan merupakan
larutan yang berisi satu atau lebih campuran
molekul atau partikel yang akan dipisahkan.
Sesuatu yang melewati pori membran disebut
permeat dan rentetat adalah sesuatu yang tidak
dapat melewati pori membran.
Zeman dan Zydney (1996) menyatakan
prinsip cross–flow filtration pada membran
skematis dapat dilihat pada Gambar 1.
Umpan

Rentetat

Membran

Permeat
Gambar 1 Prinsip Cross –Flow Filtration
Prinsip dead–end filtration pada membran
dapat dilihat Gambar 2.
Umpan

Membran

Permeat
Gambar 2 Prinsip Dead–End Operation

Fouling adalah suatu gejala yang
disebabkan oleh deposisi dan akumulasi
secara irreversible dari partikel submikron
pada permukaan membran atau kristalisasi
serta presipitasi dari partikel berukuran kecil
pada permukaan atau di dalam membran itu
sendiri (Wenten 1999). Menurut Cheryan
(1986),
fouling
merupakan
proses
terakumulasinya komponen–komponen secara
permanen akibat filtrasi itu sendiri. Fouling
membran bergantung pada parameter fisik dan
kimia seperti pH, suhu, kekuatan ion, dan
interaksi spesifik (ikatan H).
Henry (1988) menyatakan bahwa fouling
disebabkan karena terakumulasinya partikel
pada permukaan membran yang semakin lama
semakin menumpuk, sehingga mengakibatkan
terjadinya penurunan fluks dan perubahan
selektivitas.
Fouling
pada
membran
disebabkan antara lain lapisan endapan
organik (seperti makromolekul, bahan
biologis dan sebagainya) dan lapisan endapan
anorganik (seperti logam hidroksida dan
garam –garam kalsium).
Polarisasi konsentrasi dan fouling dapat
membatasi
proses pemisahan dengan
membran karena keduanya menyebabkan
penurunan
fluks
permeat
sehingga
menurunkan
semua
kinerja membran.
Penurunan fluks secara berkelanjutan dapat
disebabkan oleh fouling
partikel–partikel
seperti
koloid,
emulsi,
suspensi,
makromolekul, garam, dan lain–lain yang
menempel pada permukaan membran.
Secara umum ada tiga tipe foulant:
partikel,
lapisan
endapan
organik
(makromolekul, bahan –bahan biologis, dsb),
dan
lapisan endapan anorganik (logam
hidroksida, garam kalsium dsb) (Mulder
1996).
Beberapa cara yang dapat dilakukan untuk
menangani fouling dan polarisasi konsentrasi
sebagai berikut (1) perlakuan awal pada
larutan umpan. Metode meliputi perlakuan
panas, penyesuaian pH, penambahan senyawa
kompleks, klorinasi, penyerapan pada karbon
aktif , penjernihan kimia, ultrafiltrasi, dan
mikrofiltrasi awal, serta (2) sifat –sifat
membran.
Pengurangan polarisasi konsentrasi dapat
dilakukan dengan menambahkan golakan
aliran dekat membran, pencucian berkala,
mengurangi tekanan, mengurangi kadar makro
terlarut (berat molekul tinggi), mempertinggi
suhu ,
dan
memperbesar
kelarutan
makromolekul.
Pencucian pada membran harus dilakukan
untuk mengurangi terjadinya fouling dan

7

polarisasi konsentrasi. Mulder (1996) dan
Wenten
(1999),
menyatakan
metode
pencucian ada empat macam, antara lain:
1 Pencucian balik merupakan metode
pencucian yang hanya dapat dilakukan
pada
membran
mikrofiltrasi
dan
ultrafiltrasi. Teknik pencucian balik
merupakan teknik yang umum digunakan
untuk penghilangan zat pengotor yang
terakumulasi di permukaan membran. Ada
dua cara yang dilakukan yaitu pembilasan
balik (backflushing) dengan menggunakan
permeat dan rangkaian pencucian yang
terdiri dari penghembusan udara melalui
membran
dan
pembilasan
dengan
menggunakan larutan umpan.
2 Pencucian secara mekanik merupakan
metode pencucian yang hanya dapat
dilakukan pada sistem tubular dengan
menggunakan spon.
3 Pencucian secara kimia merupakan
metode pencucian yang sangat penting
dalam mengurangi fouling. Penambahan
zat kimia pada membran dengan jangka
waktu tertentu merupakan ciri dari
pencucian ini. Adapun bahan kimia yang
biasa digunakan untuk pencucian ini
antara lain: asam (H3 PO 4 dan asam sitrat),
basa (NaOH), detergen (alkali dan non–
ionik), enzim (protease, amilase, dan
lipase), senyawa komp