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

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.


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.


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.


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,


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).


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 bleaching

menggunakan larutan NaOCl 5 % (v/v). Sintesis CMC dilakukan dengan

mereaksikan selulosa hasil isolasi dengan natrium monokloroasetat (SCA)

pada suhu 70oC.

48. Hasil karakterisasi dengan spektroskopi FTIR menunjukkan adanya kecocokan

antara spektra selulosa teknis (Sigma) dengan selulosa yang didapat dari

proses ekstraksi dalam NaOH 5 % (b/v). Hasil pengujian kemampuan

menyerap air pada CMC memberikan penyerapan air terbanyak pada CMC

hasil reaksi 5 g selulosa dan 2 g SCA yaitu sebesar 80,15 mL/g.

49. Spektra FTIR menampakkan bahwa pencucian asam humat dengan HCl/HF

sebanyak 1 kali, telah membebaskan gugus COOH dari logam, silika, serta


pengotor lainnya. Kemampuan asam humat dalam menyerap air tidak sebaik

CMC.

50. Indikasi telah terjadinya ikatan silang antara CMC, MBA dan AH dapat

diketahui lewat spektra FTIR yaitu dengan berkurangnya intensitas serapan di

bilangan gelombang 3300- 2900 cm-1 untuk gugus O-H. Kemampuan

menyerap air terbanyak didapat pada produk imobilisasi (5CMC+1AH) + 0,4 g

MBA yaitu sebesar 14,39 mL/g.

51. Pengujian kapasitas tukar kation (KTK) menunjukkan bahwa peningkatan

proporsi AH asam humat dapat menaikkan KTK CMC-AH. Penggunaan bahan

hasil imobilisasi AH pada CMC dengan proporsi 1:1 pada media tanam

terbukti mampu menekan kebutuhan tanaman cabai keriting akan pupuk

sampai 50 %.

52. Karakterisasi struktur kimia dan sifat fisik bahan dilakukan dengan

menggunakan FTIR, SEM, DSC, dan POM.

53. Untuk mengidentifikasi proses esterifikasi, FTIR dilakukan untuk mengetahui

perbedaan serapan gugus hidroksi dan karbonil sebelum dan sesudah

esterifikasi dan SEM untuk melihat permukaan dari produk yang didapat.

54. Sementara identifikasi sifat kristal cair dilakukan dengan pendekatan analisa

sifat termal menggunakan DSC dan pengamatan tekstur dengan mikroskop

polar optis (POM).

55. Selain karakterisasi sifat fisika dan kimia, dilakukan pula penghitungan

terhadap nilai derajat substitusi (DS).

56. DS menunjukkan tingkat rata-rata substitusi tiap unit glukosa dalam

polisakarida.

57. Jika tiap unit glukosa diesterifikasi oleh satu substituen, maka DS nya

adalah 1.

58. Jika seluruh gugus hidroksi dalam tiap unit glukosa teresterifikasi maka DS

nya adalah 3.

59. Semakin tinggi tingkat DS, semakin tinggi sifat plastik dari selulosa ester.

Sehingga semakin mudah pembentukan membrannya

60. Karakter selulosa adalah keberadaan serapan hidroksi yang kuat,

sementara selulosa- selulosa ester adalah keberadaan serapan karbonil pada


sekitar 1700 cm-1 an dan ketiadaan serapan hidroksi. Gugus-gugus tertentu

seperti sianobifenil memiliki serapan nitril pada 2300 cm-1 an.

61. Karakterisasi selulosa dianalisis dengan Spectroscophy Fourier Transformer

Infra Red (FT-IR spektra) untuk mengukur spectra ikatan atom antar gugus

(Varshney, et al., 20).

62. Defraksi sinar X selulosa hasil isolasi akan dilakukan untuk membandingkan

tingkat kristalinitas selulosa (Browning, 1967).

63. Sifat fisik dan kimia diamati adalah : WHC (water holding capacity), OHC

(Oil Holding Capacity), derajat kecerahan (lightness), derajat polimerisasi

atau berat molekul pada selulosa hasil isolasi dari Pod Husk kakao

dibandingkan dengan selulosa komersial.

64. Selulosa adalah gabungan glukosa-glukosa yang diikat oleh ikatan yang dinamakan dengan ikatan glikosidik beta-1,4. dimana Glukosa adalah gula sederhana yang disebut dengan monosakarida, sedangkan selulosa adalah polisakarida karena tersusun atas beberapa gula sederhana.

65. Keberadaan selulosa di bumi sangat melimpah, karena dalam skala global tumbuhan hampir 100 miliar ton selulosa per tahun.

66. Masalahnya bagaimana karakter selulosa dari pod husk [derajat polimerisasi nya, viskositas nya, lightness nya]. Terutama derajat polimerisasi perlu untuk mengetahui kemudahan selulosa di modifikasi menjadi turunan selulosa CMC,HPC,MC,dan HPMC] Seperti kita ketahui Derajat polimerisasi pada kayu antara 200 sampai 900 AGU, pada kapas derajat polimerisasi selulosa mencapai 1.400 AGU


Selulosa adalah komponen utama yang mencapai 62.9% dari bobot kering

TKKS . Selulosa sangat erat berasosiasi dengan hemiselulosa dan lignin.

Isolasi selulosa membutuhkan perlakuan kimia yang intensif . Selulosa

terdiri dari unit monomer D-glukosa yang terikat melalui ikatan -1-4-

glikosidik. Residu glukosa tersusun dengan posisi 180o antara satu dengan

yang lain, dan selanjutnya pengulangan unit dari rantai selulosa membantuk

unit selobiosa . Derajat polimerasi(DP) selulosa bervariasi antara 7000

15000 unit glukosa, tergantung pada bahan asalnya


Gugus fungsional dari rantai selulosa adalah gugus hydroxyl. Gugus OH ini dapat

berinteraksi satu sama lain dengan gugus O, -N, dan S, membentuk ikatan

hydrogen. Ikatan H juga terjadi antara gugus OH selulosa dengan air. Gugus-OH

selulosa menyebabkan permukaan selulosa menjadi hidrofilik. Rantai selulosa

memiliki gugus-H di kedua ujungnya. Ujung C1 memiliki sifat pereduksi. Struktur

rantai selulosa distabilkan oleh ikatan hydrogen yang kuat disepanjang rantai. 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. Sebuah kristal

selulosa mengandung sepuluh rantai glukan dengan orientasi pararel. Tujuh kristal

polymorphs telah diidentifikasi untuk selulosa, yang dikodekan dengan I, I, II,

IIII,IIIII, IVI dan IVII (39). Di alam, kristal selulosa jenis I dan I ditemukan

melimpah (41). Sebagai tambahan di dalam area yang sangat terkristal, selulosa

alami mengandung area


Gambar Skema Selulosa sumber http://www.lsbu.ac.uk/water/hycel.html)


Softwood

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

Top Related