45
4.1.5. Profil rejeksi membran terhadap senyawa limonin dan naringin
Proses mikrofiltrasi terhadap jus jeruk mampu merejeksi senyawa limonin dan naringin. Konsentrasi limonin menurun selama proses mikrofiltrasi.
Konsentrasi limonin menurun tajam pada menit - menit pertama mikrofiltrasi dan cenderung fluktuatif Gambar 20. Setelah 10 menit filtrasi, penurunan
konsentrasi limonin mulai konstan. Profil rejeksi yang fluktuatif mungkin saja terjadi karena sifat limonin yang cenderung tidak stabil. Rejeksi membran
terhadap limonin menunjukkan kestabilannya setelah 30 menit filtrasi dan mampu merejeksi limonin rata-rata sebesar 96 dengan konsentrasi di dalam permeat
sebesar ± 0.51 µg ml
-1
Gambar 21. Dengan demikian, konsentrasi limonin di dalam permeat berada di bawah batasan konsentrasi yang dapat diterima
konsumen, yaitu 6 µg ml
-1
Chandler Kefford 1966; Puri 1984; Mozaffar 1998.
TMP=1.27 bar; v = 0.06 mdtk
2 4
6 8
10 12
14 16
0 1 1 2
3 4
5 7
9 11 13 15 20 25 30 40 50 60 80 90
Waktu filtrasi menit Konsentrasi
limonin µg ml
-1
Gambar 20 Perubahan konsentrasi limonin dalam permeat selama mikrofiltrasi. Perubahan konsentrasi naringin di dalam permeat selama mikrofiltrasi relatif
stabil Gambar 21. Konsentrasi naringin menurun tajam pada menit pertama filtrasi dan setelah itu cenderung konstan Gambar 22, dimana rejeksi terhadap
naringin relatif konstan, yaitu ± 80 dengan konsentrasi di dalam permeat sebesar ± 69 µg ml
-1
. Penurunan konsentrasi limonin dan naringin serta peningkatan rejeksi
berkaitan erat dengan penurunan fluksi permeat. Penurunan fluksi dan peningkatan rejeksi secara cepat menunjukkan bahwa pada awal proses
mikrofiltrasi, terjadi deposisi sebagian besar partikel tersuspensi di permukaan
46
membran dan membentuk lapisan cake. Lapisan cake ini dapat menurunkan porositas membran Grandison et al. 2000 sehingga menyebabkan senyawa
limonin dan naringin tertahan. Penurunan fluksi secara cepat pada awal proses mikrofiltrasi juga dilaporkan oleh Bruijn et al. 2002 pada ultrafiltrasi jus apel.
50 100
150 200
250 300
350 400
0 1 1 2
3 4
5 7
9 11 13 15 20 25 30 40 50 60 80 90
Waktu filtrasi menit
Konsentrasi naringin µg ml
-1
TMP=1.27 bar; v=0.06 mdtk
Gambar 21 Perubahan konsentrasi naringin dalam permeat selama mikrofiltrasi.
20 40
60 80
100 120
1 1 2
3 4
5 7
9 11 13 15 20 25 30 40 50 60 80 90
Waktu filtrasi menit Rejeksi
Limonin Naringin
`
Gambar 22 Rejeksi membran terhadap senyawa limonin dan naringin selama mikrofiltrasi pada TMP =1.27 bar dan v = 0.06 m dtk
-1
.
47
Terdepositnya limonin dan naringin pada membran juga dibuktikan oleh konsentrasi limonin dan naringin di dalam retentat yang rendah masing-masing
sebesar ± 2 µg ml
-1
dan ± 50 µg ml
-1
. Hasil ini menunjukkan bahwa konsentrasi limonin dan naringin di dalam permeat dan retentat tidak berbeda.
Dalam kaitannya dengan rejeksi membran, molecular weight cut off MWCO yang berhubungan dengan ukuran pori membran biasanya digunakan
untuk merepresentasikan karakteristik rejeksi dari membran Jonsson 1986. Pada penelitian ini, ukuran pori membran mikrofiltrasi yang digunakan adalah 0.1
µm dan berdasarkan spektrum yang dikeluarkan oleh Osmonics 2007 setara dengan ± 100.000 Dalton. Jika efektifitas pori membran untuk merejeksi
didasarkan pada MWCO, maka seharusnya limonin dan naringin lolos karena berukuran jauh lebih kecil yaitu masing-masing 470.5 Dalton dan 580 Dalton.
Namun demikian, hasil penelitian menunjukkan bahwa membran mikrofiltrasi mampu merejeksi senyawa limonin dan naringin. Hasil yang sama telah
dilaporkan oleh Rai et al. 2006a. Dalam pengamatannya, efek MWCO terhadap fluksi permeat pada jus Citrus sinensis mosambi. Hasil analisa
menunjukkan bahwa penurunan fluksi permeat pada ultrafiltrasi mosambi hasil depektinasi terutama disebabkan oleh lapisan cake yang terbentuk selama
proses filtrasi. Ketika filtrasi dikendalikan oleh pembentukan lapisan cake, efek MWCO dan ukuran pori tidak signifikan jika ultrafiltrasi dioperasikan dalam
jangka waktu lama. Mekanisme penyumbatan pori sebagian atau keseluruhan terjadi dalam menit-menit pertama ketika filtrasi dimulai.
Selain karena pengaruh pembentukan lapisan cake pada permukaan membran akibat polarisasi konsentrasi, tingginya rejeksi limonin dan naringin
kemungkinan disebabkan karena molekul limonin dan naringin membentuk rantai yang panjang dan bercabang atau teragregat dengan senyawa kimia lainnya
seperti pektin. Menurut Joslyn 1962 diacu dalam Hernandez 1992a, rejeksi pektin tidak berkorelasi langsung dengan berat molekul jika molekul pektin
membentuk rantai linier atau bercabang dan menurut Hernadez 1992a MWCO biasanya diperhitungkan untuk partikel yang berbentuk globular.
Agregasi limonin dan naringin dengan pektin sangat mungkin terjadi karena menurut Rouse 1977 pektin merupakan hidrokoloid yang memiliki sifat
pengemulsi dan thickener. Ini berarti bahwa pada struktur molekul pektin terdapat gugus polar OH
-
dan non polar gugus amida. Gugus polar molekul pektin dapat berikatan dengan senyawa polar seperti air, sedangkan gugus non
48
polar pektin dapat berikatan dengan senyawa non polar termasuk di dalamnya limonin dan naringin. Sifat hidrokoloid pektin juga dimanfaatkan oleh Shandu
2004 untuk mengurangi limonin di dalam jus jeruk Kinnow. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa pektin mampu mengurangi limonin di dalam jus.
Menurut Rouse 1977, pektin merupakan koloid alami yang bersifat penstabil dan membuat kekentalan pada jus. Ketika koloid terdegradasi, jus
menjadi bening dan encer serta terjadi pengendapan bahan koloid yang tersuspensi menjadi padatan tak terlarut berukuran besar yang dinamakan pulp.
Dalam penelitian ini, pulp merupakan partikel putih berbentuk bulat sebagaimana terlihat pada Gambar 14 dan cukup banyak terdapat di dalam jus.
Partikel tersebut membentuk rantai yang terlihat sambung menyambung serta bertumpuk-tumpuk. Partikel-partikel tersebut tidak terlihat lagi pada jus hasil
mikrofiltrasi sebagaimana yang ditunjukkan pada Gambar 23. Hasil penelitian menunjukkan adanya korelasi positif antara kandungan
padatan tersuspensi dengan konsentrasi limonin dan naringin di dalam permeat. Ketika sebagian besar limonin dan naringin terejeksi, partikel warna serta partikel
putih yang tersuspensi juga tidak terlihat lagi di dalam permeat hasil resirkulasi yang ditunjukkan oleh warna permeat hasil resirkulasi yang bening Gambar 23.
Keterkaitan antara padatan tersuspensi dengan limonin dan naringin semakin diperkuat oleh hasil pengamatan terhadap permeat resirkulasi menggunakan
mikroskop. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa tidak terlihat lagi adanya partikel di dalam permeat Gambar 24.
Gambar 23 Jus hasil mikrofiltrasi.
49
Gambar 24 Pengamatan dengan mikroskop terhadap permeat hasil mikrofiltrasi yang diresirkulasi.
4.1.6. Pengaruh tekanan transmembran terhadap fluksi jus dan rejeksi
Kategori