Pemisahan Pati dan Maltosa menggunakan membran poli(metilmetakrilat) – Silica Fume Irma Jelita (10506042) Dosen Pembimbing : Dr. Suryo Gandasasmita

Agenda Pendahuluan Tujuan Tinjauan Pustaka Percobaan Hasil dan pembahasan Kesimpulan dan saran

Pendahuluan Pati 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.

Membran diharapkan memiliki keselektifan tinggi Polimer sebagai membran utama = PMMA Lapisan selektif = silica fume

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 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. Pemisahan pati dan maltosa Membran yang memiliki ukuran pori kecil Dapat meloloskan maltosa, sedangkan pati tertahan

Membran 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 pendukung Sifat pemisahan ditentukan oleh karakter lapisan (kulit) tipis yang rapat Lapisan tebal berpori bagian bawah berfungsi sebagai penyangga kekuatan mekanik.

Polimetilmetakrilat (PMMA) penyusun senyawa polimer yang disusun oleh monomer metilmetakrilat PMMA dapat dicampurkan dengan senyawa lain untuk meningkatkan kemampuan membran yang dibuat Sifat Fisik tidak berwarna jernih amorf Aplikasi PMMA banyak digunakan sebagai bahan pengganti gelas, dengan nama dagang poliakrilat Kelebihan PMMA adalah sifatnya yang tetap transparan walaupun dibuat tebal Struktur PMMA polimetilmetakrilat

Kehalusan yang sangat tinggi Silica Fume Terkenal sebagai microsilica yang berasal dari produk sampingan dari hasil produksi silicon ferrosilicon Dapat ditemukan dengan paduan lain seperti ferrochromium, ferromanganese, ferromagnesium, dan kalsium silikon Kehalusan yang sangat tinggi Partikelnya sekitar 100 kali lebih kecil daripada rata-rata partikel semen Dapat meningkatkan kekuatan tekan dan kekuatan ikatan

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

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

Fluks Fluks merupakan salah satu alat ukur kinerja membran. Semakin besar fluks, semakin mudah suatu spesi melewati membran dV = volume permeat A = luas permukaan dT = waktu kontak

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

Metode Penelitian Peralatan Gelas Neraca Analitis Spektrofotometri UV/Vis Spectronic 20 Genesys Spektrofotometri UV/Vis-NIR Spektrofotometer FT-IR Alat pengukur ketebalan membran Scanning Electron Microscopy (SEM) Tantec Contact Angle Meter Bahan Air demineralisasi (ADM) Polymethyl methacrylate (PMMA) Pelarut dimethyl formamide (DMF) Silica Fume Padatan soluble starch (pati) Padatan maltosa Padatan dinitrosalysilic acid (DNS) Padatan I2 Padatan KI

Sintesis Membran PMMA 25%, PMMA:SF 15:1 Cara Kerja Sintesis Membran PMMA 25%, PMMA:SF 15:1 Sintesis 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 Maltosa Analisis pati Metode I2/KI pada panjang gelombang 600 nm (Rice, 1959) yang dimodifikasi Analisis maltosa Metode DNS pada panjang gelombang 540 nm (Calzyme Laboratories.Inc) yang dimodifikasi

Karakterisasi Membran Pengukuran Sudut Kontak Analisis SEM Analisis FTIR Rejeksi Pati dan Maltiosa

Hasil dan Pembahasan Jumlah PMMA dan pelarut DMF = 15 gram Sintesis Membran Kondisi Fisik PMMA 15 % Getas PMMA 20 % agak getas PMMA 22% PMMA 25% agak bersifat plastik PMMA 30% tidak larut dengan baik Jumlah PMMA dan pelarut DMF = 15 gram Ketebalan membran rata-rata 0,12 mm Membran yang berhasil dikarakterisasi adalah membran PMMA 20 %, 22%, dan 25%.  Dilakukan variasi komposisi silica fume

Membran PMMA 25%, PMMA : SF = 15 : 1 Perbandingan PMMA dan silica fume yang digunakan adalah 5 : 1 , 10 : 1, 15 : 1 Penambahan silica fume berfungsi untuk mengisi pori polimer dan menambah sifat amorf pada membran Semakin banyak silica fume yang digunakan  membran tidak selektif Membran PMMA 25%, PMMA : SF = 15 : 1

Fluks membran Komposisi PMMA:SF = 15:1 Perlakuan Fluks (mL/mnt.cm2) Membran PMMA 22%  tidak ada perlakuan 0.3 annealing 0.19 Membran PMMA 25% 0.2 0.01 larutan cetak dalam air dingin dan annealing 0.004 Fluks membran PMMA 22% lebih besar daripada fluks membran 25%. Perlakuan annealing (memanaskan membran selama 10 menit pada suhu 80 0C)  fluks semakin kecil Pencetakan membran dalam air dingin, lalu dilakukan anneal  fluks semakin kecil

Rejeksi Membran terhadap Larutan Pati-Maltosa Komposisi PMMA:SF = 15:1 Perlakuan Rejeksi Pati Rejeksi Maltosa Membran PMMA 22%  tidak ada 26.92% 0.61% annealing 40.26% 0% Membran PMMA 25% 33.44% 1.43% 48.44% 0.56% Larutan cetak dalam air dingin dan annealing 77.26% Rejeksi pati dan maltosa yang paling baik adalah membran PMMA 25% yang diberi perlakuan dicetak dalam air dingin dan annealing Pori-pori membran akan lebih rapat sehingga membran akan lebih selektif dalam proses pemisahan

Rejeksi Membran terhadap Larutan Pati-Maltosa Replika Rejeksi Pati Rejeksi Maltosa 1 67.42% 1.84% 2 77.26% 0% 3 74.71% 4 59.80% 5 67.64% Perbedaan nilai rejeksi pati-maltosa disebabkan oleh fenomena fouling Rejeksi Maltosa 0%  maltosa lolos semua Rejeksi Pati 77.26%  pati tertahan cukup baik  membran dapat memisahkan pati dan maltosa

Pengukuran Sudut Kontak Komposisi PMMA:SF = 15:1 Perlakuan Sudut Kontak Membran PMMA 25% annealing 34 larutan cetak dalam air dingin dan annealing 37 Dengan perlakuan annealing, membran memiliki sudut kontak yang lebih kecil dibandingkan membran yang dicetak dalam air dingin + annealing Sudut kontak = 34 dan 37  membran bersifat hidrofob  linear dengan data fluks

Analisis IR Struktur PMMA C-C str C=O str CH bend CH str C-O str

Membran PMMA 25%, PMMA : SF 15 :1 Tidak terbentuk ikatan baru, silica fume hanya mengisi pori pada membran Silica Fume PMMA Perbandingan data IR

Scanning Electron Microscopy (SEM) Permukaan membran perbesaran 5000x

Scanning Electron Microscopy (SEM) Penampang melintang perbesaran 500x

Kesimpulan Komposisi 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 annealing Fluks 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 KASIH