Sistem membran banyak digunakan dalam industri susu untuk mengatur kandungan laktosa, lemak, dan protein dalam berbagai produk secara efisien karena metode pemisahan dan pemurnian yang sangat efisien. Ultrafiltrasi (UF) menggunakan membran polimerik atau keramik yang sepenuhnya menahan protein whey, secara efektif menghilangkan air dan laktosa yang berlebihan. Polisulfon (Psf) dikenal sebagai polimer pilihan untuk pembuatan membran ultrafiltrasi karena karakteristik fisiko-kimia yang luar biasa. Membran Psf menunjukkan ketahanan terhadap berbagai kontaminan, tahan terhadap rentang suhu yang luas sambil mempertahankan integritasnya, memiliki sifat listrik yang menguntungkan, dan mudah dibuat. Namun, meskipun memiliki karakteristik yang menguntungkan, membran Psf rentan terhadap fouling, yang menyebabkan penurunan fluks air seiring waktu. Masalah utama yang dihadapi dalam pemisahan protein whey adalah fouling membran. Peneliti sering menambahkan bahan kimia selama pembuatan membran untuk menghasilkan membran dengan karakteristik yang ditingkatkan, seperti permeabilitas air yang luar biasa, penolakan yang efektif, dan permukaan anti-fouling. Berbagai aditif/pengisi telah diteliti untuk meningkatkan karakteristik anti-fouling dari membran UF, termasuk nanofiller polidopamin, nanopartikel oksida logam, karbon dot yang dicangkokkan dengan silika, oksida grafena , nanotube hidroksiapatit, dan lainnya
Penelitian ini mengkaji dampak penambahan hidroksiapatit (HA) ke dalam larutan dope Polisulfon (Psf) untuk menghasilkan membran ultrafiltrasi. HA yang dibeli digunakan tanpa modifikasi untuk mencegah biaya produksi tambahan. Tujuannya adalah untuk meningkatkan karakteristik selektivitas membran sambil mempertahankan permeabilitas tinggi pada tingkat ultrafiltrasi. Membran dibuat menggunakan teknik pemisahan fase yang diinduksi non-pelarut (NIPS). Pengaruh hidroksiapatit terhadap morfologi permukaan membran, karakteristik pori membran, fluks permeat, dan hidrofilisitas membran dianalisis. Scanning Electron Microscope (SEM) digunakan untuk mempelajari morfologi permukaan membran secara visual. Untuk mengevaluasi efikasi membran dalam pemisahan protein, membran Psf yang dibuat diuji dengan larutan protein dengan berat molekul yang berbeda, dan persentase retensi protein dari membran juga diukur.
Melalui analisis SEM, terungkap bahwa HA didistribusikan di seluruh membran. Penggabungan HA menghasilkan fluks yang lebih tinggi, penolakan protein yang lebih baik, dan peningkatan hidrofilisitas permukaan. Fluks permeabilitas meningkat dengan konsentrasi HA, menghasilkan peningkatan 38%. Pemisahan protein whey dievaluasi menggunakan protein model BSA dan lisozim, yang mewakili 伪-Laktalbumin. Hasil penolakan protein untuk membran campuran menunjukkan bahwa tingkat penolakan untuk BSA dan lisozim meningkat menjadi secara signifikan. Membran yang dimodifikasi menunjukkan peningkatan hidrofilisitas, bersama dengan peningkatan sifat anti-fouling, yang ditunjukkan oleh nilai rasio penurunan fluks yang lebih rendah. Metode modifikasi yang sederhana dan ekonomis ini meningkatkan permeabilitas tanpa mengorbankan efisiensi pemisahan, sehingga memfasilitasi skalabilitas produksi membran dalam industri pemisahan protein whey.
Kinerja membran ultrafiltrasi polisulfon (Psf) diselidiki setelah dimodifikasi dengan hidroksiapatit (HA). Membran lembaran datar ini diproduksi menggunakan metode inversi fase basah. Analisa SEM mengungkapkan bahwa partikel HA didistribusikan secara acak di seluruh membran. Hidrofilisitas permukaan meningkat dengan konsentrasi HA karena ikatan hidrogen dengan sifat hidrofilik HA. Baik membran asli maupun yang dimodifikasi menunjukkan penolakan Bovine Serum Albumin (BSA) yang tinggi, dengan penolakan tertinggi. Peningkatan signifikan dicatat dalam pemisahan lisozim, pada membran yang dimodifikasi. Peningkatan ini dikaitkan dengan adsorpsi protein oleh HA. Pengukuran sudut kontak memvalidasi peningkatan hidrofilisitas membran Psf dengan peningkatan konsentrasi HA. Pendekatan yang hemat biaya dan mudah ini untuk meningkatkan permeabilitas sambil mempertahankan efisiensi pemisahan membran memiliki potensi untuk ditingkatkan untuk aplikasi industri.
Penulis: Gunawan Setia Prihandana, S.T., M.Eng., Ph.D.
Link:
Baca juga: Meningkatkan Kualitas Tulang Alveolar dengan Kombinasi Membran Amniotik dan Hidroksiapatitf
