-
LAPORAN AKHIR
LITBANGYASA INDUSTRI
Rekayasa Membran Keramik Lorong Jamak Untuk Proses Mikrofiltrasi
dalam Industri pangan
Dede Taufik
Maulid Purnawan
Ria Julyana Manullang
Karlina Noordiningsih
Ayu Ratnasari
Bayu Priyanto
KEMENTERIAN PERINDUSTRIAN RI
BADAN PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN INDUSTRI
BALAI BESAR KERAMIK
2019
https://intranet.kemenperin.go.id/litbangyasa/penelitian.php?id=325https://intranet.kemenperin.go.id/litbangyasa/penelitian.php?id=325
-
ii
KATA PENGANTAR
Laporan ini sebagai bentuk pertanggungjawaban kegiatan
penelitian yang berjudul “Rekayasa
Membran Keramik Lorong Jamak Untuk Proses Mikrofiltrasi dalam
Industri pangan”, yang
dibiayai oleh DIPA Balai Besar Keramik dan dilaksanakan pada
Tahun Anggaran 2019.
Kegiatan penelitian ini dimaksudkan untuk menyediakan teknologi
pembuatan membran
mikrofiltrasi menggunakan metode dip coating untuk pemisahan
partikel berukuran mikro.
Penelitian dan pengembangan membran ini diharapkan dapat
berlanjut ke tahap aplikasi di
industri pangan sebagai substitusi membran impor.
Penyusun
https://intranet.kemenperin.go.id/litbangyasa/penelitian.php?id=325https://intranet.kemenperin.go.id/litbangyasa/penelitian.php?id=325
-
iii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
..............................................................................................................................
ii
DAFTAR ISI
.........................................................................................................................................
iii
DAFTAR TABEL
...................................................................................................................................
iv
DAFTAR GAMBAR
...............................................................................................................................
v
DAFTAR LAMPIRAN
...........................................................................................................................
vi
RINGKASAN (EXECUTIVE
SUMMARY)...............................................................................................
vii
I. PENDAHULUAN
...........................................................................................................................
1
1. 1. Latar Belakang
........................................................................................................................
1
1. 2. Tujuan
.....................................................................................................................................
2
1. 3. Keluaran yang diharapkan
......................................................................................................
2
1. 4. Perkiraan Manfaat dan Dampak dari Kegiatan yang Dirancang
............................................. 3
II. TINJAUAN PUSTAKA
....................................................................................................................
4
III. METODOLOGI
..............................................................................................................................
8
3. 1. Pendekatan dan Kerangka Teoritis
.........................................................................................
8
3. 2. Ruang Lingkup dan Lokasi Kegiatan
....................................................................................
10
3. 3. Bahan dan Alat
......................................................................................................................
10
3. 4. Analisis Resiko Pelaksanaan Kegiatan
.................................................................................
10
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
.................................................................................................
12
4.1 Hasil
......................................................................................................................................
12
4.2 Pembahasan
...........................................................................................................................
15
4.2.1 Pembuatan Penyangga Membran
..................................................................................
15
4.2.2 Pembuatan Lapisan Mikrofiltrasi
..................................................................................
19
4.2.3 Kendala / Masalah yang Dihadapi
................................................................................
21
V. KESIMPULAN
.........................................................................................................................
22
5.1 Kesimpulan
...........................................................................................................................
22
5.2 Saran
.....................................................................................................................................
22
VI. DAMPAK DAN HASIL KEGIATAN
.....................................................................................
22
VII. DAFTAR PUSTAKA
...............................................................................................................
22
VIII. LAMPIRAN-LAMPIRAN
................................................................................................
25
-
iv
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Komposisi oksida kaolin
.........................................................................................................
12
Tabel 2 Hasil Karakterisasi Sifat Fisik Penyangga Membran
..............................................................
13
Tabel 3 Variasi binder dan temperatur
.................................................................................................
18
-
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 . Penampang melintang dari membran lorong jamak
........................................................... 2
Gambar 2. Perbedaan struktur membran simetris dan asimetris
........................................................... 4
Gambar 3. Proses pemisahan pada membran keramik lorong jamak
.................................................... 6
Gambar 4 Alur proses pembuatan penyangga membran secara
ekstruksi ............................................ 8
Gambar 5 Alur proses pembuatan lapisan membran mikrofiltrasi
........................................................ 9
Gambar 6 Alur proses unjuk kerja membran
........................................................................................
9
Gambar 7 Produk penyangga membran keramik
................................................................................
12
Gambar 8 Penyangga membran berbentuk pelat silinder
....................................................................
12
Gambar 9 Grafik Penurunan Kandungan Bakteri Coliform setelah
proses filtrasi ............................ 13
Gambar 10 Hasil Uji Scanning Electron Microscopy (SEM)
Perbesaran 500 x ................................. 14
Gambar 11 Slurry dan Hasil Pelapisan Slurry pada Benda Coba dan
Penyangga Membran .............. 14
Gambar 12 Hasil analisa SEM lapisan mikrofiltrasi pada membran
keramik dengan variasi suhu
bakar penyangga keramik (a) 1100 oC; (b) 1200 oC; (s) 1300 oC
......................................................... 14
Gambar 13 Gambar Teknik Peralatan Pengujian Unjuk Kerja Membran
........................................... 15
Gambar 14 Hasil pencetakan penyangga membran secara ekstrusi
.................................................... 16
Gambar 15 Penyangga membran yang mengalami retak dan deformasi
pada proses pengeringan ... 16
Gambar 16 Pengeringan Membran Dalam Silinder Tertutup Dan Rotasi
Konstan ............................. 17
Gambar 17 Produk Membran dengan Pengeringan Terkontrol
........................................................... 17
Gambar 18 Pembakaran Penyangga Membran Keramik pada Suhu 1250 oC
..................................... 17
Gambar 19 Membran Keramik yang Retak pada Saat Uji Coba
......................................................... 18
Gambar 20 Hasil Air Filtrasi Menggunakan Membran Mikrofiltrasi
................................................. 20
Gambar 21 Pembuatan Penyangga Membran Keramik
......................................................................
35
Gambar 21 Hasil Uji Scanning Electron Microscopy (SEM)
Perbesaran 1000 x ............................... 35
Gambar 22 Hasil Uji Scanning Electron Microscopy (SEM)
Perbesaran 150 x ................................. 36
Gambar 23 Perancangan Uji Coba Membran Keramik
.......................................................................
36
-
vi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Road Map Penelitian
..........................................................................................
25
Lampiran 2 Evaluasi Capaian TRL
........................................................................................
26
Lampiran 3 SK Tim
...............................................................................................................
27
Lampiran 4 Realisasi Fisik dan Anggaran
.............................................................................
33
Lampiran 5 Foto-foto
.............................................................................................................
35
-
vii
RINGKASAN (EXECUTIVE SUMMARY)
Membran banyak digunakan pada industri pengolahan pangan yang
memiliki proses
pemisahan didalamnya seperti pada industri susu, gula, minuman
dan bahan pangan
lainnya. Salah satu metode pemisahan adalah mikrofiltrasi
menggunakan membran
yang terbuat dari keramik. Pada penelitian ini telah dibuat
produk membran lorong
jamak yang dibentuk dengan metode ekstrusi menggunakan starch
dan PVA sebagai
binder dan pembuatan pori. Pengeringan membran harus dilakukan
secara terkontrol
untuk menghindari terjadinya retak dan deformasi dengan cara
mengendalikan laju
penguapan lambat dan produk membran dirotasi dengan kecepatan 18
rpm selama 96
jam. Produk membran yang dibakar pada suhu 1300 oC dan 1350 oC
memiliki
kekuatan mekanik yang mampu bertahan pada tekanan fluida 2 bar
dengan porositas
semu berkisar antara 29-34 %. Penggunaan PVA dibandingan starch
sebagai
pembentuk pori dapat meningkatkan tingkat ekstrudability dan
mengurangi retak dan
deformasi saat pembentukan namun tidak mempengaruhi struktur
produk hasil
pembakaran.
-
1
I. PENDAHULUAN
1. 1. Latar Belakang
Membran adalah sebuah struktur yang dapat memisahkan secara
selektif bahan yang
melewatinya. Material membran umumnya dibuat dari bahan polimer
sintetik,
namun ada juga yang terbuat dari logam dan keramik. Global
Market Insight
melaporkan bahwa membran keramik memiliki potensi pasar yang
baik dimasa
depan yang diaplikasikan di banyak industri seperti industri
kimia, farmasi dan
obat-obatan herbal, makan dan minuman, pemisahan gas,
pengolahan
air/desalinasi,pengolahan limbah, dll. Saat ini, membran keramik
dipilih karena
memiliki beberapa kelebihan diantaranya stabil terhadap panas,
tahan secara kimia
dan dapat mudah dibersihkan apabila sudah terjadi
penyumbatan.
Membran keramik memiliki potensi besar di sektor industri pangan
di masa depan.
Membran keramik dapat mengganti penggunaan sistem pemisahan
konvensional
dan memberi banyak keuntungan karena dalam aplikasinya membran
keramik tidak
membutuhkan panas sehingga tidak merusak struktur dan kandungan
produk pangan
serta tidak mengubah rasa dan aroma produk pangan. Penggunaan
umum membran
keramik di sektor ini meliputi sterilisasi susu & whey,
klarifikasi jus buah alami dan
bir, pemisahan dan fraksinasi bahan susu, pemekatan jus,
pemurnian air minum,
desalinasi whey, dll. Peningkatan investasi dalam industri
pangan khususnya di
kawasan Asia Pasifik akan meningkatkan pasar membran keramik.
Kebutuhan pasar
membran keramik diproyeksikan sekitar $ 5.1 milyar pada tahun
2020, atau naik
sekitar 11,7% dari tahun 2015[1]. Saat ini, kebutuhan membran
keramik untuk
industri pangan di Indonesia masih diperoleh secara impor. Hal
ini disebabkan
belum ada industri pembuatan membran keramik dalam negeri. Oleh
karena itu,
perlu didorong penguasaan teknologi fabrikasi membran keramik
agar kebutuhan
membran keramik nasional dapat terpenuhi.
Membran keramik ada yang berlorong satu (single channel) dan ada
yang berlorong
jamak (multichannel)[1]. Lorong jamak memiliki luas permukaan
lebih besar
dibandingkan dengan single channel sehingga menghasilkan proses
filtrasi yang
lebih optimal. Selain itu, struktur membran keramik umumnya
bersifat asimetrik
yang terdiri dari dua lapisan yakni lapisan berpori halus
sebagai lapisan pertama dan
lapis kedua berpori besar sebagai untuk mengalirkan hasil
filtrasi. Lapisan besar
berfungsi sebagai penyokong kekuatan mekaniknya atau yang
dikenal dengan nama
-
2
penyangga membran keramik. Lapisan halus bertindak sebagai
filter yang berfungsi
untuk memisahkan bahan berdasarkan ukuran pori membran.
Gambar 1 . Penampang melintang dari membran lorong jamak
Sebagian besar penyangga keramik yang dijual komersil terbuat
dari alumina
dengan ukuran pori sebesar 20 – 40 µm[2]. Karena suhu sintering
alumina yang
tinggi, maka beberapa bahan tambahan seperti lempung dan kaolin,
talc, dolomit
dan lainnya digunakan. Penggunaan bahan tadi dapat pula mengubah
sifat pori,
porositas dan kekuatan dan biaya rendah (low cost). Balai Besar
Keramik pada
tahun 2018 sedang mengembangkan pembuatan penyangga membran
keramik lorog
jamak dengan menggunakan bahan dari alumina dan kaolin sehingga
dapat dibuat
didalam negeri dengan biaya yang relatif murah. Penyangga
membran ini harus
memiliki kekuatan mekanik yang tinggi karena merupakan bodi
utama dari
membran. Pada tahun 2019, penelitian lanjutan akan dilaksanakan
berupa pelapisan
lapisan halus membran mikrofilter pada penyangga membran lorong
jamak.
Diharapkan membran hasil pengembangan ini dapat diaplikasikan
pada industri
pangan.
1. 2. Tujuan
a. Tujuan Antara
Pada tahun 2019 Penelitian ini bertujuan agar mendapatkan
membran keramik
untuk pemisahan ukuran mikro.
b. Tujuan Akhir
Pada tahun 2020, membran keramik sudah diaplikasi untuk industri
pengolahan
pangan sehingga secara teknologi dan ekonomi dapat diproduksi di
Indonesia.
1. 3. Keluaran yang diharapkan
a. Indikator Keluaran
-
3
Diperolehnya teknik dan teknologi fabrikasi penyangga membran
keramik
lorong jamak dengan menggunakan metode ekstrusi
Diperolehnya teknik dan teknologi fabrikasi lapisan tipis
membran keramik
lorong jamak dengan menggunakan metode dip coating.
b. Keluaran
Keluaran yang diharapkan dari penelitian ini ialah :
- Membran keramik lorong jamak dengan spesifikasi membran
mikrofiltrasi
yang dapat digunakan untuk mikrofiltrasi pangan dengan ukuran
pori < 1
μm.
- Teknologi pembuatan membran keramik lorong jamak yang dapat
dibuat
dan dikuasai oleh IKM Keramik dan produknya dapat dimanfaatkan
oleh
industri pengolahan pangan
- 1 (satu) set percobaan unjuk kerja membran keramik lorong
jamak
- Publikasi dalam jurnal atau forum ilmiah lainnya.
1. 4. Perkiraan Manfaat dan Dampak dari Kegiatan yang
Dirancang
Penelitian dan pengembangan ini berkaitan dengan rekayasa
material yang akan
mendukung industri pengolahan produk pangan. Diharapkan dengan
dikuasaainya
teknologi pembuatan membran keramik dapat mendorong terciptanya
industri
membran keramik dalam negeri.
-
4
II. TINJAUAN PUSTAKA
Membran adalah sebuah struktur yang dapat memisahkan secara
selektif bahan yang
melewatinya. Kegiatan pemekatan/pemisahan/pemurnian dengan
membran telah
berkembang dan diaplikasikan di banyak industri dari industri
kimia, farmasi dan
obat-obatan herbal, makan dan minuman, pemisahan gas,
pengolahan
air/desalinasi,pengolahan limbah, dll. Pemisahan dengan membran
memiliki
kelebihan dibanding cara konvensional seperti distilasi,
ekstraksi,
kristlisasi/rekristalisasi, penguapan, dll. Hal ini karena
pemisahan konvensioanl
bersifat energi intensif, menyertakan rantai proses panjang, dan
terkadang menyisakan
limbah yang mengganggu.
Berdasarkan sifatnya membran dibedanya kedalam porous dan non
porous/padat.
Membran padat digunakan untuk pemisahan melalui mekanisme
solution-diffusion,
yaitu diawali dengan pelarutan molekul diikuti difusi dan
desorpsi pada sisi lain dari
membran. Sementara pemisahan melalui membran porous berlangsung
karena ukuran
molekul.
Membran porous dibagi berdasarkan ukuran menjadi makroporous
(>50 nm),
mesoporous (2-50 nm), mikroprorous (
-
5
Struktur membran keramik umumnya terdiri dari 2 (dua) atau lebih
susunan, yang
dapat membentuk struktur pori simetrik dan asimetrik sepanjang
sumbu pori[4].
Lapisan penyangga (support) merupakan bagian yang berperan
memberikan kuat
mekanik pada keseluruhan sistem sementara lapisan tipis yang ada
di atasnya
memberikan kemampuan untuk pemisahan/pemurnian.
Membran dapat dibuat dari bahan keramik, logam, organik atau
kombinasi dari
ketiganya. Namun,membran berbahan keramik memiliki berbagai
keunggulan
terhadap kondisi ekstrim operasional seperti tahan terhadap suhu
tinggi,
keasaman/kebasaan tinggi, tekanan tinggi, abrasi, dll[5].
Keunggulan ini
memugkinkan melakukan pembersihan atau sanitasi membran dengan
menggunakan
kukus bertekanan tinggi sehingga dapat dipakai ulang, yang dapat
menurunkan biaya
investasi.
Tehnik pemisahan dengan membran dapat dibedakankedalam “dead
end” dan “cross
flow/tangential flow”. Pemisahan dengan cara cross flow
berlangsung dengan aliran
umpan bersilangan dengan arah pemisahan lintas membran
(transmembran)
sedangkan pemisahan dengan cara “dead end” dilakukan dengan
menekan fluida
umpan kepermukaan membran. Komponen yang dapat lewat lapisan
membran
dinamakan sebagai permeat dan yang tidak dapat melewati lapisan
membran sehingga
tetap keluar bersama dengan aliran umpan sebagai
konsentrat/filtrat.
Membran keramik komersial dapat berbentuk cakram, lembaran
ataupun tubular.
Bentuk tubular dapat berupa lorong tunggal atau lorong ganda.
Bergantung pada
aplikasinya, membran keramik dapat berupa elemen lorong tunggal
maupun ganda,
dengan diameter lorong berkisar antara 2 – 16 mm. Luas permukaan
membran
bervariasi mulai dari 0.05 m2 untuk skala laboratorium hingga 10
m2 untuk skala
besar.
-
6
Gambar 3. Proses pemisahan pada membran keramik lorong jamak
Sebagian besar penyangga membran keramik komersil terbuat dari
alumina dengan
ukuran pori sebesar 20 – 40 µm. Biaya produksi dengan alumina
cukup mahal, untuk
menurunkan biaya produksi digunakan bahan baku yang lebih murah
dan mampu
menurunkan suhu pembakaran[6][7][8][9][10][11]. Beberapa
penelitian mengarahkan
pada pemanfaatan mineral alam atau setidaknya mengurangi bahan
sintetis dengan
menambahkan bahan yang lebih murah seperti bahan alam kaolin
[11][12]. Harga
kaolin jauh lebih murah daripada alumina disamping itu suhu
kematangan yang
berkisar pada suhu pembakaran 1250oC memberikan keuntungan pada
penggunaan
energi. Membran support dari kaolin mampu memberikan porositas
hingga 52% [13].
Pembuatan penyangga keramik biasanya dengan cara cetak tekan,
cor maupun
ekstrusi. Penyangga membran keramik berbentuk lorong ganda hanya
dimungkinkan
dengan cara ekstrusi yaitu cara pembentukan dengan menggunakan
ekstruder
melewati suatu die. Kunci dari keberhasilan proses ektrusi
adalah penggunaan aditif
organik yang akan mengubah sifat-sifat keplastisan dari
massa.
Proses pelapisan merupakan bagian terumit dan salah satu metoda
pelapisan yang
umum adalah dengan celup (dip coating) dalam larutan koloidal
atau sol gel. Lapisan
dibuat tipis namun harus cukup kuat menghadapi tekanan dan
abrasi. Dengan lapisan
yang tipis kerja pompa untuk melewatkan permeate lintas membran
akan rendah
demikian pula dengan energi yang diperlukan untuk
operasional[4][14].
-
7
Pembuatan membran keramik mencakup tahapan penyiapan support dan
pelapisan
support. Penyiapan support dilakukan dengan cara ekstruksi
terhadap massa bersifat
plastis melewati suatu die[7]. Hasil ektruksi dikeringkan dan
dibakar hingga suhu
tertentu yang memungkinkan berlangsungnya parsial sintering yang
menghasilkan
material porous namun memiliki kuat mekanik yang baik. Hasil
bakaran harus juga
bebas rekah (“crack free”) untuk berkerjanya pemisahan secara
efektif.
-
8
III. METODOLOGI
3. 1. Pendekatan dan Kerangka Teoritis
Pembuatan membran akan terdiri dari dua tahapan, yaitu pembuatan
penyangga
membran lorong jamak dengan cara ekstrusi dan pelapisan
permukaan dengan cara
celup (dip coating).
a. Pembuatan Penyangga membran lorong jamak
Pasta disiapkan dengan menggiling semibasah menggunakan mixer
mix muller
dengan komposisi bahan seperti α-alumina,dan kaolin sebagai
bahan utama bodi,
polietilen glikol sebagai plasticizer, CMC[15] dan metocel
sebagai binder[11][16],
starch sebagai pembentuk pori serta air sebagai pelarutnya.
Pasta yang sudah bersifat
plastis kemudian dicetak secara ekstrusi untuk membentuk keramik
tubular.
Penyangga keramik yang terbentuk kemudian dikeringkan pada suhu
kamar dan
dibakar dengan suhu 1250 oC selama 12 jam dengan laju pemanasan
10oC/menit.
Membran kemudian dikarakterisasi sifat fisik antara lain
porositas semu, densitas,
permeabilitas dan SEM.
Gambar 4 Alur proses pembuatan penyangga membran secara
ekstruksi
b. Pembuatan Lapisan Mikrofiltrasi Dengan Cara Dip Coating
Penyangga membran yang telah dibuat, dilakukan pelapisan dengan
cara dip
coating di dalam slurry diikuti dengan pengeringan dan sintering
di dalam tungku.
Slurry dibuat dari campuran Alumina (Al2O3) dan pelarut dengan
perbandingan
1:10, pelarut yang digunakan terdiri dari air dan gliserol.
Slurry dimixing dalam
-
9
potmill selama 8 jam, kemudian ditambahkan polyvinyl alcohol
(PVA)[14]
sebagai bahan pengikat lalu dihomogenisasi dalam potmill selama
2 jam. Slurry
dilapiskan pada penyangga membran dengan metode dip coating
selama 15 detik.
Penyangga membran yang telah dilapisi dikeringkan pada
temperatur 110 OC
selama 12 jam dan dibakar pada suhu 1200 – 1300 oC[8][17].
Membran
mikrofiltrasi yang telah difabrikasi, dikarakteriasasi SEM dan
Permeabilitas. Uji
kinerja dilakukan dengan skema [18][17][4][19][20] yang
ditampilkan pada
gambar 6.
Gambar 5 Alur proses pembuatan lapisan membran mikrofiltrasi
-
10
Gambar 6 Alur proses unjuk kerja membran
3. 2. Ruang Lingkup dan Lokasi Kegiatan
a. Ruang Lingkup
Lingkup dari penelitian ini adalah :
- Pembuatan penyangga keramik (substrat) ”low cost” secara
ekstrusi
menggunakan alumina dan kaolin (komposisi, karakter pasta,
kondisi dapat
dibentuk (extrudable), pengeringan, suhu bakar dan karakterisasi
produk.
- Pelapisan penyangga dengan metoda celup (dip coating) dengan
slurry
(kondisi larutan, pelapisan, pengeringan, pembakaran dan
karakterisasi)
- Pengujian kinerja untuk pemisahan produk pangan
b. Lokasi Kegiatan
Seluruh kegiatan penelitian dilaksanakan di Balai Besar Keramik
Bandung.
Karakterisasi XRD dan porositas keramik dilakukan menggunakan
alat uji yang
terdapat pada LIPI Bandung sedangkan karakterisasi SEM diuji
menggunakan alat
di PPGL Bandung.
3. 3. Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan :
- Alumina sebagai bahan utama bodi penyangga dan membrane
mikrofiltrasi
- Kaolin sebagai bahan utama bodi penyangga dan membrane
mikrofiltrasi
- PEG sebagai plastisizer
- CMC sebagai binder
- Corn starch sebagai bahan pembentuk pori
-
11
- Metocel, cellulose derivative
- PVA
- Gliserol
Peralatan yang dibutuhkan :
- Pot mill untuk pencampuran massa bodi dan massa lapisan
coating.
- Ekstruder dengan dies multi channel sebagai alat ektrusi untuk
membentuk
penyangga membrane lorong jamak
- Tungku untuk pembakaran suhu 1300 oC
3. 4. Analisis Resiko Pelaksanaan Kegiatan
- Bahan yang digunakan maupun produk relatif aman, baik bagi
individu maupun
lingkungan. Seluruh mineral yang digunakan bersifat inflammable
atau tidak
mudah terbakar, toksisitas rendah, reaktivitas rendah atau
stabil, tidak
terdekomposisi menjadi bahan berbahaya. Bahan imbuh untuk
modifikasi reologi
dan pembentuk pori bersifat food grade. Penyimpanan dilakukan
pada tempat
yang kering dengan suhu lingkungan.
- Pencampuran dilakukan secara manual didalam baskom. Proses
pencampuran
tidak menghasilkan bahan yang mudah menguap dan panas sehingga
aman
terhadap pelaksana kegiatan. Namun, pelaksana tetap menggunakan
standar
masker dan sarung tangan untuk terlindung dari partikel halus
yang terpapar dan
terlindung dari iritasi terhadap kulit yang berkontak dengan
material selama
proses pencampuran.
- Pembakaran dilakukan menggunakan tungku gas dengan bahan bakar
LPG dan
tungku listrik. Pembakaran tertinggi pada sekitar 1350 oC.
Kacamata pelindung
digunakan untuk menghindarkan dari sinar langsung. Pengukuran
suhu dilakukan
dengan termokopel.
-
12
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
Hasil analisa kimia bahan baku yang digunakan ditunjukkan pada
Tabel 1.
Tabel 1 Komposisi oksida kaolin
Oksida Kaolin (%)
SiO2 48.65
Al2O3 34.83
MgO 1.04
CaO 0.75
Fe2O3 0.76
TiO2 0.48
K2O 1.83
Na2O 0.45
HP 11.21
Bentuk penyangga membran ditunjukkan pada Gambar 7.
Gambar 7 Produk penyangga membran keramik
Untuk keperluan spesimen uji, maka dibuat penyangga berbentuk
pelat silinder tipis
dengan tebal ± 2cm seperti ditunjukkan pada gambar 8.
Gambar 8 Penyangga membran berbentuk pelat silinder
Pengaruh variasi temperatur sintering penyangga membran dengan
suhu 1100 oC, 1200 oC dan 1300 oC terhadap penurunan bakteri
coliform pada air bersih ditunjukkan pada
Gambar 9.
-
13
Gambar 9 Grafik Penurunan Kandungan Bakteri Coliform setelah
proses filtrasi
Hasil karakterisasi sifat fisik penyangga membran ditunjukkan
pada Tabel 2.
Tabel 2 Hasil Karakterisasi Sifat Fisik Penyangga Membran
Bahan Pengikat dan Bahan Pembentuk
Pori
Temperatur sintering, oC
Densitas, g/cm3 Porositas semu,
%
Starch 1300 1.80 34.78
1350 1.82 30.88
polyvinyl alcohol (PVA)
1300 1.76 34.70
1350 1.90 29.64
Hasil pengujian SEM untuk produk penyangga membran ditampilkan
pada Gambar 10.
Starch 1350 Starch 1300
1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100
460 460 460 460
210 210 210 210 210 210
0
200
400
600
800
1000
1200
1 2 3 4 5 6
An
gk
a B
ak
teri
Co
lifo
rm
Pengulangan
Nilai Penurunan Angka Bakteri Coliform Pada Air Bersih
1100°C
1200°C
1300°C
-
14
PVA 1350 PVA 1300
Gambar 10 Hasil Uji Scanning Electron Microscopy (SEM)
Perbesaran 500 x
Hasil pelapisan penyangga membran secara dip coating ditunjukkan
pada gambar 11.
Gambar 11 Slurry dan Hasil Pelapisan Slurry pada Benda Coba dan
Penyangga
Membran
Hasil analisa SEM lapisan mikrofiltrasi pada penyangga membran
dapat dilihat pada
Gambar 12.
(a) (b) (c)
Gambar 12 Hasil analisa SEM lapisan mikrofiltrasi pada membran
keramik dengan
variasi suhu bakar penyangga keramik (a) 1100 oC; (b) 1200 oC;
(s) 1300 oC
-
15
Prototipe membran mikrofiltrasi lorong jamak diuji coba pada
tekanan 2 bar dengan
skema seperti ditunjukkan pada Gambar 6 dan Gambar 13.
Gambar 13 Gambar Teknik Peralatan Pengujian Unjuk Kerja
Membran
4.2 Pembahasan
Bahan baku berupa alumina merupakan produk Alteo dengan
kandungan Al2O3 diatas
95% (berdasarkan MSDS) sementara kaolin dianalisa komposisi
kimianya menggunakan
XRF dan hasilnya ditunjukkan pada Tabel 1.Hasil analisa
komposisi kimia dijadikan
acuan untuk pembuatan komposisi membran keramik agar terbentuk
mineral mullit yang
dapat meningkatkan kekuatan mekanik membran.
4.2.1 Pembuatan Penyangga Membran
Pembuatan penyangga membran lorong jamak menggunakan formula
hasil penelitian
tahun 2018 dengan perbandingan kaolin : alumina sebesar 55:45
dan dicampur
menggunakan mix muller dengan penambahan bahan organik berupa
PEG, CMC, starch,
metocel dan akuades. Penyangga membran hasil pencetakan secara
ekstrusi diperlihatkan
pada Gambar 14.
-
16
Gambar 14 Hasil pencetakan penyangga membran secara ekstrusi
Penyangga membran kemudian dikeringkan dalam ruangan dengan
kelembaban
terkendali, namun pada pengeringan hari ketiga penyangga
mengalami retak memanjang
pada bagian lorong dengan ketebalan terendah seperti terlihat
pada gambar 15.
Gambar 15 Penyangga membran yang mengalami retak dan deformasi
pada proses
pengeringan
Retak yang terbentuk disebabkan perbedaan kecepatan pelepasan
air pada permukaan luar
silinder dan bagian lorong dalam dimana bagian lorong dalam
memiliki luas permukaan
yang berinteraksi dengan udara lebih besar. Cacat lain yang
timbul pada proses
pengeringan adalah terjadinya deformasi ke arah permukaan luar
silinder yang terbuka
berakibat produk yang dihasilkan tidak simetris. Untuk mengatasi
permasalahan tersebut,
membran diletakkan pada silinder tertutup berdiameter 2 inch
bertujuan untuk
memperlambat laju pelepasan air dari permukaan green produk.
Produk mentah dirotasi
secara konstan dengan kecepatan 18 rpm selama 96 jam[16] seperti
ditunjukkan pada
gambar 16. Modifikasi proses pengeringan tersebut menghasilkan
produk membran
kering yang tidak retak dengan dimensi yang simetris seperti
diperlihatkan pada gambar
17.
-
17
Gambar 16 Pengeringan Membran Dalam Silinder Tertutup Dan Rotasi
Konstan
Gambar 17 Produk Membran dengan Pengeringan Terkontrol
Penyangga membran kemudian dibakar seperti pada gambar 18. Hasil
produk membran
hasil pembakaran 1250 oC ditunjukkan pada gambar 7.
Gambar 18 Pembakaran Penyangga Membran Keramik pada Suhu 1250
oC
Membran yang telah disintering kemudian diujicoba sesuai dengan
skema yang
ditunjukkan pada gambar 6. Produk membran mengalami retak karena
tidak mampu
menahan tekanan air 2 bar (Gambar 19). Hal ini menunjukkan bahwa
pada suhu 1250 oC,
produk membran belum memiliki kekuatan mekanik yang cukup untuk
menahan tekanan
pada proses filtrasi sebesar 2 bar, sehingga perlu adanya
perbaikan proses yaitu
penambahan suhu sintering agar membran menjadi lebih padat,
porositas berkurang dan
kekuatan meningkat.
-
18
Gambar 19 Membran Keramik yang Retak pada Saat Uji Coba
Produk penyangga berbentuk pelat silinder digunakan untuk
diujicoba pada proses filtrasi
air yang mengandung bakteri coliform bekerja sama dengan
Politeknik Kesehatan
Bandung. Penyangga membran disintering pada 3 variasi temperatur
yaitu 1100, 1200
dan 1300 oC. Berdasarkan hasil ujicoba, kandungan bakteri
Coliform pada produk
membran sintering 1100°C tidak terdapat penurunan yang berarti
yaitu 1100MPN/100
ml, sedangkan pada suhu 1200°C kandungan bakteri Coliform pada
air bersih mengalami
penurunan hingga 460 MPN/100 ml dan pada suhu 1300°C kandungan
bakteri Coliform
mengalami penurunan yang lebih rendah yaitu 210 MPN/100ml
seperti ditunjukkan pada
Gambar 9. Bakteri coliform memiliki ukuran panjang 2 mikron dan
diameter 0,5 mikron.
Fakta tersebut mengindikasikan produk membran dengan suhu
sintering 1300 oC
memiliki kemampuan untuk memfiltrasi partikel (bakteri) dengan
ukuran 2 mikron
sebanyak 80 % sehingga suhu 1300 oC dapat dijadikan temperatur
acuan pembuatan
penyangga membran.
Berdasarkan hasil uji kemampuan filtrasi membran, membran dengan
suhu pembakaran
1250 oC masih belum cukup kuat untuk menahan tekanna 2 bar. Oleh
karena itu, dibuat
variasi komposisi baru dan temperatur sintering seperti yang
ditunjukkan pada Tabel 3.
Bahan pengikat dan pembentuk pori divariasikan menjadi starch
dan Polyvinyl Alcohol
(PVA), untuk mengurangi retak ketika pembentukan. Temperatur
sintering dinaikkan
untuk meningkatkan kekuatan dari penyangga membran dan
berdasarkan hasil percobaan
penyangga membran berbentuk pelat silinder.
Tabel 3 Variasi binder dan temperatur
Bahan Pengikat dan
Bahan Pembentuk Pori
Temperatur sintering
Starch 1300 oC
1350 oC
Polyvinyl Alcohol 1300 oC
-
19
(PVA)[14] 1350 oC
Hasil karakterisasi sifat fisik penyangga membran ditunjukkan
pada Tabel 2. Berdasarkan
pengujian sifat fisika, densitas dan porositas antara membran
yang menggunakan starch
dan PVA tidak memiliki perbedaan yang signifikan (relatif sama).
Produk membran yang
disintering pada suhu 1350 oC memiliki densitas lebih tinggi
dibandingkan dengan
produk yang dibakar pada suhu 1300 oC. Karakteristik tersebut
berimplikasi pada
kekuatan mekanik seperti produk dengan sintering 1350 oC yang
memiliki kuat mekanik
lebih baik. Porositas produk berkurang sebesar 4 sampai 5%
dengan peningkatan suhu
sintering dari 1300 oC menjadi 1350 oC sehingga dapat
memperlambat proses filtrasi dan
berpotensi mengurangi ukuran pori membran.
Hasil pengujian SEM untuk produk penyangga membran ditampilkan
pada Gambar 14.
Membran dengan pembakaran 1350 oC menunjukkan struktur mikro
yang lebih rapat
daripada membran dengan pembakaran 1300 oC, sehingga porositas
berkurang. Membran
dengan suhu 1350 oC bisa digunakan langsung untuk keperluan
mikrofiltrasi namun
memiliki laju permeabiltas yang cukup rendah karena struktur
pori yang lebih rapat dan
telah terdapat fasa gelas. Dengan menggunakan membran asimetrik,
dapat meningkatkan
laju permeabilitas membran. Membran dengan suhu 1300 oC memiliki
laju permeabilitas
yang lebih tinggi, karena struktur pori lebih terbuka dan belum
mengandung fasa gelas.
Dengan memberikan perlakuan coating lapisan mikrofiltrasi pada
membran 1300oC dapat
meningkatkan kemampuan filter membran sebagai membran asimetrik
untuk mikrofiltrasi
namun dengan laju permeabiltas membran yang masih tergolong
tinggi. Penggunaan
PVA sebagai ganti starch tidak begitu berdampak pada hasil
bakaran, karena PVA dan
starch terdekomposisi selama pembakaran dan meninggalkan pori
pada membran. Namun
demikian, membran dengan menggunakan PVA memiliki tingkat
ekstrudability yang
lebih baik sehingga mengurangi kemungkinan terjadinya retak dan
deformasi pada
produk mentah.
4.2.2 Pembuatan Lapisan Mikrofiltrasi
Hasil pelapisan penyangga membran secara dip coating ditunjukkan
pada gambar 15.
Penyangga membran yang digunakan merupakan penyangga membran
yang telah dibakar
pada suhu 1100 oC, 1200 oC dan 1300 oC. Pada saat pencelupan,
pelarut akan mengisi
pori penyangga membran akibat gaya kapiler sedangkan partikel
alumina akan terdeposit
-
20
pada permukaan luar penyangga membran. Ketebalan lapisan
dipengaruhi oleh persentase
padatan dalam slurry, lamanya waktu pencelupan serta daya serap
penyangga keramik
terhadap slurry. Dalam penelitian ini, penyangga membran dicelup
selama 15 detik dan
kemudian diangkat pelan-pelan alumina yang terdeposit tidak
turun bergeser dan ikut
terbuang dengan slurry yang tersisa.
Lapisan mikrofiltrasi pada penyangga membran dikarakterisasi SEM
untuk mengetahui
struktur mikronya. Hasil analisa SEM dapat dilihat pada Gambar
16. Berdasarkan gambar
16, dapat dinyatakan bahwa telah terbentuk membran asimetrik
yaitu berupa lapisan
mikrofiltrasi hasil coating pada penyangga membran. Untuk
penyangga keramik yang
dibakar 1100 oC, ketebalan lapisan mikrofiltrasi yang diperoleh
sekitar 75 – 100 m.
Batasan kedua lapisan antara penyangga dan lapisan mikrofiltrasi
cukup terlihat. Untuk
penyangga keramik yang dibakar 1200 oC, ketebalan lapisan
mikrofiltrasi lebih kecil
yaitu sekitar 15 – 30 m. Batasan kedua lapisan antara penyangga
dan lapisan
mikrofiltrasi masih terlihat. Untuk penyangga keramik yang
dibakar 1300 oC, ketebalan
lapisan mikrofiltrasi sangat tipis yaitu sekitar 8 – 18 m.
Batasan kedua lapisan antara
penyangga dan lapisan mikrofiltrasi susah untuk dilihat karena
tipisnya lapisan. Ukuran
pori pada seluruh penyangga membran berkisar antara 2 – 10 m
sedangkan ukuran pori
pada lapisan mikroflitrasi antara 0,8 – 3 m. Tebalnya lapisan
mikrofiltrasi semakin
menurun seiring dengan meningkatnya suhu pembakaran penyangga
keramik. Semakin
tingginya suhu pembakaran penyangga membran keramik, akan
menyebabkan porositas
membran yang semakin berkurang sehingga kemampuan kapiler
larutan coating akan
berkurang sehingga alumina yang terdeposit akan semakin sedikit.
Oleh karena itu,
lamanya pencelupan serta laju pengangkatan penyangga membran
setelah pencelupan
perlu ditambah agar semakin banyak alumina yang terdeposit
menjadi lapisan
mikrofiltrasi pada penyangga membran.
Prototipe membran mikrofiltrasi lorong jamak diuji coba pada
tekanan 2 bar dengan
skema seperti ditunjukkan pada Gambar 6 dan Gambar 16. Prototipe
yang diuji adalah
membran keramik yang dibakar pada suhu 1300 oC dan 1350 oC.
Hasil uji membran
mikrofiltrasi untuk air keruh sebelum dan setelah filtrasi dapat
dilihat pada Gambar 20.
-
21
Gambar 20 Hasil Air Filtrasi Menggunakan Membran
Mikrofiltrasi
Air limbah yang kotor dapat menjadi bersih setelah difiltrasi
menggunakan membran
mikrofiltrasi. Membran mampu menopang tekanan sebesar 2 bar,
menunjukkan bahwa
kekuatan membran mikrofiltrasi telah terpenuhi. Penelitian
selanjutnya diarahkan untuk
menguji coba membran untuk industri pangan khususnya untuk
proses mikrofiltrasi
dalam industri pangan.
4.2.3 Kendala / Masalah yang Dihadapi
Porositas merupakan parameter utama dalam penelitian produk
keramik berpori, namun
porosimeter merkuri yang dapat mengukur distribusi ukuran pori
dalam produk membran
tidak tersedia baik di BBK maupun di instansi/lembaga penelitian
lainnya di Indonesia.
-
22
V. KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan
Penyangga membran berbentuk lorong jamak dan pelat silinder
telah dibuat dengan
metode ekstrusi dengan binder dan pembuatan pori starch dan
PVA.
Pengeringan membran harus dilakukan secara terkontrol untuk
menghindari
terjadinya retak dan deformasi dengan cara mengendalikan laju
penguapan lambat
dan produk membran dirotasi dengan kecepatan 18 rpm selama 96
jam.
Produk membran yang dibakar pada suhu 1300 oC dan 1350 oC
memiliki kekuatan
mekanik yang mampu bertahan pada tekanan fluida 2 bar dengan
porositas semu
berkisar antara 29-34 %.
Penggunaan PVA dibandingan starch sebagai pembentuk pori dapat
meningkatkan
tingkat ekstrudability dan mengurangi retak dan deformasi saat
pembentukan namun
tidak mempengaruhi struktur produk hasil pembakaran.
5.2 Saran
Untuk mendukung penelitian di bidang keramik berpori diperlukan
alat porosimeter
untuk mengetahui distribusi ukuran pori.
VI. DAMPAK DAN HASIL KEGIATAN
Penelitian dan pengembangan ini berkaitan dengan rekayasa
material yang akan
mendukung industri pengolahan produk pangan. Diharapkan dengan
dikuasaainya
teknologi pembuatan membran keramik dapat mendorong terciptanya
industri membran
keramik dalam negeri.
VII. DAFTAR PUSTAKA
[1] A. K. Fard et al., “Inorganic Membranes : Preparation and
Application for Water
Treatment and Desalination,” Materials (Basel)., vol. 11, pp.
1–47, 2018.
[2] D. De Meis, “Overview on porous inorganic membranes for gas
separation,” Centro
Ricerche Frascati, Roma, 2017.
[3] M. Widyasmara et al., “UNTUK PENGOLAHAN LIMBAH CAIR
BERMINYAK,”
vol. 2, no. 2, pp. 89–98, 2013.
[4] S. Lee, K. Chung, M. Shin, J. Dong, and H. Lee, “Preparation
of ceramic membrane
-
23
and application to the crossflow microfiltration of soluble
waste oil,” Mater. Lett., vol.
52, pp. 266–271, 2002.
[5] I. Rahayu, “Pembuatan dan karakterisasi membran keramik
dengan variasi tepung
beras sebagai aditif untuk proses mikrofiltrasi,” Sains dan
Terap. Kim., vol. 11, no. 2,
pp. 52–60, 2017.
[6] P. Wu, Y. Xu, Z. Huang, and J. Zhang, “A review of
preparation techniques of porous
ceramic membranes,” J. Ceram. Process. Res., vol. 16, no. 1, pp.
102–106, 2015.
[7] F. Bouzeraraa, A. Harabi, and S. Condom, “Porous ceramic
membranes prepared from
kaolin,” Desalin. Water Treat., vol. 12, pp. 415–419, 2009.
[8] A. Abdullayev, M. F. Bekheet, and D. A. H. Hanaor,
“Materials and Applications for
Low-Cost Ceramic Membranes,” Membr. Rev., vol. 9, pp. 1–31,
2019.
[9] P. Fan, K. Zhen, Z. Zan, Z. Chao, and Z. Jian, “Preparation
and Development of
Porous Ceramic Membrane Supports Fabricated by Extrusion
Technique,” Chem.
Eng., vol. 55, pp. 277–282, 2016.
[10] C. Mongkolkachit, S. Wanakitti, and P. Aungkavattana,
“Investigation of Extruded
Porous Alumina for High Temperature Construction,” J. Met.
Mater. Miner., vol. 20,
no. 3, pp. 123–125, 2010.
[11] S. Sarkar, S. Bandyopadhyay, A. Larbot, and S. Cerneaux,
“New clay – alumina
porous capillary supports for filtration application,” J. Memb.
Sci., vol. 392–393, pp.
130–136, 2012.
[12] P. Taylor, F. Bouzerara, A. Harabi, and S. Condom, “Porous
ceramic membranes
prepared from kaolin,” Desalin. Water Treat., vol. 12, no.
October 2014, pp. 415–419,
2009.
[13] B. Boudairaab et al., “Desalination and Water Treatment
Preparation and
characterization of membrane supports for microfiltration and
ultrafiltration using,”
Desalin. Water Treat., no. April, pp. 37–41, 2015.
[14] J. Hu, Zhiwen ; Yang, Yulong ; Chang, Qibing ; Liu,
Fengli ; Wang, Yongqing ; Rao,
“Preparation of a High-Performance Porous Ceramic Membrane by a
Two-Step
Coating Method and,” Appl. Sci., vol. 52, no. 9, pp. 1–11,
2018.
-
24
[15] J. Ha, S. Zaighum, A. Bukhari, J. Lee, and I. Song, “The
membrane properties of
alumina-coated alumina support layers and alumina-coated
diatomite – kaolin
composite support layers,” Adv. Appl. Ceram. Struct. Funct.
Bioceram., pp. 1–8, 2017.
[16] S. Sarkar, “Process for Preparation of Low Cost
Clay-Alumina Multichannel Ceramic
Membrane for Liquid Filtration Application,” Trans. INDIAN
Ceram. Soc., vol. 73, no.
September 2014, pp. 239–244, 2014.
[17] J. Zhu, Y. Fan, and N. Xu, “Preparation and
Characterization of Alumina Membranes
on Capillary Supports : Effect of Film-coating on Crack-free,”
Chinese J. Chem. Eng.,
vol. 18, no. 3, pp. 377–383, 2010.
[18] G. Vatai, “The Application of Membrane Separation Processes
as Environmental
Friendly Methods in the Beet Sugar Production,” Environ.
Technol. New Dev., no.
January, pp. 193–208, 2008.
[19] A. Hinkova, Z. Bubnı, P. Kadlec, and J. Pridal, “Potentials
of separation membranes in
the sugar industry,” Sep. Purif. Technol., vol. 26, no. 2002,
pp. 101–110, 2002.
[20] S. Gaschi, S. Gaschi, S. Tereza, and D. De Barros, “Acta
Scientiarum Pretreatment
with ceramic membrane microfiltration in the clarification
process of sugarcane juice
by ultrafiltration,” Acta Sci., vol. 36, no. 2006, pp. 303–306,
2014.
-
25
VIII. LAMPIRAN-LAMPIRAN
Lampiran 1 Road Map Penelitian
Tahun Kegiatan
Tahapan Fabrikasi penyangga
membran makroporous
multichannel
Pelapisan penyangga membran
menggunakan metode dip
coating. Karakterisasi dan
perbaikan serta Perakitan /
Prototype dan Uji Performans
Prototipe yang digunakan
untuk pengolahan produk
pangan
Tingkat TRL
Ingin dicapai
5 6 7
2018 2019 2020
-
26
Lampiran 2 Evaluasi Capaian TRL
Lampiran 5. Aplikasi Teknometer Kelompok Produk
No:
:
9 9
8 8
7 7
6 6
5 5
4 4
3 3
2 2
1 1
= 6
Menyetujui,
Kepala Balai Besar Keramik
Dr. Gunawan, S.Si, M.Eng.
Alamat / Kontak
: Membran Keramik
PENGUKURAN TINGKAT KESIAPTERAPAN TEKNOLOGI (TKT)
RINGKASAN HASIL
Pimpinan Program / Kegiatan
Nama/Judul Teknologi
Bidang Teknologi
: Rekayasa Membran Keramik Lorong Jamak untuk Proses
Mikrofiltrasi dalam Industri Pangan
: Maulid Purnawan
Telp / Fax / email: (022) 7206221/(022)
7205322/[email protected]
6 ( dari 9 % Komplit Indikator = 80%
11 Nopember 2019
Lembaga / Unit Pelaksana : Balai Besar Keramik
: Jalan Jend. A. Yani no 392 Bandung
Teknometer
TKT
TKT yang dicapai :
Tanggal Pengukuran TRL
-
27
Indikator TKT 1 [ beri tanda cross ( X ) pada kolom yang sesuai
]
X
No 0 1 2 3 4 5
1 x
2 x
3 x
S 0 0 0 0 0 3S
Indikator TKT 1 dianggap sudah terpenuhi
TERPENUHIIndikator TKT 1 =
( 0=tidak terpenuhi; 1=20%; 2=40%; 3=60%; 4=80%; 5=100% atau
terpenuhi )
T
K
T
1
S atau % terpenuhinya ►
Asumsi dan hukum dasar (ex.fisika/kimia) yang akan digunakan
pada produk (baru) telah ditentukan
Studi literatur (teori/empiris-penelitian terdahulu) tentang
prinsip dasar produk yang akan dikembangkan
Formulasi hipotesis penelitian
100.0%
Indikator TKT 2 [ beri tanda cross ( X ) pada kolom yang sesuai
]
X
No 0 1 2 3 4 5
1 x
2 x
3 x
4 x
5 x
6 x
7 x
8 x
9 x
10 x
11 x
S 0 0 0 1 4 6S
Indikator TKT 2 =
89.1%
TERPENUHI
Indikator TKT 2 dianggap sudah terpenuhi
S atau % terpenuhinya ►
( 0=tidak terpenuhi; 1=20%; 2=40%; 3=60%; 4=80%; 5=100% atau
terpenuhi )
T
K
T
2
Peralatan dan sistem yang akan digunakan telah
teridentifikasi
Studi literatur (teoritis/empiris) produk baru yang akan
dikembangkan memungkinkan untuk diterapkan
Rancangan pengembangan produk secara teoritis telah
teridentifikasi (ada research design)
Elemen-elemen teknologi telah teridentifikasi dan interaksi di
antara elemen-elemen tersebut telah diketahui
Karakterisasi komponen teknologi yang akan dikembangkan telah
dikuasai dan dipahami
Kinerja dari masing-masing elemen penyusun produk yang akan
dikembangkan telah diprediksi
Analisis awal menunjukkan bahwa fungsi utama yang dibutuhkan
dapat bekerja dengan baik
Model dan simulasi untuk menguji kebenaran prinsip dasar
Peralatan yang digunakan harus valid dan reliable
Diketahui tahapan eksperimen yang akan dilakukan
Penelitian analitik untuk menguji kebenaran prinsip dasarnya
Indikator TKT 3 [ beri tanda cross ( X ) pada kolom yang sesuai
]
X
No 0 1 2 3 4 5
1 x
2 x
3 x
4 x
5 x
6 x
7 x
8 x
9 x
Indikator TKT 3 dianggap sudah terpenuhi
S atau % terpenuhinya ►
Teknologi layak secara ilmiah (studi analitik, model/simulasi,
eksperimen)
Pengemb. teknologi tsb dg langkah awal menggunakan model
matematik sgt dimungkinkan&dpt disimulasikan
Penelitian laboratorium untuk memprediksi kinerja tiap elemen
teknologi
( 0=tidak terpenuhi; 1=20%; 2=40%; 3=60%; 4=80%; 5=100% atau
terpenuhi )
T
K
T
3
Studi analitik mendukung prediksi kinerja elemen-elemen
teknologi
Karakteristik/sifat dan kapasitas unjuk kerja sistem dasar telah
diidentifikasi dan diprediksi
Telah dilakukan percobaan laboratorium untuk menguji kelayakan
penerapan teknologi tersebut
Secara teoritis, empiris& eksperimen telah diketahui
komponen sistem teknologi tsb dpt bekerja dgn baik
Telah dilakukan penelitian di laboratorium dengan menggunakan
data dummy
Model dan simulasi mendukung prediksi kemampuan elemen-elemen
teknologi
-
28
Indikator TKT 4
No 0 1 2 3 4 5
1 x
2 x
3 x
4 x
5 x
6 x
7 x
8 x
S 0 0 0 2 4 2S 80.0%
Indikator TKT 4 = TERPENUHI
Prototipe teknologi skala lab telah dibuat
Proses 'kunci' untuk manufakturnya telah diidentifikasi dan
dikaji di laboratorium
Integrasi sistem teknologi dan rancang bangun skala laboratorium
telah selesai (low fidelity)
( 0=tidak terpenuhi; 1=20%; 2=40%; 3=60%; 4=80%; 5=100% atau
terpenuhi )
[ beri tanda cross ( X ) pada kolom yang sesuai ]T
K
T
4
S atau % terpenuhinya ►
Penelitian integrasi komponen telah dimulai
Test laboratorium komponen-komponen secara terpisah telah
dilakukan
Percobaan fungsi utama teknologi dalam lingkungan yang
relevan
Persyaratan sistem untuk aplikasi menurut pengguna telah
diketahui (keinginan customer).
Hasil percobaan laboratorium terhadap komponen2 menunjukkan
bahwa komponen tersebut dapat beroperasi
Indikator TKT 5
No 0 1 2 3 4 5
1 x
2 x
3 x
4 x
5 x
6 x
7 x
S 0 0 0 1 4 2S 82.9%
Indikator TKT 5 = TERPENUHI
Peralatan dan mesin pendukung telah diujicoba dalam
laboratorium
Integrasi komposisi/formula untuk produk baru selesai sampai
tahap akhir (high f idelity), siap diuji pada lingkungan nyata
Kondisi laboratorium di modifikasi sehingga mirip dengan
lingkungan yang sesungguhnya
Proses produksi telah direview oleh bagian manufaktur
( 0=tidak terpenuhi; 1=20%; 2=40%; 3=60%; 4=80%; 5=100% atau
terpenuhi )
[ beri tanda cross ( X ) pada kolom yang sesuai ]T
K
T
5
Persiapan produksi perangkat keras telah dilakukan
Penelitian pasar (marketing research ) dan penelitian
laboratorium utk memilih proses fabrikasi
Prototipe telah dibuat
S atau % terpenuhinya ►
Indikator TKT 6
No 0 1 2 3 4 5
1 x
2 x
3 x
4 x
5 x
6 x
S 0 0 0 1 4 1S 80.0%
Indikator TKT 6 = TERPENUHI
prototipe telah teruji dengan akurasi/fidelitas lab yang tinggi
pada simulasi lingkungan perasional yang sebenarnya (di luar
lab)
hasil uji membuktikan layak secara teknis (kelayakan teknis)
S atau % terpenuhinya ►
Kondisi lingkungan operasi sesungguhnya telah diketahui
Kebutuhan investasi untuk peralatan dan proses pabrikasi
teridentifikasi
Model dan Simulasi untuk kinerja sistem teknologi pada
lingkungan operasi
Bagian manufaktur/pabrikasi menyetujui dan menerima hasil
pengujian laboratorium
( 0=tidak terpenuhi; 1=20%; 2=40%; 3=60%; 4=80%; 5=100% atau
terpenuhi )
[ beri tanda cross ( X ) pada kolom yang sesuai ]T
K
T
6
-
29
Lampiran 3 SK Tim
-
30
-
31
-
32
-
33
Lampiran 4 Realisasi Fisik dan Anggaran
Realiasasi Fisik
-
34
Realisasi Anggaran
Data diperbaharui per tanggal 16 Desember 2019
-
35
Lampiran 5 Foto-foto
Gambar 21 Pembuatan Penyangga Membran Keramik
Starch 1350 Starch 1300
PVA 1350 PVA 1300
Gambar 21 Hasil Uji Scanning Electron Microscopy (SEM)
Perbesaran 1000 x
-
36
Starch 1350 Starch 1300
PVA 1350 PVA 1300
Gambar 22 Hasil Uji Scanning Electron Microscopy (SEM)
Perbesaran 150 x
Gambar 23 Perancangan Uji Coba Membran Keramik
KATA PENGANTARDAFTAR ISIDAFTAR TABELDAFTAR GAMBARDAFTAR
LAMPIRANRINGKASAN (EXECUTIVE SUMMARY)I. PENDAHULUAN1. 1. Latar
Belakang1. 2. Tujuan1. 3. Keluaran yang diharapkan1. 4. Perkiraan
Manfaat dan Dampak dari Kegiatan yang Dirancang
II. TINJAUAN PUSTAKAIII. METODOLOGI3. 1. Pendekatan dan Kerangka
Teoritis3. 2. Ruang Lingkup dan Lokasi Kegiatan3. 3. Bahan dan
Alat3. 4. Analisis Resiko Pelaksanaan Kegiatan
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN4.1 Hasil4.2 Pembahasan4.2.1 Pembuatan
Penyangga Membran4.2.2 Pembuatan Lapisan Mikrofiltrasi4.2.3 Kendala
/ Masalah yang Dihadapi
V. KESIMPULAN5.1 Kesimpulan5.2 Saran
VI. DAMPAK DAN HASIL KEGIATANVII. DAFTAR PUSTAKAVIII.
LAMPIRAN-LAMPIRAN