BAB III METODE PENELITIAN. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Riset Kimia Jurusan Pendidikan

Transkripsi

1 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Deskripsi Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Riset Kimia Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA UPI yang beralamat di Jl. Dr. Setiabudi No.229 Bandung. Untuk keperluan Analisis digunakan Laboratorium Kimia Analitik Instrumen Jurusan Pendidikan Kimia, FPMIPA UPI. Waktu pelaksanaan kegiatan penelitian dimulai dari bulan Juni 2008 sampai bulan Januari Desain Penelitian Tahapan penelitian yang dilakukan terdiri dari tiga tahap yaitu tahap preparasi kitosan, tahap preparasi membran dan tahap analisa Tahap Isolasi Kitosan Pada tahap isolasi kitosan dari limbah cangkang udang terdiri dari tahap preparasi bahan baku dan tahap isolasi. Limbah cangkang udang yang diperoleh dari industri pengolahan makanan dibersihkan dengan pencucian menggunakan air dan dikeringkan pada suhu kamar. Kemudian untuk mengisolasi kitin dari cangkang udang dilakukan dengan tiga tahap. Tahap pertama yaitu depigmentasi. Tahap ini bertujuan untuk menghilangkan warna dari cangkang udang dan zat yang digunakan adalah kalsium hipoklorit (kaporit). Tahap selanjutnya adalah deproteinasi. Tahap ini bertujuan untuk menghilangkan protein yang terdapat dalam cangkang udang. 27

2 28 Penghilangan protein ini dilakukan dengan merefluks sampel menggunakan larutan NaOH pada suhu yang tidak terlalu tinggi selama dua jam. Tahap berikutnya adalah demineralisasi. Tahap ini bertujuan untuk menghilangkan mineral-mineral yang masih terdapat pada cangkang udang terutama kalsium. Larutan yang digunakan adalah HCl encer. Selanjutnya untuk memperoleh kitosan dari kitin, dilakukan tahap deasetilasi. Hal ini bertujuan untuk menghilangkan gugus asetil yang terdapat pada kitin. Pada tahap ini dilakukan refluks dengan menggunakan larutan NaOH pada suhu tinggi selama berberapa jam Tahap Preparasi Membran Kitosan - Glutaraldehida Tahap preparasi membran kitosan-glutaraldehida dilakukan menggunakan dua metode yaitu metode kryogenik dan metode inversi fasa dalam hal ini presipitasi. Pada metode kryogenik, larutan dicetak pada suhu C sedangkan pada metode presipitasi larutan dicetak pada suhu ruangan (±25 0 C) Tahap Karakterisasi Pada tahap ini, dilakukan karakterisasi hasil isolasi kitosan dari limbah cangkang udang serta membran kitosan yang diperoleh. Tahap analisa ini meliputi penentuan spektra FTIR kitin dan kitosan dari cangkang udang galah dan pemeriksaan morfologi membran menggunakan alat SEM. Tahap penelitian diatas dapat disajikan seperti gambar 3.1.

3 29 Cangkang Udang - Depigmentasi - Demineralisasi - Deproteinasi Kitin - Deasetilasi Kitosan - Presipitasi - Kryogenik Membran P Membran K Uji FTIR Uji SEM Uji Fluks Uji Rejeksi Pengolahan data Kesimpulan Gambar 3.1 Bagan Desain Penelitian

4 Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah: Spektrofotometer FT-IR Shimadzu 8400, Scanning Electron Microscope (SEM), Magnetic stirrer, Oven, Low Temperature Incubator, Alat-alat gelas standar, Botol penyemprot, Kertas saring, Corong Buchner, Set alat refluks, Neraca Analitis dan Ayakan ukuran 180 mesh. Bahan atau zat-zat kimia yang digunakan dalam penelitian ini adalah: Limbah cangkang udang, Kalsium Hipoklorit (kaporit) padatan, NaOH padatan, HCl pekat, Glutaraldehida dan Aquades. 3.4 Prosedur Kerja Tahap Isolasi Kitosan Tahap awal dimulai dari pengambilan limbah cangkang udang yang diperoleh dari industri pengolahan makanan yang berada di daerah Cihanjuang. Cangkang udang yang diperoleh kemudian dipisahkan dari sisa daging yang masih menempel. Cangkang udang yang telah dibersihkan kemudian direbus dengan air mendidih selama 15 menit dan dikeringkan pada suhu ruangan Depigmentasi Pada tahap depigmentasi, cangkang udang yang telah bersih dan kering direndam dengan menggunakan larutan kaporit 5% (b/v) selama 24 jam pada suhu ruangan. Setelah 24 jam, sampel dipisahkan dari larutannya kemudian dikeringkan pada suhu ruangan.

5 Deproteinasi Pada tahap deproteinasi ini sampel diolah terlebih dahulu pada tahap depigmentasi dengan larutan kaporit pada konsentrasi optimum yang telah diperoleh pada penelitian sebelumnya. Setelah selesai pada tahap depigmentasi kemudian direfluk dalam larutan NaOH dengan konsentrasi 1% pada suhu C selama 2 jam dengan perbandingan sampel dengan larutan 1:10 (b/v) Demineralisasi Pada tahap demineralisasi ini sampel terlebih dahulu diolah pada tahap depigmentasi dengan larutan kaporit 5% lalu direfluk pada tahapan deproteinasi dengan larutan NaOH 1%, sampel hasil tahap deproteinasi ini kemudian direndam dalam HCl dengan konsentrasi larutan HCl 0,5M pada suhu kamar dengan perbandingan sampel dengan larutan HCl adalah 1:15 (b/v), kemudian sampel disaring, dibilas dengan aquades hingga netral lalu dikeringkan pada suhu kamar, kemudian dilakukan analisa dengan FTIR Deasetilasi Senyawa kitin yang telah diperoleh kemudian dideasetilasi untuk mengubahnya menjadi kitosan. Pada tahap deasetilasi, kitin direfluks dengan menggunakan NaOH 30% pada suhu 121 C selama 2 jam dengan perbandingan sampel dengan larutan adalah 1:10 (b/v). Setelah direfluks, sampel kemudian dicuci dengan akuades hingga netral dan dikeringkan pada suhu kamar.

6 Tahap Preparasi Membran Kitosan - Glutaraldehida Pembuatan Membran Kitosan-Glutaraldehida Metode Kryogenik Kitosan dilarutkan dalam asam asetat 10% (v/v) pada suhu ruangan untuk menyiapkan larutan kitosan 2% (b/v). Setelah penyaringan, 2% (mol/mol) glutaraldehida (agen crosslinking) ditambahkan ke dalam larutan dan diaduk sehingga larutan menjadi homogen. Kemudian larutan didekompresi untuk menghilangkan gelembung udara, larutan tersebut lalu dituangkan ke atas lempeng gelas (ketebalan 1.00 mm) atau ke dalam cetakan untuk mendapatkan bentuk yang diinginkan. Cetakan tersebut kemudian ditempatkan dalam inkubator yang telah diset pada temperatur rendah dan disimpan selama 72 jam hingga keseluruhan proses crosslinking selesai. Larutan yang telah mengeras tersebut kemudian dicelupkan ke dalam larutan aseton sebanyak tiga kali untuk mengekstrak kristal es dan lalu didekompresi pada suhu ruangan untuk menghilangkan aseton. Selanjutnya di netralisasi menggunakan larutan NaOH (4% w/vol) untuk menghilangkan residu asam asetat dan dicuci dengan air deionisasi sampai ph 7. Setelah dikeringkan, diperoleh membran kitosan Pembuatan Membran Kitosan-Glutaraldehida Metode Presipitasi Kitosan dilarutkan dalam asam asetat 10% (v/v) pada suhu ruangan untuk menyiapkan larutan kitosan 2% (b/v). Setelah penyaringan, 2% (mol/mol) glutaraldehida (agen crosslinking) ditambahkan ke dalam larutan dan diaduk sehingga larutan menjadi homogen. Kemudian larutan didekompresi untuk menghilangkan gelembung udara, larutan tersebut lalu dituangkan ke atas

7 33 lempeng gelas (ketebalan 1.00 mm) atau ke dalam cetakan untuk mendapatkan bentuk yang diinginkan. Cetakan tersebut kemudian disimpan selama 72 jam pada temperatur ruangan hingga seluruh pelarutnya menguap. Membran yang terbentuk kemudian dinetralisasi menggunakan larutan NaOH (4% w/vol) untuk menghilangkan residu asam asetat dan dicuci dengan air deionisasi sampai ph 7. Setelah dikeringkan, diperoleh membran kitosan. 3.5 Tahap Karakterisasi Senyawa Pada tahap ini senyawa kitin dan kitosan yang diperoleh, dikarakterisasi menggunakan spektrofotometri FTIR Shimadzu Untuk membran yang terbentuk, untuk mengetahui bentuk morfologi membran dan besarnya pori membran, digunakan Scanning Electron Microscope, kemudian dilakukan karakterisasi dengan FTIR untuk mengetahui interaksi antara kitosan dengan glutaraldehida. Sedangkan untuk mengetahui kinerja membran yang diperoleh, dilakuki Uji Fluks dan rejeksi membran Spektrofotometri FTIR Penentuan gugus fungsi menggunakan spektroskopi infamerah FTIR 8400 menggunakan dua jenis sampel yaitu sampel kitosan dan sampel membran kitosan-glutaraldehida. Sampel kitosan yang berupa serbuk kemudian dipadatkan dan dianalisis dalam bentuk pelet KBr, serta sampel selanjutnya berupa membran kitosan-glutaraldehida. Pengiriman spektrum direkam dalam daerah bilangan gelombang dari 4000 cm -1 sampai 600 cm -1.

8 Pengukuran Derajat Deasetilasi Derajat deasetilasi adalah penghilangan gugus asetil yang terdapat pada kitin. Kitin yang telah mengalami proses deasetilasi akan menjadi kitosan apabila proses deasetilasi memberikan nilai derajad deasetilasi lebih 60%. Derajad deasetilasi menujukkan kemurnian dari kitosan yang dihasilkan apabila nilai DD yang diperoleh >60%. Oleh karena itu, kondisi yang dipilih pada proses deasetilasi ini adalah yang memberikan nilai derajad deasetilasi yang maksimum. Spektra FTIR kitosan yang dihasilkan dari pengukuran dengan menggunakan instrumen spektrofotometer FTIR pada frekuensi bilangan gelombang berkisar antara cm -1, dapat ditentukan nilai DD. Nilai DD dari kitin dan kitosan dapat dihitung dengan menggunakan dasar perhitungan yang dikemukakan oleh Domszy et al.(1985) yaitu : =100 ( ) ( ) 100 1,33 Dimana A 1655 dan A 3450 adalah serapan pada bilangan gelombang 1665 cm -1 dari pita serapan gugus N asetil dan bilangan gelombang 3450 cm -1 yang menunjukkan adanya pita serapan gugus hidroksil sebagai standar untuk membedakan kitin dan kitosan. Faktor 1,33 menujukkan nilai rasio dari A 1655 /A 3450 untuk N asetil secara lengkap dari kitin dan kitosan (Khan et al., 2002) Pemeriksaan Bentuk Morfologi dengan SEM Struktur mikro membran diperiksa menggunakan alat Scanning Electron Microscope (SEM). Penampang menyilang (cross-section) sampel diperoleh

9 35 dengan mencelupkan sampel dalam nitrogen cair kemudian dipecahkan. Sampel yang telah dipecahkan lalu ditempelkan ke wadah sampel, kemudian dilapisi dengan emas, baru kemudian diperiksa dengan menggunakan SEM Pengujian Permeabilitas Membran Permeabilitas menunjukkan kemampuan membran untuk melewatkan spesi tertentu yang diindikasikan melalui ukuran kecepatan umpan melewati membran. Permeabilitas membran dinyatakan oleh besaran fluks (J). Fluks adalah perbandingan jumlah volume permeat yang tertampung per satuan waktu dan luas permukaan membran pada tekanan operasional tertentu yang diberikan selama proses dan dirumuskan sebagai berikut : J =.. (2.1) dimana : J = fluks (L/m 2.jam.atm) V = volume permeat (L) A = luas permukaan membran (m 2 ) t = waktu (jam) Pengujian Permselektivitas Membran Permselektivitas menyatakan kemampuan membran untuk menahan ataupun melewatkan spesi tertentu dari spesi yang lain. Permselektivitas membran dinyatakan melalui besaran persen rejeksi (%R). Persen rejeksi menunjukkan

10 36 perbandingan konsentrasi spesi tertentu dalam permeat dan konsentrat, seoerti yang ditunjukkan pada persamaan 2.2: Dimana : % R = persen rejeksi % R = (1 - ) x 100% (2.2) Cp = konsentrasi spesi dalam permeat Cf = konsentrasi spesi dalam konsentrat