14 Selulosa terdiri dari dua bagian yaitu amorf dan kristal. Selulosa dapat
ditemukan dalam bentuk mikrofibril kristalin selulosa I, II, III, dan IV. Fraksikristal dinyatakan dalam persentase sebagai indeks kristalinitas. Penentuan struktur
selulosa bisa dilakukan dengan difraksi X-Ray, NMR, dan FTIR [20; 21]. Selulosa I merupakan bentuk asli selulosa yang terdiri dari dua Kristal
allomorf, yaitu Iα dan I . Berdasarkan pengujian difraksi elektron selulosa Iα memiliki satu unit sel triklinik, sedangkan selulosa I memiliki dua unit sel
monoklinik, keduanya tersusun dalam satu susunan rantai paralel, dengan rasio berbeda dalam satu serat, te
rgantung pada asalnya. Selulosa Iα banyak terdapat pada selulosa bakteri dan valonia, sedangkan I pada selulosa kapas atau kayu [20].
Selain selulosa I, terdapat selulosa II yang terbentuk dengan pengendapan selulosa dari larutan ke dalam medium air pada suhu kamar atau sedikit lebih tinggi
dari suhu kamar pada proses pemintalan serat selulosa buatan manusia secara teknis. Selulosa II ini juga diperoleh dari proses merserisasi kapas, yang terjadi melalui
pembentukan natrium selulosa melalui interaksi polimer dengan cairan natrium hidroksida dan peruraian dengan netralisasi atau penghilangan natrium hidroksida.
Proses transformasi dari selulosa I menjadi selulosa II biasanya irreversible, walaupun ada yang menyatakan bahwa natrium selulosa dapat diretransformasi
sebagian menjadi selulosa I. Sistem ikatan hidrogen selulosa II lebih rumit daripada selulosa I dan menghasilkan densitas tautan silang intermolekul yang lebih
tinggi [17; 20].
2.5 SELULOSA MIKROKRISTAL
Microcrystalline cellulose MCC merupakan turunan selulosa yang diperoleh dengan cara memperlakuan pada alfa-selulosa yang dikandung oleh
tumbuhan berserat dengan menggunakan larutan asam. Di bidang farmasi, MCC digunakan sebagai bahan eksipien dalam formulasi pembuatan tablet, pengikat agar
bahan – bahan dalam tablet tetap menyatu [22].
Kandungan utama yang berpotensi untuk dijadikan sebagai bahan baku pembuatan MCC yaitu bahan yang berserat dan memiliki kandungan selulosa cukup
tinggi. Setiap bahan memiliki jumlah selulosa yang berbeda-beda. Semakin tinggi kandungan selulosa dalam biomassa, maka kemungkinan biomassa dijadikan sebagai
Universitas Sumatera Utara
15 bahan baku semakin besar. Beberapa bahan yang mengandung selulosa dan dapat
dijadikan sebagai bahan pembuatan MCC tercantum pada tabel 2.1. Tabel 2.1 Daftar Biomassa dan Kandungannya [22]
Biomassa Lignoselulosa Selulosa berat
Kayu lunak 40
– 45 Pelapah sawit
37 – 45
Tandan kosong sawit 36
– 42 Ampas tebu
32 – 44
Jerami padi 28
– 36 Pada penelitian ini, menggunakan ampas tebu sebagai bahan baku untuk
mendapatkan Microcrystalline cellulose MCC dimana ampas tebu sendiri mengandung 32
– 44 berat. Dalam proses produksi gula, dari setiap tebu yang diproses dihasilkan ampas
tebu. Limbah pabrik gula berupa ampas tebu dapat mengganggu lingkungan apabila tidak dimanfaatkan. Selama ini pemanfaatan ampas tebu hanya terbatas untuk makan
ternak, bahan baku pembuatan pupuk, pulp, dan untuk bahan bakar boiler di pabrik gula. Nilai ekonomi yang diperoleh dari pemanfaatan tersebut masih cukup rendah
[69]. Selulosa dapat dibuat menjadi selulosa mikrokristal, yaitu dengan melarutkan
selulosa dalam larutan alkali kuat maka akan diperoleh selulosa yang hampir murni yang dikenal dengan alfa-selulosa dan dengan merendam alfa-selulosa dengan asam,
kemudian dihaluskan secara mekanik akan didapat selulosa mikrokristal [69]. Terdapat beberapa proses yang dapat digunakan untuk memproduksi selulosa
mikrokristal yaitu [22] : 1. Proses hidrolisis asam
Proses hidrolisis dengan asam merupakan metode konvensional dalam pembuatan MCC. Larutan asam yang dapat digunakan adalah asam klorida
HCl atau asam sulfat H
2
SO
4
. Larutan asam tersebut berfungsi untuk melarutkan selulosa amorf. Kondisi operasi yang dibutuhkan untuk
menjalankan reaksi adalah suhu di atas 160
o
C. Metode ini dilakukan dengan cara menghidrolisis secara terkontrol alfa selulosa dari tumbuhan berserat
dengan larutan mineral encer. Waktu yang diperlukan untuk pembuatan selulosa mikrokristal menggunakan metode kimiawi lebih singkat.
Universitas Sumatera Utara
16 2. Proses kontak uap
MCC diproduksi dengan cara mengkontakkan selulosa dengan steam bertekanan pada temperature antara 180
o
C sampai 350
o
C selama waktu yang cukup untuk mecapai kondisi LODP leveling off
degree of polymerization. Proses pengontakkan bertujuan untuk
menghidrolisis selulosa dan menghilangkan lignin dan hemiselulosa. Uap
jenuh secara terus menerus diumpankan ke dalam reaktor sampai mencapai tekanan 430 psig. Tekanan di
dalam reaktor antara 390 psig 2,689 Pa sampai 430 psig 2,965 Pa.
Kelebihan dari proses ini adalah tidak membutuhkan larutan asam. MCC
yang diproduksi dengan proses kontak berbentuk koloid.
3. Proses hidrolisis gas Proses hidrolisis gas merupakan proses hidrolisis dengan menggunakan gas.
Selulosa dihidrolisis sebagian di dalam reaktor bertekanan menggunakan air dan menjaga suhu reaktor pada suhu reaksi, 100 DP degree of
polymerization. Kemudian, menginjeksikan gas oksigen atau karbon dioksida dengan menjaga tekanan antara 0,1 sampai 60 bar pada 20
o
C. Rasio antara selulosa dan air dalam
reaktor yaitu 1:8 sampai 1:20 VV. Kelebihan dari proses ini yaitu dapat
menghasilkan yield di atas 95. Proses ini dikategorikan ramah
lingkungan karena air limbah yang dihasilkan tidak lagi mengandung
garam inorganik. Namun proses ini hanya sesuai untuk bahan baku
selulosa murni. 4. Proses ekstruksi reaktif
Pembuatan MCC dari material yang mengandung lignin, hemiselulosa, dan selulosa, dengan menggunakan proses ekstruksi reaktif. Ekstruksi tahap
pertama melibatkan natrium hidroksida NaOH yang dilakukan pada rentang temperatur 140
o
C sampai 170
o
C untuk menghilangkan senyawa kompleks lignocellulosic. Kemudian, tahap kedua yaitu dengan melibatkan larutan
asam yang dilakukan pada suhu 140
o
C. Selulosa dan larutan asam direaksikan dalam screw conveyor. Screw conveyor terdiri atas screw dan
barrel. Screw diputar sehingga menghasilkan tekanan pada selulosa, kemudian selulosa bercampur dengan larutan asam membentuk MCC.
Kelebihan proses ini yaitu dapat dijalankan pada proses kontinyu untuk
Universitas Sumatera Utara
17 memproduksi MCC dengan waktu reaksi lebih cepat dan dengan efisiensi
yang baik. Dilihat dari segi produk MCC, partikel MCC yang dihasilkan kecil sehingga tidak membutuhkan perlakuan tambahan untuk memperkecil
partikel. 5. Proses enzim
Pada proses ini, hidrolisis ini dilakukan dengan menggunkan enzim sebagai katalis. Enzim yang digunakan dihasilkan dari mikroba seperti enzim a-
amylase yang dipakai untuk hidrolisis pati menjadi glukosa dan maltosa Groggins, 1958. Dalam hidrolisis selulosa, mikrobia yang digunakan dapat
berupa Trichoderma viride. Mikrobia tersebut akan menghasilkan enzim endo-celullase yang dapat memutus bagian amorf a-cellulose secara selektif.
Kondisi operasi yang disarankan dalam proses ini adalah 50-60
o
C dan pH 2.5-3. Proses ini
memiliki beberapa kelebihan yaitu, hidrolisis dengan enzim lebih bersih
dan prosesnya lebih selektif, bekerja pada tekanan dan temperatur yang
sedang. Namun, proses hidrolisis dengan menggunakan enzim terjadi secara lambat dengan waktu reaksi sekitar 24 sampai 48 jam. Ditinjau dari
waktu reaksi, proses ini tidak cocok untuk aplikasi secara komersial. Metode yang digunakan untuk pembuatan selulosa mikrokristal pada
penelitian ini adalah proses hidrolisis asam. Metode ini dilakukan dengan cara menghidrolisis secara terkontrol alfa selulosa dari tumbuhan berserat dengan larutan
mineral encer. Waktu yang diperlukan untuk pembuatan selulosa mikrokristal menggunakan metode ini lebih singkat dibandingkan dengan proses pembuatan
selulosa mikrokristal lainnya. Beberapa sumber alam telah digunakan untuk menghasilkan selulosa
mikokristal, seperti serat rami Bhimte dan Tayade, 2007, ampas tebu dan jerami Indra dan Dhake, 2008, dan lenan Leppanen, dkk., 2009. Dimana selulosa
mikrokristal dapat digunakan sebagai pengisi, pengikat, dan penghancur serta memiliki sifat bebas mengalir, sehingga banyak juga digunakan dalam pembuatan
tablet cetak langsung. Penggunaan selulosa mikrokristal disini dapat memberikan waktu hancur terhadap bahan dalam waktu yang singkat [34].
Universitas Sumatera Utara
18
2.6 RBDPS Refined Bleached Deodorized Palm Stearin
