33
3.2.2 Penelitian utama 3.2.2.1. Mikrofiltrasi jus jeruk
Pada setiap awal proses mikrofiltrasi, terlebih dahulu dilakukan analisa larutan umpan yang meliputi : pengukuran pH, total padatan terlarut ºBrix, total
asam, kandungan vitamin C, konsentrasi limonin, dan konsentrasi naringin di dalam jus awal. Pada tahapan penelitian utama, mikrofiltrasi jus jeruk dilakukan
dengan mengoperasikan membran pada tekanan transmembran tunak selama waktu tunak dengan variasi laju alir cross flow umpan yang berkisar antara 0.05 –
0.09 m dtk
-1
. Volume umpan yang digunakan sebanyak satu liter. Parameter yang dilihat pada tahapan ini adalah pengaruh laju alir terhadap fluksi, rejeksi,
dan kualitas jus jeruk. Jus jeruk diresirkulasi selama waktu tunak, setelah itu dilakukan
pengambilan contoh baik dari sisi permeat maupun sisi retentat secara bergantian, kemudian dilakukan pengukuran fluksi. Pada saat pengambilan
contoh permeat, katup V-7 dibuka dan V-9 sedangkan katup V-8 ditutup. Pada saat pengambilan contoh retentat, katup V-7 dan V-9 ditutup sedangkan katup V-
8 dibuka. Analisa terhadap kualitas permeat dan rententat dilakukan meliputi pengukuran pH, total padatan terlarut º Brix, total asam, rasio ºbrix asam,
kandungan vitamin C, konsentrasi limonin, dan konsentrasi naringin. Hasil terbaik yang diperoleh adalah kondisi proses yang menghasilkan fluksi terbesar
dan tingkat rejeksi limonin serta naringin tertinggi atau konsentrasi limonin dan naringin di dalam permeat yang paling rendah.
Setelah hasil permeat terbaik diperoleh, dapat diketahui kondisi operasi yang terbaik untuk menghasilkan fluksi dan rejeksi tertinggi. Kondisi operasi ini
selanjutnya digunakan untuk memprediksi nilai fluksi berdasarkan model matematik.
3.2.2.2. Pengujian Model
Pada tahapan ini dilakukan pengujian terhadap model perpindahan massa pada lapisan tipis thin film berdasarkan pendekatan analisis bilangan tak
berdimensi yang menggunakan dua perhitungan difusi, yaitu difusi Brownian dan shelf-diffusion dan menambahkan sifat reologi jus sebagai faktor koreksi, model
shear-induce diffusion Zidney-Colton, serta model Davis-Sherwood. Konsentrasi limonin dan naringin di dalam jus jeruk sangat rendah sehingga
konsentrasi gel sangat sulit tercapai. Jus jeruk mengandung berbagai komponen
34
kimia salah satunya adalah pektin, maka pada penelitian ini nilai
C
w
limonin dan naringin diasumsikan sama dengan nilai
C
w
pektin menurut Pritchard et al. 1995.
Pengujian model dilakukan dengan mengevaluasi variabel yang berpengaruh terhadap fluksi yaitu laju alir cross flow umpan yang disesuaikan
dengan sifat reologi jus jeruk. Parameter yang diuji adalah fluksi permeat. Penghitungan fluksi dilakukan dengan cara memasukkan nilai kondisi operasi
yaitu laju alir cross flow serta nilai karakteristik jus jeruk seperti ukuran partikel, konsentrasi partikel, dan nilai
n
indeks perilaku aliran ke dalam persamaan matematik dari model yang digunakan. Penghitungan fluksi model didasarkan
pada pendekatan nilai koefisien perpindahan massa. Nilai koefisien perpindahan massa dihitung berdasarkan pendekatan nilai koefisien difusi Brownian dan nilai
koefisien self-diffusion. Fluksi yang diperoleh dari hasil percobaan dibandingkan dengan fluksi yang
dihitung berdasarkan model. Secara lebih rinci tahapan penelitian utama disajikan pada Gambar 11.
35
Gambar 11 Diagram alir tahapan penelitian utama.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pemisahan Limonin dan Naringin dari Jus Jeruk dengan Mikrofiltrasi
4.1.1. Penyaringan awal
Pada proses pembuatan jus, dari buah jeruk dihasilkan jus sebanyak 42.99 . Sisanya adalah kulit sebesar 16.11 , pulp sebesar 29.89 dan biji
sebanyak 2.74 . Kehilangan bagian buah juga terjadi selama proses ini yaitu sebesar 8.27 Tabel 4. Kehilangan bagian buah kemungkinan terjadi pada
proses ekstraksi. Setelah proses ekstraksi masih terdapat bagian buah terutama pulp yang menempel pada sikat serta saringan di dalam mesin pulper
dan hanya dapat dibersihkan dengan air, sehingga tidak dapat dimasukkan ke dalam hasil percobaan. Selain itu kehilangan bagian buah juga terjadi karena
tercecer, tumpah dan menempelnya pulp pada saringan ketika proses penyaringan berseri.
Tabel 4 Persentase berat bagian-bagian buah
Bagian buah Persentase
Berat awal buah Kulit
16.11 Pulp
29.89 Biji 2.74
Sari buah 42.99
Jumlah 91.73 Total Loss
8.27 Total 100.00
Hasil pengamatan terhadap partikel menunjukkan bahwa terjadi pengurangan jumlah partikel besar di setiap tahapan penyaringan. Menurut
Mizrahi dan Berk 1970, jus jeruk merupakan suspensi yang terdiri dari partikel yang heterogen. Ukuran partikel bervariasi antara 0.05
μm – kurang dari 100 μm. Partikel terbesar yang lolos pada penyaringan 65 mesh Gambar 12
berdiameter 10.8 - 15.7 µm, sedangkan yang berbentuk serat memiliki panjang 341.1 µm dan lebar 99.7 µm. Partikel yang berukuran besar ini kemungkinan
merupakan albedo, segmen, dan dinding gelembung jus yang ikut terekstraksi. Penyaringan 150 mesh berhasil mengurangi jumlah partikel besar terutama
serat-serat Gambar 13 dan Tabel 5. Hasil pengukuran terhadap partikel jus
