Optimasi Berat Natrium Monokloroasetat dan Waktu Sintesis Karboksimetil Selulosa (CMC) Dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (Elaeis guineensis jack)

Bahan Seminar Hasil

Departmen Kimia

BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tanaman Kelapa Sawit
Tanaman kelapa sawit (Elaeis guineensis jack) berasal dari Afrika. Dalam bahasa Inggris
tanaman ini dikenal dengan namaoil palm. Tanaman kelapa sawit memiliki bentuk
menyerupai pohon kelapa. Di Indonesia, tanaman kelapa sawit termasuk tanaman pendatang
yang mulai dikenal sejak sebelum perang Dunia II (Roosita, 2007).
Sentra utama produksi sawit Indonesia antara lain Sumatera Utara, Riau, Jambi,
Sumatera Selatan, dan Kalimantan Barat.Potensi areal perkebunan Indonesia masih terbuka
luas untuk tanaman kelapa sawit.Pengembangan perkebunan tidak hanya di arahkan pada
sentra-sentra produksi seperti Sumatera dan Kalimantan, tetapi daerah potensi pengembangan
seperti Sulawesi, Jawa, Papua juga terus dilakukan (Yan, 2012).
Kelapa sawit merupakan tanaman tropis penghasil minyak nabati yang hingga saat ini
diakui paling produktif dan ekonomis dibandingkan tanaman penghasil minyak nabati
lainya,misalnya

kedelai,

kacang

tanah,

kelapa,

bunga

matahari,dan

lain-lain.Jika

dibandingkan dengan minyak nabati lain, minyak kelapa sawit memiliki keistemewaan
tersendiri, yakni rendahnya kandungan kolesterol dan dapat diolah lebih lanjut menjadi suatu
produk yang tidak hanya dikonsumsi untuk kebutuhan pangan (minyak goreng, margarin,
vanaspati, lemak, dan lain-lain), tetapi juga untuk memenuhi kebutuhan nonpangan (gliserin,
sabun, deterjen, bahan bakar minyak, dan lain-lain).

Universitas Sumatera Utara

Bahan Seminar Hasil

Departmen Kimia

Tanaman kelapa sawit merupakan tanaman tingkat tinggi dengan klasifikasi sebagai
berikut:
Divisio

: Tracheophyta

Subdivisio

: Pteropsida

Kelas

: Angiospermae

Subkelas

: Monocotiledonae

Ordo

: Cocoideae

Familia

: Palmae

Genus

: Elaeis

Spesies

: Elaeis guinensis

Varietas

: Dura, Psifera, Tenera

Gambar 2.1 Tandan Kosong Kelapa Sawit (Hadi, 2004)

Laju perkembangan industri kelapa sawit
perhatian

yang semakin pesat membutuhkan

besar terutama dampaknya terhadap kelestarian lingkungan sekitarnya

(Widhiastuti, 2001). Selama pengolahan kelapa sawit menjadi minyak sawit, 1 ton TBS akan
menghasilkan minyak sawit sebesar 0,21 ton dan inti sawit 0,05 ton, sisanya merupakan
limbah padat seperti TKKS, sabut, dan cangkang biji (Darnoko, 1992). Dapat dilihat pada
gambar 2.1.

Universitas Sumatera Utara

Bahan Seminar Hasil

Departmen Kimia

2.2

Tandan Kosong Kelapa Sawit

Limbah industri kelapa sawit adalah limbah yang dihasilkan pada saat proses pengolahan
kelapa sawit. Salah satu limbah padat industri adalah TKKS. TKKS merupakan limbah
terbesar yang dihasilkan oleh perkebunan kelapa sawit. Jumlah TKKS mencapai 30-35% dari
berat TBS setiap pemanenan (Hambali, 2008). Limbah padat TKKS jumlahnya cukup besar
yaitu sebesar 6 juta ton yang tercatat pada tahun 2004 (Nuryanto, 2000).
Pemanfaatan TKKS masih sangat terbatas. Kebanyakan limbah TKKS hanya
digunakan sebagai pupuk organik dan bahan serat. Melihat komposisi selulosa yang cukup
besar seperti yang tertera pada Tabel 2.1, maka TKKS sangat potensial untuk dimanfaatkan
menjadi bentuk biopolimer (Fauzi, 2012).
Tabel 2.1 Komposisi Kimiawi TKKS
Komposisi
Abu

Selulosa
Hemiselulosa
Lignin
(Yan, 2012).

2.3

Kadar (%)
15
40
21
24

Selulosa

Selulosa adalah polisakarida yang terbentuk dari sisa β-D(+)-glukosa yang bergabung dalam
rantai linear dengan ikatan β-1-4 diantara satuan glukosanya seperti dapat dilihat pada
Gambar 2.2. Selulosa merupakan senyawa polimer yang berlimpah di alam dan merupakan
senyawa organik yang paling umum (Deman, 1997).
Selulosa adalah senyawa seperti serabut, liat, tidak larut dalam air dan ditemukan

didalam dinding sel pelindung tumbuhan, terutama pada tangkai, batang, dahan dan semua
bagian berkayu dari jaringan tumbuhan. Kayu terutama mengandung selulosa dan senyawa
polimer lain. Selulosa tidak hanya merupakan polisakarida struktural ekstra sellular yang
paling banyak dijumpai pada dunia tumbuhan, tetapi juga merupakan senyawa yang paling
banyak diantara semua biomolekul pada tumbuhan atau hewan. Karena selulosa merupakan

Universitas Sumatera Utara

Bahan Seminar Hasil

Departmen Kimia
homo polisakarida linear tidak bercabang, terdiri dari 10.000 atau lebih unit D-glukosa yang
dihubungkan oleh ikatan 1-4 glikosida senyawa ini akan kelihatan seperti amilosa, dan rantai
utama glikogen (Lehninger, 1988).

Gambar 2.2 Struktur kimia selulosa (Streitweiser, 1987).
Selulosa berfungsi sebagai bahan struktur dalam jaringan tumbuhan dalam bentuk
campuran polimer homolog dan biasanya disertai polisakarida lain seperti lignin dalam
jumlah yang beragam. Lignin dapat dihilangkan dengan cara delignifikasi.
Berdasarkan derajat polimerisasi (DP) dan kelarutan dalam senyawa Natrium

Hidroksida (NaOH) 17,5 %,selulosa dapat dibagi menjadi tiga jenis yaitu:
1. α-selulosa adalah selulosa berantai panjang yang tahan dan tidak larut dalam
NaOH 17,5 % atau larutan basa kuat dengan derajat polimerisasi (DP) 600-15000.
α-selulosa di gunakan sebagai penduga tingkat kemurnian selulosa. Selulosa
dengan derajat kemurnian α di atas 92 % memenuhi syarat untuk bahan baku
pembuatan bahan peledak. Semakin tinggi kadar α- selulosa,maka akan semakin
baik mutu bahanya.
2. β- selulosa, adalah selulosa berantai pendek yang larut dalam larutan NaOH 17,5%
atau basa kuat dengan derajat polimerisasi (DP) berkisar antara 15-90. β- selulosa
dapat mengendap jika ekstrak dinetralkan.
3. γ- selulosa, adalah selulosa berantai pendek yang larut dalam larutan NaOH 17,5%
atau basa kuat dengan derajat polimerisasi (DP) kurang dari 15.
α- selulosa sangat menentukan sifat tahanan kertas, semakin banyak kadar αselulosanya menunjukkan semakin tahan lama kertas tersebut. Sifat hidrofilik yang dimiliki
γ dan β lebih besar daripada α- selulosanya (Wibisono, 2002).

Universitas Sumatera Utara

Bahan Seminar Hasil

Departmen Kimia

Rantai-rantai selulosa akan bergabung menjadi satu kesatuan membentuk mikrofibril,
bagian kristalin akan bergabung dengan bagian nonkristalin. Mikrofibril-mikrofibril akan
bergabung membentuk fibril, selanjutnya gabungan fibril akan membentuk serat (Klemm,
1998).

2.4 Lignin
Kebanyakan selulosa berasosiasi dengan lignin sehingga sering disebut sebagai lignoselulosa.
Pada saat yang sama, komponen-komponen utama penyusun tanaman ini diuraikan oleh
aktivitas mikroorganisme. Beberapa mikroorganisme mampu menghidrolisis selulosa untuk
digunakan sebagai sumber energi, seperti bakteri dan kapang (Enary, 1983).
Lignin adalah suatu polimer yang kompleks dengan berat molekul tinggi, tersusun
atas unit-unit fenilpropan. Meskipun tersusun atas karbon, hidrogen, dan oksigen, lignin
bukanlah suatu karbohidrat dan bukan tidak ada hubungannya dengan golongan senyawa
tersebut. Sebaliknya lignin pada dasarnya adalah suatu fenol. lignin sangat stabil dan sukar
dipisahkan dan mempunyai bentuk yang bermacam-macam karena susunan lignin yang pasti
didalam kayu tetap tidak menentu.
Selulosa berfungsi sebagai bahan struktur dalam jaringan tumbuhan dalam bentuk campuran
polimer homolog dan biasanya disertai polisakarida lain seperti lignin dalam jumlah yang
beragam. Lignin dapat dihilangkan dengan cara delignifikasi.

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi delignifikasi yaitu:
a. Jenis bahan delignifikasi
Bahan-bahan yang dapat digunakan dalam proses delignifikasi yaitu asam phosfat,
asam klorida (HCl), asam sulfat, dan yang basa seperti NaOH, natrium sulfit dan natrium
sulfat.
b. Waktu delignifikasi
Pada proses delignifikasi waktu berpengaruh pada hasil delignifikasi, biasanya
digunakan waktu 1-3 jam.
c. Temperatur delignifikasi
Temperatur operasi mempengaruhi kualitas dari produk delignifikasi yang dihasilkan
(Widodo, 2012).

Universitas Sumatera Utara

Bahan Seminar Hasil

Departmen Kimia

Gambar 2.3 Struktur Kimia Lignin (Haygreen, 1987).
Lignin terdapat diantara sel-sel dan didalam dinding sel. Seperti tertera pada gambar

2.3. Diantara sel-sel, lignin berfungsi sebagai perekat untuk mengikat sel-sel bersama-sama.
Dalam dinding sel, Lignin sangat erat hubungannya dengan selulosa dan berfungsi untuk
memberikan ketegaran pada sel. Lignin juga berpengaruh dalam memperkecil perubahan
sehubungan dengan perubahan kandungan air kayu dan juga dikatakan bahwa lignin
mempertinggi sifat racun kayu membuat kayu tahan terhadap serangan cendawan dan
serangga. Ketegaran yang diberikan oleh lignin merupakan faktor penentuan sifat-sifat kayu.
Mengingat sifat kapas yang sangat lunak (hampir-hampir selulosa murni) dapat dibayangkan
betapa kayu akan menjadi tidak kaku tanpa adanya bahan-bahan pengeras.

Universitas Sumatera Utara

Bahan Seminar Hasil

Departmen Kimia
Di dalam kayu, lignin merupakan bahan yang tidak berwarna. Apabila lignin
bersentuhan dengan udara, terutama dengan adanya sinar matahari, maka (bersama-sama
dengan karbohidrat-karbohidrat tertentu) lama-kelamaan lignin cenderung menjadi kuning.
Oleh karena itu, kertas koran yang terbuat dari serat-serat yang diperolehsecara mekanis
dengan lignin yang belum dipisahkan, tidak berumur panjang karena kecenderungannya
untuk menjadi kuning. Kertas koran juga kasar, massanya besar dan kekuatanya rendah
karena serat-seratnya yang kaku memilki ikatan antar serat yang lemah.
Lignin bersifat termoplastik. Artinya lignin akan menjadi lunak dan dapat dibentuk
pada suhu yang lebih tinggi dan keras kembali apabila menjadi dingin. Sifat termoplastik
lignin menjadi dasar pembuatan papan kertas (Hardboard) dan lain-lain produk kayu yang
dimampatkan (Haygreen, 1987).
Lignin merupakan polimer kompleks phenylpropana, amorf, bersifat aromatis 1,3
dengan indeks bias 1,6. Berat molekul 1500-2000 yang bervariasi dengan jenis kayu. Kadar
lignin dalam kayu 20-30%. Struktur molekul lignin belum dapat diketahui karena metoda
isolasi untuk lignin dapat mengakibatkan perubahan strukturnya.Lignin merupakan bagian
yang tidak diinginkan dalam pulp, sehingga harus dihilangkan atau diputihkan sesuai dengan
mutu pulp yang diinginkan. Hal ini disebabkan oleh lignin yang mempunyai sifat menolak air
(hidrofobik) dan kaku sehingga kandungan lignin dalam pulp akan menyulitkan
penggilingan. Lignin dapat dijumpai pada tumbuh-tumbuhan sebagai zat perekat yang
berhubungan dengan kekuatan kayu (Sjostrom, 1995).
2.5 Hemiselulosa
Campuran senyawa lain yang terdapat bersamaan dengan selulosa yaitu hemiselulosa.
Hemiselulosa adalah polisakarida kompleks nonselulosa dan nonpati yang terdapat dalam
banyak jaringan tumbuhan. Hemiselulosa mengacu kepada polisakarida nonpati yang tidak
larut dalam air, pentosa mengacu kepada polisakarida nonpati yang larut dalam air.
Hemiselulosa tidak berperan dalam biosintesis selulosa tetapi dibuat tersendiri dalam
tumbuhan sebagai komponen struktur dinding sel. Hemiselulosa dikelompokkan berdasarkan
kandungan gulanya. Molekul selulosa memanjang dan kaku, meskipun dalam larutan. Gugus
hidroksil yang menonjol dari rantai dapat membentuk ikatan hidrogen dengan mudah,
mengakibatkan kekristalan dalam batas tertentu (Deman, 1997).

Universitas Sumatera Utara

Bahan Seminar Hasil

Departmen Kimia
Kebanyakan hemiselulosa mempunyai derajat polimerisasi hanya 200.Sejumlah
polisakarida kayu banyak bercabang dan mudah larut dalam air. Khas untuk pohon-pohon
tropika tertentu adalah pembentukan spontan getah-getah yang menetes, yang adalah
pembentukan spontan getah-getah yang menetes, yang menetes sebagai cair kental pada
tempat –tempat yang terluka dan setelah terdehidrasi menjadi bintil –bintil yang keras dan
jernih yang keras dan jernih yang kaya akan polisakarida. Getah –getah ini misalnya, getah
arabika, terdiri atas polisakrida yang banyak bercabang yang larut dalam air. Jumlah
hemiselulosa dari berat kering biasanya antara 20-30%. Komposisi dan struktur hemiselulosa
dalam kayu keras. Perbedaan-perbedaan yang besar juga terdapat dalam kandungan dan
komposisi hemiselulosa antara batang, cabang-cabang akar dan kulit kayu.
Dapat dilihat pada gambar 2.4, rantai hemiselulosa lebih pendek dari pada rantai
selulosa. Hemiselulosa adalah polimer bercabang atau tidak linier. Selama pembuatan pulp,
hemiselulosa bereaksi lebih cepat dengan larutan pemasak dibandingkan dengan selulosa.
Hemiselulosa bersifat hidrofil (mudah menyerap air) yang mengakibatkan strukturnya jadi
kurang teratur. Kadar hemiselulosa dalam pulp jauh lebih kecil dibandingkan dengan serat
asal, karena selama pemasakan hemiselulosa bereaksi dengan bahan pemasak dan lebih
mudah terlarut daripada selulosa (Sjostrom, 1995).
HO

HO

O
OH

O
O

OH

O

OH

O
OH

HO
OH
O
OH

O

OH

O

OH

Gambar 2.4 Struktur Hemiselulosa (Sjostrom, 1995).

Diketahui bahwa selulosa murni, ketika mengalami hidrolisis, dapat dengan mudah
terurai menjadi "mikrokristal selulosa "dengan hampir tidak ada penurunan berat. Turunan
selulosa dapat dibuat dengan proses eterifikasi, esterifikasi, ikat silang, atau reaksi graftingkopolimerisasi. untuk memodifikasi struktur selulosa, ikatan hidrogen harus dihancurkan
dengan cara pembengkakan atau pemutusan (Yu, 2009).
2.6 Karboksimetil Selulosa

Universitas Sumatera Utara

Bahan Seminar Hasil

Departmen Kimia
Senyawa CMC pertama kali ditemukan pada tahun 1918 dan diproduksi secara komersil pada
tahun 1920 di Jerman. Sejak saat itu, pengembangan secara signifikan dalam teknologi
proses, kualitas produk, dan efisiensi produksi dibuat. Sejarah produksi CMC pada skala
industri termasuk komentar tentang pengembangan kedepan dari turunan penting selulosa ini
telah dipublikasikan. Saat ini, CMC dengan kualitas yang berbeda digunakan di berbagai
industri dan kehidupan manusia. Dapat dilihat pada gambar 2.5.

Gambar 2.5 Struktur karboksimetil selulosa (Heinze, 2005).

2.6.1 Derajat Substitusi Karboksimetil Selulosa
Senyawa CMC merupakan senyawa turunan selulosa yang paling penting, yang memiliki
kepentingan yang sangat besar dalam industri dan kehidupan kita sehari hari. Senyawa ini
memiliki struktur yang linear, berantai panjang, tidak larut dalam air, dan polisakarida
anionik yang diturunkan dari selulosa (Hong, 2013).
Aambjornsson et al (2013) Dalam penelitianya, CMC salah satu gugus OH
dieterifikasi dengan gugus karboksimetil dan derajat substitusi menunjukkan jumlah rata-rata
gugus karboksimetil per unit anhidroglukosa. Derajat substitusi ini merupakan parameter
CMC yang penting, contohnya untuk menentukan kelarutannya di dalam air. Nilai derajat
substitusi maksimum secara teori untuk CMC adalah 3, tetapi rata-rata nilai derajat substitusi
sebenarnya adalah 0,4-1,5. Semakin tinggi nilai derajat substitusi, maka kelarutan CMC
dalam air akan meningkat. Nilai derajat subtitusi untuk kelarutan CMC yang baik sebesar
0,6. Senyawa CMC yang memiliki nilai derajat subtitusi kurang dari 0,2 akan
mempertahankan karakter fiber atau berserat dan tidak larut di dalam air.

Kelarutan CMC juga dipengaruhi oleh pH. Pada pH rendah, terjadi ikatan hidrogen
intermolekular antargugus karboksimetil yang tidak terurai. Ikatan hidrogen ini sangat kuat
dan keras untuk diputus. Oleh karena itu CMC akan mengendap pada pH 3 untuk nilai

Universitas Sumatera Utara

Bahan Seminar Hasil

Departmen Kimia
derajat substitusi 0,3-0,5. Sedangkan CMC yang memiliki nilai derajat substitusi 0,7-0,9
akan mengendap pada pH kurang dari 1 (Hong, 2013).

2.6.2 Sintesis Karboksimetil Selulosa
Telah banyak penelitian yang mensintesis CMC. Selain itu, metode yang mereka gunakan
juga berbeda-beda. Sebagai contoh sintesis CMC yang dilakukan oleh Krishnaiah et al,
(2009). Sintesis CMC dari selulosa terdiri dari dua tahap, yaitu alkalisasi dan eterifikasi.
Pada tahap alkalisasi, serbuk selulosa dilarutkan dalam isopropanol dan ditambah larutan
NaOH 17,5%. Setelah itu diaduk pada suhu 30 oC selama satu jam. Pada tahap eterifikasi,
larutan dari tahap alkalisasi ditambah padatan sodium monocholoroacetate (SCMA) dan
dipanaskan pada suhu 50 oC selama dua jam.
Pada tahap alkalisasi, serat selulosa akan mengembang, yang menyebabkan struktur
kristalin selulosa akan berubah dan meningkatkan kemampuan kimia masuk ke dalam serat.
Selain itu, fase cair (campuran alkohol-air) sebagai agen solvasi, melarutkan NaOH dan
mendistribusikannya ke gugus hidroksil selulosa membentuk alkil selulosa. Larutan NaOH
akan menembus ke struktur kristal selulosa, kemudian mensolvasi gugus hidroksil yang
membuatnya siap untuk reaksi eterifikasi dengan cara memutus ikatan hidrogen.
Alkil selulosa yang dihasilkan sangat reaktif terhadap natrium monokloroasetat
membentuk eter CMC. NaOH secara spontan akan bereaksi dengan natrium monokloroasetat
yang membentuk dua produk, yaitu natrium glikolat dan natrium klorida. Selain itu, NaOH
digunakan juga untuk menjaga pH basa selama reaksi berlangsung. Jika reaksi berlangsung
pada pH asam, akan terjadi eterifikasi internal dan menyebabkan cross-link pada molekul
CMC (Hong, 2013).
Laju reaksi alkalisasi dalam etanol lebih rendah daripada dalam isopropanol karena
NaOH mudah larut dalam etanol.Penggunaan etanol selama tahap alkalisasi akan
menghasilkan sistem NaOH-air-etanol yang homogen. Sedangkan pada penggunaan
isopropanol akan terjadi sistem homogen dan membentuk lapisan mengelilingi serat yang
mengandung NaOH konsentrasi tinggi-fase air. Hal ini disebabkan karena kelarutan NaOH

Universitas Sumatera Utara

Bahan Seminar Hasil

Departmen Kimia
dalam pelarut nonpolar kecil. Oleh karena itu hanya sedikit ion Na+ dan ion OH- yang akan
masuk ke dalam isopropanol dan pada konsentrasi NaOH tinggi lebih suka di sekeliling area
selulosa, yang menghasilkan dekristalisasi secara signifikan dan mengubah bentuk polimer
selulosa menjadi Na-selulosa (Hong, 2013).

2.6.3 Kegunaan Karboksimetil Selulosa
Senyawa CMC telah banyak digunakan dalam bidang industri dan kehidupan sehari-hari.
Sebagai contoh senyawa ini digunakan dalam bidang makanan, farmasi, deterjen, dan
kosmetik (Najafpour, 2009). Dapat terlihat pada tabel 2.2. Selain itu, senyawa ini juga
berguna dalam sistem koloid hidrofilik (Krishnaiah, 2009).
Tabel 2.2 Kegunaan CMC dari berbagai produk
Industri

Aplikasi

Fungsi

Kertas

Adiktif Internal

Pengikat Air

Deterjen

Laundri

Anti Noda

Kosmetik

Pasta Gigi

Penebal

Tekstil

Pasta Printing

Pengikat Air

Celupan Penebal

Makanan Pembeku

Menghambat Kristal Es

(Hong, 2013).
2.6.4 Sifat-Sifat CMC
CMC tidak berwarna dan tidak berbau, mudah larut dalam air panas dan air dingin.
Kekentalan dihasilkan oleh kontribusi dari CMC untuk stabilisasi produk-produk beku seperti
es krim. CMC juga dapat digunakan sebagai stabilizer utama dalam es krim untuk
mengontrol ukuran kristal es dan pembentukan kristal es selama pembekuan dan
penyimpanan untuk memberikan tekstur lembut saat dimakan (Phillips, 1987).
Karboksimetil selulosa merupakan bahan penstabil yang memiliki daya ikat yang kuat
dan berperan untuk meningkatkan kekentalan dan tekstur produk makanan, seperti jelli, salad
dan produk es. CMC merupakan zat dengan warna putih atau sedikit kekuningan, tidak

Universitas Sumatera Utara

Bahan Seminar Hasil

Departmen Kimia
berbau dan tidak berasa, berbentuk granula yang halus atau bubuk yang bersifat higroskopis .
CMC ini mudah larut dalam air panas maupun air dingin. Pada pemanasan dapat terjadi
pengurangan viskositas yang bersifat dapat balik (reversible). Viskositas larutan CMC
dipengaruhi oleh pH larutan, kisaran pH Na-CMC adalah 5-11 sedangkan pH optimum
adalah 5, dan jika pH terlalu rendah kurang dari 3, Na-CMC akan mengendap (Belitz, 1987).

Sifat CMC yang biodegradable dan food grade relatif aman untuk digunakan dalam
aplikasi berbagai produk makanan atau minuman. CMC sebagai pengemulsi sangat baik
untuk memperbaiki kenampakan tekstur dari produk berkadar gula tinggi sedangkan sebagai
pengental sifatnya mampu mengikat air sehingga molekul-molekul air terperangkap dalam
struktur gel yang dibentuk oleh CMC (Menifie, 1989).

2.6.5 Karakterisasi Karboksimetil Selulosa
2.6.5.1. Spektroskopi IR
Spektroskopi IR merupakan salah satu dari teknik penentuan struktur yang didasarkan pada
vibrasi atom dalam molekul. Spektrum inframerah didapatkan dengan melewatkan radiasi
inframerah ke dalam sampel dan menentukan fraksi radiasi yang diserap pada energi tertentu.
Energi yang muncul pada spektrum absorbansi sebagai beberapa puncak menggambarkan
frekuensi vibrasi dari bagian molekul. Absorbansi infarmerah tidak sempit dan ada beberapa
faktor yang menyumbang luasnya absorbansi. Pertama, untuk gas terdapat efek Doppler
dimana frekuensi radiasi bergeser ketika sumber radiasi bergerak mendekati atau menjauhi
objek yang diamati. Kedua, lebar pita antarmolekul yang bertumbukkan.Interaksi inframerah
dengan bahan dapat dipahami dalam muatan dipol molekul yang berasosiasi vibrasi dan
rotasi.Molekul dapat dilihat sebagai sistem rantai yang bergabung sangat banyak dalam suatu
ikatan.Misalnya molekul diatomik yang memiliki derajat kebebasan translasi tiga

atau

derajat kebebasan rotasi dua. Contoh kasus sederhana, atom dalam molekul dapat berpindah
satu sama lain sehingga panjang ikatannya dapat berubah atau satu atom dapat keluar dari
sistem, hal tersebut merupakan penjelasan dari uluran atau bengkokan yang disebut dengan
vibrasi (Stuart, 2004). Dapat dilihat pada tabel 2.3 berikut:

Tabel 2.3 Serapan inframerah senyawa CMC

Universitas Sumatera Utara

Bahan Seminar Hasil

Departmen Kimia
Bilangan Gelombang (cm-1)

Ikatan
OH
CH2 (Sterching)
CH2 (Bending)
C=O
(Gendy, 2010).

3400
2900
1425
1720

2.6.5.2 Derajat Substitusi
Derajat substitusi menentukan kelarutan CMC. Derajat substitusi adalah jumlah rata-rata
gugus per anhidroglukosa unit yang di substitusikan oleh gugus lain. Apabila gugus yang
menggantikan berupa satu gugus anhidroksil pada tiap unit anhidroglukosa diesterifikasi
dengan satu buah gugus asetil, nilai DS sebesar 1. DS yang dihasilkan yaitu 0,083-0,207
(Wijayanti, 2005). Nilai derajat substitusi berdasarkan pengaplikasianya dapat dilihat pada
tabel 2.4 berikut:
Tabel 2.4 Nilai derajat substitusi berdasarkan pengaplikasianya
Derajat substitusi
0,4-1,2

Aplikasi
Dalam bidang komersil

0,7-0,9

Bahan makanan dan minuman

(Aambjobjornsson, 2013).
Proses alkalisasi NaOH yang diberikan menggunakan konsentrasi yang sama dan
lama agitasi yang sama pula. Penambahan NaOH juga membantu menaikkan derajat
substitusi, jika terjadi pengikatan secara maksimal maka NaOH akan berikatan seluruhnya
dengan selulosa (Arnelli, 2006).
Penentuan jumlah asam trikloroasetat yang mampu menempel pada permukaan
selulosa

dapat

dilakukan

dengan

analisis

semikuantitatif

mengenai

derajat

substitusi.Banyaknya jumlah gugus hidroksil yang tersubstitusi oleh asam trikoloroasetat
terhadap selulosa dengan harapan jumlah, distribusi dan penataan asam trikoloroasetat yang
menempel pada permukaan selulosa dapat ditentukan (Hamelinck, 2005).
Derajat substitusi merupakan parameter yang penting dalam menentukan kualitas dari
suatu karboksimetil selulosa.Dari segi kualitas, semakin besar nilai derajat substitusi maka

Universitas Sumatera Utara

Bahan Seminar Hasil

Departmen Kimia
kualitas dari karboksimetil selulosa semakin baik. Karena, kelarutanya dalam air semakin
besar. Adapun hasil dari pengaruh jumlah natrium monokloroasetat terhadap derajat
substitusi karboksimetil selulosa yang diperoleh (Arum, 2005).

2.6.5.3 pH
Indikator lain yang menunjukkan kualitas CMC yang baik adalah pH. pH disini menentukan
bagaimana kekentalan berkurang pada pH kurang dari 5. CMC mantap pada pH 5-11,
kekentalan maksimum pada pH 7-9. CMC dapat berfungsi bersama dengan kebanyakan gom
lain yang larut dalam air, dan tidak terpengaruh oleh adanya kation yang dapat menghasilkan
garam yang larut (Heinze, 2005).
2.6.5.4 Viskositas
Viskositas adalah suatu sifat dari cairan yang lebih bertahan untuk mengalir. Viskositas
adalah kekuatan yang dibutuhkan untuk memindahkan suatu permukaan datar ke permukaan
lainya dengan ketentuan cairan digerakkan dengan gaya tertentu (Adinugraha, 2005).
Secara umum, viskositas cairan dapat ditentukan dengan dua metode, yaitu :
a. Viskosimeter Ostwald
Metode ini ditentukan berdasarkan hukum poiseuille menggunakan alat Viskosimeter
Ostwald. Penetapannya dilakukan dengan jalan mengukur waktu yang diperlukan
untuk mengalirnya cairan dalam pipa kapiler dari a ke b. Sejumlah cairan yang akan
diukur viskositasnya dimasukkan kedalam viskosimeter yang diletakkan pada
termostat. Cairan kemudian dihisap dengan pompa kedalam bola C sampai diatas
tanda a. Cairan dibiarkan mengalir kebawah dan waktu yang diperlukan dari a ke b
dicatat menggunakan stopwatch (Yazid, 2005).
Pada metode Ostwald yang diukur adalah waktu yang diperlukan oleh sejumlah
tertentu cairan untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabka oleh
berat cairan itu sendiri. Pada percobaan, sejumlah tertentu cairan dipipet ke dalam
viskosimeter. Cairan kemudian dihisap melalui labu pengukur dari viskosimeter
sampai permukaan cairan lebih tinggi dari batas “a” dan “b” dapat ditentukan.
Tekanan P merupakan perbedaan tekanan antara kedua ujung pipa U dan besarnya
diasumsikan sebanding dengan berat jenis cairan (Bird, 1993).
b. viskosimeter bola jatuh

Universitas Sumatera Utara

Bahan Seminar Hasil

Departmen Kimia
Viskositas cairan dapat ditentukan dengan metode bola jatuh berdasarkan hukum
stokes. Penetapanya diperlukan bola kelereng dari logam dan alat gelas silinder
berupa tabung. Bola kelereng dengan rapatan d dan jari-jari r dijatuhkan kedalam
tabung berisi cairan yang akan ditentukan viskositasnya. Waktu yang diperlukan bola
untuk jatuh melalui cairan dengan tinggi tertentu kemudian dicatat dengan stopwatch
(Bird, 1993).

Universitas Sumatera Utara