Optimasi Hidrolisis Selulosa dari Tandan Kosong Kelapa Sawit menjadi Selulosa Mikrokristal dan Aplikasi sebagai Pengisi pada Komposit Polimer Termoplastik Pati Singkong
ABSTRAK
Penelitian ini meliputi 2 tahapan proses, yaitu optimasi kondisi proses hidrolisis
selulosa dari tandan kosong kelapa sawit menjadi selulosa mikrokristal dan aplikasi
selulosa mikrokristal yang diperoleh pada komposit termoplastik pati singkong.
Metode response surface dengan bantuan minitab 16 statistical software digunakan
untuk memperoleh kondisi optimum proses hidrolisis selulosa dari tandan kosong
kelapa sawit. Derajat kristalinitas selulosa mikrokristal yang dihasilkan merupakan
parameter respon dalam optimasi dan diperoleh kondisi optimum hidrolisis yaitu pada
konsentrasi HCl 2,16 N, suhu hidrolisis 110,1 °C dan waktu hidrolisis 180,7 menit.
Morfologi, derajat kristalinitas dan spektra campuran selulosa mikrokristal yang
dihasilkan pada kondisi optimum tersebut juga dianalisa, diperoleh partikel berukuran
15 – 75 µm dengan permukaan yang kasar dan derajat kristalinitas sebesar 80,9487%.
Selanjutnya, komposit termoplastik pati singkong dibuat dengan menggunakan
selulosa mikrokristal sebagai pengisi dan gliserol sebagai plastisiser. Pengaruh
penambahan selulosa mikrokristal dan gliserol pada komposit pati singkong dianalisa
meliputi sifat mekanik, daya serap air, morfologi dan spektra FTIR. Peningkatan
kandungan selulosa mikrokristal hingga 10% meningkatkan kekuatan tarik dan
modulus elastisitas serta menurunkan elongation at break dan daya serap air.
Namun, peningkatan kandungan gliserol memberikan pengaruh yang berlawanan.
Pengaruh terhadap sifat mekanik komposit juga diperjelas dengan interaksi
antarmolekul yang terlihat pada morfologi dan spektra komposit. Untuk memperoleh
sifat jangka panjang plastik, perlakuan termal aging pada suhu 70°C selama 7 hari
dilakukan terhadap komposit pati singkong. Hasil analisa uji tarik menunjukkan
bahwa termal aging meningkatkan kekuatan tarik komposit, tetapi menurun dengan
penambahan selulosa mikrokristal dan gliserol pada komposit.
Kata kunci : selulosa mikrokristal, tandan kosong kelapa sawit, pati singkong,
komposit, termal aging
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
This study included 2 phases, that were optimization of hydrolysis conditions of oil
palm empty fruit bunches cellulose into microcrystalline cellulose and their
application in cassava starch thermoplastic composite. Response surface method with
the help of minitab 16 statistical software was used for obtaining hydrolysis optimum
condition of oil palm empty fruit bunches cellulose. Degree of crystallinity of
microcrystalline cellulose was a response parameter in optimization and hydrolysis
optimum condition was determined to be 2,16 N HCl, at 110,1°C for 180,7 minutes.
Morphology, degree of crystallinity and spectrum of microcrystalline cellulose that
was obtained in optimum condition were investigated, at which particles with a size
range 15 – 75 µm, rough surface and degree of crystallinity of 80,9487% were
produced. Cassava starch thermoplastic composites subsequently were prepared
using microcrystalline cellulose as filler and glycerol as plasticizer. Effect of
microcrystalline cellulose and glycerol loading on cassava starch composite
properties was investigated such as mechanical properties, water absorption,
morphology and FTIR spectrum. Increasing of microcrystalline cellulose content up
to 10% enhanced tensile strength and elastic modulus while lowered elongation at
break and water absorption. However, increasing of glycerol content produced
opposite effects. Effects on mechanical properties of composite were also explained
by intermolecular interaction that shown in morphology and spectrum of composite.
Thermal aging was performed on cassava starch composite at 70°C for 7 days for
obtaining long-term behaviour of plastic. Tensile test results showed that thermal
aging enhanced tensile strength of composite, but decreased by microcrystalline
cellulose and glycerol loading in composite.
Keywords : microcrystalline cellulose, oil palm empty fruit bunch, cassava starch,
composite, thermal aging
Universitas Sumatera Utara
Penelitian ini meliputi 2 tahapan proses, yaitu optimasi kondisi proses hidrolisis
selulosa dari tandan kosong kelapa sawit menjadi selulosa mikrokristal dan aplikasi
selulosa mikrokristal yang diperoleh pada komposit termoplastik pati singkong.
Metode response surface dengan bantuan minitab 16 statistical software digunakan
untuk memperoleh kondisi optimum proses hidrolisis selulosa dari tandan kosong
kelapa sawit. Derajat kristalinitas selulosa mikrokristal yang dihasilkan merupakan
parameter respon dalam optimasi dan diperoleh kondisi optimum hidrolisis yaitu pada
konsentrasi HCl 2,16 N, suhu hidrolisis 110,1 °C dan waktu hidrolisis 180,7 menit.
Morfologi, derajat kristalinitas dan spektra campuran selulosa mikrokristal yang
dihasilkan pada kondisi optimum tersebut juga dianalisa, diperoleh partikel berukuran
15 – 75 µm dengan permukaan yang kasar dan derajat kristalinitas sebesar 80,9487%.
Selanjutnya, komposit termoplastik pati singkong dibuat dengan menggunakan
selulosa mikrokristal sebagai pengisi dan gliserol sebagai plastisiser. Pengaruh
penambahan selulosa mikrokristal dan gliserol pada komposit pati singkong dianalisa
meliputi sifat mekanik, daya serap air, morfologi dan spektra FTIR. Peningkatan
kandungan selulosa mikrokristal hingga 10% meningkatkan kekuatan tarik dan
modulus elastisitas serta menurunkan elongation at break dan daya serap air.
Namun, peningkatan kandungan gliserol memberikan pengaruh yang berlawanan.
Pengaruh terhadap sifat mekanik komposit juga diperjelas dengan interaksi
antarmolekul yang terlihat pada morfologi dan spektra komposit. Untuk memperoleh
sifat jangka panjang plastik, perlakuan termal aging pada suhu 70°C selama 7 hari
dilakukan terhadap komposit pati singkong. Hasil analisa uji tarik menunjukkan
bahwa termal aging meningkatkan kekuatan tarik komposit, tetapi menurun dengan
penambahan selulosa mikrokristal dan gliserol pada komposit.
Kata kunci : selulosa mikrokristal, tandan kosong kelapa sawit, pati singkong,
komposit, termal aging
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
This study included 2 phases, that were optimization of hydrolysis conditions of oil
palm empty fruit bunches cellulose into microcrystalline cellulose and their
application in cassava starch thermoplastic composite. Response surface method with
the help of minitab 16 statistical software was used for obtaining hydrolysis optimum
condition of oil palm empty fruit bunches cellulose. Degree of crystallinity of
microcrystalline cellulose was a response parameter in optimization and hydrolysis
optimum condition was determined to be 2,16 N HCl, at 110,1°C for 180,7 minutes.
Morphology, degree of crystallinity and spectrum of microcrystalline cellulose that
was obtained in optimum condition were investigated, at which particles with a size
range 15 – 75 µm, rough surface and degree of crystallinity of 80,9487% were
produced. Cassava starch thermoplastic composites subsequently were prepared
using microcrystalline cellulose as filler and glycerol as plasticizer. Effect of
microcrystalline cellulose and glycerol loading on cassava starch composite
properties was investigated such as mechanical properties, water absorption,
morphology and FTIR spectrum. Increasing of microcrystalline cellulose content up
to 10% enhanced tensile strength and elastic modulus while lowered elongation at
break and water absorption. However, increasing of glycerol content produced
opposite effects. Effects on mechanical properties of composite were also explained
by intermolecular interaction that shown in morphology and spectrum of composite.
Thermal aging was performed on cassava starch composite at 70°C for 7 days for
obtaining long-term behaviour of plastic. Tensile test results showed that thermal
aging enhanced tensile strength of composite, but decreased by microcrystalline
cellulose and glycerol loading in composite.
Keywords : microcrystalline cellulose, oil palm empty fruit bunch, cassava starch,
composite, thermal aging
Universitas Sumatera Utara