Pemisahan Pati dan Maltosa menggunakan membran polymetilmetakrilat Silica Fume

Pemisahan Pati dan Maltosa menggunakan membran poli(metilmetakrilat) Silica FumeIrma Jelita (10506042)Dosen Pembimbing : Dr. Suryo GandasasmitaAgendaPendahuluanTujuanTinjauan PustakaPercobaanHasil dan pembahasanKesimpulan dan saran

PendahuluanPati merupakan sumber makanan yang banyak terdapat di Indonesia.Untuk meningkatkan nilai ekonomi pati yang tersedia melimpah di Indonesia, perlu diteliti suatu cara untuk mengkonversi pati menjadi oligosakarida. Oligosakarida berguna karena dapat mencegah tumbuhnya bakteri yang merugikan di dalam usus. Teknologi membran dapat digunakan untuk proses konversi pati secara enzimatik karena membran memiliki selektivitas terhadap campuran molekul dengan ukuran yang berbeda.

Tujuan Menentukan komposisi terbaik membran PMMA (polimetilmetakrilat)-Silica Fume yang digunakan.Menentukan fluks aqua dm dan larutan pati-maltosa menggunakan membran PMMA-Silica Fume Menentukan rejeksi pati dan maltosa menggunakan membran PMMA-Silica Fume Menentukan sifat permukaan membran dengan pengukuran sudut kontak Menentukan morfologi membran dengan Scanning Electron Microscope (SEM)Menentukan gugus fungsi dengan spektrofotometer Fourier Transform Infrared (FTIR).Membran PemisahanMembran Asimetrik

Struktur pori-pori tidak homogen, dengan struktur pori pada permukaan atas yang lebih kecil dan rapat dan bagian bawah memiliki pori yang lebih besar sebagai lapisan pendukungSifat pemisahan ditentukan oleh karakter lapisan (kulit) tipis yang rapat Lapisan tebal berpori bagian bawah berfungsi sebagai penyangga kekuatan mekanik.Polimetilmetakrilat (PMMA)

Struktur PMMA

polimetilmetakrilat

Pati merupakan polimer dari glukosa. Glukosa ini dapat membentuk dua jenis polimer secara umum, yaitu amilosa dan amilopektin

PATI

amilosaamilopektinMaltosa = dimer glukosaDiperoleh sebagai hasil dari degradasi pati dengan menggunakan enzim tertentu. Enzim yang umum digunakan adalah amilase. Maltosa dapat dianalisis dengan menggunakan metoda DNS MALTOSA

FluksFluks merupakan salah satu alat ukur kinerja membran. Semakin besar fluks, semakin mudah suatu spesi melewati membran

dV = volume permeatA = luas permukaandT = waktu kontak

Rejeksi Pati dan MaltosaRejeksi merupakan alat ukur kinerja membran yang penting dalam penelitian ini karena menjadi dasar evaluasi terhadap pemisahan yang dilakukanRejeksi didefinisikan sebagai perbandingan antara konsentrasi analit dalam fasa permeat (Cp) dengan konsentrasi analit dalam fasa umpan (Cu)

Cp = Konsentrasi PermeatCu = Konsentrasi umpan

Metode PenelitianCara KerjaSintesis membran dilakukan dengan berbagai macam komposisi dari PMMA 15% -25%Komposisi silica fume bervariasi dengan perbandingan PMMA: Silica Fume = 5:1 , 10:1 , 15:1

Fluks Membran terhadap aqua dm ; Rejeksi pati dan maltosa

Rejeksi Pati dan MaltosaAnalisis patiMetode I2/KI pada panjang gelombang 600 nm (Rice, 1959) yang dimodifikasi

Analisis maltosaMetode DNS pada panjang gelombang 540 nm (Calzyme Laboratories.Inc) yang dimodifikasi

Sintesis MembranKondisi FisikPMMA 15 %GetasPMMA 20 %agak getasPMMA 22%agak getasPMMA 25%agak bersifat plastikPMMA 30%tidak larut dengan baikHasil dan PembahasanJumlah PMMA dan pelarut DMF = 15 gramKetebalan membran rata-rata 0,12 mmMembran yang berhasil dikarakterisasi adalah membran PMMA 20 %, 22%, dan 25%. Dilakukan variasi komposisi silica fume

membran PMMA 22%, PMMA:SF = 15:1 ; Perbandingan PMMA dan silica fume yang digunakan adalah 5 : 1 , 10 : 1, 15 : 1Penambahan silica fume berfungsi untuk mengisi pori polimer dan menambah sifat amorf pada membranSemakin banyak silica fume yang digunakan membran tidak selektifmembran PMMA 22%, PMMA:SF = 5:1 ;Membran PMMA 25%, PMMA : SF = 15 : 1Fluks membran PMMA 22% lebih besar daripada fluks membran 25%.Perlakuan annealing (memanaskan membran selama 10 menit pada suhu 80 0C) fluks semakin kecilPencetakan membran dalam air dingin, lalu dilakukan anneal fluks semakin kecilFluks membranKomposisi PMMA:SF = 15:1PerlakuanFluks (mL/mnt.cm2)Membran PMMA 22%tidak ada perlakuan0.3Membran PMMA 22% annealing0.19Membran PMMA 25%tidak ada perlakuan0.2Membran PMMA 25% annealing0.01Membran PMMA 25% larutan cetak dalam air dingin dan annealing0.004Rejeksi pati dan maltosa yang paling baik adalah membran PMMA 25% yang diberi perlakuan dicetak dalam air dingin dan annealingPori-pori membran akan lebih rapat sehingga membran akan lebih selektif dalam proses pemisahan

Rejeksi Membran terhadap Larutan Pati-MaltosaKomposisi PMMA:SF = 15:1PerlakuanRejeksi PatiRejeksi MaltosaMembran PMMA 22%tidak ada 26.92%0.61%Membran PMMA 22% annealing40.26%0%Membran PMMA 25%tidak ada33.44%1.43%Membran PMMA 25% annealing48.44%0.56%Membran PMMA 25% Larutan cetak dalam air dingin dan annealing77.26%0%ReplikaRejeksi PatiRejeksi Maltosa167.42%1.84%277.26%0%374.71%0%459.80%0%567.64%0%Rejeksi Membran terhadap Larutan Pati-MaltosaPerbedaan nilai rejeksi pati-maltosa disebabkan oleh fenomena fouling Rejeksi Maltosa 0% maltosa lolos semuaRejeksi Pati 77.26% pati tertahan cukup baik membran dapat memisahkan pati dan maltosa

Pengukuran Sudut KontakDengan perlakuan annealing, membran memiliki sudut kontak yang lebih kecil dibandingkan membran yang dicetak dalam air dingin + annealingSudut kontak = 34 dan 37 membran bersifat hidrofob linear dengan data fluksKomposisi PMMA:SF = 15:1PerlakuanSudut KontakMembran PMMA 25%annealing34Membran PMMA 25%larutan cetak dalam air dingin dan annealing37Analisis IR

CH strC=O strCH bendC-O strC-C str

Struktur PMMA

PMMAMembran PMMA 25%, PMMA : SF 15 :1Silica FumePerbandingan data IRTidak terbentuk ikatan baru, silica fume hanya mengisi pori pada membranScanning Electron Microscopy (SEM)

Permukaan membran perbesaran 5000x

Penampang melintang perbesaran 500xScanning Electron Microscopy (SEM)KesimpulanKomposisi membran yang baik untuk memisahkan pati dan maltosa yaitu membran PMMA 25% (w/w) dengan perbandingan PMMA : silica fume 15:1 yang dicetak dalam air dingin dan diberi perlakuan annealingFluks membran sebesar 0.004 mL/mnt.cm2% Rejeksi pati optimum sebesar 77% dan % Rejeksi maltosa adalah 0%Membran bersifat hidrofobik dan mempunyai pori (membran asimetrik)Analisis IR menunjukkan bahwa silica fume mengisi pori-pori membran

TERIMA KASIH3.75 gr PMMA + 11.25 gr DMF

Diaduk dengan stirer 24 jam

Larutan PMMA 25%

+ 0.25 gr silica fume

Aduk hingga larut

Pencetakan membran

Larutan dialirkan ke kaca, diratakan

Masukkan ke dalam air, membran akan lepas dari kaca

Angkat dan rendam dalam aqua dm

Larutan pati + maltosa 1000 ppm

membran

umpan

permeat

Rejeksi

Aqua dm

membran

umpan

permeat

Fluks