Teori Pemutihan Pulp Beberapa Manfaat Kitin dan Kitosan

2.7.1 Teori Pemutihan Pulp

Tujuan dari pemutihan pulp kimia adalah untuk menghilangkan sisa lignin setelah proses pemasakan serta memperoleh pulp yang diputihkan penuh dengan derajat putih di atas 90 atau untuk memperoleh kualitas semi pengelantangan dengan derajat putih berkisar 60-70 D. Fengel dan G. Wegener. 1995. Warna pada pulp yang belum diputihkan umumnya disebabkan lignin yang tersisa. Lignin bisa dihilangkan dalam jumlah banyak pada proses pemasakan, tetapi hal ini akan mengurangi hasil yang banyak dan merusak serat, sehingga menghasilkan kualitas pulp rendah. Oleh karena itu, maka proses pemasakan dihentikan dan melanjutkan proses penghilangan lignin dengan bahan kimia. Pada normalnya dalam proses pemutihan lignin adalah melarutkan pulp kebentuk yang larut dengan air. Lignin pada pulp kelihatan dalam berbagai macam bentuk tergantung kepada kondisi- kondisi proses pulp yang berlangsung. Lignin ini sangat reaktif yang berarti bahwa ini mudah dipengaruhi oleh bahan kimia seperti Klorin, Hipo Klorit, Hidrogen Peroksida, dan lain-lain. Kemudian molekul lignin terurai menjadi partikel-partikel yang lebih kecil, yang larut dalam air, dan dapat dihilangkan dari pulp. Pencucian pulp pada pabrik pemutihan dikerjakan pada alat pencuci dengan cara pengenceran yang bergantian dan penebalan pulp dan dengan cara pembilasan. Variabel-variabel dasar pada proses pemutihan adalah bahan kimia, kekuatan, waktu, tempertur, dan pH Anonim. 2001.

2.7.2 Bahan Kimia Proses Pemutihan

2.7.2.1 Klor Dioksida

Pemutihan dengan klor dioksida ClO 2 secara komersial dimulai tahun 1946 di Kanada dan Swedia. Perkembangan penggunaan klor dioksida ini mula-mula sangat lambat karena adanya efek-efek negatif. Tetapi dalam dua puluh tahun terakhir ini hamper tidak ada pabrik pulp sulfat putih yang tidak menggunakan klor dioksida. Klor dioksida adalah cairan mudah menguap menjadi gas yang sangat beracun dan Universitas Sumatera Utara menimbulkan korosi. Uapnya dalam udara dengan konsentrasi 12-15 sangat mudah meledak bila terkena panas atau cahaya sehingga sangat berbahaya bila menggunakan gas klor dioksida pada suhu tinggi.

2.7.2.2 Oksigen O

2 Gas oksigen digunakan sebagai suatu zat pemutih bersama-sama dengan alkali pada tahap ekstraksi. Gas oksigen memperkuat sifat-sifat pulp yang diputihkan. Hal ini mungkin membuat berkurangnya emisi yang dapat menggangu terhadap lingkungan. Suhunan. Sirait. 2003.

2.7.2.3 Natrium Hipoklorit NaOCl

Larutan natrium hipoklorit dibuat dengan memasukkan gas klor ke dalam larutan berair natrium hidroksida : 2NaOH + Cl 2 → NaOCl + NaCl + H 2 O Hipoklorit adalah persenyawaan klorin yang pertama digunakan untuk proses pemutihan biasanya disebut hypo. Natrium hipoklorit dibuat dari klorin dan natrium hidroksida. Senyawa ini merupakan larutan yang sangat tidak stabil dan cenderung terurai yang meningkat dengan kenaikan konsentrasi dan temperatur serta berkurangnya sifat alkali. Hipoklorit biasanya dibuat dengan konsentrasi alkali yang berlebih kira-kira 4gl untuk menjaga kestabilan larutan. Kandungan klorin pada larutan hipoklorit diperkirakan sebesar 40-44 grl. Tujuan utama perlakuan dengan menggunakan hipoklorit adalah untuk meningkatkan brightness pada pulp.

2.8 Kitin dan Kitosan

Kitin adalah salah satu sumber alam polysaccharide yang terbesar disamping selulosa. Di alam, kitin selalu berhubungan dengan jenis polysaccharide lain terutama yang Universitas Sumatera Utara berasal dari dinding sel fungi. Sedangkan yang berasal dari binatang, kitin selalu berhubungan dengan protein. Sedangkan kitosan dengan struktur poly β-1,4-2-amino-2-deoksi-D- glukopiranosa merupakan turunan dari kitin. Pembuatan kitosan dari kitin diperoleh dengan jalan melakukan proses pemasakan dengan alkali kuat NaOH. Keuntungan kitosan, derivatif dari kitin ini adalah mudah larut dalam suasana asam terutama dengan asam asetat, sedangkan kitin tidak larut dalam suasana asam. Dengan demikian pada penggunaannya lebih mudah menggunakan kitosan dari pada kitin. Perbedaan kitin dan kitosan hanya terdapat pada perbandingan gugus amina primer dan amida pada atom C-1 unit polimer. Jika gugus amina primer lebih banyak 50 daripada gugus mida maka polimer disebut kitosan. Besarnya jumlah gugus amina primer dapat dilihat derajat deaetilasi DD kitosan. Semakin besar derajat deasetilasi DD maka gugus amina primer dalam rantai polimer semakin banyak. Walaupun kitin dan kitosan memiliki struktur yang hampir sama tapi sifat kimia dan fisika keduanya sangat berbeda. Kitosan memiliki gugus amina primer yang lebih tinggi daripada kitin sehingga membuat kitosan lebih basa dan nukleofilik. Pada saat pemanasan, kitosan cenderung terdekomposisi dari pada meleleh sehinga polimer ini tidak memiliki titik leleh. Kitosan tidak larut dalam larutan netral atau basa tetapi larut dalam larutan asam seperti asam asetat, asam format dan asam glutamat. Ketika kitosan dilarutkan dalam larutan asam, gugus amina primer dalam kitosan akan terprotonasi dan bermuatan positif. Oleh karena itu, molekul kitosan yang tersolvasi merupakan polikationik dan dapat terkoagulasi jika ditambahkan partikel atau molekul yang membawa muatan negatif seperti sodium alginat, anion sulfat dan phospat.

2.8.1 Kitin

Kitin merupakan salah satu material organik yang melimpah di alam kedua setelah selulosa yang dihasilkan melalui biosintesis. Kitin termasuk golongan polisakarida yang mempunyai berat molekul yang tinggi dan merupakan molekul polimer berantai Universitas Sumatera Utara lurus. Kitin mempunyai rumus molekul C 8 H 13 NO 5 n. Adapun struktur kitin dapat di lihat pada Gambar 2.8 : Gambar 2.8 Struktur Polimer Kitin Sumber : http:id.wikipedia.org Pada Gambar 2.8 Struktur polimer kitin berupa poly β-1,4-2-asetamida-2-deoksi- D-glukosaN-Asetil-D-glukosamin unit, maka kitin dapat disebut sebagai derivatif selulosa dengan hidroksil grup -OH pada selulosa C-2 di ganti dengan gugus acetamido NHCOCH 3 .

2.8.1.1 Sumber Kitin

Kitin banyak terdapat dalam kulit luar hewan seperti crustacea, molusca, dan jamur dari genus mucor, saccharomyces. Sebagian besar kelompok crustacea seperti kepiting, udang dan lobster, merupakan sumber utama kitin komersial. Di dunia, kitin diproduksi secara komersial 120 ribu ton per tahun. Kitin yang berasal dari kepiting dan udang 32,5 dan dari jamur 26,7.

2.8.1.2 Karakteristik kitin

Kitin mempunyai komposisi 47 C, 6 H, 7 N dan 40 O. Kitin merupakan padatan yang amorf, tidak larut dalam air, asam encer, alkohol dan pelarut-pelarut organik lainnya. Tetapi kitin dapat larut dalam HCl dan H 2 SO 4 pekat, H 3 PO 4 78-97 dan anhidrida asam format Sugita, dkk.2009. Universitas Sumatera Utara

2.8.2 Kitosan

Kitosan dengan rumus molekul C 6 H 11 NO 4 n yang dapat diperoleh dari deasetilasi kitin. Dengan struktur dapat dilihat pada Gambar 2.9 : Gambar 2.9 Struktur Polimer Kitosan Sumber : http:id.wikipedia.org Pada Gambar 2.9 terlihat struktur poly β-1,4-2-amino-2-deoksi-D-glukopiranosa merupakan turunan dari kitin. Pembuatan kitosan dari kitin diperoleh dengan jalan melakukan proses pemasakan dengan alkali kuat NaOH. Proses diasetilasi kitin dapat dilakukan dengan cara kimiawi atau enzimatik. Ternyata penghilangan gugus asetil kitin meningkatkan kelarutannya, sehingga kitosan lebih banyak digunakan dari pada kitin, antara lain di industri kertas, pangan, farmasi, fotografi, kosmetika. Selain itu kitosan juga bersifat non-toksik, biokompatibel,dan biodegradabel sehingga aman digunakan. Kitosan sangat berpotensi untuk dijadikan sebagai bahan antimikroba, karena mengandung enzim lysosim dan gugus aminopolysacharida yang dapat menghambat pertumbuhan mikroba dan efisiensi daya hambat kitosan terhadap bakteri tergantung dari konsentrasi pelarutan kitosan. Kemampuan dalam menekan pertumbuhan bakteri Universitas Sumatera Utara disebabkan kitosan memiliki polikation bermuatan positif yang mampu menghambat pertumbuhan bakteri dan kapang. Salah satu mekanisme yang mungkin terjadi dalam pengawetan makanan yaitu molekul kitosan memiliki kemampuan untuk berinteraksi dengan senyawa pada permukaan sel bakteri kemudian terabsorbi membentuk semacam layer lapisan yang menghambat saluran transportasi sel sehingga sel mengalami kekurangan substansi untuk berkembang dan mengakibatkan matinya sel. Selain telah memenuhi standard secara mikrobiologi ditinjau dari segi kimiawi juga aman karena dalam prosesnya chitosan cukup dilarutkan dengan asam asetat encer 1 hingga membentuk larutan chitosan homogen yang relatif lebih aman.

2.8.2.1. Karakteristik kitosan

Kitosan merupakan padatan putih yang tidak larut dalam air, pelarut organik, alkali dan asam mineral dalam berbagai kondisi. Kitosan larut dalam asam formiat, asam asetat dan asam organik lainnya dalam keadaan dipanaskan sambil diaduk. Pelarut yang sering digunakan adalah CH 3 COOH 1. Kelarutan kitosan dalam pelarut asam anorganik adalah terbatas. Kitosan dapat larut dalam HCl 1 tetapi tidak larut dalam asam sulfat dan asam folmiat Nadarajah, 2005

2.8.2.3 Sifat-Sifat Kitosan

Secara umum, kitosan mengandung dua tipe unit molekul yaitu gugus glukosamine struktur I dan N-acetyleglukosamine satu sama lain melalui rantai β-1,4 glukosidic. Semakin tinggi kandungan amina struktur I maka semakin tinggi derajat diasetilasinya. Perbedaan kandungan amina adalah sebagai patokan untuk menentukan apakah polimer ini dalam bentuk kitin atau kitosan. Kitosan mengandung gugus amina lebih besar 60 dari pada kitin. Universitas Sumatera Utara

2.8.2.3 Reaksi Kimia

Kitosan dalam pH asam bersifat linier polyelectrolyte, mempunyai muatan listrik yang relaif tinggi dimana satu muatan per glukosamine unit. Muatan positif kitosan bereaksi sangat kuat dengan permukaan negatif dari serat. Kitosan tidak hanya berupa selulosa, tetapi juga dengan kandungan amino grup pada unit molekul kitosan secara kimia menyerupai wol dan nilon. Untuk melarutkan kitosan dibutuhkan asam untuk mengubah –NH 2 grup tidak larut menjadi –NH 3 + yang larut dalam air. Asam yang banyak digunakan adalah asam asetat dengan jumlah 1,4 wv tergantung dari banyak polimer yang digunakan. Dalam bentuk amina yang bebas, kitosan tidak larut dalam air pada pH netral. Pada pH asam 3-4, amino yang bebas -NH 2 terprotonasi membentuk amino grup dengan muatan kationik –NH 3 + . Kelarutannya juga tergantung pada distribusi acetyl grup dalam molekul. Biasanya kelarutannya dicapai pada pH lebih rendah dari 5,5.

2.8.3.4 Hidrolisa Kitosan

Kitosan dapat dihidrolisa menggunakan asam, alkali, enzim,dan lain-lain. Kitosan lebih tahan terhadap hidrolisa dengan menggunakan asam dari pada kitin, hal ini disebabkan efek stabilisasi dari amino grup pada rantai glikosidik.

2.8.3.5 Pemanfaatan Kitosan

Sejak penemuan kitin dan derivatifnya kitosan, pemanfaatannya yanng luas di bidang industri dan pertanian meningkat pesat bahkan digunakan dalam bidang medis sebagai aditif untuk obat-obatan dan juga untuk pembuatan benang operasi. Kitin dan kitosan termasuk biokompatible, biodegradabel, tidak beracun non-toxic, digunakan sebagai aktivator untuk sel-sel binatang dan tumbuhan. Dengan demikian, kitin dan kitosan dapat digunakan sebagai serat. Kitosan juga memiliki kegunaan yang sangat luas dalam kehidupan sehari-hari misalnya sebagai absorben limbah logam berat dan Universitas Sumatera Utara zat warna, pengawet, anti jamur, kosmetik, farmasi, flokulan, anti kanker, dan anti bakteri. Di bidang industri, digunakan sebagai chelting agents untuk menyerap metal ion, sebagai aditif dan finishing agent di industri tekstil dan kertas, sebagai koagulant untuk larutan koloid. Pada pembuatan serat, poly vynil alkohol dan kitosan dapat dipintal menghasilkan serat dengan peningkatan amino grup dan menghasilkan beberapa sifat yang unggul.

2.8.3 Beberapa Manfaat Kitin dan Kitosan

a. Dalam Bidang Pengobatan Kitin dan kitosan telah digunakan sebagai bahan baku benang jahitan pada proses pembedahan. Kitin dan kitosan sangat tahan terhadap oksigen sehingga dapat digunakan untuk membuat lensa kontak. b. Kosmetik Untuk aplikasi kosmetik pada umumnya sebagai pelarut yang baik adalah asam. Apabila dinetralkan dengan asam maka kitosan menjadi kental bahan ini digunakan sebagai pembalut dan bahan tambahan pada industi kosmetik. c. Pakan ternak Kitin dan kitosan yang dimasukkan dalam makanan ternak dapat berfungsi sebagai pemacu pertambahan berat ternak dan pemacu laktose susu. Jepang telah memproduksi makanan biji-bijian yang diperkaya dengan kitin sebagai sumber gizi dan kalsium. d. Bidang Pertanian Kitin dan kitosan dipergunakan sebagai bahan pelapis biji-bijian untuk menghindari dari gangguan serangga dan mengurangi kerusakan tanah yang disebabkan oleh hama dan serangga. Universitas Sumatera Utara e. Polimer Pencangkokan antara kitosan dan polimetilmetakrilat dipergunakan sebagai adsorpsivitas yang lebih baik, baik untuk zat warna sintetik maupun limbah industi tekstil. f. Kertas Pembuatan kertas dan tekstil oleh kitosan menyebabkan beberapa sifat seperti sulit robek, ketahanan terhadap air, tahan pengkerutan dan sebagainya.

2.9 Tepung Beras

Beras adalah bagian bulir padi gabah yang telah dipisah dari sekam. Sekam Jawa merang secara anatomi disebut palea bagian yang ditutupi dan lemma bagian yang menutupi. Pada salah satu tahap pemrosesan hasil panen padi, gabah ditumbuk dengan lesung atau digiling sehingga bagian luarnya kulit gabah terlepas dari isinya. Bagian isi inilah, yang berwarna putih, kemerahan, ungu, atau bahkan hitam, yang disebut beras.

2.9.1 Anatomi beras