PEMISAHAN PATI DAN MALTOSA MENGGUNAKAN MEMBRAN KOMPOSIT

PMMA-SILICA FUME-POLIAMIDA

Oleh : Wenny Sulistia Dewi/10506082Pembimbing : Dr. Suryo Gandasasmita

Pendahuluan Makanan rendah kalori menjadi alternatif utama makanan sehat karena kalori yang berlebihan memicu berbagai penyakit Sirup pati dan maltosa merupakan bahan baku utama dalam pengolahan makanan rendah kalori Diperlukan adanya teknik pemisahan pati dan maltosa untuk menghasilkan pati yang lebih murni Maka dibuat membran polimer PMMA/SF komposit, selektif terhadap pati dan maltosa

Pendahuluan

Larutan Pati-Maltosa

Molekul pati tertahan

Molekul maltosa

Membran selektif

Fasa Umpan

Fasa Permeat

Tujuan1. Membuat atau mensintesis membran komposit

Poli(metilmetakrilat) atau (PMMA) dan silica fume dengan teknik inversi fasa.

2. Menentukan komposisi terbaik Poli(metilmetakrilat)/silica fume.

3. Melakukan komposit membran dengan teknik polimerisasi antarmuka (interfacial polymerisation) antara trimesoil klorida (TMC) dan m-fenilendiamin (MPD).

4. Mengkarakterisasi dan mengevaluasi kinerja membran komposit PMMA-silica Fume dalam memisahkan pati dan maltosa.

Tinjauan PustakaMembran Pemisahan Menurut IUPAC membran didefinisikan sebagai struktur,

memiliki sisi lateral yang jauh lebih besar dibandingkan ketebalannya, dapat melakukan transfer massa dengan bantuan variasi gaya dorong.

3 Jenis membran pemisahan : Membran carrier Membran berpori Membran tidak berpori

Tinjauan PustakaMembran KompositMerupakan membran yang terdiri dari

beberapa lapisan yang berasal dari campuran senyawa yang berbeda, atau beberapa lapis membran yang sejenis maupun yang berlainan. (IUPAC)

Membran komposit bertujuan mengatasi kekurangan dari membran yang ada sebelumnya

Tinjauan PustakaProses Anealling Proses perlakuan panas yang ditujukan untuk

melunakkan dan menaikkan kembali keuletan benda kerja agar dapat dideformasi lebih lanjut,

Proses annealing biasanya digunakan dalam bidang teknologi material, misalnya pada pembentukan baja dan logam lainnya.

Perlakuan pemberian panas pada membran bertujuan agar struktur membran berdeformasi membentuk pori yang lebih rapat, sehingga diharapkan dapat meningkatkan selektivitas.

Tinjauan PustakaPoli(metilmetakrilat) atau PMMA

PMMA terbentuk dari reaksi polimerisasi metilmetakrilat

- Jernih(tidak berwarna)- Struktur amorf

piranti berbahan plastik, antara lain digunakan di bidang optik, furniture,

bahkan dibidang pengobatan dan implant.

Aplikasi

Sifat

Sintesis

Tinjauan PustakaSilica Fume (SF)

Silika mikro, yang dihasilkan dalam reaksi reduksi batu bara pada

pembakaran dalam tanur listrik untuk menghasilkan silikon dan paduan logam

- Berdiameter sekitar 0.1 µm-Ukuran partikel 100x lebih kecil

dibandingkan semen-Hidrofil

- campuran semen- melindungi besi dalam beton terhadap

korosi- membran : pengisi pori

membranpolimer

Sintesis

Sifat

Aplikasi

Tinjauan PustakaPati (starch) Bentuk polimer glukosa (polisakarida), bahan

utama yang dihasilkan tumbuhan untuk menyimpan kelebihan glukosa yang sebagai hasil dari fotosintesis.

Terdapat 2 jenis pati antara lain, amilosa dan amilopektin.

Amilosa Amilopektin

Tinjauan PustakaMaltosaBentuk dimer dari glukosa (disakarida)Maltosa dihasilkan dari hasil degradasi pati

dengan menggunakan enzim amilaseMaltosa memiliki karakteristik yang khas,

mengatur viskositas, tidak mempengaruhi flavor(rasa), tekanan dan kelarutan tinggi, dan tidak mengubah tekstur produk

Tinjauan PustakaFluksSalah satu tolok ukur kinerja membranDidefinisikan sebagai volum permeat yang dihasilkan dalam jangka waktu

tertentu untuk luas permukaan tertentuSemakin besar fluks, semakin mudah suatu spesi

berpemeasi melewati membran.

Tinjauan PustakaRejeksiMerupakan alat ukur kinerja membran, menjadi

dasar evaluasi terhadap pemisahan yang dilakukan.

Didefinisikan sebagai perbandingan antara konsentrasi analit dalam fasa permeat (Cp) dengan konsentrasi analit dalam fasa umpan (Cu)

Metode PenelitianGaris Besar Cara Kerja

Sintesis Komposisi membran PMMA/SF terbaik, diberikan perlakuan, dan dikomposit

Fluks dan rejeksi membran terhadap larutan Pati-Maltosa

Morfologi membran dengan SEM, struktur dan ikatan kimia dengan IR, uji sifat fisik(ketebalan dan sudut kontak)

Cara KerjaSintesis Membran PMMA/SF

Cara KerjaUji Karakterisasi Membran

Uji Fluks dan % Rejeksi Membran

Morfologi Membran

Cara KerjaUji Karakterisasi MembranStruktur dan Ikatan Kimia dengan IR Ketebalan Sudut kontak

Hasil dan PembahasanData Komposisi Membran

Tanggal Komposisi Massa (gr) KeteranganPMMA DMF SF % weigt PMMA PMMA : SF(w:w)03/10/2009 3,7597 11,2526 1,8798 25 2 : 1 gagal04/10/2009 2,2556 12,7536 1,125 15 2 : 1 sudah dikarakterisasi (rusak)06/10/2009 2,2573 12,7553 - 15 - gagal07/10/2009 3,0123 12,0198 0,303 20 10 : 1 Dikarakterisasi10/10/2009 3,0174 12,0134 - 20 - gagal24/11/2009 3,015 12,0446 0,6034 20 5 : 1 sudah dikarakterisasi (rusak)08/12/2009 3,01 12,1095 0,2009 20 15 :1 Dikarakterisasi16/12/2009 3,013 12,0241 0,6148 20 5 : 1 sudah dikarakterisasi (rusak)21/12/2009 3,0312 12,0521 0,6148 20 5 : 1 Dikarakterisasi05/01/2010 3,3301 11,7153 0,2226 22 15 : 1 Dikarakterisasi06/01/2010 3,3286 11,725 0,666 22 5 : 1 Dikarakterisasi08/02/2010 3,3022 11,7261 0,2207 22 15 : 1 Dikarakterisasi08/02/2010 3,3139 11,7221 0,2216 22 15 : 1 Dikarakterisasi18/02/2010 3,3048 11,7127 0,224 22 15 : 1 Dikarakterisasi18/02/2010 3,7594 11,2564 0,2568 25 15 : 1 Di -anneal & dikarakterisasi (rusak)03/03/2010 3,317 11,7141 0,2204 22 15 : 1 Di -anneal & dikarakterisasi03/03/2010 3,7542 11,2512 0,255 25 15 : 1 Di -anneal & dikarakterisasi22/03/2010 3,7665 11,2658 0,2516 25 15 : 1 air dingin, di-anneal & dikarakterisasi22/03/2010 3,7697 11,2911 0,2519 25 15 : 1 air dingin, di-anneal & dikarakterisasi14/10/2010 3,7595 11,2554 0,25 25 15 : 1 air dingin, di-anneal & dikarakterisasi14/10/2010 3,7683 11,2553 0,2503 25 15 : 1 air dingin, di-anneal& komposit (rusak)22/10/2010 3,7665 11,2555 0,2501 25 15 : 1 air dingin, di-anneal, dikomposit & dikarakterisasi

Hasil dan Pembahasan

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.250

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

Perbandingan Fluks dengan Perbedaan Jum-

lah SF

Berat SF (g)

Fluks(mL/mnt.

cm2)

Fungsi SF dalam membran adalah mengisi pori membran, menambah sifat hidrofob membran.

Komposisi SF tertentu menunjukkan puncak fluks.

Namun semakin banyak SF akan menurunkan ketahanan membran.

Hasil dan Pembahasan

18 19 20 21 22 23 24 25 2600.050.1

0.150.2

0.250.3

0.350.4

0.450.5

Perbandingan Fluks dengan perbandingan Komposisi

PMMA

%PMMA

Fluks(mL/mnt.

cm2)

Peningkatan konsentrasi PMMA, menurunkan nilai fluks.

Pori membran semakin rapat seiring peningkatan konsentrasi PMMA

Maka dipilih membran degan komposisi terbaik yaitu membran PMMA 25 %, dengan jumlah SF 1:15

Hasil dan Pembahasan

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50

0.05

0.1

0.15

0.2

Perbandingan Fluks dengan Membran yang Berbeda Perlakuan

Aqua dmPati-Maltosa

Perlakuan Membran

Fluks(mL/mnt.cm2)

Ket :Tanpa Perlakuan (1)Anealing (2)Anealing + Casting air dingin (3)2 perlakuan + komposit (4)

Terjadi fenomena fouling Perlakuan anealling &

casting dengan air dingin membuat pori membran lebih rapat

Pori membran komposit paling rapat.

Hasil dan Pembahasan

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50.00%

20.00%

40.00%

60.00%

80.00%

100.00%

120.00%% Rejeksi Membran dengan Perlakuan

Berbeda

% Rejeksi, Pati% Rejeksi, Mal-tosa

Perlakuan Membran

% Rejeksi Membran

Ket :Tanpa Perlakuan (1)Anealling (2)Casting air dingin (3)Anealling + Casting air dingin (4)2 perlakuan + komposit (5)

Hasil dan Pembahasan Perlakuan Anealling , casting air dingin, maupun

keduanya menunjukkan peningkatan % rejeksi membran terhadap pati.

Hasil terbaik ditunjukkan oleh membran komposit, yang juga diberikan kedua perlakuan tersebut.

Daya pisah dengan maltosa juga sangat baik, ditinjau dari % rejeksi membran yang sangat rendah terhadap maltosa.

Namun kekurangannya adalah nilai fluks yang sangat kecil. Sampel

% RejeksiPati Maltosa

1 106,23 6,392 105,35 6,393 105,35 -8,1E-064 103,60 -6,39

Hasil dan PembahasanUji Sifat Fisik Membran1. Ketebalan Membran = 0,13 mm

Membran komposit lebih tebal dibandingkan membran non-komposit, karena keberadaan poliamida yang terbentuk di permukaan.

2. Sudut Kontak = 52Nilai tersebut menunjukkan bahwa membran bersifat hidrofobik.

Hasil dan PembahasanMorfologi Membran

Terdapat lapisan komposit pada permukaan membran

Struktur pori yang tidak simetris dan sangat rapat

Hasil dan PembahasanStruktur & Ikatan Kimia

50075010001250150017502000250030003500400045001/cm

30

40

50

60

70

80

90

100

%T

3631

.96

3531

.66

3446

.79

2995

.45

2953

.02

2846

.93

1730

.15

1631

.78

1479

.40

1442

.75

1388

.75

1269

.16

1240

.23

1193

.94

1120

.64

987.55 839.03

754.17

478.35

401.19

wny

Hasil dan Pembahasan

50075010001250150017502000250030003500400045001/cm

45

52.5

60

67.5

75

82.5

90

97.5

%T

3630

.03

3556

.74

3439

.08

2995

.45

2953

.02

2843

.07

2592

.33

2374

.37

2050

.33

1965

.46

1730

.15

1633

.71

1479

.40

1446

.61

1388

.75

1273

.02

1244

.09

1195

.87

1145

.72

1062

.78

989.

4896

4.41

912.

33

842.

89

752.

2469

6.30

651.

9459

6.00

553.

57

482.

20

401.

19

untungpmma

50075010001250150017502000250030003500400045001/cm

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

%T

3468

.01

1658

.78

1618

.28

1112

.93

804.

32

474.

49

siv

50075010001250150017502000250030003500400045001/cm

30

40

50

60

70

80

90

100

%T

3631

.96

3531

.66

3446

.79

2995

.45

2953

.02

2846

.93

1730

.15

1631

.78

1479

.40

1442

.75 13

88.7

5

1269

.16

1240

.23

1193

.94

1120

.64

987.

55

839.

03

754.

17

478.

35

401.

19

wny

PMMA

Silica Fume

Membran Komposit

Kesimpulan Komposisi membran terbaik adalah PMMA 25%,

dengan jumlah SF 1:15. ditinjau dari nilai % rejeksi membran terhadap pati & maltosa, besar fluks , dan ketahanan mekanik membran.

Perlakuan anealling dan casting dengan air dingin meningkatkan % rejeksi membran terhadap pati.

Membran komposit yang dilakukan kedua perlakuan tersebut menunjukkan hasil terbaik, yaitu % rejeksi membran terhadap pati mencapai 100% dan terhadap maltosa sebesar 6,39%.

Namun kekurangannya adalah fluks yang sangat kecil, oleh karena itu diperlukan studi lebih lanjut untuk meningkatkan fluks membran komposit PMMA-SF-poliamida tersebut.

Daftar PustakaRusli, Handajaya. 2009. Studi Pemisahan Pati dan

Maltosa Menggunakan Membran Komposit PMMA – Bentonit – Poliamida,, Skripsi. Institut Teknologi Bandung. Bandung.

Kuncoro, Robert. 2008. Amobilisasi Enzim Ekstrak Kasar Pada Membran Poli(metil metakrilat) sebagai Membran Bioreaktor,, Skripsi. Institut Teknologi Bandung. Bandung.

Paramita, Ratih. 2008. Pembuatan Membran Bioreaktor Ekstrak Kasar Enzim α-Amilase untuk Penguraian Pati,, Skripsi. Institut Teknologi Bandung. Bandung.

Terima Kasih