PEMISAHAN KONJAK GLUKOMANAN MENGGUNAKAN MEMBRAN ULTRAFILTRASI - Diponegoro University | Institutional Repository (UNDIP-IR)

Jurnall Teknologi
Te
Kimia dan Industri, Vol. 2, No. 4, Tahu
ahun 2013, Halaman 164-169
Online di: http://ejournal-ss1.undip.ac.id/index.php/jtki

PEMISAHA
HAN KONJAK GLUKOMANAN ME
ENGGUNAKAN
MEMBRAN ULTRAFILTRASI
SI
Yusian
iana Dewi Afriyani, Anisah Nirmala, Nita Aryan
anti *)
Jurusann Teknik
T
Kimia Fakultas Teknik Universitas Dipon
onegoro
Jl. Prof. Soeddarto Tembalang Semarang 50239 Telp/Fax: (024
24) 7460058
Abstrak

Glukomanan merupaka
kan polisakarida dari jenis hemiselulosa yang terdiri
iri dari ikatan rantai galaktosa,
glukosa dan manosa.. Glukomanan
G
dapat diperoleh dari umbi porang (Amorp
orphalus konjak) dengan metode
isolasi menggunakan bantuan
b
enzim amylase dimana struktur pati dari
ri bahan
b
akan dipecah menjadi
monomer-monomer gula
ula, yaitu galaktosa, glukosa dan manosa. Salah satu
tu usaha peningkatan mutu dan
kemurnian digunakann metode
m
pemisahan menggunakan membran ultrafiltra
ltrasi. Membran yang digunakan

pada eksperimen inii adalah
a
Poly eter Sulfon dengan ukuran pori 20
0 kda.
k
Penelitian menggunakan
konsentrasi umpan 0.5 gr/L dan 1.5 gr/L dengan tekanan
n 1 bar, 2 bar dan 3
bar.KarakteristikKGMm
Mmenunjukkan
bahwaKGMyangmemilikiuku
ukuran
partikel81,2186pm.Permeabilitasme
membranadalah11.87L/m2hbar
dengantipe
membranassimetricberpori.
Profilfluxmenunjukkanb
nbahwa
peningkatantekananakan
menurunkanflu

fluksmembran.
Selain
itu,
rejeksimembranlebih tinggipada
ti
tekanan3bar dibandingkan1bardan 2ba
bar. Namun padatekanan2dan
3bardengan konsentras
rasi yang tinggi rejeksi membran menurun karena tra
transfer massa permeat rendah.
Oleh karena itu, fluks
ks ppermeat yang rendahdisebabkan olehfoulingdan polarisasikonsentrasi.Saran
pol
kami
perlu adanya penelitian
tian lebih lanjut mengenai pengaruhfoulingdanpolarisa
risasikonsentrasi pada membran
ultrafiltrasi.
Kata kunci : ultrafiltras
trasi; Glukomanan; Fluks; Rejeksi

Abstract
Glucomannan is a polys
olysaccharide from hemicelulose variety that consist of the chain bunch of galactose,
glucose and mannose.
e. Glucomannan
G
can be produced from porang (Amorp
orphallus konjac) with isolation
method using enzymee amylase where carbohydrate structure from the m
material will be broken to be
monomers glucose such
uch as galactose, glucose and mannose. One of the effo
efford for increasing yhe quality
and pureness of glucom
omannan can be used separation method using ultrafiltr
iltration membrane. To know the
potential of ultrafiltratio
ation membrane for purification glucomannan will be do
done research for separation of
glucomannan solutionn using

u
ultrafiltration membrane. The membrane usedd in this experiment is Poly ether
sulfon with pores 20 kda.
kd This research used feed concentration of 0.5 gr/L
r/L and 1.5 gr/L, with operation
pressure 1 bar, 2 barr and
a 3 bar. The characteristic of KGM showed that the KGM having particle size of
81.2 to 186 μm. The membrane
me
permeability is 11.87 L/m2 h bar with porou
rous assimetric type. Flux profile
show that the increasee of
o pressure will decrease the membrane flux. In additi
dition, the membrane rejection is
higher for pressure 3 bar
ba than 1 bar and 2 bar. However at pressure of 2 aand 3 bar membrane rejection
decrease with the increa
rease of concentration due to lower permeate mass tran
ransfer. Moreover, low permeate
flux is caused by fouling

ling and polarization of concentration. We suggest forr the
th next research about fouling
affect and polarizationn of
o membrane ultrafiltration.
tion; Glucomannan; Flux; Rejection
Keyword: Ultrafiltratio

164
*) Penulis Penanggung Jawab

Jurnall Teknologi
Te
Kimia dan Industri, Vol. 2, No. 4, Tahu
ahun 2013, Halaman 164-169
Online di: http://ejournal-ss1.undip.ac.id/index.php/jtki

Pendahuluan
Porang (Amorphophall
allus konjac/ konjak/iles-iles) merupakan jenis tan
anaman berbentuk umbi yang

berpotensi memiliki nilai ekono
onomis yang tinggi, karena sebagian besar tanamann ini
i mengandung glukomanan,
sebuah polisakarida yang terdiri
iri dari ikatan D-mannosa dan D-glukosa dengan perba
bandingan rasio 1,6:1 dan ikatan
β(1-4) (Kusmiyati, 2010). Gluk
ukomanan merupakan suatu bahan pengemulsi (emulg
ulgator) pada industri makanan,
kertas dan kosmetika, karena bahan
ba
ini di dalam cairan akan membentuk gel yang
ng mempunyai viskositas cukup
tinggi. Mengingat pentingnya aplikasi
ap
glukomanan dalam berbagai bidang tersebut,, diperlukan
di
teknologi tepat guna
untuk meningkatkan mutu dann kkualitas pemurnian umbi porang yang mempunyaii nilai
n

jual yang rendah menjadi
konjak glukomanan (KGM).Seba
ebagai alternatif, membran ultrafiltrasi (UF) telah digun
unakan dalam proses pemisahan
dan pemurnian konjak glukoman
anan dari umbi porang. Membran ultrafiltrasi mampuu memisahkan polisakarida dari
molekul co-extracted, oligosaka
karida kecil, monosakarida dan garam untuk memeka
ekatkan larutan (Harasek et al.,
2006).
Ultrafiltrasi merupakan
an teknologi pemisahan menggunakan membran unt
ntuk memisahkan berbagai zat
terlarut dengan berat molekul
ul tinggi, bermacam koloid, mikroba sampai pada
datan tersuspensi dalam suatu
larutan.Metode ini menggunaka
kan membran semi permeable untuk memisahkan makromolekul
m
dari larutannya.

Ukuran dan bentuk molekul meru
erupakan faktor penting dalam proses ultrafiltrasi (Muld
lder, 1996).
Membran ultrafiltrasii m
merupakan alternatif metode pemurnian KGM dari umbi
um porang. Namun, informasi
mengenai proses pemurnian KG
KGM dengan membran ultrafiltrasi masih sangat ter
terbatas. Oleh karena itu, perlu
dilakukan penelitian lebih lanjut
ut mengenai fenomena yang terjadi pada membran ultra
trafiltrasi ketika digunakan untuk
memurnikan KGM. Dalam pene
nelitian ini, akan dilakukan analisis terhadap membran
ran ultrafiltrasi untuk pemurnian
KGM dengan menggunakan larutan
lar
model KGM untuk mengetahui pengaruh besa
esarnya tekanan dan konsentrasi
KGM terhadap fluks dan rejeksi,

si, serta karakteristik fouling pada membran.
Dengan mempelajari fenomena
fe
terjadi dalam proses pemisahan KGM deng
ngan membran ultrafiltrasi serta
menganalisa fouling yang terjad
jadi diharapkan dapat berguna bagi penerapan membra
bran ultrafiltrasi sebagai metode
alternatif pemurnian KGM darii te
tepung konjak (umbi porang).
Metode Penelitian
Alat dan Bahan
Membran ultrafiltrasi yang dipak
pakai memiliki spesifikasi: bahan membran PES; jenis
is flatsheet; ukuran pori 20 kDa;
buatan NADIR filtration, Jermaan. Umpan yang digunakan adalah model larutan konjak
ko
glukomanan yang dibuat
dengan melarutkan tepung glukom
komanan dengan aquades pada berbagai konsentrasi.

Gambar Rangkaian Alat
R e te n ta t
U m pan

P e rm e a t
P re ssu re
gauge

P
Tangki um pan
M o d u l m e m b ra n
U F /R O
V a lve
P re ss u re g a u g e

P

Pom pa

165
*) Penulis Penanggung Jawab

Jurnall Teknologi
Te
Kimia dan Industri, Vol. 2, No. 4, Tahu
ahun 2013, Halaman 164-169
Online di: http://ejournal-ss1.undip.ac.id/index.php/jtki
Gambar 1. Skematik Peralatan Ultrafiltrasi
Prosedur Kerja

1.
2.

Tahapan proses yang dil
dilakukan adalah:
Analisa pendahuluan yang
ya meliputi karakteristik membran ultrafiltrasi dann karakteristik
k
konjak glukoman.
Serta
Analisa kinerja membr
bran ultrafiltrasi untuk pemisahan konjak glukoman
anan dengan cara menampung
permeat larutan konjak
ak glukomanan setiap interval waktu 5 menit selamaa 2 jam, kemudian menghitung
fluks dan rejeksi membr
bran dengan rumus sebagai berikut:
o

Fluks membran
ran
Dimana

o

Rejeksi membr
bran
% true 1
Dimana

: fluks (L/ m2h)
: volume larutan (L)
: luas membran (m2)
: interval waktu (h)

J
Q
A
t


100%

%R
Cp
Cf

: % Rejeksi
: konsentrasi permeat (gr/L)
: konsentrasi umpan (gr/L)

Hasil dan Pembahasan
Struktur Morfologi Konjakk G
Glukomanan (KGM)
Untuk mengetahui ukura
uran partikel Konjak Glukomanan dilakukan analisa den
dengan menggunakan mikroskop
elektron (SEM). Dari hasil SEM
M terhadap partikel Konjak Glukomanan didapatkan has
asil pada gambar 2:

1.

Gambar 2.Hasil SEM Partikel Konjak Glukomana
anan
Dari gambar 2 terlihat bahwa
bah tiap partikel glukomanan mempunyai variasi uk
ukuran yang berbeda, mulai dari
81,2-186 mikron, atau 20-200.00
.000 dalton. Variasi ukuran ini merupakan salah satu penyebab
pen
terjadinya fouling pada
membran. Ukuran partikel yang
ng lebih besar dari ukuran pori membran akan terselek
leksi dan tertahan di permukaan,
dan ada pula yang dapat menem
embus pori pada permukaan membran namun tertahan
an di lapisan sublayer sehingga
menghalangi aliran permeat mene
enerobos membran (Baker, 2004).
2.

Karakteristik Membran Ultra
ltrafiltrasi

Permeabilitas pada membra
bran ultrafiltrasi menggambarkan laju filtrasi (fluks) ppada tiap beda tekanan. Untuk
mengetahui kinerja awal membra
bran, dilakukan pengujian terhadap membran ultrafiltras
trasi menggunakan aquades. Data

166
*) Penulis Penanggung Jawab

Jurnall Teknologi
Te
Kimia dan Industri, Vol. 2, No. 4, Tahu
ahun 2013, Halaman 164-169
Online di: http://ejournal-ss1.undip.ac.id/index.php/jtki
permeabilitas ini diperoleh denga
ngan melakukan uji fluks membran dengan aquades pada
ada berbagai tekanan (Yeh et al.,
2003) yaitu 1, 2 dan 3 bar. Perm
ermeabilitas merupakan gradient pada kurva Fluks terh
rhadap TMP sebagaimana dapat
dilihat pada gambar 3:

50
y = 11.87x + 9.3993

Fluks (L/m2h)

40
30
20
10
0
0

1

2

3

TMP (bar)

an Fluks Aquades sebagai Fungsi TMP untuk Penentuan
an Permeabilitas Awal Membran
Gambar 3. Pengukuran
Dari persamaan least
st square gambar 3 didapat permeabilitas membran
an sebesar 11,87 L/m2jam bar.
2
Membran ultrafiltrasi mempunya
nyai nilai permeabilitas antara 10-50 L/m jam bar (Mu
Mulder, 1996), dengan demikian
data permeabilitas yang telah dih
ihitung masuk dalam range permeabilitas membran ultr
ltrafiltrasi.
3.

Pengaruh Konsentrasi terhad
adap Fluks Membran

Gambar 4 menunjukkan profil
pro fluks terhadap waktu pada variasi konsentrasi umpan.
um
Profil normalisasi fluks
pada konsentrasi umpan 1,5gr/L
/L lebih rendah dibandingkan dengan konsentrasi umpan
an 0,5gr/L. Hal ini menunjukkan
bahwa profil fluks dipengaruhi
hi oleh konsentrasi umpan dimana kenaikan konsentra
trasi umpan akan menyebabkan
penurunan fluks. Semakin tingg
ggi konsentrasi mengindikasikan semakin banyak jumlah
jum
kandungan solute dalam
larutan. Selain itu, konsentrasi yang
ya semakin tinggi akan meningkatkan berat jenis laru
arutan umpan yang menyebabkan
viskositas larutan juga tinggi.. V
Viskositas yang tinggi dapat menurunkan difusivita
itas atau transfer massa melalui
membran (Baker, 2004; Mulder,
r, 1996; Pradanos et al., 1995). Transfer massa yang ren
endah menyebabkan larutan sulit
melewati membran dan terakum
umulasi dipermukaan membran membentuk suatu lapis
pisan yang dalam jangka waktu
tertentu dapat menutup dan meny
nyumbat pori membran.

konsentrasi 0.5gr/L
konsentrasi 1.5gr/L

J/Jo

110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

65 70 75 80 85 90 95 100105110115120125130
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60t (menit)
Gambar 4. Profil
ofil Normalisasi Fluks Membran pada berbagai Konsentr
ntrasi pada Tekanan 1 Bar

167
*) Penulis Penanggung Jawab

Jurnall Teknologi
Te
Kimia dan Industri, Vol. 2, No. 4, Tahu
ahun 2013, Halaman 164-169
Online di: http://ejournal-ss1.undip.ac.id/index.php/jtki
4.

Rejeksi Konjak Glukom
omanan
120
konsentrasi
sentrasi
0.5gr/L

Rejeksi (%)

100
80
60
40
20
0
1

2
3
Tekanan
(bar)
Grafik
afik.5. Hubungan % Rejeksi versus Tekanan dan Konsen
sentrasi
Persentase rejeksi suatu
atu membran dipengaruhi oleh perubahan tekanan serta
rta komposisi suatu larutan yang
dilewatkan pada membran. Ga
Gambar 5, menunjukkan adanya peningkatan % rejeks
eksi seiring dengan peningkatan
tekanan operasi. Pada larutan um
umpan dengan konsentrasi glukomanan 0,5 gr/L air dan tekanan 1 bar, 2bar, dan 3bar
diperoleh rejeksi total sugarr sebesar
s
51,91%, 68,57% dan 78,57%. Pada laruta
tan umpan dengan konsentrasi
glukomanan 1,5 gr/L air padaa tekanan 1 bar, 2bar dan 3 bar juga mengalami kena
enaikan rejeksi total sugar yaitu
58,61%, 62,63% dan 74,01%.. P
Peningkatan tekanan umpan menyebabkan rejeksi glukomanan
glu
meningkat.Semakin
tinggi tekanan yang diberikan
an mengakibatkan glukomanan yang melewati membr
bran semakin banyak.Kenaikan
rejeksi karena tekanan disebab
abkan oleh pemampatan (compaction) pada pori-pori
ori membran. Kenaikan tekanan
menyebabkan berkurangnya ukuran
uk
pori membran karena terkompaksi, sehingga rejeksi
re
akan meningkat (Dewi,
2010).
Perubahan konsentrasi la
larutan umpan juga berpengaruh terhadap persentase reejeksi membran yang diperoleh
pada tekanan yang sama. Padaa tekanan
te
yang sama sebesar 1 bar, persentase rejeksii pada
p
konsentrasi 0,5 gr/L yaitu
51,91% lebih kecil dibanding de
dengan konsentrasi 1,5 gr/L yaitu 58,61%. Umpan den
engan konsentrasi 1,5 gr/L lebih
pekat dibanding umpan dengann konsentrasi
k
0,5gr/L sehingga ketika umpan tersebutt dilewatkan
di
pada membran akan
semakin banyak glukomanan yang
ya tertahan pada permukaan membran. Namun demi
mikian, fenomena yang berbeda
terjadi pada tekanan 2 bar dan 3 bar. Pada tekanan 2 bar, persentase rejeksi untuk konsentrasi
ko
0,5 gr yaitu 68,57%
lebih besar dibanding saat konsen
sentrasi 1,5gr yaitu 62,63%. Hal ini disebabkan karenaa adanya
a
pengaruh tekanan yang
tinggi .Umpan dengan konsentra
ntrasi yang tinggi didorong melalui membran dengan
n tekanan yang tinggi sehingga
umpan akan menembus pori-po
pori membran lebih cepat dan gula yang berada pada
pa permukaan membran ikut
menembus membran bersama umpan
um
(Kaliapan, dkk, 2005).
Kesimpulan

1.
2.

3.
4.

Dari hasil penelitian dapatt disimpulkan:
di
Ukuran partikel KGM ber
erdasarkan hasil SEM adalah 81,2-186 mikron. Var
ariasi ukuran partikel tersebut
merupakan salah satu penyeb
yebab fouling pada membran.
Pengukuran permeabilitas awal
aw membran ultrafiltrasi menghasilkan nilai permeab
abilitas 11,87 L/m2jam bar. Nilai
tersebut sesuai dengan rang
nge nilai permeabilitas membran ultrafiltrasi yaitu pad
ada kisaran 10-50 L/m2jam bar.
Sedangkan, berdasarkan hasi
asil SEM membran ultrafiltrasi termasuk dalam jenis porous
por
asimetrik.
Fluks permeat dan persentas
tase rejeksi dalam operasi membran dipengaruhi oleh konsentrasi
k
larutan dan tekanan
operasi membran.
Semakin tinggi kenaikan konsentrasi
ko
larutan akan menyebabkan penurunan flu
fluks karena konsentrasi larutan
yang tinggi akan menurunk
nkan transfer massa permeat menerobos membran. Penurunan
Pe
fluks membran juga
disebabkan oleh fouling dan polarisasi konsentrasi karena pada konsentrasi yang
yan tinggi, makromolekul akan
mengendap membentuk lapis
pisan gel pada permukaan membran.

168
*) Penulis Penanggung Jawab

Jurnall Teknologi
Te
Kimia dan Industri, Vol. 2, No. 4, Tahu
ahun 2013, Halaman 164-169
Online di: http://ejournal-ss1.undip.ac.id/index.php/jtki
5.

6.

Semakin tinggi tekanan operasi
ope
nilai fluks akan semakin tinggi. Namun tekan
anan operasi membran memiliki
batas optimum tekanan karena
kar
tekanan yang terlalu tinggi akan menyebabka
kan polaarisasi konsentrasi dan
penurunan fluks.
Semakin tinggi konsentrasi,
si, maka persentase rejeksi makin tinggi dikarenakan
n semakin pekatnya konsentrasi
larutan. Namun terdapat fenomena
fe
berbeda, semakin tinggi konsentrasi pad
ada tekanan yang tinggi akan
menurunkan persentase rejek
ejeksi. Hal ini karena umpan mengalir melalui membra
ran semakin cepat pada tekanan
yang tinggi.

Ucapan Terima Kasih
Penulis mengucapkan terima
t
kasih kepada Nita aryanti ST., Mt., Ph.D. selaku
se
dosen pembimbing yang
telah memberikan bantuan dan m
masukan dalam penelitian.
Daftar Pustaka
Baker, R.W., 2004. Membrane Technology
T
and Applications, second ed. John Wiley & Son,
California.
Go
G., Sixta, H., Friedl, A., 2006. Evaluation of
o alkali resistant nanofiltration
Harasek, M., Schlesinger, R., Gotzinger,
membranes for the sep
separation of hemicelluloses from concentrated alkalin
aline process liquors. Journal of
Desalination 192, 303--314.
Kusmiyati, 2010. Perbandingann umbi
u
iles-iles dan singkong sebagai substrat fermentas
tasi
Saccharomyces cerevise
iseae dalam produksi bioetanol. Jurnal Bioteknologi 7,, 63-72.
6
Mulder, M., 1996. Basic Principl
iples of membrane Technology, second ed. Kluwer Acad
cademic
Publishers, Netherlands.
ds.
Pradanos, P., et al., 1995. A Com
omparative Analysis of fluks Limit Models for Ultrafiltra
ltration
Membranes. Journal of Membrane
M
Science 108, 129-142.
Yeh, H.M., Wu, H.P., Dong, J.F.
.F., 2003. Effects of Design and Operating Parameterss oonThe Declination of Permeate
Flux for Membrane Ult
Ultrafiltration Along Hollow-fiber Modules. Journal off Membrane
M
Science 213, 33-44.

169
*) Penulis Penanggung Jawab