Teknik Perakitan Unit Filtrasi Membran Oleh : Herlina G.S

TEKNIK PERAKITAN UNIT FILTRASI MEMBRAN DAN PENGUJIAN KINERJANYA PADA PRODUK

Oleh : Herlina Gettri Setyawati / 12907

Teknologi membran untuk filtrasi berkembang cepat sejak dikomersialisasikan oleh Sartorius-Werk di Jerman pada 1927. Pengembangan dan aplikasi teknologi ini semakin beragam dan menjadi salah satu teknologi alternatif yang baik dalam proses filtrasi beberapa produk olahan pertanian. Aplikasi membran telah digunakan antara lain pada proses desalinasi, pemekatan susu, penjernihan jus buah, dan hemodialisis. Beberapa penelitian aplikasi membran telah dilakukan di Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pasca panen Pertanian (BB Pascapanen), Bogor, untuk menjernihkan minyak kelapa murni (VCO) dan larutan isotonic air kelapa (Syah et al. 2006), minyak jarak (Sumangat et al. 2007), mengurangi rasa pahit pada jus jeruk (Setyadjit et al. 2007), memekatkan jus jambu biji (Setyadjit et al. 2008), dan menjernihkan jus rambutan (Setyadjit 2009) dengan menggunakan unit filtrasi membran yang dirakit sendiri. Filtrasi dengan membran dapat memisahkan makromolekul dan koloid dari larutannya. Serat membran mempunyai diameter pori yang berbeda. Berdasarkan ukuran pori, membran filtrasi dibagi menjadi membran mikrofiltrasi (MF), yang mempunyai diameter pori 0,1 μm, membrane ultrafiltrasi (UF) dengan pori 0,001μm, dan reverse osmosis (RO) dengan pori 0,0001 μm.

Bentuk modul membran digolongkan dalam beberapa tipe, seperti modul tubulaer (silinder padat), spiral, pelat datar, dan hollow fiber (silinder berlubang di tengah). Modul tipe hollow fiber dan kapiler merupakan jenis yang umum digunakan. Jenis ini mempuyai kerapatan 10.000-30.000 serat kapiler yang tersusun dalam bundel silindris, di mana satu bundel terdiri atas sekitar 4.000 serat. Diameter serat 1-2 mm dan ketebalan dinding 50 μm (GDP Filter 2006). Percobaan bertujuan merakit unit filtrasi membran dan mengujinya untuk filtrasi jus jeruk siam dan produk olahan lainnya.

1.      BAHAN DAN METODE

Percobaan dilaksanakan di Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian (BB Pascapanen), Bogor, selama empat tahun (2006-2009). Bahan dan alat yang digunakan untuk merakit unit filtrasi membran adalah klep/ katup ¼ inci, pipa poliuretan diameter 6 mm, sokdrat ¼ inci, nipel slang ¼ inci, pengukur tekanan (pressure gauge) 1-15 Bar, T-drat ¼ inci, knee-drat ¼ inci, klem 200 mm x 5 mm, pelat akrilik tebal 6 mm, stahl stainless steel 2 cm x 4 cm, dan bahan pembuat jus, yaitu jeruk siam dan jambu biji merah. Alat yang sangat penting dalam percobaan ini adalah pompa diafragma 24 volt 124 psi dan silinder modul membrane tipe hollow fiber dari bahan polisulfon dengan dimensi panjang (p) x diameter (d) sebagai berikut: (a) mikrofiltrasi 50 cm (p) x 2 inci (d); ultrafiltrasi 60 cm (p) x 2 inci (d), dan reverse osmosis 30 cm (p) x 2 inci (d). Perlakuan yang dicoba di antaranya adalah pengujian kinerja terhadap jus jeruk. Percobaan dimulai dengan merencanakan sistem alur proses yang akan digunakan untuk merakit unit membran. Sistem alur proses direncanakan bersama oleh peneliti dan teknisi. Pada tahap awal, dilakukan pembuatan gambar secara skematis, dilanjutkan dengan penyiapan bahan dan alat yang diperlukan, penyediaan bahan dan alat, dan perakitan unit membran filtrasi. Pada tahap terakhir dilakukan uji fungsional dan uji kinerja.

2.      PERAKITAN UNIT MEMBRAN

Perakitan unit membran didasarkan pada tahapan proses penggunaan membran, yang meliputi proses filtrasi dan pencucian. Pencucian bertujuan membersihkan modul membran setelah proses filtrasi selesai. Pada proses filtrasi (Gambar 1a), umpan (bahan cairan yang akan difiltrasi) dialirkan dari wadah penampungan ke membran dengan menggunakan pompa. Cairan akan bergerak dan difiltrasi dalam membrane dan keluar pada ujung modul membran sampai semua bahan yang difiltrasi habis. Pada sisi modul terdapat dua saluran pengeluaran hasil filtrasi. Pada proses pencucian, arah aliran dimulai dari tangki hasil yang diisi air bersih. Pencucian dilakukan berulang sampai hasil cucian jernih (Gambar 1b).

Perakitan proses filtrasi dimulai dengan memasang nipel dan slang pada sokdrat. Pipa dari pompa disambungkan ke katup dan T-nipel pada salah satu ujung modul membran. Pada bagian ujung modul membran yang menjadi tempat pengeluaran bahan dipasang pengukur tekanan dan katup. Pada tahap berikutnya, pipa pada pompa disambungkan ke katup dan nipel pada salah satu ujung modul membran. Pada bagian ujung modul membran yang menjadi tempat pengeluaran bahan dipasang pengukur tekanan dan katup. Selanjutnya, pipa dikembalikan ke tempat penampungan bahan. Komponen rangkaian membran yang digunakan pada pengujian filtrasi jus jeruk siam dapat dilihat pada Gambar 2.

Alur proses pencucian dimulai dari sisi modul membran, dipasang pipa yang bertemu pada T-drat. Dengan demikian, pipa pengeluaran hanya satu dan dipasang katup. Dari Tnipel dipasang pipa yang berhubungan dengan pipa umpan dari wadah penampungan bahan (Gambar 3 dan 4).

3.      CARA KERJA MEMBRAN

Pada perakitan unit filtrasi membran, modul yang digunakanadalah tipe hollow fiber yang mempunyai sistem cross flow dimana aliran bahan berjalan searah dalam serat membrane dengan memberi tekanan pada katup pengeluaran. Aliran bahan akan menekan dinding pori kapiler yang mempunyai diameter pori 10.000-30.000 Dalton (Walas 1988).

Modul membran yang dirakit mempunyai molecular weight cut-off (MWCO) 20.000 Dalton sehingga bahan yang mempunyai berat molekul di bawah 20.000 Dalton akan menembus dinding kapiler, sedangkan bahan yang tidak tersaring akan bergerak searah serat kapiler dan keluar dari ujung modul membran. Hasil pemisahan akan terkumpul dan

keluar pada saluran pengeluaran pada sisi modul membran. Kapasitas pemisahan ditentukan oleh besar kecilnya tekanan, yang dapat dipantau dengan pengukur tekanan dengan cara mengatur katup. Tekanan yang digunakan 1 bar. Karena menggunakan membran buatan GDP Filter Co, tekanan yang dianjurkan maksimum 2 bar. Semakin tertutup katupnya, kapasitas pemisahan atau hasil semakin banyak. Proses pencucian membran dilakukan dengan mengalirkan air sebagai umpan melalui pipa pengeluaran bahan (Gambar 1b). Katup pengeluaran hasil (V4) dan pemasukan bahan (V1) ditutup. Katup pengeluaran bahan pada ujung modul sebelah kanan (V3) dan kiri (V2) dibuka. Dengan demikian, air akan mengalir masuk melalui sisi modul ke dalam ruang membran dan menembus dinding kapiler, bergerak ke arah kiri dan kanan dalam pipa kapiler. Aliran air akan membawa partikel yang menempel pada permukaan dinding dalam kapiler keluar dari modul membran sehingga modul bersih kembali.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=teknik+perakitan+unit+filtrasi+dan+pengujian+kinerjanya&source=web&cd=1&cad=rja&ved=0CEAQFjAA&url=http%3A%2F%2Fpustaka.litbang.deptan.go.id%2Fpublikasi%2Fbt16111j.pdf&ei=sLIZUavhDsbxmAWcmIHAAg&usg=AFQjCNE0JlqdMr4A0BD1Yvv4jCAlRikRMQ&bvm=bv.42261806%2Cd.bmk

GDP Filter. 2006. Ultrafiltration Lab Scale Type Module S-1510. GDP Filter.Co., Bandung

Risfaheri, T. Hidayat, S. Yuliani, Ma’mun, R.B. Djajasukmana, A. Suparman, Tritianingsih, dan A. Gani. 2001. Rekayasa Teknologi Membran Filtrasi untuk Meningkatkan Mutu Minyak Atsiri Rakyat. Laporan Akhir, Balai Penelitian Tanaman Rempah dan Obat, Bogor.

Setyadjit, S. Prabawati, E. Sukesih, Suyanti, A.N.A. Syah, E. Savitri, T.H. Kusdinar, Tisnawati, dan Siswadi. 2007. Penanganan Pengolahan Jeruk Mendukung Program Pengembangan Jeruk di Kalimantan Barat. Laporan Akhir. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian, Bogor.

Setyadjit, D. Sumangat, E. Sukesih, dan T. Haryati. 2008. Inovasi Teknologi Produksi Konsentrat Jambu Biji Merah dengan Teknologi Membran untuk Pengembangan Agroindustri Pedesaan. Laporan Akhir. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian, Bogor.

Setyadjit, D. Sumangat, T. Haryati, W. Haliza, dan A. Suryani. 2009. Pengaruh Ph dan Suhu pada Penyimpanan Sari-Kristal Buah Rambutan. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian, Bogor.

Sumangat, D., S. Yuliani, N. Harimurti, M. Hadipermata, A.N.A. Syah, Sunarmani, R.B. Djajasukmana, dan G. Adom. 2007. Pemanfaatan Minyak Jarak Pagar sebagai Bahan Bakar Pengganti Minyak Tanah. Laporan Akhir. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian, Bogor.

Syah, A.N.A., D. Sumangat, Risfaheri, D. Kun Tanti, L. Sukarno, S.I. Kailaku, I. Mulyawanti, N. Setyawan, H. Pramudji, R.U. Budirahardjo, Wahyudiono, G. Adom, dan R.B. Djajasukmana. 2006. Penelitian dan Pengembangan Minyak Kelapa Murni dan Produk Hilirnya. Laporan Akhir. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian, Bogor.

Walas, S.M. 1988. Chemical Process Equipment. Butterworths Series in Chemical Engineering. Department of Chemical and Petroleum Engineering, University of Kansas.