Makalah Pembuatan Nata de Coco

BAB I

PENDAHULUAN

Nata de coco adalah salah satu dari beberapa potensi air kelapa yang banyak dikembangkan di Indonesia. Nata de coco adalah hasil proses fermentasi air kelapa menggunakan Acetobacter xylinum. Kandungan utama nata de coco adalah selulosa (Bergenia, 1982). Menurut Krystinowicz dan Bielecki, selulosa bakterial mempunyai beberapa keunggulan antara lain kemurnian tinggi, derajat kristalinitas tinggi, mempunyai kerapatan antara 300 dan 900 kg/m³, kekuatan tarik tinggi, elastis dan terbiodegradasi (Krystinowicz, 2001).

Dalam sel bakteri Acetobacter xylinum pembentukan bioselulosa melalui beberapa tahap. Tahap pertama, glukosa diubah menjadi glukosa 6-fosfat dengan bantuan enzim glukokinase. Tahap kedua, glukosa 6-fosfat dirombak menjadi glukosa-1-fosfat dengan bantuan enzim fosfoglukomutase. Tahap ketiga, glukosa-1-fosfat dengan bantuan enzim UDP-glukosa pirofospoliase menghasilkan UDP glukosa. Pada tahap keempat, UDP-glukosa dengan bantuan enzim selulosasintase yang diaktifkan oleh siklik di-GMP menghasilkan selulosa.

Semakin banyak perkembangbiakan Acetobacter xylinum maka selulosa yang dihasilkan semakin banyak. Beberapa diantaranya adalah penggunaan selulosa bakterial sebagai bahan diafragma tranduser, bahanpencampur dalam industri kertas, karakterisasi sifat listrik dan magnetnya, sebagai support untuk sensor glukosa dan sebagai membran dialisis (Ighuci, 2000)

Membran adalah lapisan tipis berpori yang memiliki sifat penghalang terhadap suatu materi. Membran memiliki sifat transfer selektif yang artinya materi yang memiliki ukuran lebih besar dari pori membrane akan tertahan dan materi dengan ukuran lebih kecil dapat melewati membran.

Menurut mulder membran dapat dikelompokkan berdasarkan gaya penggerak pada proses pemisahannya.

1. Proses pemisahan dengan gaya penggerak tekanan

Membran memisahkan partikel-partikel terlarut dengan gaya penggerak tekanan merupakan rangkaian proses-proses yang dirancang untuk memisahkan partikel-partikel terlarut atau tersuspensi dengan ukuran berbeda menggunakan membran dengan ukuran pori yang tepat. Berdasarkan ukuran pori membran dan ukuran partikel dapat dibedakan proses mikrofiltrasi, ultrafiltrasi dan osmosis balik.

2. Proses pemisahan dengan gaya penggerak perbedaan konsentrasi

proses penyaringan berlangsung melalui difusi yaitu migrasi suatu spesi akibat gradient konsentrasi. Zat terlarut suatu larutan dengan konsentrasi tinggi melewati membrane dan masuk ke dalam larutan konsentrasi rendah. Aplikasi antara lain pada proses cuci darah dan penurunan kadar alcohol pada industri bir.

3. Proses pemisahan dengan gaya penggerak potensial listrik

Perbedaan potensial listrik digunakan untuk memisahkan ion-ion dalam larutan. Misalnya pada pemurnian air laut, maka ion-ion positif larutan akan bergerak ke kutub katoda dan ion-ion negative ke kutub anoda. Proses perpindahan diseleksi oleh suatu membrane penghantar listrik.

4. Proses pemisahan dengan gaya penggerak temperature

Ketika suatu membran memisahkan dua fase berdasarkan temperatur, maka panas akan mengalir dari sisi temperatur tinggi ke sisi temperatur rendah. Contoh aplikasi penggerak jenis ini adalah membran distilasi.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa membran selulosa bakterial mempunyai kecepatan permeasi yang lebih besar dibanding dengan selulosa teregenerasi (selofan). Selain itu juga teramati perubahan struktur membran dengan perlakuan alkali (Shibazaki, 1993).

Perkembangan teknologi membran saat ini telah meluas pada berbagai kalangan, baik kalangan akademis maupun industri. Dibandingkan dengan proses-proses pemisahan yang lain teknologi membran mempuyai beberapa keunggulan, antara lain dalam hal energi, sederhana dan ramah lingkungan. Keberhasilan proses pemisahan dengan membran tergantung pada kualitas membran tersebut. Beberapa parameter yang penting dalam menentukan kualitas suatu membran diantaranya yaitu mempunyai permeabilitas yang tinggi, permselektifitas yang tinggi, stabil pada temperatur yang tinggi, kestabilan mekanik dan tahan terhadap zat kimia yang akan dipisahkan (Mulder, 1996).

Berdasarkan sifat fisik dan kimia yang dimiliki oleh selulosa bakterial, diperlukan suatu studi tentang kemungkinan penggunaan bakterial selulosa sebagai membran pemisah jenis membran ultrafiltrasi. Membran ini adalah salah satu jenis membran pemisah dengan gaya dorong beda tekanan. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji sifat fisik (densitas dan derajat swelling) pada film tipisnata de coco sebagai membran ultrafiltrasi. Hasil penelitian diharapkan dapat memberikan kontribusi bagi perkembangan material polimer pada khususnya serta meningkatkan nilai tambah nata de coco sebagai material yang bermanfaat.

BAB II

METODOLOGI

2. 1. Bahan dan Alat

2. 1. 1. Bahan :

Ø air kelapa

Ø  gula pasir

Ø asam asetat glasial

Ø  NH2SO4

Ø NaOH

Ø aquades

Ø bakteri Acetobacter xylynum yang ditanamkan dalam yeast extract agar yang diperoleh dari laboratorium mikrobiologi Jurusan Biologi ITB.

2. 1. 2. Alat :

Ø nampan plastik

Ø neraca analitik

Ø sel ultrafiltrasi

Ø peralatan gelas.

2. 2. Pembuatan Nata de Coco.

Media fermentasi dalam pembuatan nata de coco terdiri atas air kelapa sebanyak 1L dididihkan lalu ditambahkan 6,7 g gula pasir dan 5 g (NH4)2SO4. Setelah dingin pH media diatur sehingga mencapai 4 dengan menambahkan asam asetat glasial, kemudian diinokulasi dengan starter dan diinkubasi pada suhu 30 – 32^oC.

2. 3. Pemurnian Nata de Coco

Bentuk nata de coco hasil fermentasi berupa gel selanjutnya dicuci dengan air mengalir  selama 24 jam. Selanjutnya dicuci dengan NaOH 2% selama 1 jam pada suhu 80-90^oC. Terakhir dicuci kembali dengan air sampai pH netral. Gel yang telah dimurnikan selanjutnya di tekan-panas pada 120^oC dengan tekanan 250 kgf/mm² . Film yang diperoleh selanjutnya diperlakukan dengan perendaman pada larutan alkali (NaOH 0-20%) sampai 24 jam, kemudian dicuci kembali dengan air sampai pH netral.

2. 4. Uji Sifat Fisik

2. 4. 1. Uji Berat Jenis

Pengujian berat jenis dilakukan dengan menimbang film kering nata de coco , kemudian hasilnya dibagi dengan volume kering. Penentuan volume dilakukan dengan perkalian luas alas x tebal film.

2.4. 2. Uji Derajat Swelling

Uji sifat fisik yang dilakukan adalah derajat swelling. Uji ini dilakukan dengan merendam film dalam air pada suhu ruang hingga tercapai kesetimbangan penyerapan air. Film kemudian diangkat dari air dan dan derajat swelling dapat dihitung dengan persamaan:

% swelling = BK-BA  x 100 %

                                   BA                  

dimana:

BK = Berat kesetimbangan

BA = Berat awal

2. 5. Karakterisasi Membran

2. 5. 1. Uji Fluks Air

Film yang diperoleh kemudian dipotong berbentuk lingkaran dengan diameter 4,5 cm. Ukuran ini disesuaikan dengan disain alat ultrafiltrasi. Penentuan fluks air diperoleh dengan mengukur banyaknya volume air yang melewati tiap satuan luas permukaan membran per satuan waktu. Fluks volume dinyatakan sebagai berikut:

Jv = V

                                At

dimana :

Jv = fluks volume (L/m² jam)

A = luas permukaan (m² )

t = waktu (jam)

Sebelum uji fluks air, terlebih dahulu dilakukan kompaksi terhadap membran yang akan diuji. Kompaksi dilakukan dengan mengalirkan air melewati membran hingga diperoleh fluks air  yang konstan .

2. 6. Uji Rejeksi

Membran dikarakterisasi dengan mengukur fluks air dan koefisien rejeksi terhadap larutan uji dekstran T-500. Penentuan fluks dilakukan setelah membran dikompaksi dengan tekanan 3 atm. Koefisien rejeksi dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

R = (1-Cp/Cr) x100 %

dimana:

R = koefisien rejeksi

Cp= konsentrasi permeat

Cr = konsentrasi retentat

Penentuan koefisien rejeksi diukur dengan metode spektrofotometri dimana larutan dekstran bagian permeat maupun retentat diencerkan 25 kali, kemudian ditambah fenol 5% dan H2SO4 pekat dengan perbandingan 1:1:5. Kemudian absorbansi permeat dan konsentrat diukur pada serapan l=490 nm dengan Spectronic 20.

BAB III

HASIL DAN DISKUSI

3. 1. Proses Pembentukan Film Tipis Nata de Coco

Pembuatan film nata de coco diawali dengan mencampurkan air kelapa dan gula kemudian ditambahkan starter (bakteri Acetobacter xylinum dalam medium cair) setelah melalui pendinginan pada suhu kamar. Setelah masa fermentasi selama 7 hari akan terbentuk gel pada permukaan media cairnya. Gel yang terbentuk ini disebut pellicle. Proses terbentuknya pellicle merupakan rangkaian aktifitas bakteri Acetobacter xylinum dengan nutrien yang ada pada media cair. Karena Acetobacter xylinum adalah bakteri yang memproduksi selulosa, maka nutrien yang berperan adalah nutrien yang mengandung glukosa.

Dalam penelitian ini nutrien yang mengandung glukosa adalah air kelapa dan gula pasir. Pada gula pasir, glukosa terbentuk melalui reaksi hidrolisis sukrosa dengan air. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut Glukosa yang berperan dalam pembentukan selulosa adalah glukosa dalam bentuk b sehingga semua glukosa yang ada dalam bentuk a akan diubah dalam bentuk b. Melalui enzim isomerase yang berada pada bakteri Acetobacter xylinum. Tahap berikutnya glukosa berikatan dengan glukosa yang lain melalui ikatan 1,4 b-glikosida. Tahap terakhir adalah tahap polimerisasi yaitu pembentukan selulosa. Polimerisasi ini terjadi melalui enzim polimerisasi yang ada pada bakteri Acetobacter xylinum.

Pada proses pemurnian dilakukan pencucian dengan air dan perendaman dalam NaOH 2%. Pemurnian ini bertujuan untuk menghilangkan komponen-komponen non-selulosa dan sisa bakteri yang masih ada. Komponen-komponen non-selulosa ini diperkirakan akan menghalangi ikatan hidrogen yang terjadi antar rantai molekul selulosa yang mengakibatkan terhadap menurunnya kekuatan sifat mekanis selulosa.

3. 2. Sifat Fisik Film/Membran

Ada dua parameter yang dipakai untuk uji ini yaitu berat jenis dan derajat penggembungan (swelling). Gambar 2 dan 3 menunjukkan besarnya pengaruh konsentrasi NaOH terhadap kedua sifat fisik yaitu berat jenis dan derajat penggembungan.Kurva berat jenis film nata de coco terhadap besarnya konsentrasi NaOH (Gambar 2) menunjukkan kenaikan berat jenis sampai pada konsentrasi NaOH 6%, kemudian menurun pada konsentrasi berikutnya.

Hal ini menunjukkan bahwa perlakuan film dengan larutan NaOH akan menambah kemurnian selulosa yang dihasilkan sehingga hubungan antar rantai molekul selulosa semakin kuat. melalui ikatan hidrogen. Kurva dari berat jenis tersebut juga menunjukkan kesesuaian dengan kurva derajat penggembungan. (Gambar 3). Pada kurva derajat penggembungan terlihat adanya  kecenderungan turun sampai pada konsentras NaOH 6%, kemudian pada konsentrasi  berikutnya cenderung naik. Pada konsentrasi NaOH 6% berat jenis menunjukkan harga yang maksimum, sebaliknya derajat penggembunga menunjukkan harga minimum.

Kesesuaiannya terletak pada hubungan yang berbanding terbalik antara berat jenis dan derajat penggembungan. Berat jenis yang tinggi menunjukkan struktur yang rapat , sehingga proses difusi air ke dalam film nata de coco  lebih sulit. Hal ini ditunjukkan pada harga derajat penggembungan yang rendah selulosa

3. 3. Karakter Membran

Kompaksi

Tahap pertama yang dilakukan untuk mengetahui kinerja membran adalah melakukan uji kompaksi. Uji ini untuk  memperoleh harga fluks air yang konstan pada tekanan operasional yang diberikan yaitu 3 atm. Hasil yang diperlihatkan pada Gambar 4 menunjukkan bahwa terjadi penurunan fluks sampai menit kedua puluh, dan selanjutnya nilai fluks relatif konstan.

Penurunan fluks air terjadi karena adanya deformasi mekanik pada matriks membran akibat tekanan yang diberikan. Pada proses deformasi ini terjadi pemadatan pori film sehingga nilai fluks menjadi turun. Studi tentang kompaksi paling banyak dipakai untuk membran reverse osmosis(RO) karena tekanannya yang tinggi.

3. 4. Fluks Air

Fluks air atau kecepatan permeasi merupakan salah satu parameter yang menentukan pada kinerja membran.. Hasil uji menunjukkan bahwa peningkatan konsentrasi NaOH sampai 6% mengakibatkan turunnya harga fluks, sedang untuk konsentrasi selebihnya cenderung naik kembali  Besarnya nilai fluks air ditentukan oleh banyaknya pori dan ukuran  pori.

Seperti uraian pada sifat fisik diatas, perlakuan dengan larutan NaOH sampai konsentrasi 6% meningkatkan kemurnian selulosa yang dihasilkan sehingga hubungan antar rantai dalam selulosa semakin kuat melalui ikatan hidrogen antar rantai. Akibat kekuatan ikatan hidrogen pada film dengan perlakuan larutan NaOH 6% struktur menjadi lebih rapat sehingga nilai fluks air menjadi makin kecil.

3. 5. Koefisien Rejeksi Zat Terlarut

Pada penelitian ini zat terlarut yang dipakai sebagai larutan uji adalah Dekstran 500-T atau dekstran dengan berat molekul 500.000 dalton. Pemilihan larutan uji ini karena penggunaan membran ultrafiltrasi untuk memisahkan makromolekul dari suatu larutan. Berat molekul (BM) dari makromolekul tersebut antara 10 4 – 10 6 dalton.

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

Berdasarkan hasil parameter- parameter uji film nata de coco menunjukkan bahwa film nata de coco mengalami perubahan sifat struktur dengan adanya pengaruh NaOH. Hal ini mengakibatkan perubahan sifat fisik, kinerja membran. Hasil uji sifat fisik menunjukkan bahwa film nata de coco dengan perlakuan NaOH 6% memberikan harga berat jenis yang paling besar yaitu 1,801 g/cm 3 dan derajat swelling paling kecil yaitu 135,5 %.

Hasil Uji fluks air menunjukkan kecenderungan menurun dengan bertambahnya konsentrasi NaOH sampai pada konsentrasi 6%, konsentrasi berikutnya cenderung naik kembali, sedangkan harga koefisien rejeksinya menghasilkan harga yang fluktuatif dengan bertambahnya konsentrasi NaOH. Penelitian ini masih memerlukan kajian lebih lanjut, terutama untuk memperbaiki kinerjanya sebagai membran. Parameter-parameter lain seperti suhu, pH, penambahan aditif merupakan parameter yang akan diteliti lebih lanjut.

DAFTAR PUSTAKA

Bergonia H.A., 1982. Reverse osmosis of coconut water through cellulose acetat membrane, Proocedings of the second ASEAN workshop Membrane Technology.

Iguchi M., 2000. Review Bacterial Cellulose-A Masterpiece of Nature’s Arts, , J. Material Science, 35.

Krystynowicz, 2001. Biosynthesis of Bacterial Cellulose and its Potential Application In The Different Industries,

http://www.biotecnology.pl.com/scien e/krystynomcz.htm

.Shibazaki H., 1993. Bacterial Cellulose Membrane As Separation Medium, J. of Appied Polymer Science, 50.

Mulder M., 1996. Basic principles of Membrane Tecnology, 2 nd edition, kluwer academic Publisher.