2. gis,kuliah 1,tek.pulp 1,selulosa

Download 2. GIS,Kuliah 1,Tek.pulp 1,Selulosa

Post on 10-Oct-2015

25 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • GIS,Kuliah 1,Tek.Pulp 1. Selulosa 1 of 25

    1. Selulose hampir tidak pernah ditemui dalam keadaan murni di alam,

    melainkan selalu berikatan yaitu lignin dan hemiselulose.

    2. Selulose murni mengandung 44,4% C; 6,2% H dan 49,3% O.

    3. Rumus empiris selulose adalah (C6 H10 05) n, dengan n adalah

    banyaknya satuan glukosa . yang disebut dengan derajat polimerisasi

    (DP), dlmana jumlahnya mencapai 1.200-10.000 dan panjang molekul

    sekurang sekurangnya 5.000 nm.

    4. Berat molekul selulose rata-rata sekitar 400.000 .

    5. Mikrofibril selulose terdiri atas bagian amorf (15%) dan bagian

    berkristal (85%)

    6. struktur berkristal dan adanya lignin serta hemi selulose dlsekeliling

    selulose merupakan hambatan utama untuk menghidrolisa selulose

    (Sjostrom, 1995).

    7. Pada proses hidrolisa yang sempurna akan mengahasilkan glukosa,

    sedangkan proses hidrolisa sebagian akan menghasilkan disakarida

    selebiose.

    8. Glukose, monosakarida terpenting kadang-kadang disebut gula darah

    (Karena dijumpai dalam darah), gula anggur (karena dijumpai dalam

    buah anggur), atau dekstrosa (karena memutar bidang polarisasi ke

    arah kanan) (Gambar 5).

    9. Glukose adalah suatu aldoheksosa yang terdapat dalam jumlah

    banyak, diikuti dengan galaktosa dan manosa.

    10. Hidrolisis asam encer telah digunakan dengan sukses untuk

    pretreatment biomassa seloluse.

    11. Pretreatment asam sulfat encer dapat dilakukan terhadap residu hasil

    pertanian untuk melakukan hidrolisis.

    12. Proses ini merupakan teknologi tertua untuk mengkonversi bahan

    lignoselulose menjadi gula yang dapat difermentasi dengan diteruskan

    fermentasi menjadi etanol.

  • GIS,Kuliah 1,Tek.Pulp 1. Selulosa 2 of 25

    13. Tetapi, selama hidrolisis asam, campuran yang kompleks dari inhibitor

    mikroorganisme terbentuk.

    14. Selulosa adalah gabungan glukosa-glukosa yang diikat oleh ikatan yang

    dinamakan dengan ikatan glikosidik beta-1,4. ]

    15. Glukosa adalah gula sederhana yang disebut dengan monosakarida,

    sedangkan selulosa adalah polisakarida karena tersusun atas beberapa

    gula sederhana.

    16. Polisakarida jenis selulosa ini adalah bahan struktural utama dari kayu dan

    tetumbuhan yang tidak larut dalam air. Keberadaan selulosa di bumi sangat

    melimpah, karena dalam skala global tumbuhan hampir 100 miliar ton

    selulosa per tahun.

    17. Struktur selulosa merupakan ikatan 1,4 -glukosida dengan satuan unitnya adalah AGU (anhydrous glucose unit) Struktur unit selulosa (Fassenden dan

    Fassenden, 1999)

    18.

  • GIS,Kuliah 1,Tek.Pulp 1. Selulosa 3 of 25

    19. Selulosa merupakan -1,4 poli glukosa, dengan berat molekul sangat besar. - Unit ulangan dari polimer selulosa terikat melalui ikatan glikosida yang mengakibatkan struktur selulosa linier. - Keteraturan struktur tersebut juga menimbulkan ikatan hidrogen secara intra dan intermolekul

    20. Beberapa molekul selulosa akan membentuk mikrofibril dengan diameter 2-20 nm dan panjang 100-40.000 nm yang sebagian berupa daerah teratur (kristalin) dan diselingi daerah amorf yang kurang teratur. Beberapa mikrofibril membentuk fibril yang akhirnya menjadi serat selulosa.

    21. Selulosa memiliki kekuatan tarik yang tinggi dan tidak larut dalam kebanyakan pelarut. Hal ini berkaitan dengan struktur serat dan kuatnya ikatan hidrogen.

    22. Secara kimia, selulosa merupakan senyawa polisakarida dengan bobot molekulnya tinggi, strukturnya teratur yang merupakan polimer yang linear terdiri dari unit ulangan -D-Glukopiranosa.

    23. Karakteristik selulosa antara lain muncul karena adanya struktur kristalin dan amorf serta pembentukan mikro fibril dan fibril yang pada akhirnya menjadi serat selulosa. Sifat selulosa sebagai polimer tercermin dari bobot molekul rata-rata, polidispersitas dan konfigurasi rantainya

    24. Untuk struktur kimia selulosa terdiri dari unsur C, O, H yang membentuk rumus molekul (C6H10O5)n ,dengan ikatan molekulnya ikatan hidrogen yang sangat erat. Gugus fungsional dari rantai selulosa adalah gugus hidroksil.

    25. Gugus OH ini dapat berinteraksi satu sama lain dengan gugus O, -N, dan S, membentuk ikatan hidrogen. Ikatan H juga terjadi antara gugus OH selulosa dengan air.

    26. Gugus-OH selulosa menyebabkan permukaan selulosa menjadi hidrofilik.

    27. Rantai selulosa memiliki gugus-H di kedua ujungnya. Ujung C1 memiliki sifat pereduksi. Struktur rantai selulosa distabilkan oleh ikatan hidrogen yang kuat disepanjang rantai.

    28. Di dalam selulosa alami dari tanaman, rantai selulosa diikat bersama-sama membentuk mikrofibril yang sangat terkristal (highly crystalline) dimana setiap rantai selulosa diikat bersama-sama dengan ikatan hydrogen

    29. Walaupun selulosa sifatnya keras dan kaku, namun selulosa dapat dirombak menjadi zat yang lebih sederhana melalui proses cellulolysis.

    30. Cellulolysis adalah proses memecah selulosa menjadi polisakarida yang lebih kecil yang disebut dengan cellodextrins atau sepenuhnya menjadi unit-unit glukosa, hal ini merupakan reaksi hidrolisis.

    31.

  • GIS,Kuliah 1,Tek.Pulp 1. Selulosa 4 of 25

    32. Berdasarkan jumlah unit polimernya (AGU = Anhydrous Glucose Unit)

    selulosa dibedakan 3 jenis (Browning, 1967; Othmer, 1982), yaitu :

    o -selulosa merupakan golongan selulosa yang tidak larut dalam

    larutan 17,5% NaOH dan merupakan selulosa rantai panjang

    dengan derajat polimerisasi yang tinggi antara 200 sampai

    ratusan ribu unit AGU.

    o -selulosa merupakan golongan selulosa yang larut dalam NaOH

    17,5%, dalam suasana asam golongan selulosa ini akan

    mengendap, dan merupakan selulosa rantai panjang dengan

    derajat polimerisasi 10-200 AGU.

    o -selulosa adalah golongan selulosa yang larut dalam NaOH 17,5%

    dan larut dalam larutan asam serta tidak mengendap, dan

    mempunyai derajat polimerisasi yang rendah dengan rantai

    glukosa yang lebih pendek (Browning, 1967; Marchessault dan

    Sundararajan, 1983).

    33. Jumlah AGU di dalam selulosa dinyatakan dengan derajat polimerisasi

    selulosa.

    34. Derajat polimerisasi pada sisal 574 AGU dengan kadar -selulosa 97% dan

    pada rami 400 AGU dengan kadar -selulosa 96% (Ramos, et al., 2005).

    Derajat polimerisasi pada kayu antara 200 sampai 900 AGU, pada kapas

    derajat polimerisasi selulosa mencapai 1.400 AGU (Xiquan, et al., (1990).

    35. Selulosa ditemukan di dalam kayu pada dinding sekunder, lignin yang

    terdistribusi dari lamella tengah hingga ke lumen, di dalam dinding sekunder,

  • GIS,Kuliah 1,Tek.Pulp 1. Selulosa 5 of 25

    lignin bercampur dengan selulosa dan hemiselulosa (MacGregor dan

    Greenwood, 1980).

    36. Sejumlah bentuk dimodifikasi secara kimia dari selulosa yang digunakan

    dalam pengolahan makanan untuk sifat khusus mereka, termasuk:

    37. Karboksimetilselulosa, yang dibuat dari selulosa murni kapas atau kayu.

    Menyerap sampai lima puluh kali beratnya sendiri air untuk membentuk

    suatu massa koloid stabil. Hal ini digunakan bersama dengan stabilisator,

    sebagai agen mencambuk, dalam es krim, permen, jeli, dll, dan sebagai

    pengisi inert dalam 'pelangsing bantu'.

    38. Metilselulosa, yang berbeda dari karboksimetilselulosa (dan lainnya gusi )

    karena viskositasnya meningkat bukan menurun dengan meningkatnya

    suhu. Oleh karena sifatnya yang larut dalam air dingin dan membentuk gel

    pada pemanasan. Hal ini digunakan sebagai pengental dan emulsifier, dan

    dirumuskan dalam makanan menjadi rendah dalam gluten .

    39. turunan selulosa lainnya yang digunakan sebagai pengemulsi dan penstabil

    adalah hydroxypropylcellulose, hidroksipropil metilselulosa-, dan etil-

    metilselulosa.

    40. Proses isolasi selulosa menggunakan NaOH umumnya digunakan untuk,

    karena larutan alkali pada suhu yang tinggi akan melarutkan lignin dari bahan

    serta terjadinya degradasi selulosa sangat kecil (Durgin, 1957).

    41. Isolasi selulosa menggunakan NaOH telah dilakukan pada orange pell (Yasar,

    et al., 2007), Lantana camara (Varshney, et al., 2006), batang semu

    cavendish (Adinugraha, et al., 2005), sugar beet pulp (Togrul dan Arslan,

    2003), dan oil palm fiber (Wan Rosli, et al.,2003).

    42. Penggunaan NaOH untuk isolasi selulosa dengan konsentrasi terlalu tinggi

    yaitu lebih dari 17,50% akan mendegradasi selulosa sehingga rendemen yang

    dihasilkan menjadi rendah.

    43. Kerusakan glukosa (AGU) dapat terjadi karena terbukanya cincin glukosa yaitu

    reaksi oksidasi pada ikatan atom C1 dengan atom O sehingga terputus atau

    terputusnya ikatan antara atom C 3 dan C4 pada AGU membentuk gugus

    aldehid atau asam (Sjstrm, 1998).

  • GIS,Kuliah 1,Tek.Pulp 1. Selulosa 6 of 25

    44. Hal ini menyebabkan turunnya rendemen selulosa jika menggunakan NaOH

    dengan konsentrasi diatas 17,50% untuk isolasi selulosa.

    45. Ikatan -glukosida pada rantai utama selulosa umumnya akan rusak oleh

    enzym selulase atau degradasi oleh asam-asam kuat.

    46. Adapun reaksi kerusakan AGU oleh NaOH atau oksidator dapat dilihat

    pada Gambar 2.2. (Sjstrm, 1998).

    Kerusakan AGU oleh alkali (B), kerusakan AGU oleh oksidator (A dan C)

    47. Isolasi selulosa sebagai bahan dasar CMC dilakukan dengan cara merefluks

    ampas tebu pada suhu 100oC selama 3 jam dalam 100 mL larutan NaOH

    pada berbagai konsentrasi (5,0 %, 7,5 %, 10,0 %, dan 15,0 % (b/v)). Selulosa

    yang ada sebagai residu selanjutnya dimurnikan dengan cara ble