Teknologi Membran dalam Industri Pangan

Sidta Putrirachman D, Andre Julian, Gina Yulianingsih, Salma Nasywa,

Dedin Finatsiyatull Rosida*)

Program Studi Teknologi Pangan Fakultas Teknik

UPN "Veteran" Jawa Timur

*)Email: dedinbahrudin@gmail.com

 

Teknologi pemrosesan berbasis membran adalah salah satu bidang yang penting dalam ilmu makanan. Di seluruh dunia, industri makanan memiliki porsi 20-30% dalam bidang membran. Membran merupakan suatu lapisan tipis antara dua fasa fluida yang bersifat sebagai penghalang (barrier) terhadap suatu spesi tertentu, yang dapat memisahkan zat dengan ukuran yang berbeda serta membatasi transport dari berbagai spesi berdasarkan sifat fisik dan kimianya.          Teknologi membran awal mula dikembangkan pada awal tahun 1960an, dari proses Loeb--Sourirajan untuk membuat membran reverse osmosis anisotropik yang bebas cacat, fluks tinggi, dan anisotropik. Membran-membran ini terdiri dari ultrathin, film permukaan selektif pada dukungan mikropori yang jauh lebih tebal tetapi jauh lebih permeabel, yang memberikan kekuatan mekanik.

Teknologi Membran terdiri 8 macam yaitu elektrodialisis, reverse osmosis, ultrafiltrasi, nanofiltrasi, mikrofiltrasi, distilasi Osmotik, distilasi membran dan fouling membran. Elektrodialisis merupakan sebuah metode filtrasi yang dimana ion- ion dari larutan dipisahkan menggunakan membran dan listrik. Reverse Osmosis merupakan sebuah metode filtrasi yang mampu menyisihkan banyak jenis molekul dan ion besar dari larutan dengan memberikan tekanan pada larutan yang berada pada salah satu sisi membran selektif. Ultrafiltrasi merupakan filtrasi membran yang dimana tekanan hidrostatik memaksa cairan untuk menembus membran semipermeabel. Nanofiltrasi merupakan proses filtrasi membran yang apabila dalam skala industri digunakan secara ekstensif untuk pemisahan partikel bermuatan atau tidak dalam suatu larutan berair. Mikrofiltrasi merupakan proses filtrasi untuk mengurangi kadar polutan dari fluida dengan cara melewatkannya pada sebuah mikroporous membran. Distilasi osmotik merupakan metode pemekatan yang banyak digunakan dalam industri proses makanan cair seperti jus buah dan jus sayuran. Distilasi membran merupakan prosedur termal yang digunakan untuk memisahkan molekul uap yang dapat menembus pori mikro pada lapisan membran. Fouling membran merupakan pengendapan partikel, koloid, makromolekul, garam, dan sebagainya yang tertahan pada permukaan membran atau di dalam dinding pori membran, yang menyebabkan penurunan fluks secara terus menerus.

 Salah satu contoh penerapan teknologi membran dalam bidang pangan adalah teknologi membran dalam pengolahan anggur dengan menggunakan berbagai macam teknologi membran yaitu mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi yang digunakan untuk menjamin kejernihan dan stabilitas produk. Reverse osmosis juga digunakan dalam pengolahan ini untuk menghasilkan produk dengan kualitas konsisten. Dalam pengolahan wine anggur ini diaplikasikan sesuai dengan prinsip CFMF yang dimana fluida yang disaring mengalir secara paralel dengan permukaan membran dan terjadi penyerapan melalui membran karena perbedaan tekanan. Tegangan geser oleh larutan umpan (aliran paralel) dengan permukaan membran membersihkan partikel yang mengendap menjadi konsentrat, sehingga lapisan cake tipis. Lapisan cake dibangun bertahap. Quasi-steady dicapai dan aliran filtrasi diperoleh karena keseimbangan antara pengangkutan partikel ke lapisan cake dan transportasi partikel ke aliran umpan. Jumlah cairan yang melewati membran yaitu permeat. Molekul dan pelarut yang dipertahankan yaitu retentat. CFMF digunakan sebagai filtrasi akhir sebelum pembotolan tanpa mengorbankan sifat organoleptik produk. CFMF digunakan dalam pembuatan anggur putih untuk menggantikan pemisahan bahan pada jus anggur yang ditunda oleh dekantasi.

Teknologi membran juga dapat diterapkan dalam industri susu. Mikrofiltrasi (MF) memisahkan 99.7% bakteri dan spora dari susu serta garam keju dengan mengimplementasikan uniform transmembrane pressure (UTMP) tanpa merubah sifat fisika, kimia dan organoleptik produk. Ultrafiltrasi (UF) menyebabkan standarisasi susu, sehingga meningkatkan maupun menurunkan konsentrasi protein dalam susu. UF juga menyebabkan standardisasi protein dan padatan pada susu untuk fermentasi, seperti pembuatan yoghurt dan keju. MF dan atau UF digunakan untuk mendapatkan milk protein concentrates (MPC) dan milk protein (MP) sebesar 50-95%. Teknologi membran juga menyebabkan proses kalsinasi, yaitu pengurangan jumlah kalsium menggunakan UF dengan pengendapan termal untuk menghilangkan kalsium fosfat yang sangat tidak larut, sehingga meningkatkan yield laktosa pada susu. Kalsium fosfat dapat diolah kembali menjadi produk yang bisa dipasarkan.

       Teknologi membran jenis mikrofiltrasi juga dapat digunakan pada pembuatan keju untuk meningkatkan kualitas keju dan mengontrol potensi proteolitik. Proses MF meminimalkan kontaminasi bakteri, meningkatkan daya jual produk dan mengolah limbah proses untuk mengambil kembali mikroba maupun zat yang dapat digunakan. UF dan RO digunakan untuk mengonsentrasikan protein whey atau WPC (whey protein concentrates) agar meningkatkan kandungan protein pada WPC, Whey terfraksinasi dan fungsi spesifik sifat protein whey. MF memisahkan kumpulan lipoprotein untuk menghasilkan protein whey bebas lemak dan meminimalisir kontaminasi mikroba pada protein whey. Pada industri susu proses NF mengkonsentrasikan dan mendemineralisasi protein whey cair.