1111111111'1 - ipb university · 2015. 9. 2. · swelling dari sap dalam air suling mengikuti...

23

Upload: others

Post on 28-Dec-2020

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 1111111111'1 - IPB University · 2015. 9. 2. · swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=0.5 menit, yang menggambarkan

11111111111

PROSIDING SEMINAR HASIL-HASIL PENELITIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2011

LEMBAGA PENELITIAN DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT

INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2012

SUSUNAN TIM PENYUSUN

Pengarah

Ketua Editor

Anggota Editor

Tim Teknis

Desain Cover

1 Prof Dr Ir Bambang Pramudya Noorachmat MEng

(Kepala Lembaga Penelitian dan Pengabdian Kepada

Masyarakat IPB)

2 Prof Dr Ir Ronny Rachman Noor MRurSc

(Wakil Kepala Lembaga Penelitian dan Pengabdian

Kepada Masyarakat Bidang Penelitian IPB)

3 Dr Ir Prastowo MEng

(Wakil Kepala Lembaga Penelitian dan Pengabdian

Kepada Masyarakat Bidang Pengabdian kepada

Masyarakat IPB)

Dr Ir Prastowo MEng

I Dr Ir Sulistiono MSc

2 Prof Dr drh Agik Suprayogi MScAgr

3 Prof Dr Ir Bambang Hero Saharjo MAgr

1 Drs Dedi Suryadi

2 Euis Sartika

3 Endang Sugandi

4 Lia Maulianawati

5 Muhamad Tholibin

O Yanti Suciati

Muhamad Tholibin

Prosjding Seminar Hasil-Hasil Penelitian Institut Pertanian Bogor 2011 Bogor 12-13 Desember 2011

Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat Institut Pertanian Bogor

ISBN 978-602-8853-14-9

Oktober 2012

II

KATA PENGANTAR

S alah satu tugas penting LPPM IPB adalah melaksanakan seminar hasil penelitian dan mendesiminasikan hasil penelitian tersebut secara berkala dan berkelanjutan Pad a tahun 2011 sekitar 225 judul kegiatan penelitian

telah dilaksanakan Penelitian tersebut dikoordinasikan oleh LPPM IPB dari beberapa sumber dana antara lain Daftar Isian Pelaksanaan Anggaran (DIPA) TPB Direktorat lenderal Pendidikan Tinggi (DIKTi) Kementrian Pertanian (Kementan) dan Kementrian Negara Riset dan Teknologi (KNRT) dimana sebanyak 197 judul penelitian tersebut telah dipresentasikan dalam Seminar Hasil Penelitian IPB yang dilaksanakan pada tang gal t2-13 Desember 20 II di Institut Pertanian Bogor

Hasil penelitian tersebut sebagian telah dipublikasikan pada jumal dalam dan luar negeri dan sebagian dipublikasikan pada prosiding dengan nama Prosiding Seminar HasH-Hasil Penelitian IPB 2011 yang terbagi menjadi 6 (en am) bidang yaitu

bull Bidang Pangan bull Bidang Energi bull Bidang Sumberdaya Alam dan Lingkungan bull Bidang Biologi dan Kesehatan bull Bidang Sosial dan Ekonorni bull Bidang Teknologi dan Rekayasa

Melalui hasil penelitian yang telah dipublikasikan ini rnaka runutan dan perkembangan penelitian IPB dapat diketahui sehingga road map penelitian IPB dan lembaga mitra peneiitian IPB dapat dipetakan dengan baik

Karni ucapkan terirna kasih paJa Rektor dan Wakil Rektor IPB yang telah mendukung kegiatan Seminar Hasil-Hasil Penelitian ini para Reviewer dan panitia yang dengan penuh dedikasi telah bekerja mulai dari persiapan sampai pelaksanaan kegiatan seminar hingga penerbitan prosiding ini terselesaikan dengan baik

Semoga Prosiding Seminar Hasil-Hasil Penelitian IPB 20 II ini dapat bermanfaat bagi semua Atas perhatian dan kerjasama yang baik diucapkan terima kasih

Bogor September 2012 Kepala L B

DrIr Bambang Pramudya N MEng 195003011976031001

11l

IV

DAFTARISI

SUSUNAN TIM PENYUSUN 1

KATA PENGANTAR 1lI

DAFfAR lSI

BIDANG PANGAN Halaman

Kelompok Usaha Bersama (KUB) Pengolah Ikan di Desa Cikahuripan Sukabumi - Dadi Rochnadi Sukarsa Uju Sadi Pipih Suptijah

Optimasi Reduksi Polisiklik Aromatik Hidrokarbon dalam Makanan Bakar Khas Indonesia dengan Memanfaatkan Bumbu Lokal serta Pengaturan Jarak dan Lama Pemanasan Menggunakan Response Suiface Methodology -Hanifah Nllryani Lioe Yane Regiana Rallgga Bayuharda Pratama 12

Pengaruh Pemberian Phytoestrogen pada Masa Kebuntingan dan Laktasimiddot Terhadap Kinerja Reproduksi Anak - Nastiti Kllsmnorilli Aryani Sismin S A Dinoto 31

Study Peningkatan Kualitas Buah Manggis Roedhy Poenvanto Yulinda Tanari Susi Octaviani SD Suci Primilestari Darda Efendi Ade Wachjar 46

Pengaruh Lingkungan (Sifat Fisik dan Kimia Tanah Serta Iklim) Tcrhadap Cemaran Getah Kuning Buah Manggis (Garcillia Mangostanll L) - Roedhy Poenvanto Martim Syaifili Anwar M Jawed A Syah 61

BIDANG ENERGI

Rekayasa Bioproses Produksi Bioetanol dari Biomasa Lignoselulosa Tanaman Jagung Lifegt C)Cle Assessment (LCA) dan Analisis Teknoekonomi - Djwnali Mangunwidjaja Anas Miftah Fauzi Sllkardi ~Vagiman 77

BIDANG SUMBERDAYA ALAM DAN LINGKUNGAN

Penanaman Tanaman Penutup Tanah untuk RehabiIitasi Lahan Kritis di Sekitar Tambang Emas di Gunung Pongkor Melalui Kemitraan dengan Masyarakat di Kecamatan Nanggung Kabupaten Bogor Asdar [swati Eflni Dwi Wahjllnie Khllrsatlll Munihah 91

Polensi Serapan Karbon oleh Tanaman Jarak Pagar di Indonesia - Herdhata Agusta Muhammad Syakir Endang Warsiki Fijin Nashirotun Nisya 107

iv

Pengembangan Fotobioreaktor Isaes untuk Kultivasi Mikroalga dengan Menggunakan Gas CO2 Mumi dan Pemiskinan Nutrien - Mt4izat Kawaroe Ayi Rachmat Abdul Haris 120

Pereneanaan Kebun Wisata Pertanian Gunung Leutik Ciampea Bogor -Nizar Nasrullah Afra DN Makalew Dewi Sukma Tati Budiarti 137

Pola RAPD Aktivitas Trypsin Inhibitor dan A-Amylase Inhibitor pada Pohon Sengon (Paraserianthes Falcataria) yang Tahan Terhadap Serangan Hama Boktor (Xystrocera Fesliva) - Noor Farikhah Haleda Ulfah Juniarli Siregar 156

Pengembangan Jarak Pagar (Jatropha Curcas Linn) dalam Sistem Agroforestry di Areal Perum Perhutani Unit III Jawa Barat dan Banten Nurheni Wijayanto Lailan Syaufina Istomo 171

Identifikasi Trikoma Kelenjar untuk Produksi Artemisinin pada Artemisia Annua LMenggunakan Pendekatan Molekular - Utut Widvastuti Juliami Yull Widiastuti Dania Fajri 185

BIDANG BIOLOGI DAN KESEHATAN

Efektivitas Fage Litik dari Lert Pada Pemecahan Sel Patogen Entcrik Salmonella sp Resisten Antibiotik - Sri Budiarti Iman RlIsmwUI Riri Novita Sunarti 199

BIDANG SOSIAL DAN EKONOMI

IbM Kclompok Tani Hutan Kopi Desa Warga Jaya Kccamatan Sukamakmur Kabupaten Bogor Jawa Barat - Ade Wachjar Ani Kurniawati Adiwirmaf1 211

Dampak Kebijakan dan Efektivitas HPP GabahBeras terhadap Kesejahteraan Petani Indonesia - Ahyar Ismail Eka Illtal KP Noviwra Nuva 225

Studi Indikator Kemiskinan pada Masyarakat dan Misklasifikasi Orang Miskin Menurut Kriteria BPS Bank Dunia dan SiY0gyO Ali KIIOIIISUfl

Ala Hadi Dharmmvan Saharrudin A(jillsari

Pengembangan Model MilIeniwfl E(o- Village Optimalisasi Transaksi Pangan dan Energi Keluarga untuk Perbaikan Gizi - Clam M Kllslwrto Ikeu Tanziho Ellis SllIUlrti Siti AIIl(lfwh Anna Fatchiya 255

Problematika Mahasiswa IPB dalam Menulis Skripsi Ditinjau dari Sudut Pandang Kebahasaan - Defina Hellnv Krilhl1(lwati Endallg Sri Wahvufli Krishandini Mukhlas Ansori 271

Internalisasi Biaya Ekstemal dan Desain Sistt~m Pengelolaan Sampah Komunal (Studi Kasus Kawasan Hunian di Kota Bogor dan Cipinang Muara Jakarta) Eka Intan Kumala Putri Rizal Bahtiar 286

Analisis Transmisi Harga dalam Supply Chain Heras Indonesia - Harmini Rita Nurmalina Ratna Winandi Tintin Sarianti 301

Penguatan Tata Kelembagaan dalam Penanganan Ne1ayan Tradisional di Wilayah Perbatasan Indonesia-Australia - Luky Adrianto Akhmad Solihin Moch Prihatna Sobari 314

Strategi Komersialisasi Produk Hasil Inovasi Melalui Optimalisasi Model Kerjasama pada Badan Litbangtan Mamun Sarma A Kohar Irwanto Mming Nugrahani Erlita Adriani 330

IbM Kelompok Petani Temak Ayam Lokal Langka dan Rawan Punah di Kabupaten Tulungagung Jawa Timur- Maria Ulfah Edit Lesa Adita 346

Sistem Pengambilan Keputllsan Cerdas untuk Peningkatan Efektivitas dan Efisiensi Manajemen Rantai Pasok Komoditi Pertanian dan Produk Agroindllstri Marimin Taljik Djatfla SlIharjito Retflo Astllti DUdit NNugral( 5yarifHidayat 359

Persepsi dan Sikap Mahasiswa terhadap Pembelajaran Bahasa Indonesia di TPB IPB - Mukhlas Ansori lielli Krishnawati Defila Krishandini poundndang 5i Wahlllli 373 I Analisis Kcpllasan Mahasiswa TPB terhadap Kualitas Layanan Dosen Bahasa Inggris MKDU Institut Pertanian Bogor - Nilmvati Sofyall Irma Rasita Gloria Banfs TOllthowi Djauwri 386 shyBIDANG TEKNOLOGI DAN REKAY ASA

Rekayasa Biopolymer Hasil Samping Pabrik Tapioka (Onggok) sebagai Enriched Soil Conditioner Tahap Sintesis SlIperabsorben - Anwar Nul Zainal Alim lvas ud Mohammad Khotib Ahmad SjahrizCl 401

Rekayasa Proses Pembllatan dan Pemanfaatan Membran Ultrafiltrasi SeluJosa Asetat dari Kayu Sengon - Erliza Noor Cut Mellrah Rosnelly Kaseno 416

Desain dan Pengujian Kine~ja Prototip-I Mesin Kepras Tebu Tipe Pisau Rotari - PA S Ra(ite W He rnw wall Joko W M Suhil Safriandi vl Habibullah 431

Karakteristik dan Aktivitas Antioksidan Nanopartikel Ekstrak Kulit Mahoni Tersa]ut Kitosan - Svamsul Faah Sillistivani Dimas Andrianto 441

VI

Pengembangan Kualitas Perekat Likuida Tandan Kosong Sawit - Surdiding Ruhendi Tito Sucipto 456

Pengembangan Sistem Informasi Berbasis Teknologi Informasi Untuk Pemberdayaan Petani Sayuran - Sumardjo Relno Sri Rartati Mulyandari 472

Teknologi Separasi Bahan Aktif Temulawak Menggunakan Biopolimer Temlodifikasi Berbasis Limbah Produksi Sagu - Tun Tedja Ira wadi Renny Purwaningsih Djarot S Rami Seno 490

Teknologi True Shallot Seed (TSS) sebagai Bahan Tanam untuk Meningkatkan Produktivitas Bawang Merah - Winarso Drajad Widodo Roedhy Poerwanto Nani SlImarni Gina Aliya Sopha 506

INDEKS PENELITI VIII

vii

Proidin~ HIIIimiddot1asi PellelitialllPB lull

REKA VASA BIOPOLYMER HASIL SAMFING PABRIK TAPIOKA (ONGGOK) SEBAGAI ENRICHED SOIL CONDITIONER TAHAP

SINTESIS SUPERABSORBEN (Synthesis of Nutrient Enriched Soil Conditioner from Cassava Waste Pulp)

Anwar Nurl2) Zainal Alim Masudl

2) Mohammad Khotib l 2 Ahmad Sjahriza 12)

lDep Kirnia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IPB 2)Laboratorium Terpadu IPB

ABSTRAK

Polimer yang memiliki kemampuan daya serap air tinggi dapat digunakan sebagai soil conditioner Kemampuan polimer menyerap air minimal 100 kali bobot awalnya dikatergorikan sebagai polimer superabsorben (SAP) Pada penelitian ini akan dikaji sintesis dan sifat duri SAP yang diperolch melalui graft copolymerization akrilamida (AAm) pada onggok menggunakan ammonium persulphate (APS) sebagai inisiator dan NN-methylene-bis-acrylamide (MBA) sebagai cross linker Kopolimerisasi dilakubn pada suhu 70C 3 jam dan disaponifikasi dengan NaOH I M 2 jam Konscntrasi akrilamida dan onggok serta jumlah MBA dan APS dioptimasi menggunakan disain fractional factorial SAP yang diperoleh memiliki daya serap air sebesar 1014 gIg pada konsentrasi AAm 75 MBA 25 mg dan APS 250 mg Oaya serap ini seslIai dengan hasil yang diperoleh peneliti lain Keberlangsungan proses grafting-crosslinkiflg ditunjukkan oleh adanya perbedaan spektrum IR antara onggok dan prod uk gratingshycrossinking yang mengindikasikan antara lain terbentuknya gugus am ida Kinetika swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=05 menit yang menggambarkan Jaju swelling lebih tinggi dibandingkan SAP berbasis polisakarida lainnya Daya serap air meningkat dengan meningkatnya pH dari 1-7 dan menurun cembali pada pH 8 - 12 Daya serap maksimum dicapai dalam lamtan basa (pH 7-9) tepatnya pada pH 75 berdasarkan persamaan kuadratik y=-4060+2368x-158x2

r2=0968

Kata kunci Onggok snperabsoben grafting-crosslinking kinetika swelling

ABSTRACT

Polymer with a high water absorption capability can be llsed as a soil conditioner If it can absorb water at least 100 times its initial weight is categorized as superabsorbent polymers (SAP) This study deals with the synthesis and characterization of graft copolymerization of acrylamide (AAm) on onggok using ammonium persulphate (APS) as an initiator and NN -methy1ene-bis-acrylamide (MBA) as a crosslinker It was conducted at 70C 3 hours and saponified with NaOH 1M 2 hours AAm and onggok concentrations as well as MBA and APS amounts were optimied using fractional factorial design SAP obtained has water absorption capacity (Qcy) of 10 14 gig at AAm 75 MBA mg and APS 250 mg It is comparable to that obtained by other worker Grafting-crosslinking copolymer was confirmed by infrared spectra where it was found to exhibit ail characteristic bands of both polysaccharides of onggok and acrylamide units The swelling kinetics of SAP in distilled water follows exponential-association equation with rate parameter (L )=05 minutes that indicates mllch higher swelling rate as compare to that of SAP with other polysaccharides backbone The swelling rate of the SAP increased at pH I to 7 and decreased at pH 8 0 12 The maximum QC4 of the SAP WJS achieved at pH according to the equation y=--+060+2368x-IS8xc r2=0968

Key words Onggok sllperabsobent grafting-crosslinking swelling kinetics

-tOl

Prosiding Hasil-iasil PCIclirian iPB ui i

PENDAHULUAN

Ketcla pohon merupakan salah satu tanaman budidaya yang banyak di

Indonesia Areal ketela pohon pada tahun 2009 adalah lebih dari 12 juta hektar

dengan produktivitas 182 QulHa dan produksi mendekati 22 juta ton (BPS 2009)

Pengolahan ketela pohon menjadi tepung tapioka dihasilkan onggok sebagai hasil

samping sekitar 114 dari ketela pohon segar Harga sangat rendah dan menurut

hasil penelusuran pustaka belum ditemukan informasi pemanfaatan onggok yang

memiliki nilai ekonomi tinggi

Komponen utama onggok adalah pati dan selulosa (Nikmawati 1999)

Kandungan gugus hidroksil yang tinggi memungkinkan dilakukannya modifikasi

diantaranya menjadi superabsorben (SAP) SAP mampu menyerap dan

mempertahankan cairan serta melepaskannya kembali (Zhang et al 20(6)

Polimer dikategorikan sebagai superabsorben jika memiliki kemampuan

menyerap air lebih dari 100 kali berat aslinya (Zhang el at 2007) SAP yang

tersedia di pasar memiliki biodegradabilitas relatif rendah dan menyebabkan tidak

ramah lingkungan dalam jangka panjang Oleh karena itu studi intensif telah

dilakukan untuk menggunakan polimer alami yaitll pati dan selulosa agar SAP

bersifat biodegradable (Nakason et al 2010)

Secara umum SAP disintesis melalli grafti1lg atnu RraftillR-crosslinkillg

copolymerization Monomer yang digunakan dalam grafting copolymerization

adalah asam akrilat akrilonitril dan akrilamida (Li el (II 2007 Teli dan

Waghmare 20(9) dan sebagai crosslinkers adalah N N-metilen bis-akrilamida

(MBA) triacrylate trimethylpropane dan 14-butadienol dimetakrilat (Swantomo

et al 2008) Sedangkan inisiator yang umulI1 digllnakan adalah persulfat hidrogen

peroksida (Moad amp Salomo 2(06) dan cerium (Ebrll et (II 20(8)

Graft copolymerization telah dilakukan llnlllk memodifikasi pati singkong

menjadi SAP (Khalil amp Farag 1998 Lanthong et al 2006) Selain pati

lignosellulose dan turunannya juga digllnakan sebigai sllbstrat llntllk Graft

copolymerization (Hon 1982) Campuran akrilamida (AAM) dan asam akrilat

(AA) di grafting pada pati gandum menggunakan kalium persllifat (KPS) sebagai

-+02

Prosiding ffdBmil Pelleiriall IPB 2011

inisiator (Teli amp Waghmare 2009) SAP yang dihasilkan dari grafting-crosslinking

diharapkan memiliki daya serap air tinggi dan melepaskannya dengan perlahan

Tujuan penelitian adalah mensintesis SAP melalui grafting-crosslinking

onggok dengan akrilamida sebagai monomer APS sebagai inisiator dan MBA

sebagai crosslinker serta dioptimasi ketiga parameter tersebut menggunakan

disain fractional factorial Karakterisasi produk grafting-crosslinking meliputi

kinetika swelling dalam air suling dan perilaku swelling dalam larutan NaCl dan

berbagai nilai pH

METODE PENELITIAN

Pre-treatment Onggok

Sampel onggok tapioka dicllCi dengan air sampai filtrat hasil pencucian

jernih kemudian dikeringkan Kemudian onggok tapioka kering dihaluskan hingga

berukuran plusmn I00 mesh Sampel kemudian dianalisis proksimat yang terdiri dari

penentuan kadar air (metode gravimetri) kadar abu (metode gravimetri) kadar

lemak (metode soxhlet) kadar protein (metode Kjeldahl) dan kadar karbohidrat

(metode fenol-H2S04)

Kopoiimerisasi Grafting-Crossillking

Optimasi Grafting-crosslinking dilakukan menggunakan disain fractional

factorial dengan 3 faktor dan 2 level The faktor berupa konsentrasi akrilamida

(60-90) APS (200-300 mg) dan MBA (15-35 mg) (Table I) Sejumlah onggok

tapioka ditimbang dan ditambahkan akuades hingga terbentuk slurry di dalam

labu Ieher tiga yang telah dilengkapi dengan kondensor aliran gas nitrogen

termometer dan stirrer Kemudian dipanaskan hingga suhu 95degC selama 30 menit

dengan kondisi atmosfer gas nitrogen Setclah itu suhu diturunkan menjadi 60shy

65degC lalu ditambahkan sejumlah inisiator APS sambil diaduk selama 15 menit

Kcmudian ditambahkan sejumlah akrilamida dan MBA secara perlahan laiu suhu

dinaikkan menjadi 70degC dan direaksikan selama 3 jam Produk yang dihasilkan

dipresipilasi dengan metanol dan etano Setelah itl produk direfluks dengan

aseton sdama 1 jam Lalli dikeringkan iengan suhu 60C hingga bobot prodllk

-1-03

PrlJsiding Hasil-Hasil Penclitiall 1 PH 2u II

konstan Produk kering digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil

berukuran 80-100 mesh

Tabel I Desain percobaan screening kopolimer grafting-crosslinking onggok tapioka dengan akrilarnida

No Onggok tapioka () Akrilamida () MBA (mg) APS (mg) 1 40 60 15 300 2 40 60 15 300 3 40 60 35 200 4 40 60 35 200 5 25 75 25 250 6 25 75 25 250 7 25 75 25 250 8 25 75 25 250 9 10 90 15 200 10 10 90 15 200 I I 10 90 35 300 12 10 90 35 300

Saponifikasi (Nakason et a12010)

Sebanyak 40 gram kopolimer graft ditambahkan 100 ml NaOH 1M Jan 100

mt akuades dan dipanaskan sampai sllhll 90degC selama 2 jam Sctelah dinetralkan

dengan penambahan HCl I M lalu dikoagulasi Jan dipresipitasi dengan metanol

dan etano Hasil kopolimer saponifikasi dikeringkan pad a suhll 60C Kcmudian

proJuk kering digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil berukllran plusmn 80

mesh

Pengukuran Daya Serap Air (Nakason et a120lO)

Sejumlah kopolimer kering baik sebelum mauplln setelah saponifikasi

direndam dalam akuades pada suhu ruang untuk mendapatkan pengembangan

yang seimbang Kemudian sampel yang telah mengembang dipisahkan Jari air

yang tidak terse rap dan disaring hingga partilkel lebih dari 100 mesh

Kesetimbangan penyerapan air (Qy) ditentukan dengan mcnimbang sampeJ yang

m2-mlrelah mengemhang dengan persltlmaan sebagai berikllt Qi ~

dengan 1111 dan m adalah hasil penimbangan sampel kering dan sam pel yang telah

mengembang

Prosiditlg lfasil-Hasil Penelitiall IPB 2011

Karakterisasi SAP

a Kinetika swelling

Kinetika swelling dari SAP dilakukan dengan merendam SAP 10 plusmn 001 g

dengan ukuran partikel 100 mesh dalam air suling 800 ml dan diukur daya

serap air SAP pada interval tertentu

b Sensitivitas lingkungan

I Sensitif pH

Ketergantungan swelling terhadap pH diidentifikasi dengan merendam

SAP 10 plusmn 001 g dalam larutan yang memiliki pH 1-12 Daya serap

maksimum ditentukan dari persamaan perilaku swelling pada berbagai

nilai pH

2 Sensitif salinitas

Daya serap air dari SAP diukur datam tarutan dengan berbagai konsentrasi

NaCI(O1-1 M)

c IR Spectral Analysis

d Efisiensi grafting

Efisiensi grafing dihitung dari rasio grafting mengikuti persamaan berikut

100 [No x (MW acrylamide)l o AW Nltrogen

Grafting ratio = -----~---~----=--100 shy rNo x (MW aclamide)ll 0 AW Nltrogen

N percentage of nitrogen of sample (Kjeldahl method) MW molecular weight A W atomic weight

grafting ratio Grafting efficiency () = xlOO

monomer persentage from onggok

HASIL DAN PEMBAHASAN

Onggok Lapioka yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan

superabsorben dicuci terlebih dahulu untuk merighilangkan pengotor lalu

dihaluskan hingga berukuran plusmnIOO mesh untuk meningkatkan luas pennukaan

sehingga reaksi yang terjadi lebih sempuma Onggok tapioka juga dilakukan

analisis proksimat atau perlakuan pendahuJuan untuk mengetahui kandungan

--105

Prosiciing Hasil-Hasil PeneliliulIlPB lOll

kimia yang terkandung di dalamnya Analisis yang dilakukan an tara lain

penentuan kadar air abu lemak protein dan karbohidrat (Tabel 2)

Tabe1 2 Hasil analisis proksimat

Analisis Kadar ()

HasH penelitian ini Pratama (2009) Air 1130 2000 Abu 055 017 Protein 456 157 Lemak 021 026 Karbohidrat 8270 6800

Berdasarkan hasil yang diperoleh kandungan terbesar dalam onggok

tapioka yaitu karbohidrat sebesar 8270 Hasil ini sejalan dengan yang telah

dilakukan oleh Pratama (2009) dengan kadar karbohidrat sebesar 6800 Selain

itu hasil ini juga membuktikan bahwa tidak diperlukan penghilangan protein

(deproteination) lemak (defatting) dan mineral (demineralization) karena

kandungannya yang sangat rendah

Kopolimer Grafting-Crosslillkillg

Onggok tapioka digunakan sebagai kerangka utama dalam kopolimerisasi

grafting-crosslinking dengan akrilamida sebagai monomer APS sebagai inisiator

dan MBA scbagai crosslinker dengan reaksi pada lampiran 4 Kopolimerisasi

dilakukan dengan berbagai komposisi dalam kondisi gas nitrogen Gas nitrogen

berfungsi menghilangkan oksigen dari sistem reaksi dan meminimalisasi radikal

peroksida yang dapat menghambat rekasi kopolimerisasi sehingga pembentukan

homopolimer dapat dihindari (Kurniadi T 20 I 0) Suhu kopolimerisasi yang

digunakan yaitu 700C yang telah dilakukan oleh Lanthong et al (2006) Li A

Zhang J Wang A (2007) Hua S Wang A (2008) Produk hasil kopolimerisasi

dipresipitasi dengan metanol dan etanol untuk mengikat air dalam produk serta

diretluks dengan aseton untuk menghilangkan homopoiimer Setelah itu

kopolimer yang terbentuk dilakukan pengujian kaditr nitrogen dan cfisiensi

grafting (Tabel J) serta karakterisasi analisis gugus fungsi dengan FfIR

40n

Prosiding llilsil-llilsil PeneliriuII1PB lij

Tabel 3 Kadar nitrogen efisiensi grafting dan daya serap air kopolimer grajtingshycrosslinking onggok tapioka dengan akrilamida

Nitrogen ()Onggok Efisiensi

Akrilami MBA APS Sebelum Setelahtapioka graftingda () (mg) (mg) saponifika saponifika saponifika saponifika

Sebelum

() () SI 51 SI

40 15 300 1251 959 3471 45813

40 60 15 300 1146 705 2775 1625 44907

40 60 35 200 1163 804 2875 2839 51432

40 60 35 200 1330 755 4144 2324 51681

25 75 25 250 1430 974 5278 2944 127987

25 75 25 250 1410 1077 5019 3167 103347

25 75 25 250 1407 1068 4982 2928 101932

25 75 25 250 1447 970 5514 2529 82764

10 90 15 200 1615 990 9052 4087 40767

10 90 15 200 1660 1055 10647 4223 47352

10 90 35 300 1608 1166 8839 322 83814

10 90 35 300 1650 1081 10254 3703 89574

Tabel 4 Daya serap air maksimum setelah saponifikasi berdasarkan perbandingan bahan dasar dengan monomer dari beberapa penelitial1

Maximum water absorbent Komposisi SAP

Result of this study (25 onggok75or acrylamide)

Li el af (2007) 20ot) starch80 acrylic acid

~akason et al (2010) 50 starch50

1040

1077

606

Daya serap air dari SAP saponifikasi sek

sehingga dikategorikan sebagai superabsorbenL

itar 1000 kali

Un-saponified

bobot

SAP

awalnya

mcmiliki

daya serap yang lebih rendah (Gambar 1) dan seperti yang dilaporkan olch Li et

al (2006) dan Nakason et (It (2010) (Tabel 4) Peningkatan daya scrap air dalam

saponified SAP erat hubunzannya dengan muatan dalam sistem polimcr akibat

adanya konversi gugus fungsi amida (-COONH) menjacli gugus karboksi lat (shy

COOH) (Teli Waghmare 2009) Fenomena ini ditunjukkan dcngan bcrkurangnya

kandungan nitrogen setelah saponikasi (Gambar 2) Kandungan nitrogen

terbanyak terdapat pad a kopolimer dengan komposisi akrilamida 90(lc yaitu pada

kopolimer 4 dan 5 Kandllngan nitrogen ini menentukan efisiensi grafting

Semakin besar komposisi monomer semakin besar efisiensi gmftillg narnlln tidnk

W7

Prosiding Husil-Hasll Penelitall IPB 2011

mempengaruhi daya serap au karena daya serap air dipengaruhi oleh struktur

ruang dan karakter hidrofilik

1100 1

1000

~ 800 ~ 600

E400

100

o

Sfbflum I 40 onggok 60 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APS -aponlhkaioj 2 40 onggok 60 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS etelah -aponiftkalti 3 25 onggok 75 acrylamide 25 mg MBA amp 250 mg APS

4 10 onggok 90 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS 5 10 onggok 90 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APSJJJJ

middotmiddotTmiddotmiddotmiddotmiddot

3 Kopolinl~r

Gambar 1 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap daya serap air

KopoHmer

18

1G

14

l 11 rot-lmnc 10

tshy ~Jpollltiloai

i 8

o

Gambar 2 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap kandungan nitrogen

Optimasi grafting-crosslinking onggok-acrylamide menggunakan disain

fractional factorial dengan perangkat lunak Minitab 16 memperoleh parameter

optimum pada 75 akrilamida 25 mg MBA dan 250 mg APS dengan day a serap

10401 gig nilai probabilitas dari model kuadratik dalam uji Anova lebih kecil

dari 005 yang memperkuat hasil optimasi diatas Visualisasi model ini berupa

curvature kuadratik seperti yang disajikan pada Gambar 3

Gambar 3 Pola kurva optimasi grafted-crosslinked SAP

-+08

Prosiding Hasil-Hasil Penelitian IPB ~) 11

Karakterisasi Produk Grafting -Crosslinking

Produk grafting dan erosslinking dalam optimasi juga dikarakterisasi untuk

memastikan bahwa sintesis berlangsung dengan baik Pola spektrum IR onggok

berbeda dengan pola produk grafting-eros slinking tanpa dan dengan saponifikasi

(Gambar 5) Pita serapan pada bilangan gelombang 3348-3201 em

mengindikasikan adanya vibrasi -OH dan -NH Tiga pita serapan 1149-53 1080

dan 1026 em -1 mengindikasikan adanya vibrasi C-O-C Spektrum IR onggok-gshy

AAm yang spesifik ditunjukkan pita serapan pada 3201 1662 and 1616 em-I

yang mengindikasikan N-H C=O dan tekuk N-H dari gugus amida Pita serapan

IR pada bilangan gelombang 1406 em- 1 yang tajam menurut Pourjavadi 2006

menunjukkan pita ulur anion karboksilat dari SAP disaponifikasi SAP

disaponifikasi memiliki pita serapan yang sarna dengan pita serapan yang

dikernukan oleh Pourjavadi Namun pita yang sarna tidak tampak pada SAP yang

belum disaponifikasi (UN-SAP) Hal ini menunjukkan proses saponifikasi [elah

berIangsung

Onggck Unsapcnthed SF Sapltrllfiei s-F

Gambar 5 Spektrum IR dari onggok produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi

Kinetika Sweeting

Karakterisasi lain dari produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan

saponifikasi) adalah slvelling kinetics Gamhar 6 menyajikan pola penyerapan

produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi dengan ukuran

409

Prosiding Hasil-Hasil PenPiillun IPB 201 I

partikel plusmn100 mesh Pada waktu 0-10 menit penyerapan air meningkat tajam

kemudian mulai stabil setelah 10-60 menit waktu pengamatan Data yang

diperoleh dari pengukuran daya serap air produk selama selang waktu pengamatan t

mengikuti Voigt-based equation (Pourjavadi et al 2010) St = Se (1 - e-)

St (gig) adalah swelling pada waktu ke-t Se (gig) adalah swelling pada waktu

kesetimbangan t=waktu swelling (menit) dan T adalah parameter laju serapan

Voigt-based equation merupakan persamaan tipe pola pertumbuhan yang sarna

dengan persamaan exponential association 2 yaitu (y=a( l_e-bX)) yang ada dalam

software CurveExpert Pencarian model menggunakan software CurveExpert 14

diperoleh persamaan dari swelling kinetic produk grafting-crosslinking tanpa dan

dengan saponifikasi sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St = 31809 (1 - e-1715 t) r2 = 0936 ~ sesudah Saponifikasi

~-0iJ 400 shy

~ 300 Q

200co f-- --UN-SAP100 ~

co ~

~- - ------------ --S-SAPco 0 0

0 20 40 60 XO

waktu (menit)

Gambar 6 Kinetika swelling dari produk grafting-crosslinking hasil optimasi yang direndam dalam air

Dari persamaan diatas diperoleh nilai T untuk produk grafting tanpa dan

dengan saponifikasi dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109

dan 059 menit Parameter laju ini (T) mengukur resistensi permeasi air sehingga

nilai T semakin kecil maka kecepatan up take air semakin tinggi Beberapa

publikasi menunjukkan nilai T misalnya kitosan-g-PAAm tanpa dan dengan

saponifikasi (ukuran partikel 60-80 mesh) berturut-turut sebesar 25 dan 13 menit

(Pourjavadi amp Mahdavinia 2006) (pati-karagenan)-g-PAN dengan saponifikasi

(ukuran partikel 60-80 mesh) sebesctr 75 menit (Pourjavadi et al 2010) Sebagai

Prosiding HasimiddotHasil Penealall PB IJ

perbandingan laju dan kapasitas absorpsi dari onggok-g-AAm SAP lebih besar

dari diapers komersial dan sanitary napkins (Gambar 7

o 50

onggok-g-AAm SAP

100 TJ50 200 250Imes

300

I

Gambar 7 Absorpsi napkins

air dari onggok-g-Aam SAP diapers komersial dan sanitary

Pola absorpsi air terhadap

Kajian pola absorpsi

variasi pH

air dari soil conditioner pada berbagai nitai pH

menggunakan larutan Hel dan NaOH dengan rentang pH 2-12 Pola serapan air

meningkat pada rentang pH 1-7 dan menurun kembali pada pH 9-12 (Gambar 8) 2serta mengikuti persamaan kudartik y=-4060+2368x-lS8x r2=0968 Serapan

air maksimum dicapai pada rentang pH 7-9 dan berdasarkan persamaan tersebut

diperoleh serapan maksimum pada pH 7S Daya serap soil conditoner menurun

pada kondisi asam dan basa Hal ini berkaitan dengan swelling osmotic pressure

(Horkay et at 2000 Kaith et ai 2010) Tekanan swelling untuk hidrogel

9bermuatan lemah mengikuti persamaan berikut Trion = RT IeCi - q)

dimana Ci9 dan q masing-masing adalah konsentrasi molar ion di dalam dan

diluar gel yang swelling R konstanta gas dan T=suhu

5000 c 0 40000 0 o- 3000Ilgt tIO otii111_ 2000 (II III 1000 3

00

deg 155 10pH

Gambar 8 Pola serapan air SAP pada berbagai nilai pH

tIl

lrosidillg Hisil-HasO PenciirialllPB 2011

Serapan air maksimum soil conditioner dicapai pad a pH netral karena pada

kondisi ini konsentrasi ion dalam larutan diluar gel (eksternal) dapat diabaikan

sehingga 1tion menjadi besar dan mengakibatkan serapan menjadi besar Selain itu

tolakan elektrostatik antar ion karboksilat dalam soil conditioner membantu

meningkatkan serapan air Dalam medium pH asam nilai 1tion sangat kecil karena

ion karboksilat menjadi terprotanasi (Kaith et al 20 1 0) karenanya tolakan ion

karboksilat ternetralkan sehingga gel tidak dapat swelling Dalam medium bas a

gugus ~COOH terdissosiasi sempurna tetapi konsentrasi Na+ dan-OH dapat

menurunkan nilai 1tion sehingga daya serap air menurun

Efek salinitas

Pada umumnya kapasitas absorpsi SAP lebih rendah ketika dalam larutan

garam Efek salinitas dilakukan menggunakan larutan NaCI 01 1 M dan pola

scrapannya disajikan pad a Gambar 9 Pola swelling SAP daJam larutan garam

mengikuti persamaan Swelling = k Isaltr dimana k=swelling pada konsentrasi

garam tinggi n=mengukur ketergantungan swelling pada konsentrasi garam Pola

swelling dari SAP onggok-g-AAm mengikuti persamaan Swelling = 2906

[NaClro1s dengan k=2906 dan n=035 hal ini mengindikasikan bahwa

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan SAP

- iOO

~ 90

= 80 S c 70 600

tl ell 50 40lt11-ell 30

i

000 050 l00 LSO NaCl

Gambar 9 Pola serapan ait oari SAP paJa berbagai konsentrasi Nae

Prosiding Hasif-fIi PII1tlililill PS ul

KESIMPULAN

Onggok memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi 8270 dan

berpotensi untuk dimodifikasi melalui grafting-crosslinking dengan akrilamida

menjadi soil conditioner Parameter yang berpengaruh dalam proses graftingshy

crosslinking dari hasil optimasi dengan rancangan fractional factorial adalah

konsentrasi monomer (akrilamida) pada rentang 60-90 crosslinker (MBA) pada

rentang 15-35 mg dan Inisiator (APS) pada rentang 200-300 mg Kinetika

Sweeling produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan saponifikasi) mengikuti

Voigt-based equation atau exponential association 2 sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St 31809 (1 - e-1715 t) r2 0936 ~ sesudah Saponifikasi

Parameter laju (r) untuk produk grafting tanpa dan dengan saponifikasi

dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109 dan 059 menit Pola

absorpsi air dari soil conditioner terhadap variasi pH mengikuti persamaan

kudartik y=-4060+2368x-158x2 r2=0968 dan serapan air maksimum dicapai

berdasarkan persamaan tersebut diperoleh pada pH 75 Pola swelling dalam

larutan gamm (efek salinitas) dari soil conditioner mengikuti persamaan dan

Swelling = 2906 [NaClro35 dengan k=2906 dan pound1=035 yang mengindikasikan

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini didanai oleh kementerian riset dan teknologi Indonesia dan

dukungan LPPM IPB

DAFT AR PUST AKA

[AOAC] Association of Official Analytical Chemist 1999 Official Methods of Ana(vsis ~lAOAC International 8th ed Maryland AOAC InternationaL

Badan Pusat Statistik (BPS) 2009 Luas Panen Produktivitas dan Produksi Ubi Kayu Menurut Provinsi 2009 A vail able from huplwwwbpsgojdtab_

413

7

Prosiding flui~llwil PelldirialllPH lUll

subview php tabel= I ampdaftar= Iampid_subyek~53ampnotab=14 [Access November 2011]

Ebru AI G GuClu T B iyim S Emik and S 6zgumu~ 2008 Synthesis and properties of starch-graft-acrylic acidlNa-montmorillonite superabsorbent nanocomposite hydro gels 1 Appl Polym Sci 109(1)16-22 001 101002app27968

Hua S and A Wang 2009 Synthesis characterisation and swelling behaviours of sodium alginate-g-poly(acrylic acid)sodium humate superabsorbent Carbohydr Polym 75 79-84

Hon DN 1982 Gmji Copolimerization of Lignocellulosic Fibers Washington DC American Chemical Society

Horkay E I Tasaki and P 1 Basser 2000 Osmotic Swelling of Polyacrylate Hydrogels in Physiological Salt Solutions Biomacromolecules 1 84-90

Khalil ML and S Farag 1998 Utilization of some starch derivatives in heavy metal ion removal ] Appl Polym Sci 6945-50

Lanthong P R Nuisin and S Kiatkamjornwong 2006 Graft copolymerization characterization and degradation of cassava starch-g-acrylamideitaconic acid superabsorbents Carbohydr Polym 66229-245

Li A JP Zhang and AQ Wang (2007) Utilization (~fstrch and clay for the preparation otsllperabsorbell composite Biores Technol 98327-332

Mond G and DH Solomon 2006 The Chemist) of Radical Polymerizatioll 2nd

EdnElsevier Inc

N akason C T Wohmang A Kaesaman and S Kiatknmjornwong 2010 Preparation of cassava starch-graft-polyacrilamide superabsorbents and associated composites by reactive blending Carbohydr Polym 81 348-357

Nikmawati 1999 Pola konsumsi pangan tingkat kecukupan gizi dan status gizi kaitannya dengan budaya makan onggok pada masyarkat Cirellndell Cimahi Jawa Barat [tesis] Bogor Fakultas Ekologi Manusia Institor Pertanian Bogor

Pouriavadi A R Soleyman GhR Bardajee and F Seidi20 10 y-Irradiation Synthesis of a Smart Hydrogel Optimization Using Taguchi Method and Investigation of Its Swell ing Behavior Transactions c- Chemislly and Chemical Engineering 17( I ) 15-23

POURJAV ADI A and Gh R MAHDAVINIA2006 Superabsorbency pHshySensitivity and Swelling Kinetics of Partially Hydrolyzed Chitosan-gshypoly(Acrylamide) Hydrogels Turk 1 Chelll 30595 608

ProsidillK Hasil-Hasil Pellelilial11PB 011

Pratama AG 2009 Mempelajari Pengaruh Konsentrasi Ragi Instan dan Waktu Fermentasi Terhadap Pembuatan Alkohol dari Ampas Ubi Kayu (Manihot utilisma) [skripsiJ Medan Fakultas Pertanian-USU

Swantomo D K Megasari and R Saptaaji 2008 Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron Jurnal Fisika Nuklir 2 143shy156

Teli MD and NG Waghmare 2009 Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste Carbohydr Polym 78492-496

Wallace A and GA Wallace 1986 Effects of very low rates of synthetic soil conditioners on soils J Soil Sci 141324-327

Zhang 1 A Li and A Wang 2006 Study on superabsorbent composite VI Preparation characterization and swelling behaviors of starch phosphateshygraft-acrylamideattapulgite superabsorbent composite Carbohydr polym 65(2)150-158

Zhang 1 G Wang and A Wang 2007 Preparation and Properties of Chitosanshyg-poly(acrylic acid)Montmorillonite Superabsorbent Nanocomposite via in Situ Intercalative Polymerization J Indust Eng Chem Res 46(8)2497--2502

415

Page 2: 1111111111'1 - IPB University · 2015. 9. 2. · swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=0.5 menit, yang menggambarkan

SUSUNAN TIM PENYUSUN

Pengarah

Ketua Editor

Anggota Editor

Tim Teknis

Desain Cover

1 Prof Dr Ir Bambang Pramudya Noorachmat MEng

(Kepala Lembaga Penelitian dan Pengabdian Kepada

Masyarakat IPB)

2 Prof Dr Ir Ronny Rachman Noor MRurSc

(Wakil Kepala Lembaga Penelitian dan Pengabdian

Kepada Masyarakat Bidang Penelitian IPB)

3 Dr Ir Prastowo MEng

(Wakil Kepala Lembaga Penelitian dan Pengabdian

Kepada Masyarakat Bidang Pengabdian kepada

Masyarakat IPB)

Dr Ir Prastowo MEng

I Dr Ir Sulistiono MSc

2 Prof Dr drh Agik Suprayogi MScAgr

3 Prof Dr Ir Bambang Hero Saharjo MAgr

1 Drs Dedi Suryadi

2 Euis Sartika

3 Endang Sugandi

4 Lia Maulianawati

5 Muhamad Tholibin

O Yanti Suciati

Muhamad Tholibin

Prosjding Seminar Hasil-Hasil Penelitian Institut Pertanian Bogor 2011 Bogor 12-13 Desember 2011

Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat Institut Pertanian Bogor

ISBN 978-602-8853-14-9

Oktober 2012

II

KATA PENGANTAR

S alah satu tugas penting LPPM IPB adalah melaksanakan seminar hasil penelitian dan mendesiminasikan hasil penelitian tersebut secara berkala dan berkelanjutan Pad a tahun 2011 sekitar 225 judul kegiatan penelitian

telah dilaksanakan Penelitian tersebut dikoordinasikan oleh LPPM IPB dari beberapa sumber dana antara lain Daftar Isian Pelaksanaan Anggaran (DIPA) TPB Direktorat lenderal Pendidikan Tinggi (DIKTi) Kementrian Pertanian (Kementan) dan Kementrian Negara Riset dan Teknologi (KNRT) dimana sebanyak 197 judul penelitian tersebut telah dipresentasikan dalam Seminar Hasil Penelitian IPB yang dilaksanakan pada tang gal t2-13 Desember 20 II di Institut Pertanian Bogor

Hasil penelitian tersebut sebagian telah dipublikasikan pada jumal dalam dan luar negeri dan sebagian dipublikasikan pada prosiding dengan nama Prosiding Seminar HasH-Hasil Penelitian IPB 2011 yang terbagi menjadi 6 (en am) bidang yaitu

bull Bidang Pangan bull Bidang Energi bull Bidang Sumberdaya Alam dan Lingkungan bull Bidang Biologi dan Kesehatan bull Bidang Sosial dan Ekonorni bull Bidang Teknologi dan Rekayasa

Melalui hasil penelitian yang telah dipublikasikan ini rnaka runutan dan perkembangan penelitian IPB dapat diketahui sehingga road map penelitian IPB dan lembaga mitra peneiitian IPB dapat dipetakan dengan baik

Karni ucapkan terirna kasih paJa Rektor dan Wakil Rektor IPB yang telah mendukung kegiatan Seminar Hasil-Hasil Penelitian ini para Reviewer dan panitia yang dengan penuh dedikasi telah bekerja mulai dari persiapan sampai pelaksanaan kegiatan seminar hingga penerbitan prosiding ini terselesaikan dengan baik

Semoga Prosiding Seminar Hasil-Hasil Penelitian IPB 20 II ini dapat bermanfaat bagi semua Atas perhatian dan kerjasama yang baik diucapkan terima kasih

Bogor September 2012 Kepala L B

DrIr Bambang Pramudya N MEng 195003011976031001

11l

IV

DAFTARISI

SUSUNAN TIM PENYUSUN 1

KATA PENGANTAR 1lI

DAFfAR lSI

BIDANG PANGAN Halaman

Kelompok Usaha Bersama (KUB) Pengolah Ikan di Desa Cikahuripan Sukabumi - Dadi Rochnadi Sukarsa Uju Sadi Pipih Suptijah

Optimasi Reduksi Polisiklik Aromatik Hidrokarbon dalam Makanan Bakar Khas Indonesia dengan Memanfaatkan Bumbu Lokal serta Pengaturan Jarak dan Lama Pemanasan Menggunakan Response Suiface Methodology -Hanifah Nllryani Lioe Yane Regiana Rallgga Bayuharda Pratama 12

Pengaruh Pemberian Phytoestrogen pada Masa Kebuntingan dan Laktasimiddot Terhadap Kinerja Reproduksi Anak - Nastiti Kllsmnorilli Aryani Sismin S A Dinoto 31

Study Peningkatan Kualitas Buah Manggis Roedhy Poenvanto Yulinda Tanari Susi Octaviani SD Suci Primilestari Darda Efendi Ade Wachjar 46

Pengaruh Lingkungan (Sifat Fisik dan Kimia Tanah Serta Iklim) Tcrhadap Cemaran Getah Kuning Buah Manggis (Garcillia Mangostanll L) - Roedhy Poenvanto Martim Syaifili Anwar M Jawed A Syah 61

BIDANG ENERGI

Rekayasa Bioproses Produksi Bioetanol dari Biomasa Lignoselulosa Tanaman Jagung Lifegt C)Cle Assessment (LCA) dan Analisis Teknoekonomi - Djwnali Mangunwidjaja Anas Miftah Fauzi Sllkardi ~Vagiman 77

BIDANG SUMBERDAYA ALAM DAN LINGKUNGAN

Penanaman Tanaman Penutup Tanah untuk RehabiIitasi Lahan Kritis di Sekitar Tambang Emas di Gunung Pongkor Melalui Kemitraan dengan Masyarakat di Kecamatan Nanggung Kabupaten Bogor Asdar [swati Eflni Dwi Wahjllnie Khllrsatlll Munihah 91

Polensi Serapan Karbon oleh Tanaman Jarak Pagar di Indonesia - Herdhata Agusta Muhammad Syakir Endang Warsiki Fijin Nashirotun Nisya 107

iv

Pengembangan Fotobioreaktor Isaes untuk Kultivasi Mikroalga dengan Menggunakan Gas CO2 Mumi dan Pemiskinan Nutrien - Mt4izat Kawaroe Ayi Rachmat Abdul Haris 120

Pereneanaan Kebun Wisata Pertanian Gunung Leutik Ciampea Bogor -Nizar Nasrullah Afra DN Makalew Dewi Sukma Tati Budiarti 137

Pola RAPD Aktivitas Trypsin Inhibitor dan A-Amylase Inhibitor pada Pohon Sengon (Paraserianthes Falcataria) yang Tahan Terhadap Serangan Hama Boktor (Xystrocera Fesliva) - Noor Farikhah Haleda Ulfah Juniarli Siregar 156

Pengembangan Jarak Pagar (Jatropha Curcas Linn) dalam Sistem Agroforestry di Areal Perum Perhutani Unit III Jawa Barat dan Banten Nurheni Wijayanto Lailan Syaufina Istomo 171

Identifikasi Trikoma Kelenjar untuk Produksi Artemisinin pada Artemisia Annua LMenggunakan Pendekatan Molekular - Utut Widvastuti Juliami Yull Widiastuti Dania Fajri 185

BIDANG BIOLOGI DAN KESEHATAN

Efektivitas Fage Litik dari Lert Pada Pemecahan Sel Patogen Entcrik Salmonella sp Resisten Antibiotik - Sri Budiarti Iman RlIsmwUI Riri Novita Sunarti 199

BIDANG SOSIAL DAN EKONOMI

IbM Kclompok Tani Hutan Kopi Desa Warga Jaya Kccamatan Sukamakmur Kabupaten Bogor Jawa Barat - Ade Wachjar Ani Kurniawati Adiwirmaf1 211

Dampak Kebijakan dan Efektivitas HPP GabahBeras terhadap Kesejahteraan Petani Indonesia - Ahyar Ismail Eka Illtal KP Noviwra Nuva 225

Studi Indikator Kemiskinan pada Masyarakat dan Misklasifikasi Orang Miskin Menurut Kriteria BPS Bank Dunia dan SiY0gyO Ali KIIOIIISUfl

Ala Hadi Dharmmvan Saharrudin A(jillsari

Pengembangan Model MilIeniwfl E(o- Village Optimalisasi Transaksi Pangan dan Energi Keluarga untuk Perbaikan Gizi - Clam M Kllslwrto Ikeu Tanziho Ellis SllIUlrti Siti AIIl(lfwh Anna Fatchiya 255

Problematika Mahasiswa IPB dalam Menulis Skripsi Ditinjau dari Sudut Pandang Kebahasaan - Defina Hellnv Krilhl1(lwati Endallg Sri Wahvufli Krishandini Mukhlas Ansori 271

Internalisasi Biaya Ekstemal dan Desain Sistt~m Pengelolaan Sampah Komunal (Studi Kasus Kawasan Hunian di Kota Bogor dan Cipinang Muara Jakarta) Eka Intan Kumala Putri Rizal Bahtiar 286

Analisis Transmisi Harga dalam Supply Chain Heras Indonesia - Harmini Rita Nurmalina Ratna Winandi Tintin Sarianti 301

Penguatan Tata Kelembagaan dalam Penanganan Ne1ayan Tradisional di Wilayah Perbatasan Indonesia-Australia - Luky Adrianto Akhmad Solihin Moch Prihatna Sobari 314

Strategi Komersialisasi Produk Hasil Inovasi Melalui Optimalisasi Model Kerjasama pada Badan Litbangtan Mamun Sarma A Kohar Irwanto Mming Nugrahani Erlita Adriani 330

IbM Kelompok Petani Temak Ayam Lokal Langka dan Rawan Punah di Kabupaten Tulungagung Jawa Timur- Maria Ulfah Edit Lesa Adita 346

Sistem Pengambilan Keputllsan Cerdas untuk Peningkatan Efektivitas dan Efisiensi Manajemen Rantai Pasok Komoditi Pertanian dan Produk Agroindllstri Marimin Taljik Djatfla SlIharjito Retflo Astllti DUdit NNugral( 5yarifHidayat 359

Persepsi dan Sikap Mahasiswa terhadap Pembelajaran Bahasa Indonesia di TPB IPB - Mukhlas Ansori lielli Krishnawati Defila Krishandini poundndang 5i Wahlllli 373 I Analisis Kcpllasan Mahasiswa TPB terhadap Kualitas Layanan Dosen Bahasa Inggris MKDU Institut Pertanian Bogor - Nilmvati Sofyall Irma Rasita Gloria Banfs TOllthowi Djauwri 386 shyBIDANG TEKNOLOGI DAN REKAY ASA

Rekayasa Biopolymer Hasil Samping Pabrik Tapioka (Onggok) sebagai Enriched Soil Conditioner Tahap Sintesis SlIperabsorben - Anwar Nul Zainal Alim lvas ud Mohammad Khotib Ahmad SjahrizCl 401

Rekayasa Proses Pembllatan dan Pemanfaatan Membran Ultrafiltrasi SeluJosa Asetat dari Kayu Sengon - Erliza Noor Cut Mellrah Rosnelly Kaseno 416

Desain dan Pengujian Kine~ja Prototip-I Mesin Kepras Tebu Tipe Pisau Rotari - PA S Ra(ite W He rnw wall Joko W M Suhil Safriandi vl Habibullah 431

Karakteristik dan Aktivitas Antioksidan Nanopartikel Ekstrak Kulit Mahoni Tersa]ut Kitosan - Svamsul Faah Sillistivani Dimas Andrianto 441

VI

Pengembangan Kualitas Perekat Likuida Tandan Kosong Sawit - Surdiding Ruhendi Tito Sucipto 456

Pengembangan Sistem Informasi Berbasis Teknologi Informasi Untuk Pemberdayaan Petani Sayuran - Sumardjo Relno Sri Rartati Mulyandari 472

Teknologi Separasi Bahan Aktif Temulawak Menggunakan Biopolimer Temlodifikasi Berbasis Limbah Produksi Sagu - Tun Tedja Ira wadi Renny Purwaningsih Djarot S Rami Seno 490

Teknologi True Shallot Seed (TSS) sebagai Bahan Tanam untuk Meningkatkan Produktivitas Bawang Merah - Winarso Drajad Widodo Roedhy Poerwanto Nani SlImarni Gina Aliya Sopha 506

INDEKS PENELITI VIII

vii

Proidin~ HIIIimiddot1asi PellelitialllPB lull

REKA VASA BIOPOLYMER HASIL SAMFING PABRIK TAPIOKA (ONGGOK) SEBAGAI ENRICHED SOIL CONDITIONER TAHAP

SINTESIS SUPERABSORBEN (Synthesis of Nutrient Enriched Soil Conditioner from Cassava Waste Pulp)

Anwar Nurl2) Zainal Alim Masudl

2) Mohammad Khotib l 2 Ahmad Sjahriza 12)

lDep Kirnia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IPB 2)Laboratorium Terpadu IPB

ABSTRAK

Polimer yang memiliki kemampuan daya serap air tinggi dapat digunakan sebagai soil conditioner Kemampuan polimer menyerap air minimal 100 kali bobot awalnya dikatergorikan sebagai polimer superabsorben (SAP) Pada penelitian ini akan dikaji sintesis dan sifat duri SAP yang diperolch melalui graft copolymerization akrilamida (AAm) pada onggok menggunakan ammonium persulphate (APS) sebagai inisiator dan NN-methylene-bis-acrylamide (MBA) sebagai cross linker Kopolimerisasi dilakubn pada suhu 70C 3 jam dan disaponifikasi dengan NaOH I M 2 jam Konscntrasi akrilamida dan onggok serta jumlah MBA dan APS dioptimasi menggunakan disain fractional factorial SAP yang diperoleh memiliki daya serap air sebesar 1014 gIg pada konsentrasi AAm 75 MBA 25 mg dan APS 250 mg Oaya serap ini seslIai dengan hasil yang diperoleh peneliti lain Keberlangsungan proses grafting-crosslinkiflg ditunjukkan oleh adanya perbedaan spektrum IR antara onggok dan prod uk gratingshycrossinking yang mengindikasikan antara lain terbentuknya gugus am ida Kinetika swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=05 menit yang menggambarkan Jaju swelling lebih tinggi dibandingkan SAP berbasis polisakarida lainnya Daya serap air meningkat dengan meningkatnya pH dari 1-7 dan menurun cembali pada pH 8 - 12 Daya serap maksimum dicapai dalam lamtan basa (pH 7-9) tepatnya pada pH 75 berdasarkan persamaan kuadratik y=-4060+2368x-158x2

r2=0968

Kata kunci Onggok snperabsoben grafting-crosslinking kinetika swelling

ABSTRACT

Polymer with a high water absorption capability can be llsed as a soil conditioner If it can absorb water at least 100 times its initial weight is categorized as superabsorbent polymers (SAP) This study deals with the synthesis and characterization of graft copolymerization of acrylamide (AAm) on onggok using ammonium persulphate (APS) as an initiator and NN -methy1ene-bis-acrylamide (MBA) as a crosslinker It was conducted at 70C 3 hours and saponified with NaOH 1M 2 hours AAm and onggok concentrations as well as MBA and APS amounts were optimied using fractional factorial design SAP obtained has water absorption capacity (Qcy) of 10 14 gig at AAm 75 MBA mg and APS 250 mg It is comparable to that obtained by other worker Grafting-crosslinking copolymer was confirmed by infrared spectra where it was found to exhibit ail characteristic bands of both polysaccharides of onggok and acrylamide units The swelling kinetics of SAP in distilled water follows exponential-association equation with rate parameter (L )=05 minutes that indicates mllch higher swelling rate as compare to that of SAP with other polysaccharides backbone The swelling rate of the SAP increased at pH I to 7 and decreased at pH 8 0 12 The maximum QC4 of the SAP WJS achieved at pH according to the equation y=--+060+2368x-IS8xc r2=0968

Key words Onggok sllperabsobent grafting-crosslinking swelling kinetics

-tOl

Prosiding Hasil-iasil PCIclirian iPB ui i

PENDAHULUAN

Ketcla pohon merupakan salah satu tanaman budidaya yang banyak di

Indonesia Areal ketela pohon pada tahun 2009 adalah lebih dari 12 juta hektar

dengan produktivitas 182 QulHa dan produksi mendekati 22 juta ton (BPS 2009)

Pengolahan ketela pohon menjadi tepung tapioka dihasilkan onggok sebagai hasil

samping sekitar 114 dari ketela pohon segar Harga sangat rendah dan menurut

hasil penelusuran pustaka belum ditemukan informasi pemanfaatan onggok yang

memiliki nilai ekonomi tinggi

Komponen utama onggok adalah pati dan selulosa (Nikmawati 1999)

Kandungan gugus hidroksil yang tinggi memungkinkan dilakukannya modifikasi

diantaranya menjadi superabsorben (SAP) SAP mampu menyerap dan

mempertahankan cairan serta melepaskannya kembali (Zhang et al 20(6)

Polimer dikategorikan sebagai superabsorben jika memiliki kemampuan

menyerap air lebih dari 100 kali berat aslinya (Zhang el at 2007) SAP yang

tersedia di pasar memiliki biodegradabilitas relatif rendah dan menyebabkan tidak

ramah lingkungan dalam jangka panjang Oleh karena itu studi intensif telah

dilakukan untuk menggunakan polimer alami yaitll pati dan selulosa agar SAP

bersifat biodegradable (Nakason et al 2010)

Secara umum SAP disintesis melalli grafti1lg atnu RraftillR-crosslinkillg

copolymerization Monomer yang digunakan dalam grafting copolymerization

adalah asam akrilat akrilonitril dan akrilamida (Li el (II 2007 Teli dan

Waghmare 20(9) dan sebagai crosslinkers adalah N N-metilen bis-akrilamida

(MBA) triacrylate trimethylpropane dan 14-butadienol dimetakrilat (Swantomo

et al 2008) Sedangkan inisiator yang umulI1 digllnakan adalah persulfat hidrogen

peroksida (Moad amp Salomo 2(06) dan cerium (Ebrll et (II 20(8)

Graft copolymerization telah dilakukan llnlllk memodifikasi pati singkong

menjadi SAP (Khalil amp Farag 1998 Lanthong et al 2006) Selain pati

lignosellulose dan turunannya juga digllnakan sebigai sllbstrat llntllk Graft

copolymerization (Hon 1982) Campuran akrilamida (AAM) dan asam akrilat

(AA) di grafting pada pati gandum menggunakan kalium persllifat (KPS) sebagai

-+02

Prosiding ffdBmil Pelleiriall IPB 2011

inisiator (Teli amp Waghmare 2009) SAP yang dihasilkan dari grafting-crosslinking

diharapkan memiliki daya serap air tinggi dan melepaskannya dengan perlahan

Tujuan penelitian adalah mensintesis SAP melalui grafting-crosslinking

onggok dengan akrilamida sebagai monomer APS sebagai inisiator dan MBA

sebagai crosslinker serta dioptimasi ketiga parameter tersebut menggunakan

disain fractional factorial Karakterisasi produk grafting-crosslinking meliputi

kinetika swelling dalam air suling dan perilaku swelling dalam larutan NaCl dan

berbagai nilai pH

METODE PENELITIAN

Pre-treatment Onggok

Sampel onggok tapioka dicllCi dengan air sampai filtrat hasil pencucian

jernih kemudian dikeringkan Kemudian onggok tapioka kering dihaluskan hingga

berukuran plusmn I00 mesh Sampel kemudian dianalisis proksimat yang terdiri dari

penentuan kadar air (metode gravimetri) kadar abu (metode gravimetri) kadar

lemak (metode soxhlet) kadar protein (metode Kjeldahl) dan kadar karbohidrat

(metode fenol-H2S04)

Kopoiimerisasi Grafting-Crossillking

Optimasi Grafting-crosslinking dilakukan menggunakan disain fractional

factorial dengan 3 faktor dan 2 level The faktor berupa konsentrasi akrilamida

(60-90) APS (200-300 mg) dan MBA (15-35 mg) (Table I) Sejumlah onggok

tapioka ditimbang dan ditambahkan akuades hingga terbentuk slurry di dalam

labu Ieher tiga yang telah dilengkapi dengan kondensor aliran gas nitrogen

termometer dan stirrer Kemudian dipanaskan hingga suhu 95degC selama 30 menit

dengan kondisi atmosfer gas nitrogen Setclah itu suhu diturunkan menjadi 60shy

65degC lalu ditambahkan sejumlah inisiator APS sambil diaduk selama 15 menit

Kcmudian ditambahkan sejumlah akrilamida dan MBA secara perlahan laiu suhu

dinaikkan menjadi 70degC dan direaksikan selama 3 jam Produk yang dihasilkan

dipresipilasi dengan metanol dan etano Setelah itl produk direfluks dengan

aseton sdama 1 jam Lalli dikeringkan iengan suhu 60C hingga bobot prodllk

-1-03

PrlJsiding Hasil-Hasil Penclitiall 1 PH 2u II

konstan Produk kering digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil

berukuran 80-100 mesh

Tabel I Desain percobaan screening kopolimer grafting-crosslinking onggok tapioka dengan akrilarnida

No Onggok tapioka () Akrilamida () MBA (mg) APS (mg) 1 40 60 15 300 2 40 60 15 300 3 40 60 35 200 4 40 60 35 200 5 25 75 25 250 6 25 75 25 250 7 25 75 25 250 8 25 75 25 250 9 10 90 15 200 10 10 90 15 200 I I 10 90 35 300 12 10 90 35 300

Saponifikasi (Nakason et a12010)

Sebanyak 40 gram kopolimer graft ditambahkan 100 ml NaOH 1M Jan 100

mt akuades dan dipanaskan sampai sllhll 90degC selama 2 jam Sctelah dinetralkan

dengan penambahan HCl I M lalu dikoagulasi Jan dipresipitasi dengan metanol

dan etano Hasil kopolimer saponifikasi dikeringkan pad a suhll 60C Kcmudian

proJuk kering digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil berukllran plusmn 80

mesh

Pengukuran Daya Serap Air (Nakason et a120lO)

Sejumlah kopolimer kering baik sebelum mauplln setelah saponifikasi

direndam dalam akuades pada suhu ruang untuk mendapatkan pengembangan

yang seimbang Kemudian sampel yang telah mengembang dipisahkan Jari air

yang tidak terse rap dan disaring hingga partilkel lebih dari 100 mesh

Kesetimbangan penyerapan air (Qy) ditentukan dengan mcnimbang sampeJ yang

m2-mlrelah mengemhang dengan persltlmaan sebagai berikllt Qi ~

dengan 1111 dan m adalah hasil penimbangan sampel kering dan sam pel yang telah

mengembang

Prosiditlg lfasil-Hasil Penelitiall IPB 2011

Karakterisasi SAP

a Kinetika swelling

Kinetika swelling dari SAP dilakukan dengan merendam SAP 10 plusmn 001 g

dengan ukuran partikel 100 mesh dalam air suling 800 ml dan diukur daya

serap air SAP pada interval tertentu

b Sensitivitas lingkungan

I Sensitif pH

Ketergantungan swelling terhadap pH diidentifikasi dengan merendam

SAP 10 plusmn 001 g dalam larutan yang memiliki pH 1-12 Daya serap

maksimum ditentukan dari persamaan perilaku swelling pada berbagai

nilai pH

2 Sensitif salinitas

Daya serap air dari SAP diukur datam tarutan dengan berbagai konsentrasi

NaCI(O1-1 M)

c IR Spectral Analysis

d Efisiensi grafting

Efisiensi grafing dihitung dari rasio grafting mengikuti persamaan berikut

100 [No x (MW acrylamide)l o AW Nltrogen

Grafting ratio = -----~---~----=--100 shy rNo x (MW aclamide)ll 0 AW Nltrogen

N percentage of nitrogen of sample (Kjeldahl method) MW molecular weight A W atomic weight

grafting ratio Grafting efficiency () = xlOO

monomer persentage from onggok

HASIL DAN PEMBAHASAN

Onggok Lapioka yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan

superabsorben dicuci terlebih dahulu untuk merighilangkan pengotor lalu

dihaluskan hingga berukuran plusmnIOO mesh untuk meningkatkan luas pennukaan

sehingga reaksi yang terjadi lebih sempuma Onggok tapioka juga dilakukan

analisis proksimat atau perlakuan pendahuJuan untuk mengetahui kandungan

--105

Prosiciing Hasil-Hasil PeneliliulIlPB lOll

kimia yang terkandung di dalamnya Analisis yang dilakukan an tara lain

penentuan kadar air abu lemak protein dan karbohidrat (Tabel 2)

Tabe1 2 Hasil analisis proksimat

Analisis Kadar ()

HasH penelitian ini Pratama (2009) Air 1130 2000 Abu 055 017 Protein 456 157 Lemak 021 026 Karbohidrat 8270 6800

Berdasarkan hasil yang diperoleh kandungan terbesar dalam onggok

tapioka yaitu karbohidrat sebesar 8270 Hasil ini sejalan dengan yang telah

dilakukan oleh Pratama (2009) dengan kadar karbohidrat sebesar 6800 Selain

itu hasil ini juga membuktikan bahwa tidak diperlukan penghilangan protein

(deproteination) lemak (defatting) dan mineral (demineralization) karena

kandungannya yang sangat rendah

Kopolimer Grafting-Crosslillkillg

Onggok tapioka digunakan sebagai kerangka utama dalam kopolimerisasi

grafting-crosslinking dengan akrilamida sebagai monomer APS sebagai inisiator

dan MBA scbagai crosslinker dengan reaksi pada lampiran 4 Kopolimerisasi

dilakukan dengan berbagai komposisi dalam kondisi gas nitrogen Gas nitrogen

berfungsi menghilangkan oksigen dari sistem reaksi dan meminimalisasi radikal

peroksida yang dapat menghambat rekasi kopolimerisasi sehingga pembentukan

homopolimer dapat dihindari (Kurniadi T 20 I 0) Suhu kopolimerisasi yang

digunakan yaitu 700C yang telah dilakukan oleh Lanthong et al (2006) Li A

Zhang J Wang A (2007) Hua S Wang A (2008) Produk hasil kopolimerisasi

dipresipitasi dengan metanol dan etanol untuk mengikat air dalam produk serta

diretluks dengan aseton untuk menghilangkan homopoiimer Setelah itu

kopolimer yang terbentuk dilakukan pengujian kaditr nitrogen dan cfisiensi

grafting (Tabel J) serta karakterisasi analisis gugus fungsi dengan FfIR

40n

Prosiding llilsil-llilsil PeneliriuII1PB lij

Tabel 3 Kadar nitrogen efisiensi grafting dan daya serap air kopolimer grajtingshycrosslinking onggok tapioka dengan akrilamida

Nitrogen ()Onggok Efisiensi

Akrilami MBA APS Sebelum Setelahtapioka graftingda () (mg) (mg) saponifika saponifika saponifika saponifika

Sebelum

() () SI 51 SI

40 15 300 1251 959 3471 45813

40 60 15 300 1146 705 2775 1625 44907

40 60 35 200 1163 804 2875 2839 51432

40 60 35 200 1330 755 4144 2324 51681

25 75 25 250 1430 974 5278 2944 127987

25 75 25 250 1410 1077 5019 3167 103347

25 75 25 250 1407 1068 4982 2928 101932

25 75 25 250 1447 970 5514 2529 82764

10 90 15 200 1615 990 9052 4087 40767

10 90 15 200 1660 1055 10647 4223 47352

10 90 35 300 1608 1166 8839 322 83814

10 90 35 300 1650 1081 10254 3703 89574

Tabel 4 Daya serap air maksimum setelah saponifikasi berdasarkan perbandingan bahan dasar dengan monomer dari beberapa penelitial1

Maximum water absorbent Komposisi SAP

Result of this study (25 onggok75or acrylamide)

Li el af (2007) 20ot) starch80 acrylic acid

~akason et al (2010) 50 starch50

1040

1077

606

Daya serap air dari SAP saponifikasi sek

sehingga dikategorikan sebagai superabsorbenL

itar 1000 kali

Un-saponified

bobot

SAP

awalnya

mcmiliki

daya serap yang lebih rendah (Gambar 1) dan seperti yang dilaporkan olch Li et

al (2006) dan Nakason et (It (2010) (Tabel 4) Peningkatan daya scrap air dalam

saponified SAP erat hubunzannya dengan muatan dalam sistem polimcr akibat

adanya konversi gugus fungsi amida (-COONH) menjacli gugus karboksi lat (shy

COOH) (Teli Waghmare 2009) Fenomena ini ditunjukkan dcngan bcrkurangnya

kandungan nitrogen setelah saponikasi (Gambar 2) Kandungan nitrogen

terbanyak terdapat pad a kopolimer dengan komposisi akrilamida 90(lc yaitu pada

kopolimer 4 dan 5 Kandllngan nitrogen ini menentukan efisiensi grafting

Semakin besar komposisi monomer semakin besar efisiensi gmftillg narnlln tidnk

W7

Prosiding Husil-Hasll Penelitall IPB 2011

mempengaruhi daya serap au karena daya serap air dipengaruhi oleh struktur

ruang dan karakter hidrofilik

1100 1

1000

~ 800 ~ 600

E400

100

o

Sfbflum I 40 onggok 60 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APS -aponlhkaioj 2 40 onggok 60 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS etelah -aponiftkalti 3 25 onggok 75 acrylamide 25 mg MBA amp 250 mg APS

4 10 onggok 90 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS 5 10 onggok 90 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APSJJJJ

middotmiddotTmiddotmiddotmiddotmiddot

3 Kopolinl~r

Gambar 1 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap daya serap air

KopoHmer

18

1G

14

l 11 rot-lmnc 10

tshy ~Jpollltiloai

i 8

o

Gambar 2 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap kandungan nitrogen

Optimasi grafting-crosslinking onggok-acrylamide menggunakan disain

fractional factorial dengan perangkat lunak Minitab 16 memperoleh parameter

optimum pada 75 akrilamida 25 mg MBA dan 250 mg APS dengan day a serap

10401 gig nilai probabilitas dari model kuadratik dalam uji Anova lebih kecil

dari 005 yang memperkuat hasil optimasi diatas Visualisasi model ini berupa

curvature kuadratik seperti yang disajikan pada Gambar 3

Gambar 3 Pola kurva optimasi grafted-crosslinked SAP

-+08

Prosiding Hasil-Hasil Penelitian IPB ~) 11

Karakterisasi Produk Grafting -Crosslinking

Produk grafting dan erosslinking dalam optimasi juga dikarakterisasi untuk

memastikan bahwa sintesis berlangsung dengan baik Pola spektrum IR onggok

berbeda dengan pola produk grafting-eros slinking tanpa dan dengan saponifikasi

(Gambar 5) Pita serapan pada bilangan gelombang 3348-3201 em

mengindikasikan adanya vibrasi -OH dan -NH Tiga pita serapan 1149-53 1080

dan 1026 em -1 mengindikasikan adanya vibrasi C-O-C Spektrum IR onggok-gshy

AAm yang spesifik ditunjukkan pita serapan pada 3201 1662 and 1616 em-I

yang mengindikasikan N-H C=O dan tekuk N-H dari gugus amida Pita serapan

IR pada bilangan gelombang 1406 em- 1 yang tajam menurut Pourjavadi 2006

menunjukkan pita ulur anion karboksilat dari SAP disaponifikasi SAP

disaponifikasi memiliki pita serapan yang sarna dengan pita serapan yang

dikernukan oleh Pourjavadi Namun pita yang sarna tidak tampak pada SAP yang

belum disaponifikasi (UN-SAP) Hal ini menunjukkan proses saponifikasi [elah

berIangsung

Onggck Unsapcnthed SF Sapltrllfiei s-F

Gambar 5 Spektrum IR dari onggok produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi

Kinetika Sweeting

Karakterisasi lain dari produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan

saponifikasi) adalah slvelling kinetics Gamhar 6 menyajikan pola penyerapan

produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi dengan ukuran

409

Prosiding Hasil-Hasil PenPiillun IPB 201 I

partikel plusmn100 mesh Pada waktu 0-10 menit penyerapan air meningkat tajam

kemudian mulai stabil setelah 10-60 menit waktu pengamatan Data yang

diperoleh dari pengukuran daya serap air produk selama selang waktu pengamatan t

mengikuti Voigt-based equation (Pourjavadi et al 2010) St = Se (1 - e-)

St (gig) adalah swelling pada waktu ke-t Se (gig) adalah swelling pada waktu

kesetimbangan t=waktu swelling (menit) dan T adalah parameter laju serapan

Voigt-based equation merupakan persamaan tipe pola pertumbuhan yang sarna

dengan persamaan exponential association 2 yaitu (y=a( l_e-bX)) yang ada dalam

software CurveExpert Pencarian model menggunakan software CurveExpert 14

diperoleh persamaan dari swelling kinetic produk grafting-crosslinking tanpa dan

dengan saponifikasi sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St = 31809 (1 - e-1715 t) r2 = 0936 ~ sesudah Saponifikasi

~-0iJ 400 shy

~ 300 Q

200co f-- --UN-SAP100 ~

co ~

~- - ------------ --S-SAPco 0 0

0 20 40 60 XO

waktu (menit)

Gambar 6 Kinetika swelling dari produk grafting-crosslinking hasil optimasi yang direndam dalam air

Dari persamaan diatas diperoleh nilai T untuk produk grafting tanpa dan

dengan saponifikasi dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109

dan 059 menit Parameter laju ini (T) mengukur resistensi permeasi air sehingga

nilai T semakin kecil maka kecepatan up take air semakin tinggi Beberapa

publikasi menunjukkan nilai T misalnya kitosan-g-PAAm tanpa dan dengan

saponifikasi (ukuran partikel 60-80 mesh) berturut-turut sebesar 25 dan 13 menit

(Pourjavadi amp Mahdavinia 2006) (pati-karagenan)-g-PAN dengan saponifikasi

(ukuran partikel 60-80 mesh) sebesctr 75 menit (Pourjavadi et al 2010) Sebagai

Prosiding HasimiddotHasil Penealall PB IJ

perbandingan laju dan kapasitas absorpsi dari onggok-g-AAm SAP lebih besar

dari diapers komersial dan sanitary napkins (Gambar 7

o 50

onggok-g-AAm SAP

100 TJ50 200 250Imes

300

I

Gambar 7 Absorpsi napkins

air dari onggok-g-Aam SAP diapers komersial dan sanitary

Pola absorpsi air terhadap

Kajian pola absorpsi

variasi pH

air dari soil conditioner pada berbagai nitai pH

menggunakan larutan Hel dan NaOH dengan rentang pH 2-12 Pola serapan air

meningkat pada rentang pH 1-7 dan menurun kembali pada pH 9-12 (Gambar 8) 2serta mengikuti persamaan kudartik y=-4060+2368x-lS8x r2=0968 Serapan

air maksimum dicapai pada rentang pH 7-9 dan berdasarkan persamaan tersebut

diperoleh serapan maksimum pada pH 7S Daya serap soil conditoner menurun

pada kondisi asam dan basa Hal ini berkaitan dengan swelling osmotic pressure

(Horkay et at 2000 Kaith et ai 2010) Tekanan swelling untuk hidrogel

9bermuatan lemah mengikuti persamaan berikut Trion = RT IeCi - q)

dimana Ci9 dan q masing-masing adalah konsentrasi molar ion di dalam dan

diluar gel yang swelling R konstanta gas dan T=suhu

5000 c 0 40000 0 o- 3000Ilgt tIO otii111_ 2000 (II III 1000 3

00

deg 155 10pH

Gambar 8 Pola serapan air SAP pada berbagai nilai pH

tIl

lrosidillg Hisil-HasO PenciirialllPB 2011

Serapan air maksimum soil conditioner dicapai pad a pH netral karena pada

kondisi ini konsentrasi ion dalam larutan diluar gel (eksternal) dapat diabaikan

sehingga 1tion menjadi besar dan mengakibatkan serapan menjadi besar Selain itu

tolakan elektrostatik antar ion karboksilat dalam soil conditioner membantu

meningkatkan serapan air Dalam medium pH asam nilai 1tion sangat kecil karena

ion karboksilat menjadi terprotanasi (Kaith et al 20 1 0) karenanya tolakan ion

karboksilat ternetralkan sehingga gel tidak dapat swelling Dalam medium bas a

gugus ~COOH terdissosiasi sempurna tetapi konsentrasi Na+ dan-OH dapat

menurunkan nilai 1tion sehingga daya serap air menurun

Efek salinitas

Pada umumnya kapasitas absorpsi SAP lebih rendah ketika dalam larutan

garam Efek salinitas dilakukan menggunakan larutan NaCI 01 1 M dan pola

scrapannya disajikan pad a Gambar 9 Pola swelling SAP daJam larutan garam

mengikuti persamaan Swelling = k Isaltr dimana k=swelling pada konsentrasi

garam tinggi n=mengukur ketergantungan swelling pada konsentrasi garam Pola

swelling dari SAP onggok-g-AAm mengikuti persamaan Swelling = 2906

[NaClro1s dengan k=2906 dan n=035 hal ini mengindikasikan bahwa

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan SAP

- iOO

~ 90

= 80 S c 70 600

tl ell 50 40lt11-ell 30

i

000 050 l00 LSO NaCl

Gambar 9 Pola serapan ait oari SAP paJa berbagai konsentrasi Nae

Prosiding Hasif-fIi PII1tlililill PS ul

KESIMPULAN

Onggok memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi 8270 dan

berpotensi untuk dimodifikasi melalui grafting-crosslinking dengan akrilamida

menjadi soil conditioner Parameter yang berpengaruh dalam proses graftingshy

crosslinking dari hasil optimasi dengan rancangan fractional factorial adalah

konsentrasi monomer (akrilamida) pada rentang 60-90 crosslinker (MBA) pada

rentang 15-35 mg dan Inisiator (APS) pada rentang 200-300 mg Kinetika

Sweeling produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan saponifikasi) mengikuti

Voigt-based equation atau exponential association 2 sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St 31809 (1 - e-1715 t) r2 0936 ~ sesudah Saponifikasi

Parameter laju (r) untuk produk grafting tanpa dan dengan saponifikasi

dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109 dan 059 menit Pola

absorpsi air dari soil conditioner terhadap variasi pH mengikuti persamaan

kudartik y=-4060+2368x-158x2 r2=0968 dan serapan air maksimum dicapai

berdasarkan persamaan tersebut diperoleh pada pH 75 Pola swelling dalam

larutan gamm (efek salinitas) dari soil conditioner mengikuti persamaan dan

Swelling = 2906 [NaClro35 dengan k=2906 dan pound1=035 yang mengindikasikan

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini didanai oleh kementerian riset dan teknologi Indonesia dan

dukungan LPPM IPB

DAFT AR PUST AKA

[AOAC] Association of Official Analytical Chemist 1999 Official Methods of Ana(vsis ~lAOAC International 8th ed Maryland AOAC InternationaL

Badan Pusat Statistik (BPS) 2009 Luas Panen Produktivitas dan Produksi Ubi Kayu Menurut Provinsi 2009 A vail able from huplwwwbpsgojdtab_

413

7

Prosiding flui~llwil PelldirialllPH lUll

subview php tabel= I ampdaftar= Iampid_subyek~53ampnotab=14 [Access November 2011]

Ebru AI G GuClu T B iyim S Emik and S 6zgumu~ 2008 Synthesis and properties of starch-graft-acrylic acidlNa-montmorillonite superabsorbent nanocomposite hydro gels 1 Appl Polym Sci 109(1)16-22 001 101002app27968

Hua S and A Wang 2009 Synthesis characterisation and swelling behaviours of sodium alginate-g-poly(acrylic acid)sodium humate superabsorbent Carbohydr Polym 75 79-84

Hon DN 1982 Gmji Copolimerization of Lignocellulosic Fibers Washington DC American Chemical Society

Horkay E I Tasaki and P 1 Basser 2000 Osmotic Swelling of Polyacrylate Hydrogels in Physiological Salt Solutions Biomacromolecules 1 84-90

Khalil ML and S Farag 1998 Utilization of some starch derivatives in heavy metal ion removal ] Appl Polym Sci 6945-50

Lanthong P R Nuisin and S Kiatkamjornwong 2006 Graft copolymerization characterization and degradation of cassava starch-g-acrylamideitaconic acid superabsorbents Carbohydr Polym 66229-245

Li A JP Zhang and AQ Wang (2007) Utilization (~fstrch and clay for the preparation otsllperabsorbell composite Biores Technol 98327-332

Mond G and DH Solomon 2006 The Chemist) of Radical Polymerizatioll 2nd

EdnElsevier Inc

N akason C T Wohmang A Kaesaman and S Kiatknmjornwong 2010 Preparation of cassava starch-graft-polyacrilamide superabsorbents and associated composites by reactive blending Carbohydr Polym 81 348-357

Nikmawati 1999 Pola konsumsi pangan tingkat kecukupan gizi dan status gizi kaitannya dengan budaya makan onggok pada masyarkat Cirellndell Cimahi Jawa Barat [tesis] Bogor Fakultas Ekologi Manusia Institor Pertanian Bogor

Pouriavadi A R Soleyman GhR Bardajee and F Seidi20 10 y-Irradiation Synthesis of a Smart Hydrogel Optimization Using Taguchi Method and Investigation of Its Swell ing Behavior Transactions c- Chemislly and Chemical Engineering 17( I ) 15-23

POURJAV ADI A and Gh R MAHDAVINIA2006 Superabsorbency pHshySensitivity and Swelling Kinetics of Partially Hydrolyzed Chitosan-gshypoly(Acrylamide) Hydrogels Turk 1 Chelll 30595 608

ProsidillK Hasil-Hasil Pellelilial11PB 011

Pratama AG 2009 Mempelajari Pengaruh Konsentrasi Ragi Instan dan Waktu Fermentasi Terhadap Pembuatan Alkohol dari Ampas Ubi Kayu (Manihot utilisma) [skripsiJ Medan Fakultas Pertanian-USU

Swantomo D K Megasari and R Saptaaji 2008 Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron Jurnal Fisika Nuklir 2 143shy156

Teli MD and NG Waghmare 2009 Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste Carbohydr Polym 78492-496

Wallace A and GA Wallace 1986 Effects of very low rates of synthetic soil conditioners on soils J Soil Sci 141324-327

Zhang 1 A Li and A Wang 2006 Study on superabsorbent composite VI Preparation characterization and swelling behaviors of starch phosphateshygraft-acrylamideattapulgite superabsorbent composite Carbohydr polym 65(2)150-158

Zhang 1 G Wang and A Wang 2007 Preparation and Properties of Chitosanshyg-poly(acrylic acid)Montmorillonite Superabsorbent Nanocomposite via in Situ Intercalative Polymerization J Indust Eng Chem Res 46(8)2497--2502

415

Page 3: 1111111111'1 - IPB University · 2015. 9. 2. · swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=0.5 menit, yang menggambarkan

KATA PENGANTAR

S alah satu tugas penting LPPM IPB adalah melaksanakan seminar hasil penelitian dan mendesiminasikan hasil penelitian tersebut secara berkala dan berkelanjutan Pad a tahun 2011 sekitar 225 judul kegiatan penelitian

telah dilaksanakan Penelitian tersebut dikoordinasikan oleh LPPM IPB dari beberapa sumber dana antara lain Daftar Isian Pelaksanaan Anggaran (DIPA) TPB Direktorat lenderal Pendidikan Tinggi (DIKTi) Kementrian Pertanian (Kementan) dan Kementrian Negara Riset dan Teknologi (KNRT) dimana sebanyak 197 judul penelitian tersebut telah dipresentasikan dalam Seminar Hasil Penelitian IPB yang dilaksanakan pada tang gal t2-13 Desember 20 II di Institut Pertanian Bogor

Hasil penelitian tersebut sebagian telah dipublikasikan pada jumal dalam dan luar negeri dan sebagian dipublikasikan pada prosiding dengan nama Prosiding Seminar HasH-Hasil Penelitian IPB 2011 yang terbagi menjadi 6 (en am) bidang yaitu

bull Bidang Pangan bull Bidang Energi bull Bidang Sumberdaya Alam dan Lingkungan bull Bidang Biologi dan Kesehatan bull Bidang Sosial dan Ekonorni bull Bidang Teknologi dan Rekayasa

Melalui hasil penelitian yang telah dipublikasikan ini rnaka runutan dan perkembangan penelitian IPB dapat diketahui sehingga road map penelitian IPB dan lembaga mitra peneiitian IPB dapat dipetakan dengan baik

Karni ucapkan terirna kasih paJa Rektor dan Wakil Rektor IPB yang telah mendukung kegiatan Seminar Hasil-Hasil Penelitian ini para Reviewer dan panitia yang dengan penuh dedikasi telah bekerja mulai dari persiapan sampai pelaksanaan kegiatan seminar hingga penerbitan prosiding ini terselesaikan dengan baik

Semoga Prosiding Seminar Hasil-Hasil Penelitian IPB 20 II ini dapat bermanfaat bagi semua Atas perhatian dan kerjasama yang baik diucapkan terima kasih

Bogor September 2012 Kepala L B

DrIr Bambang Pramudya N MEng 195003011976031001

11l

IV

DAFTARISI

SUSUNAN TIM PENYUSUN 1

KATA PENGANTAR 1lI

DAFfAR lSI

BIDANG PANGAN Halaman

Kelompok Usaha Bersama (KUB) Pengolah Ikan di Desa Cikahuripan Sukabumi - Dadi Rochnadi Sukarsa Uju Sadi Pipih Suptijah

Optimasi Reduksi Polisiklik Aromatik Hidrokarbon dalam Makanan Bakar Khas Indonesia dengan Memanfaatkan Bumbu Lokal serta Pengaturan Jarak dan Lama Pemanasan Menggunakan Response Suiface Methodology -Hanifah Nllryani Lioe Yane Regiana Rallgga Bayuharda Pratama 12

Pengaruh Pemberian Phytoestrogen pada Masa Kebuntingan dan Laktasimiddot Terhadap Kinerja Reproduksi Anak - Nastiti Kllsmnorilli Aryani Sismin S A Dinoto 31

Study Peningkatan Kualitas Buah Manggis Roedhy Poenvanto Yulinda Tanari Susi Octaviani SD Suci Primilestari Darda Efendi Ade Wachjar 46

Pengaruh Lingkungan (Sifat Fisik dan Kimia Tanah Serta Iklim) Tcrhadap Cemaran Getah Kuning Buah Manggis (Garcillia Mangostanll L) - Roedhy Poenvanto Martim Syaifili Anwar M Jawed A Syah 61

BIDANG ENERGI

Rekayasa Bioproses Produksi Bioetanol dari Biomasa Lignoselulosa Tanaman Jagung Lifegt C)Cle Assessment (LCA) dan Analisis Teknoekonomi - Djwnali Mangunwidjaja Anas Miftah Fauzi Sllkardi ~Vagiman 77

BIDANG SUMBERDAYA ALAM DAN LINGKUNGAN

Penanaman Tanaman Penutup Tanah untuk RehabiIitasi Lahan Kritis di Sekitar Tambang Emas di Gunung Pongkor Melalui Kemitraan dengan Masyarakat di Kecamatan Nanggung Kabupaten Bogor Asdar [swati Eflni Dwi Wahjllnie Khllrsatlll Munihah 91

Polensi Serapan Karbon oleh Tanaman Jarak Pagar di Indonesia - Herdhata Agusta Muhammad Syakir Endang Warsiki Fijin Nashirotun Nisya 107

iv

Pengembangan Fotobioreaktor Isaes untuk Kultivasi Mikroalga dengan Menggunakan Gas CO2 Mumi dan Pemiskinan Nutrien - Mt4izat Kawaroe Ayi Rachmat Abdul Haris 120

Pereneanaan Kebun Wisata Pertanian Gunung Leutik Ciampea Bogor -Nizar Nasrullah Afra DN Makalew Dewi Sukma Tati Budiarti 137

Pola RAPD Aktivitas Trypsin Inhibitor dan A-Amylase Inhibitor pada Pohon Sengon (Paraserianthes Falcataria) yang Tahan Terhadap Serangan Hama Boktor (Xystrocera Fesliva) - Noor Farikhah Haleda Ulfah Juniarli Siregar 156

Pengembangan Jarak Pagar (Jatropha Curcas Linn) dalam Sistem Agroforestry di Areal Perum Perhutani Unit III Jawa Barat dan Banten Nurheni Wijayanto Lailan Syaufina Istomo 171

Identifikasi Trikoma Kelenjar untuk Produksi Artemisinin pada Artemisia Annua LMenggunakan Pendekatan Molekular - Utut Widvastuti Juliami Yull Widiastuti Dania Fajri 185

BIDANG BIOLOGI DAN KESEHATAN

Efektivitas Fage Litik dari Lert Pada Pemecahan Sel Patogen Entcrik Salmonella sp Resisten Antibiotik - Sri Budiarti Iman RlIsmwUI Riri Novita Sunarti 199

BIDANG SOSIAL DAN EKONOMI

IbM Kclompok Tani Hutan Kopi Desa Warga Jaya Kccamatan Sukamakmur Kabupaten Bogor Jawa Barat - Ade Wachjar Ani Kurniawati Adiwirmaf1 211

Dampak Kebijakan dan Efektivitas HPP GabahBeras terhadap Kesejahteraan Petani Indonesia - Ahyar Ismail Eka Illtal KP Noviwra Nuva 225

Studi Indikator Kemiskinan pada Masyarakat dan Misklasifikasi Orang Miskin Menurut Kriteria BPS Bank Dunia dan SiY0gyO Ali KIIOIIISUfl

Ala Hadi Dharmmvan Saharrudin A(jillsari

Pengembangan Model MilIeniwfl E(o- Village Optimalisasi Transaksi Pangan dan Energi Keluarga untuk Perbaikan Gizi - Clam M Kllslwrto Ikeu Tanziho Ellis SllIUlrti Siti AIIl(lfwh Anna Fatchiya 255

Problematika Mahasiswa IPB dalam Menulis Skripsi Ditinjau dari Sudut Pandang Kebahasaan - Defina Hellnv Krilhl1(lwati Endallg Sri Wahvufli Krishandini Mukhlas Ansori 271

Internalisasi Biaya Ekstemal dan Desain Sistt~m Pengelolaan Sampah Komunal (Studi Kasus Kawasan Hunian di Kota Bogor dan Cipinang Muara Jakarta) Eka Intan Kumala Putri Rizal Bahtiar 286

Analisis Transmisi Harga dalam Supply Chain Heras Indonesia - Harmini Rita Nurmalina Ratna Winandi Tintin Sarianti 301

Penguatan Tata Kelembagaan dalam Penanganan Ne1ayan Tradisional di Wilayah Perbatasan Indonesia-Australia - Luky Adrianto Akhmad Solihin Moch Prihatna Sobari 314

Strategi Komersialisasi Produk Hasil Inovasi Melalui Optimalisasi Model Kerjasama pada Badan Litbangtan Mamun Sarma A Kohar Irwanto Mming Nugrahani Erlita Adriani 330

IbM Kelompok Petani Temak Ayam Lokal Langka dan Rawan Punah di Kabupaten Tulungagung Jawa Timur- Maria Ulfah Edit Lesa Adita 346

Sistem Pengambilan Keputllsan Cerdas untuk Peningkatan Efektivitas dan Efisiensi Manajemen Rantai Pasok Komoditi Pertanian dan Produk Agroindllstri Marimin Taljik Djatfla SlIharjito Retflo Astllti DUdit NNugral( 5yarifHidayat 359

Persepsi dan Sikap Mahasiswa terhadap Pembelajaran Bahasa Indonesia di TPB IPB - Mukhlas Ansori lielli Krishnawati Defila Krishandini poundndang 5i Wahlllli 373 I Analisis Kcpllasan Mahasiswa TPB terhadap Kualitas Layanan Dosen Bahasa Inggris MKDU Institut Pertanian Bogor - Nilmvati Sofyall Irma Rasita Gloria Banfs TOllthowi Djauwri 386 shyBIDANG TEKNOLOGI DAN REKAY ASA

Rekayasa Biopolymer Hasil Samping Pabrik Tapioka (Onggok) sebagai Enriched Soil Conditioner Tahap Sintesis SlIperabsorben - Anwar Nul Zainal Alim lvas ud Mohammad Khotib Ahmad SjahrizCl 401

Rekayasa Proses Pembllatan dan Pemanfaatan Membran Ultrafiltrasi SeluJosa Asetat dari Kayu Sengon - Erliza Noor Cut Mellrah Rosnelly Kaseno 416

Desain dan Pengujian Kine~ja Prototip-I Mesin Kepras Tebu Tipe Pisau Rotari - PA S Ra(ite W He rnw wall Joko W M Suhil Safriandi vl Habibullah 431

Karakteristik dan Aktivitas Antioksidan Nanopartikel Ekstrak Kulit Mahoni Tersa]ut Kitosan - Svamsul Faah Sillistivani Dimas Andrianto 441

VI

Pengembangan Kualitas Perekat Likuida Tandan Kosong Sawit - Surdiding Ruhendi Tito Sucipto 456

Pengembangan Sistem Informasi Berbasis Teknologi Informasi Untuk Pemberdayaan Petani Sayuran - Sumardjo Relno Sri Rartati Mulyandari 472

Teknologi Separasi Bahan Aktif Temulawak Menggunakan Biopolimer Temlodifikasi Berbasis Limbah Produksi Sagu - Tun Tedja Ira wadi Renny Purwaningsih Djarot S Rami Seno 490

Teknologi True Shallot Seed (TSS) sebagai Bahan Tanam untuk Meningkatkan Produktivitas Bawang Merah - Winarso Drajad Widodo Roedhy Poerwanto Nani SlImarni Gina Aliya Sopha 506

INDEKS PENELITI VIII

vii

Proidin~ HIIIimiddot1asi PellelitialllPB lull

REKA VASA BIOPOLYMER HASIL SAMFING PABRIK TAPIOKA (ONGGOK) SEBAGAI ENRICHED SOIL CONDITIONER TAHAP

SINTESIS SUPERABSORBEN (Synthesis of Nutrient Enriched Soil Conditioner from Cassava Waste Pulp)

Anwar Nurl2) Zainal Alim Masudl

2) Mohammad Khotib l 2 Ahmad Sjahriza 12)

lDep Kirnia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IPB 2)Laboratorium Terpadu IPB

ABSTRAK

Polimer yang memiliki kemampuan daya serap air tinggi dapat digunakan sebagai soil conditioner Kemampuan polimer menyerap air minimal 100 kali bobot awalnya dikatergorikan sebagai polimer superabsorben (SAP) Pada penelitian ini akan dikaji sintesis dan sifat duri SAP yang diperolch melalui graft copolymerization akrilamida (AAm) pada onggok menggunakan ammonium persulphate (APS) sebagai inisiator dan NN-methylene-bis-acrylamide (MBA) sebagai cross linker Kopolimerisasi dilakubn pada suhu 70C 3 jam dan disaponifikasi dengan NaOH I M 2 jam Konscntrasi akrilamida dan onggok serta jumlah MBA dan APS dioptimasi menggunakan disain fractional factorial SAP yang diperoleh memiliki daya serap air sebesar 1014 gIg pada konsentrasi AAm 75 MBA 25 mg dan APS 250 mg Oaya serap ini seslIai dengan hasil yang diperoleh peneliti lain Keberlangsungan proses grafting-crosslinkiflg ditunjukkan oleh adanya perbedaan spektrum IR antara onggok dan prod uk gratingshycrossinking yang mengindikasikan antara lain terbentuknya gugus am ida Kinetika swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=05 menit yang menggambarkan Jaju swelling lebih tinggi dibandingkan SAP berbasis polisakarida lainnya Daya serap air meningkat dengan meningkatnya pH dari 1-7 dan menurun cembali pada pH 8 - 12 Daya serap maksimum dicapai dalam lamtan basa (pH 7-9) tepatnya pada pH 75 berdasarkan persamaan kuadratik y=-4060+2368x-158x2

r2=0968

Kata kunci Onggok snperabsoben grafting-crosslinking kinetika swelling

ABSTRACT

Polymer with a high water absorption capability can be llsed as a soil conditioner If it can absorb water at least 100 times its initial weight is categorized as superabsorbent polymers (SAP) This study deals with the synthesis and characterization of graft copolymerization of acrylamide (AAm) on onggok using ammonium persulphate (APS) as an initiator and NN -methy1ene-bis-acrylamide (MBA) as a crosslinker It was conducted at 70C 3 hours and saponified with NaOH 1M 2 hours AAm and onggok concentrations as well as MBA and APS amounts were optimied using fractional factorial design SAP obtained has water absorption capacity (Qcy) of 10 14 gig at AAm 75 MBA mg and APS 250 mg It is comparable to that obtained by other worker Grafting-crosslinking copolymer was confirmed by infrared spectra where it was found to exhibit ail characteristic bands of both polysaccharides of onggok and acrylamide units The swelling kinetics of SAP in distilled water follows exponential-association equation with rate parameter (L )=05 minutes that indicates mllch higher swelling rate as compare to that of SAP with other polysaccharides backbone The swelling rate of the SAP increased at pH I to 7 and decreased at pH 8 0 12 The maximum QC4 of the SAP WJS achieved at pH according to the equation y=--+060+2368x-IS8xc r2=0968

Key words Onggok sllperabsobent grafting-crosslinking swelling kinetics

-tOl

Prosiding Hasil-iasil PCIclirian iPB ui i

PENDAHULUAN

Ketcla pohon merupakan salah satu tanaman budidaya yang banyak di

Indonesia Areal ketela pohon pada tahun 2009 adalah lebih dari 12 juta hektar

dengan produktivitas 182 QulHa dan produksi mendekati 22 juta ton (BPS 2009)

Pengolahan ketela pohon menjadi tepung tapioka dihasilkan onggok sebagai hasil

samping sekitar 114 dari ketela pohon segar Harga sangat rendah dan menurut

hasil penelusuran pustaka belum ditemukan informasi pemanfaatan onggok yang

memiliki nilai ekonomi tinggi

Komponen utama onggok adalah pati dan selulosa (Nikmawati 1999)

Kandungan gugus hidroksil yang tinggi memungkinkan dilakukannya modifikasi

diantaranya menjadi superabsorben (SAP) SAP mampu menyerap dan

mempertahankan cairan serta melepaskannya kembali (Zhang et al 20(6)

Polimer dikategorikan sebagai superabsorben jika memiliki kemampuan

menyerap air lebih dari 100 kali berat aslinya (Zhang el at 2007) SAP yang

tersedia di pasar memiliki biodegradabilitas relatif rendah dan menyebabkan tidak

ramah lingkungan dalam jangka panjang Oleh karena itu studi intensif telah

dilakukan untuk menggunakan polimer alami yaitll pati dan selulosa agar SAP

bersifat biodegradable (Nakason et al 2010)

Secara umum SAP disintesis melalli grafti1lg atnu RraftillR-crosslinkillg

copolymerization Monomer yang digunakan dalam grafting copolymerization

adalah asam akrilat akrilonitril dan akrilamida (Li el (II 2007 Teli dan

Waghmare 20(9) dan sebagai crosslinkers adalah N N-metilen bis-akrilamida

(MBA) triacrylate trimethylpropane dan 14-butadienol dimetakrilat (Swantomo

et al 2008) Sedangkan inisiator yang umulI1 digllnakan adalah persulfat hidrogen

peroksida (Moad amp Salomo 2(06) dan cerium (Ebrll et (II 20(8)

Graft copolymerization telah dilakukan llnlllk memodifikasi pati singkong

menjadi SAP (Khalil amp Farag 1998 Lanthong et al 2006) Selain pati

lignosellulose dan turunannya juga digllnakan sebigai sllbstrat llntllk Graft

copolymerization (Hon 1982) Campuran akrilamida (AAM) dan asam akrilat

(AA) di grafting pada pati gandum menggunakan kalium persllifat (KPS) sebagai

-+02

Prosiding ffdBmil Pelleiriall IPB 2011

inisiator (Teli amp Waghmare 2009) SAP yang dihasilkan dari grafting-crosslinking

diharapkan memiliki daya serap air tinggi dan melepaskannya dengan perlahan

Tujuan penelitian adalah mensintesis SAP melalui grafting-crosslinking

onggok dengan akrilamida sebagai monomer APS sebagai inisiator dan MBA

sebagai crosslinker serta dioptimasi ketiga parameter tersebut menggunakan

disain fractional factorial Karakterisasi produk grafting-crosslinking meliputi

kinetika swelling dalam air suling dan perilaku swelling dalam larutan NaCl dan

berbagai nilai pH

METODE PENELITIAN

Pre-treatment Onggok

Sampel onggok tapioka dicllCi dengan air sampai filtrat hasil pencucian

jernih kemudian dikeringkan Kemudian onggok tapioka kering dihaluskan hingga

berukuran plusmn I00 mesh Sampel kemudian dianalisis proksimat yang terdiri dari

penentuan kadar air (metode gravimetri) kadar abu (metode gravimetri) kadar

lemak (metode soxhlet) kadar protein (metode Kjeldahl) dan kadar karbohidrat

(metode fenol-H2S04)

Kopoiimerisasi Grafting-Crossillking

Optimasi Grafting-crosslinking dilakukan menggunakan disain fractional

factorial dengan 3 faktor dan 2 level The faktor berupa konsentrasi akrilamida

(60-90) APS (200-300 mg) dan MBA (15-35 mg) (Table I) Sejumlah onggok

tapioka ditimbang dan ditambahkan akuades hingga terbentuk slurry di dalam

labu Ieher tiga yang telah dilengkapi dengan kondensor aliran gas nitrogen

termometer dan stirrer Kemudian dipanaskan hingga suhu 95degC selama 30 menit

dengan kondisi atmosfer gas nitrogen Setclah itu suhu diturunkan menjadi 60shy

65degC lalu ditambahkan sejumlah inisiator APS sambil diaduk selama 15 menit

Kcmudian ditambahkan sejumlah akrilamida dan MBA secara perlahan laiu suhu

dinaikkan menjadi 70degC dan direaksikan selama 3 jam Produk yang dihasilkan

dipresipilasi dengan metanol dan etano Setelah itl produk direfluks dengan

aseton sdama 1 jam Lalli dikeringkan iengan suhu 60C hingga bobot prodllk

-1-03

PrlJsiding Hasil-Hasil Penclitiall 1 PH 2u II

konstan Produk kering digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil

berukuran 80-100 mesh

Tabel I Desain percobaan screening kopolimer grafting-crosslinking onggok tapioka dengan akrilarnida

No Onggok tapioka () Akrilamida () MBA (mg) APS (mg) 1 40 60 15 300 2 40 60 15 300 3 40 60 35 200 4 40 60 35 200 5 25 75 25 250 6 25 75 25 250 7 25 75 25 250 8 25 75 25 250 9 10 90 15 200 10 10 90 15 200 I I 10 90 35 300 12 10 90 35 300

Saponifikasi (Nakason et a12010)

Sebanyak 40 gram kopolimer graft ditambahkan 100 ml NaOH 1M Jan 100

mt akuades dan dipanaskan sampai sllhll 90degC selama 2 jam Sctelah dinetralkan

dengan penambahan HCl I M lalu dikoagulasi Jan dipresipitasi dengan metanol

dan etano Hasil kopolimer saponifikasi dikeringkan pad a suhll 60C Kcmudian

proJuk kering digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil berukllran plusmn 80

mesh

Pengukuran Daya Serap Air (Nakason et a120lO)

Sejumlah kopolimer kering baik sebelum mauplln setelah saponifikasi

direndam dalam akuades pada suhu ruang untuk mendapatkan pengembangan

yang seimbang Kemudian sampel yang telah mengembang dipisahkan Jari air

yang tidak terse rap dan disaring hingga partilkel lebih dari 100 mesh

Kesetimbangan penyerapan air (Qy) ditentukan dengan mcnimbang sampeJ yang

m2-mlrelah mengemhang dengan persltlmaan sebagai berikllt Qi ~

dengan 1111 dan m adalah hasil penimbangan sampel kering dan sam pel yang telah

mengembang

Prosiditlg lfasil-Hasil Penelitiall IPB 2011

Karakterisasi SAP

a Kinetika swelling

Kinetika swelling dari SAP dilakukan dengan merendam SAP 10 plusmn 001 g

dengan ukuran partikel 100 mesh dalam air suling 800 ml dan diukur daya

serap air SAP pada interval tertentu

b Sensitivitas lingkungan

I Sensitif pH

Ketergantungan swelling terhadap pH diidentifikasi dengan merendam

SAP 10 plusmn 001 g dalam larutan yang memiliki pH 1-12 Daya serap

maksimum ditentukan dari persamaan perilaku swelling pada berbagai

nilai pH

2 Sensitif salinitas

Daya serap air dari SAP diukur datam tarutan dengan berbagai konsentrasi

NaCI(O1-1 M)

c IR Spectral Analysis

d Efisiensi grafting

Efisiensi grafing dihitung dari rasio grafting mengikuti persamaan berikut

100 [No x (MW acrylamide)l o AW Nltrogen

Grafting ratio = -----~---~----=--100 shy rNo x (MW aclamide)ll 0 AW Nltrogen

N percentage of nitrogen of sample (Kjeldahl method) MW molecular weight A W atomic weight

grafting ratio Grafting efficiency () = xlOO

monomer persentage from onggok

HASIL DAN PEMBAHASAN

Onggok Lapioka yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan

superabsorben dicuci terlebih dahulu untuk merighilangkan pengotor lalu

dihaluskan hingga berukuran plusmnIOO mesh untuk meningkatkan luas pennukaan

sehingga reaksi yang terjadi lebih sempuma Onggok tapioka juga dilakukan

analisis proksimat atau perlakuan pendahuJuan untuk mengetahui kandungan

--105

Prosiciing Hasil-Hasil PeneliliulIlPB lOll

kimia yang terkandung di dalamnya Analisis yang dilakukan an tara lain

penentuan kadar air abu lemak protein dan karbohidrat (Tabel 2)

Tabe1 2 Hasil analisis proksimat

Analisis Kadar ()

HasH penelitian ini Pratama (2009) Air 1130 2000 Abu 055 017 Protein 456 157 Lemak 021 026 Karbohidrat 8270 6800

Berdasarkan hasil yang diperoleh kandungan terbesar dalam onggok

tapioka yaitu karbohidrat sebesar 8270 Hasil ini sejalan dengan yang telah

dilakukan oleh Pratama (2009) dengan kadar karbohidrat sebesar 6800 Selain

itu hasil ini juga membuktikan bahwa tidak diperlukan penghilangan protein

(deproteination) lemak (defatting) dan mineral (demineralization) karena

kandungannya yang sangat rendah

Kopolimer Grafting-Crosslillkillg

Onggok tapioka digunakan sebagai kerangka utama dalam kopolimerisasi

grafting-crosslinking dengan akrilamida sebagai monomer APS sebagai inisiator

dan MBA scbagai crosslinker dengan reaksi pada lampiran 4 Kopolimerisasi

dilakukan dengan berbagai komposisi dalam kondisi gas nitrogen Gas nitrogen

berfungsi menghilangkan oksigen dari sistem reaksi dan meminimalisasi radikal

peroksida yang dapat menghambat rekasi kopolimerisasi sehingga pembentukan

homopolimer dapat dihindari (Kurniadi T 20 I 0) Suhu kopolimerisasi yang

digunakan yaitu 700C yang telah dilakukan oleh Lanthong et al (2006) Li A

Zhang J Wang A (2007) Hua S Wang A (2008) Produk hasil kopolimerisasi

dipresipitasi dengan metanol dan etanol untuk mengikat air dalam produk serta

diretluks dengan aseton untuk menghilangkan homopoiimer Setelah itu

kopolimer yang terbentuk dilakukan pengujian kaditr nitrogen dan cfisiensi

grafting (Tabel J) serta karakterisasi analisis gugus fungsi dengan FfIR

40n

Prosiding llilsil-llilsil PeneliriuII1PB lij

Tabel 3 Kadar nitrogen efisiensi grafting dan daya serap air kopolimer grajtingshycrosslinking onggok tapioka dengan akrilamida

Nitrogen ()Onggok Efisiensi

Akrilami MBA APS Sebelum Setelahtapioka graftingda () (mg) (mg) saponifika saponifika saponifika saponifika

Sebelum

() () SI 51 SI

40 15 300 1251 959 3471 45813

40 60 15 300 1146 705 2775 1625 44907

40 60 35 200 1163 804 2875 2839 51432

40 60 35 200 1330 755 4144 2324 51681

25 75 25 250 1430 974 5278 2944 127987

25 75 25 250 1410 1077 5019 3167 103347

25 75 25 250 1407 1068 4982 2928 101932

25 75 25 250 1447 970 5514 2529 82764

10 90 15 200 1615 990 9052 4087 40767

10 90 15 200 1660 1055 10647 4223 47352

10 90 35 300 1608 1166 8839 322 83814

10 90 35 300 1650 1081 10254 3703 89574

Tabel 4 Daya serap air maksimum setelah saponifikasi berdasarkan perbandingan bahan dasar dengan monomer dari beberapa penelitial1

Maximum water absorbent Komposisi SAP

Result of this study (25 onggok75or acrylamide)

Li el af (2007) 20ot) starch80 acrylic acid

~akason et al (2010) 50 starch50

1040

1077

606

Daya serap air dari SAP saponifikasi sek

sehingga dikategorikan sebagai superabsorbenL

itar 1000 kali

Un-saponified

bobot

SAP

awalnya

mcmiliki

daya serap yang lebih rendah (Gambar 1) dan seperti yang dilaporkan olch Li et

al (2006) dan Nakason et (It (2010) (Tabel 4) Peningkatan daya scrap air dalam

saponified SAP erat hubunzannya dengan muatan dalam sistem polimcr akibat

adanya konversi gugus fungsi amida (-COONH) menjacli gugus karboksi lat (shy

COOH) (Teli Waghmare 2009) Fenomena ini ditunjukkan dcngan bcrkurangnya

kandungan nitrogen setelah saponikasi (Gambar 2) Kandungan nitrogen

terbanyak terdapat pad a kopolimer dengan komposisi akrilamida 90(lc yaitu pada

kopolimer 4 dan 5 Kandllngan nitrogen ini menentukan efisiensi grafting

Semakin besar komposisi monomer semakin besar efisiensi gmftillg narnlln tidnk

W7

Prosiding Husil-Hasll Penelitall IPB 2011

mempengaruhi daya serap au karena daya serap air dipengaruhi oleh struktur

ruang dan karakter hidrofilik

1100 1

1000

~ 800 ~ 600

E400

100

o

Sfbflum I 40 onggok 60 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APS -aponlhkaioj 2 40 onggok 60 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS etelah -aponiftkalti 3 25 onggok 75 acrylamide 25 mg MBA amp 250 mg APS

4 10 onggok 90 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS 5 10 onggok 90 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APSJJJJ

middotmiddotTmiddotmiddotmiddotmiddot

3 Kopolinl~r

Gambar 1 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap daya serap air

KopoHmer

18

1G

14

l 11 rot-lmnc 10

tshy ~Jpollltiloai

i 8

o

Gambar 2 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap kandungan nitrogen

Optimasi grafting-crosslinking onggok-acrylamide menggunakan disain

fractional factorial dengan perangkat lunak Minitab 16 memperoleh parameter

optimum pada 75 akrilamida 25 mg MBA dan 250 mg APS dengan day a serap

10401 gig nilai probabilitas dari model kuadratik dalam uji Anova lebih kecil

dari 005 yang memperkuat hasil optimasi diatas Visualisasi model ini berupa

curvature kuadratik seperti yang disajikan pada Gambar 3

Gambar 3 Pola kurva optimasi grafted-crosslinked SAP

-+08

Prosiding Hasil-Hasil Penelitian IPB ~) 11

Karakterisasi Produk Grafting -Crosslinking

Produk grafting dan erosslinking dalam optimasi juga dikarakterisasi untuk

memastikan bahwa sintesis berlangsung dengan baik Pola spektrum IR onggok

berbeda dengan pola produk grafting-eros slinking tanpa dan dengan saponifikasi

(Gambar 5) Pita serapan pada bilangan gelombang 3348-3201 em

mengindikasikan adanya vibrasi -OH dan -NH Tiga pita serapan 1149-53 1080

dan 1026 em -1 mengindikasikan adanya vibrasi C-O-C Spektrum IR onggok-gshy

AAm yang spesifik ditunjukkan pita serapan pada 3201 1662 and 1616 em-I

yang mengindikasikan N-H C=O dan tekuk N-H dari gugus amida Pita serapan

IR pada bilangan gelombang 1406 em- 1 yang tajam menurut Pourjavadi 2006

menunjukkan pita ulur anion karboksilat dari SAP disaponifikasi SAP

disaponifikasi memiliki pita serapan yang sarna dengan pita serapan yang

dikernukan oleh Pourjavadi Namun pita yang sarna tidak tampak pada SAP yang

belum disaponifikasi (UN-SAP) Hal ini menunjukkan proses saponifikasi [elah

berIangsung

Onggck Unsapcnthed SF Sapltrllfiei s-F

Gambar 5 Spektrum IR dari onggok produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi

Kinetika Sweeting

Karakterisasi lain dari produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan

saponifikasi) adalah slvelling kinetics Gamhar 6 menyajikan pola penyerapan

produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi dengan ukuran

409

Prosiding Hasil-Hasil PenPiillun IPB 201 I

partikel plusmn100 mesh Pada waktu 0-10 menit penyerapan air meningkat tajam

kemudian mulai stabil setelah 10-60 menit waktu pengamatan Data yang

diperoleh dari pengukuran daya serap air produk selama selang waktu pengamatan t

mengikuti Voigt-based equation (Pourjavadi et al 2010) St = Se (1 - e-)

St (gig) adalah swelling pada waktu ke-t Se (gig) adalah swelling pada waktu

kesetimbangan t=waktu swelling (menit) dan T adalah parameter laju serapan

Voigt-based equation merupakan persamaan tipe pola pertumbuhan yang sarna

dengan persamaan exponential association 2 yaitu (y=a( l_e-bX)) yang ada dalam

software CurveExpert Pencarian model menggunakan software CurveExpert 14

diperoleh persamaan dari swelling kinetic produk grafting-crosslinking tanpa dan

dengan saponifikasi sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St = 31809 (1 - e-1715 t) r2 = 0936 ~ sesudah Saponifikasi

~-0iJ 400 shy

~ 300 Q

200co f-- --UN-SAP100 ~

co ~

~- - ------------ --S-SAPco 0 0

0 20 40 60 XO

waktu (menit)

Gambar 6 Kinetika swelling dari produk grafting-crosslinking hasil optimasi yang direndam dalam air

Dari persamaan diatas diperoleh nilai T untuk produk grafting tanpa dan

dengan saponifikasi dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109

dan 059 menit Parameter laju ini (T) mengukur resistensi permeasi air sehingga

nilai T semakin kecil maka kecepatan up take air semakin tinggi Beberapa

publikasi menunjukkan nilai T misalnya kitosan-g-PAAm tanpa dan dengan

saponifikasi (ukuran partikel 60-80 mesh) berturut-turut sebesar 25 dan 13 menit

(Pourjavadi amp Mahdavinia 2006) (pati-karagenan)-g-PAN dengan saponifikasi

(ukuran partikel 60-80 mesh) sebesctr 75 menit (Pourjavadi et al 2010) Sebagai

Prosiding HasimiddotHasil Penealall PB IJ

perbandingan laju dan kapasitas absorpsi dari onggok-g-AAm SAP lebih besar

dari diapers komersial dan sanitary napkins (Gambar 7

o 50

onggok-g-AAm SAP

100 TJ50 200 250Imes

300

I

Gambar 7 Absorpsi napkins

air dari onggok-g-Aam SAP diapers komersial dan sanitary

Pola absorpsi air terhadap

Kajian pola absorpsi

variasi pH

air dari soil conditioner pada berbagai nitai pH

menggunakan larutan Hel dan NaOH dengan rentang pH 2-12 Pola serapan air

meningkat pada rentang pH 1-7 dan menurun kembali pada pH 9-12 (Gambar 8) 2serta mengikuti persamaan kudartik y=-4060+2368x-lS8x r2=0968 Serapan

air maksimum dicapai pada rentang pH 7-9 dan berdasarkan persamaan tersebut

diperoleh serapan maksimum pada pH 7S Daya serap soil conditoner menurun

pada kondisi asam dan basa Hal ini berkaitan dengan swelling osmotic pressure

(Horkay et at 2000 Kaith et ai 2010) Tekanan swelling untuk hidrogel

9bermuatan lemah mengikuti persamaan berikut Trion = RT IeCi - q)

dimana Ci9 dan q masing-masing adalah konsentrasi molar ion di dalam dan

diluar gel yang swelling R konstanta gas dan T=suhu

5000 c 0 40000 0 o- 3000Ilgt tIO otii111_ 2000 (II III 1000 3

00

deg 155 10pH

Gambar 8 Pola serapan air SAP pada berbagai nilai pH

tIl

lrosidillg Hisil-HasO PenciirialllPB 2011

Serapan air maksimum soil conditioner dicapai pad a pH netral karena pada

kondisi ini konsentrasi ion dalam larutan diluar gel (eksternal) dapat diabaikan

sehingga 1tion menjadi besar dan mengakibatkan serapan menjadi besar Selain itu

tolakan elektrostatik antar ion karboksilat dalam soil conditioner membantu

meningkatkan serapan air Dalam medium pH asam nilai 1tion sangat kecil karena

ion karboksilat menjadi terprotanasi (Kaith et al 20 1 0) karenanya tolakan ion

karboksilat ternetralkan sehingga gel tidak dapat swelling Dalam medium bas a

gugus ~COOH terdissosiasi sempurna tetapi konsentrasi Na+ dan-OH dapat

menurunkan nilai 1tion sehingga daya serap air menurun

Efek salinitas

Pada umumnya kapasitas absorpsi SAP lebih rendah ketika dalam larutan

garam Efek salinitas dilakukan menggunakan larutan NaCI 01 1 M dan pola

scrapannya disajikan pad a Gambar 9 Pola swelling SAP daJam larutan garam

mengikuti persamaan Swelling = k Isaltr dimana k=swelling pada konsentrasi

garam tinggi n=mengukur ketergantungan swelling pada konsentrasi garam Pola

swelling dari SAP onggok-g-AAm mengikuti persamaan Swelling = 2906

[NaClro1s dengan k=2906 dan n=035 hal ini mengindikasikan bahwa

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan SAP

- iOO

~ 90

= 80 S c 70 600

tl ell 50 40lt11-ell 30

i

000 050 l00 LSO NaCl

Gambar 9 Pola serapan ait oari SAP paJa berbagai konsentrasi Nae

Prosiding Hasif-fIi PII1tlililill PS ul

KESIMPULAN

Onggok memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi 8270 dan

berpotensi untuk dimodifikasi melalui grafting-crosslinking dengan akrilamida

menjadi soil conditioner Parameter yang berpengaruh dalam proses graftingshy

crosslinking dari hasil optimasi dengan rancangan fractional factorial adalah

konsentrasi monomer (akrilamida) pada rentang 60-90 crosslinker (MBA) pada

rentang 15-35 mg dan Inisiator (APS) pada rentang 200-300 mg Kinetika

Sweeling produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan saponifikasi) mengikuti

Voigt-based equation atau exponential association 2 sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St 31809 (1 - e-1715 t) r2 0936 ~ sesudah Saponifikasi

Parameter laju (r) untuk produk grafting tanpa dan dengan saponifikasi

dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109 dan 059 menit Pola

absorpsi air dari soil conditioner terhadap variasi pH mengikuti persamaan

kudartik y=-4060+2368x-158x2 r2=0968 dan serapan air maksimum dicapai

berdasarkan persamaan tersebut diperoleh pada pH 75 Pola swelling dalam

larutan gamm (efek salinitas) dari soil conditioner mengikuti persamaan dan

Swelling = 2906 [NaClro35 dengan k=2906 dan pound1=035 yang mengindikasikan

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini didanai oleh kementerian riset dan teknologi Indonesia dan

dukungan LPPM IPB

DAFT AR PUST AKA

[AOAC] Association of Official Analytical Chemist 1999 Official Methods of Ana(vsis ~lAOAC International 8th ed Maryland AOAC InternationaL

Badan Pusat Statistik (BPS) 2009 Luas Panen Produktivitas dan Produksi Ubi Kayu Menurut Provinsi 2009 A vail able from huplwwwbpsgojdtab_

413

7

Prosiding flui~llwil PelldirialllPH lUll

subview php tabel= I ampdaftar= Iampid_subyek~53ampnotab=14 [Access November 2011]

Ebru AI G GuClu T B iyim S Emik and S 6zgumu~ 2008 Synthesis and properties of starch-graft-acrylic acidlNa-montmorillonite superabsorbent nanocomposite hydro gels 1 Appl Polym Sci 109(1)16-22 001 101002app27968

Hua S and A Wang 2009 Synthesis characterisation and swelling behaviours of sodium alginate-g-poly(acrylic acid)sodium humate superabsorbent Carbohydr Polym 75 79-84

Hon DN 1982 Gmji Copolimerization of Lignocellulosic Fibers Washington DC American Chemical Society

Horkay E I Tasaki and P 1 Basser 2000 Osmotic Swelling of Polyacrylate Hydrogels in Physiological Salt Solutions Biomacromolecules 1 84-90

Khalil ML and S Farag 1998 Utilization of some starch derivatives in heavy metal ion removal ] Appl Polym Sci 6945-50

Lanthong P R Nuisin and S Kiatkamjornwong 2006 Graft copolymerization characterization and degradation of cassava starch-g-acrylamideitaconic acid superabsorbents Carbohydr Polym 66229-245

Li A JP Zhang and AQ Wang (2007) Utilization (~fstrch and clay for the preparation otsllperabsorbell composite Biores Technol 98327-332

Mond G and DH Solomon 2006 The Chemist) of Radical Polymerizatioll 2nd

EdnElsevier Inc

N akason C T Wohmang A Kaesaman and S Kiatknmjornwong 2010 Preparation of cassava starch-graft-polyacrilamide superabsorbents and associated composites by reactive blending Carbohydr Polym 81 348-357

Nikmawati 1999 Pola konsumsi pangan tingkat kecukupan gizi dan status gizi kaitannya dengan budaya makan onggok pada masyarkat Cirellndell Cimahi Jawa Barat [tesis] Bogor Fakultas Ekologi Manusia Institor Pertanian Bogor

Pouriavadi A R Soleyman GhR Bardajee and F Seidi20 10 y-Irradiation Synthesis of a Smart Hydrogel Optimization Using Taguchi Method and Investigation of Its Swell ing Behavior Transactions c- Chemislly and Chemical Engineering 17( I ) 15-23

POURJAV ADI A and Gh R MAHDAVINIA2006 Superabsorbency pHshySensitivity and Swelling Kinetics of Partially Hydrolyzed Chitosan-gshypoly(Acrylamide) Hydrogels Turk 1 Chelll 30595 608

ProsidillK Hasil-Hasil Pellelilial11PB 011

Pratama AG 2009 Mempelajari Pengaruh Konsentrasi Ragi Instan dan Waktu Fermentasi Terhadap Pembuatan Alkohol dari Ampas Ubi Kayu (Manihot utilisma) [skripsiJ Medan Fakultas Pertanian-USU

Swantomo D K Megasari and R Saptaaji 2008 Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron Jurnal Fisika Nuklir 2 143shy156

Teli MD and NG Waghmare 2009 Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste Carbohydr Polym 78492-496

Wallace A and GA Wallace 1986 Effects of very low rates of synthetic soil conditioners on soils J Soil Sci 141324-327

Zhang 1 A Li and A Wang 2006 Study on superabsorbent composite VI Preparation characterization and swelling behaviors of starch phosphateshygraft-acrylamideattapulgite superabsorbent composite Carbohydr polym 65(2)150-158

Zhang 1 G Wang and A Wang 2007 Preparation and Properties of Chitosanshyg-poly(acrylic acid)Montmorillonite Superabsorbent Nanocomposite via in Situ Intercalative Polymerization J Indust Eng Chem Res 46(8)2497--2502

415

Page 4: 1111111111'1 - IPB University · 2015. 9. 2. · swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=0.5 menit, yang menggambarkan

IV

DAFTARISI

SUSUNAN TIM PENYUSUN 1

KATA PENGANTAR 1lI

DAFfAR lSI

BIDANG PANGAN Halaman

Kelompok Usaha Bersama (KUB) Pengolah Ikan di Desa Cikahuripan Sukabumi - Dadi Rochnadi Sukarsa Uju Sadi Pipih Suptijah

Optimasi Reduksi Polisiklik Aromatik Hidrokarbon dalam Makanan Bakar Khas Indonesia dengan Memanfaatkan Bumbu Lokal serta Pengaturan Jarak dan Lama Pemanasan Menggunakan Response Suiface Methodology -Hanifah Nllryani Lioe Yane Regiana Rallgga Bayuharda Pratama 12

Pengaruh Pemberian Phytoestrogen pada Masa Kebuntingan dan Laktasimiddot Terhadap Kinerja Reproduksi Anak - Nastiti Kllsmnorilli Aryani Sismin S A Dinoto 31

Study Peningkatan Kualitas Buah Manggis Roedhy Poenvanto Yulinda Tanari Susi Octaviani SD Suci Primilestari Darda Efendi Ade Wachjar 46

Pengaruh Lingkungan (Sifat Fisik dan Kimia Tanah Serta Iklim) Tcrhadap Cemaran Getah Kuning Buah Manggis (Garcillia Mangostanll L) - Roedhy Poenvanto Martim Syaifili Anwar M Jawed A Syah 61

BIDANG ENERGI

Rekayasa Bioproses Produksi Bioetanol dari Biomasa Lignoselulosa Tanaman Jagung Lifegt C)Cle Assessment (LCA) dan Analisis Teknoekonomi - Djwnali Mangunwidjaja Anas Miftah Fauzi Sllkardi ~Vagiman 77

BIDANG SUMBERDAYA ALAM DAN LINGKUNGAN

Penanaman Tanaman Penutup Tanah untuk RehabiIitasi Lahan Kritis di Sekitar Tambang Emas di Gunung Pongkor Melalui Kemitraan dengan Masyarakat di Kecamatan Nanggung Kabupaten Bogor Asdar [swati Eflni Dwi Wahjllnie Khllrsatlll Munihah 91

Polensi Serapan Karbon oleh Tanaman Jarak Pagar di Indonesia - Herdhata Agusta Muhammad Syakir Endang Warsiki Fijin Nashirotun Nisya 107

iv

Pengembangan Fotobioreaktor Isaes untuk Kultivasi Mikroalga dengan Menggunakan Gas CO2 Mumi dan Pemiskinan Nutrien - Mt4izat Kawaroe Ayi Rachmat Abdul Haris 120

Pereneanaan Kebun Wisata Pertanian Gunung Leutik Ciampea Bogor -Nizar Nasrullah Afra DN Makalew Dewi Sukma Tati Budiarti 137

Pola RAPD Aktivitas Trypsin Inhibitor dan A-Amylase Inhibitor pada Pohon Sengon (Paraserianthes Falcataria) yang Tahan Terhadap Serangan Hama Boktor (Xystrocera Fesliva) - Noor Farikhah Haleda Ulfah Juniarli Siregar 156

Pengembangan Jarak Pagar (Jatropha Curcas Linn) dalam Sistem Agroforestry di Areal Perum Perhutani Unit III Jawa Barat dan Banten Nurheni Wijayanto Lailan Syaufina Istomo 171

Identifikasi Trikoma Kelenjar untuk Produksi Artemisinin pada Artemisia Annua LMenggunakan Pendekatan Molekular - Utut Widvastuti Juliami Yull Widiastuti Dania Fajri 185

BIDANG BIOLOGI DAN KESEHATAN

Efektivitas Fage Litik dari Lert Pada Pemecahan Sel Patogen Entcrik Salmonella sp Resisten Antibiotik - Sri Budiarti Iman RlIsmwUI Riri Novita Sunarti 199

BIDANG SOSIAL DAN EKONOMI

IbM Kclompok Tani Hutan Kopi Desa Warga Jaya Kccamatan Sukamakmur Kabupaten Bogor Jawa Barat - Ade Wachjar Ani Kurniawati Adiwirmaf1 211

Dampak Kebijakan dan Efektivitas HPP GabahBeras terhadap Kesejahteraan Petani Indonesia - Ahyar Ismail Eka Illtal KP Noviwra Nuva 225

Studi Indikator Kemiskinan pada Masyarakat dan Misklasifikasi Orang Miskin Menurut Kriteria BPS Bank Dunia dan SiY0gyO Ali KIIOIIISUfl

Ala Hadi Dharmmvan Saharrudin A(jillsari

Pengembangan Model MilIeniwfl E(o- Village Optimalisasi Transaksi Pangan dan Energi Keluarga untuk Perbaikan Gizi - Clam M Kllslwrto Ikeu Tanziho Ellis SllIUlrti Siti AIIl(lfwh Anna Fatchiya 255

Problematika Mahasiswa IPB dalam Menulis Skripsi Ditinjau dari Sudut Pandang Kebahasaan - Defina Hellnv Krilhl1(lwati Endallg Sri Wahvufli Krishandini Mukhlas Ansori 271

Internalisasi Biaya Ekstemal dan Desain Sistt~m Pengelolaan Sampah Komunal (Studi Kasus Kawasan Hunian di Kota Bogor dan Cipinang Muara Jakarta) Eka Intan Kumala Putri Rizal Bahtiar 286

Analisis Transmisi Harga dalam Supply Chain Heras Indonesia - Harmini Rita Nurmalina Ratna Winandi Tintin Sarianti 301

Penguatan Tata Kelembagaan dalam Penanganan Ne1ayan Tradisional di Wilayah Perbatasan Indonesia-Australia - Luky Adrianto Akhmad Solihin Moch Prihatna Sobari 314

Strategi Komersialisasi Produk Hasil Inovasi Melalui Optimalisasi Model Kerjasama pada Badan Litbangtan Mamun Sarma A Kohar Irwanto Mming Nugrahani Erlita Adriani 330

IbM Kelompok Petani Temak Ayam Lokal Langka dan Rawan Punah di Kabupaten Tulungagung Jawa Timur- Maria Ulfah Edit Lesa Adita 346

Sistem Pengambilan Keputllsan Cerdas untuk Peningkatan Efektivitas dan Efisiensi Manajemen Rantai Pasok Komoditi Pertanian dan Produk Agroindllstri Marimin Taljik Djatfla SlIharjito Retflo Astllti DUdit NNugral( 5yarifHidayat 359

Persepsi dan Sikap Mahasiswa terhadap Pembelajaran Bahasa Indonesia di TPB IPB - Mukhlas Ansori lielli Krishnawati Defila Krishandini poundndang 5i Wahlllli 373 I Analisis Kcpllasan Mahasiswa TPB terhadap Kualitas Layanan Dosen Bahasa Inggris MKDU Institut Pertanian Bogor - Nilmvati Sofyall Irma Rasita Gloria Banfs TOllthowi Djauwri 386 shyBIDANG TEKNOLOGI DAN REKAY ASA

Rekayasa Biopolymer Hasil Samping Pabrik Tapioka (Onggok) sebagai Enriched Soil Conditioner Tahap Sintesis SlIperabsorben - Anwar Nul Zainal Alim lvas ud Mohammad Khotib Ahmad SjahrizCl 401

Rekayasa Proses Pembllatan dan Pemanfaatan Membran Ultrafiltrasi SeluJosa Asetat dari Kayu Sengon - Erliza Noor Cut Mellrah Rosnelly Kaseno 416

Desain dan Pengujian Kine~ja Prototip-I Mesin Kepras Tebu Tipe Pisau Rotari - PA S Ra(ite W He rnw wall Joko W M Suhil Safriandi vl Habibullah 431

Karakteristik dan Aktivitas Antioksidan Nanopartikel Ekstrak Kulit Mahoni Tersa]ut Kitosan - Svamsul Faah Sillistivani Dimas Andrianto 441

VI

Pengembangan Kualitas Perekat Likuida Tandan Kosong Sawit - Surdiding Ruhendi Tito Sucipto 456

Pengembangan Sistem Informasi Berbasis Teknologi Informasi Untuk Pemberdayaan Petani Sayuran - Sumardjo Relno Sri Rartati Mulyandari 472

Teknologi Separasi Bahan Aktif Temulawak Menggunakan Biopolimer Temlodifikasi Berbasis Limbah Produksi Sagu - Tun Tedja Ira wadi Renny Purwaningsih Djarot S Rami Seno 490

Teknologi True Shallot Seed (TSS) sebagai Bahan Tanam untuk Meningkatkan Produktivitas Bawang Merah - Winarso Drajad Widodo Roedhy Poerwanto Nani SlImarni Gina Aliya Sopha 506

INDEKS PENELITI VIII

vii

Proidin~ HIIIimiddot1asi PellelitialllPB lull

REKA VASA BIOPOLYMER HASIL SAMFING PABRIK TAPIOKA (ONGGOK) SEBAGAI ENRICHED SOIL CONDITIONER TAHAP

SINTESIS SUPERABSORBEN (Synthesis of Nutrient Enriched Soil Conditioner from Cassava Waste Pulp)

Anwar Nurl2) Zainal Alim Masudl

2) Mohammad Khotib l 2 Ahmad Sjahriza 12)

lDep Kirnia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IPB 2)Laboratorium Terpadu IPB

ABSTRAK

Polimer yang memiliki kemampuan daya serap air tinggi dapat digunakan sebagai soil conditioner Kemampuan polimer menyerap air minimal 100 kali bobot awalnya dikatergorikan sebagai polimer superabsorben (SAP) Pada penelitian ini akan dikaji sintesis dan sifat duri SAP yang diperolch melalui graft copolymerization akrilamida (AAm) pada onggok menggunakan ammonium persulphate (APS) sebagai inisiator dan NN-methylene-bis-acrylamide (MBA) sebagai cross linker Kopolimerisasi dilakubn pada suhu 70C 3 jam dan disaponifikasi dengan NaOH I M 2 jam Konscntrasi akrilamida dan onggok serta jumlah MBA dan APS dioptimasi menggunakan disain fractional factorial SAP yang diperoleh memiliki daya serap air sebesar 1014 gIg pada konsentrasi AAm 75 MBA 25 mg dan APS 250 mg Oaya serap ini seslIai dengan hasil yang diperoleh peneliti lain Keberlangsungan proses grafting-crosslinkiflg ditunjukkan oleh adanya perbedaan spektrum IR antara onggok dan prod uk gratingshycrossinking yang mengindikasikan antara lain terbentuknya gugus am ida Kinetika swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=05 menit yang menggambarkan Jaju swelling lebih tinggi dibandingkan SAP berbasis polisakarida lainnya Daya serap air meningkat dengan meningkatnya pH dari 1-7 dan menurun cembali pada pH 8 - 12 Daya serap maksimum dicapai dalam lamtan basa (pH 7-9) tepatnya pada pH 75 berdasarkan persamaan kuadratik y=-4060+2368x-158x2

r2=0968

Kata kunci Onggok snperabsoben grafting-crosslinking kinetika swelling

ABSTRACT

Polymer with a high water absorption capability can be llsed as a soil conditioner If it can absorb water at least 100 times its initial weight is categorized as superabsorbent polymers (SAP) This study deals with the synthesis and characterization of graft copolymerization of acrylamide (AAm) on onggok using ammonium persulphate (APS) as an initiator and NN -methy1ene-bis-acrylamide (MBA) as a crosslinker It was conducted at 70C 3 hours and saponified with NaOH 1M 2 hours AAm and onggok concentrations as well as MBA and APS amounts were optimied using fractional factorial design SAP obtained has water absorption capacity (Qcy) of 10 14 gig at AAm 75 MBA mg and APS 250 mg It is comparable to that obtained by other worker Grafting-crosslinking copolymer was confirmed by infrared spectra where it was found to exhibit ail characteristic bands of both polysaccharides of onggok and acrylamide units The swelling kinetics of SAP in distilled water follows exponential-association equation with rate parameter (L )=05 minutes that indicates mllch higher swelling rate as compare to that of SAP with other polysaccharides backbone The swelling rate of the SAP increased at pH I to 7 and decreased at pH 8 0 12 The maximum QC4 of the SAP WJS achieved at pH according to the equation y=--+060+2368x-IS8xc r2=0968

Key words Onggok sllperabsobent grafting-crosslinking swelling kinetics

-tOl

Prosiding Hasil-iasil PCIclirian iPB ui i

PENDAHULUAN

Ketcla pohon merupakan salah satu tanaman budidaya yang banyak di

Indonesia Areal ketela pohon pada tahun 2009 adalah lebih dari 12 juta hektar

dengan produktivitas 182 QulHa dan produksi mendekati 22 juta ton (BPS 2009)

Pengolahan ketela pohon menjadi tepung tapioka dihasilkan onggok sebagai hasil

samping sekitar 114 dari ketela pohon segar Harga sangat rendah dan menurut

hasil penelusuran pustaka belum ditemukan informasi pemanfaatan onggok yang

memiliki nilai ekonomi tinggi

Komponen utama onggok adalah pati dan selulosa (Nikmawati 1999)

Kandungan gugus hidroksil yang tinggi memungkinkan dilakukannya modifikasi

diantaranya menjadi superabsorben (SAP) SAP mampu menyerap dan

mempertahankan cairan serta melepaskannya kembali (Zhang et al 20(6)

Polimer dikategorikan sebagai superabsorben jika memiliki kemampuan

menyerap air lebih dari 100 kali berat aslinya (Zhang el at 2007) SAP yang

tersedia di pasar memiliki biodegradabilitas relatif rendah dan menyebabkan tidak

ramah lingkungan dalam jangka panjang Oleh karena itu studi intensif telah

dilakukan untuk menggunakan polimer alami yaitll pati dan selulosa agar SAP

bersifat biodegradable (Nakason et al 2010)

Secara umum SAP disintesis melalli grafti1lg atnu RraftillR-crosslinkillg

copolymerization Monomer yang digunakan dalam grafting copolymerization

adalah asam akrilat akrilonitril dan akrilamida (Li el (II 2007 Teli dan

Waghmare 20(9) dan sebagai crosslinkers adalah N N-metilen bis-akrilamida

(MBA) triacrylate trimethylpropane dan 14-butadienol dimetakrilat (Swantomo

et al 2008) Sedangkan inisiator yang umulI1 digllnakan adalah persulfat hidrogen

peroksida (Moad amp Salomo 2(06) dan cerium (Ebrll et (II 20(8)

Graft copolymerization telah dilakukan llnlllk memodifikasi pati singkong

menjadi SAP (Khalil amp Farag 1998 Lanthong et al 2006) Selain pati

lignosellulose dan turunannya juga digllnakan sebigai sllbstrat llntllk Graft

copolymerization (Hon 1982) Campuran akrilamida (AAM) dan asam akrilat

(AA) di grafting pada pati gandum menggunakan kalium persllifat (KPS) sebagai

-+02

Prosiding ffdBmil Pelleiriall IPB 2011

inisiator (Teli amp Waghmare 2009) SAP yang dihasilkan dari grafting-crosslinking

diharapkan memiliki daya serap air tinggi dan melepaskannya dengan perlahan

Tujuan penelitian adalah mensintesis SAP melalui grafting-crosslinking

onggok dengan akrilamida sebagai monomer APS sebagai inisiator dan MBA

sebagai crosslinker serta dioptimasi ketiga parameter tersebut menggunakan

disain fractional factorial Karakterisasi produk grafting-crosslinking meliputi

kinetika swelling dalam air suling dan perilaku swelling dalam larutan NaCl dan

berbagai nilai pH

METODE PENELITIAN

Pre-treatment Onggok

Sampel onggok tapioka dicllCi dengan air sampai filtrat hasil pencucian

jernih kemudian dikeringkan Kemudian onggok tapioka kering dihaluskan hingga

berukuran plusmn I00 mesh Sampel kemudian dianalisis proksimat yang terdiri dari

penentuan kadar air (metode gravimetri) kadar abu (metode gravimetri) kadar

lemak (metode soxhlet) kadar protein (metode Kjeldahl) dan kadar karbohidrat

(metode fenol-H2S04)

Kopoiimerisasi Grafting-Crossillking

Optimasi Grafting-crosslinking dilakukan menggunakan disain fractional

factorial dengan 3 faktor dan 2 level The faktor berupa konsentrasi akrilamida

(60-90) APS (200-300 mg) dan MBA (15-35 mg) (Table I) Sejumlah onggok

tapioka ditimbang dan ditambahkan akuades hingga terbentuk slurry di dalam

labu Ieher tiga yang telah dilengkapi dengan kondensor aliran gas nitrogen

termometer dan stirrer Kemudian dipanaskan hingga suhu 95degC selama 30 menit

dengan kondisi atmosfer gas nitrogen Setclah itu suhu diturunkan menjadi 60shy

65degC lalu ditambahkan sejumlah inisiator APS sambil diaduk selama 15 menit

Kcmudian ditambahkan sejumlah akrilamida dan MBA secara perlahan laiu suhu

dinaikkan menjadi 70degC dan direaksikan selama 3 jam Produk yang dihasilkan

dipresipilasi dengan metanol dan etano Setelah itl produk direfluks dengan

aseton sdama 1 jam Lalli dikeringkan iengan suhu 60C hingga bobot prodllk

-1-03

PrlJsiding Hasil-Hasil Penclitiall 1 PH 2u II

konstan Produk kering digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil

berukuran 80-100 mesh

Tabel I Desain percobaan screening kopolimer grafting-crosslinking onggok tapioka dengan akrilarnida

No Onggok tapioka () Akrilamida () MBA (mg) APS (mg) 1 40 60 15 300 2 40 60 15 300 3 40 60 35 200 4 40 60 35 200 5 25 75 25 250 6 25 75 25 250 7 25 75 25 250 8 25 75 25 250 9 10 90 15 200 10 10 90 15 200 I I 10 90 35 300 12 10 90 35 300

Saponifikasi (Nakason et a12010)

Sebanyak 40 gram kopolimer graft ditambahkan 100 ml NaOH 1M Jan 100

mt akuades dan dipanaskan sampai sllhll 90degC selama 2 jam Sctelah dinetralkan

dengan penambahan HCl I M lalu dikoagulasi Jan dipresipitasi dengan metanol

dan etano Hasil kopolimer saponifikasi dikeringkan pad a suhll 60C Kcmudian

proJuk kering digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil berukllran plusmn 80

mesh

Pengukuran Daya Serap Air (Nakason et a120lO)

Sejumlah kopolimer kering baik sebelum mauplln setelah saponifikasi

direndam dalam akuades pada suhu ruang untuk mendapatkan pengembangan

yang seimbang Kemudian sampel yang telah mengembang dipisahkan Jari air

yang tidak terse rap dan disaring hingga partilkel lebih dari 100 mesh

Kesetimbangan penyerapan air (Qy) ditentukan dengan mcnimbang sampeJ yang

m2-mlrelah mengemhang dengan persltlmaan sebagai berikllt Qi ~

dengan 1111 dan m adalah hasil penimbangan sampel kering dan sam pel yang telah

mengembang

Prosiditlg lfasil-Hasil Penelitiall IPB 2011

Karakterisasi SAP

a Kinetika swelling

Kinetika swelling dari SAP dilakukan dengan merendam SAP 10 plusmn 001 g

dengan ukuran partikel 100 mesh dalam air suling 800 ml dan diukur daya

serap air SAP pada interval tertentu

b Sensitivitas lingkungan

I Sensitif pH

Ketergantungan swelling terhadap pH diidentifikasi dengan merendam

SAP 10 plusmn 001 g dalam larutan yang memiliki pH 1-12 Daya serap

maksimum ditentukan dari persamaan perilaku swelling pada berbagai

nilai pH

2 Sensitif salinitas

Daya serap air dari SAP diukur datam tarutan dengan berbagai konsentrasi

NaCI(O1-1 M)

c IR Spectral Analysis

d Efisiensi grafting

Efisiensi grafing dihitung dari rasio grafting mengikuti persamaan berikut

100 [No x (MW acrylamide)l o AW Nltrogen

Grafting ratio = -----~---~----=--100 shy rNo x (MW aclamide)ll 0 AW Nltrogen

N percentage of nitrogen of sample (Kjeldahl method) MW molecular weight A W atomic weight

grafting ratio Grafting efficiency () = xlOO

monomer persentage from onggok

HASIL DAN PEMBAHASAN

Onggok Lapioka yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan

superabsorben dicuci terlebih dahulu untuk merighilangkan pengotor lalu

dihaluskan hingga berukuran plusmnIOO mesh untuk meningkatkan luas pennukaan

sehingga reaksi yang terjadi lebih sempuma Onggok tapioka juga dilakukan

analisis proksimat atau perlakuan pendahuJuan untuk mengetahui kandungan

--105

Prosiciing Hasil-Hasil PeneliliulIlPB lOll

kimia yang terkandung di dalamnya Analisis yang dilakukan an tara lain

penentuan kadar air abu lemak protein dan karbohidrat (Tabel 2)

Tabe1 2 Hasil analisis proksimat

Analisis Kadar ()

HasH penelitian ini Pratama (2009) Air 1130 2000 Abu 055 017 Protein 456 157 Lemak 021 026 Karbohidrat 8270 6800

Berdasarkan hasil yang diperoleh kandungan terbesar dalam onggok

tapioka yaitu karbohidrat sebesar 8270 Hasil ini sejalan dengan yang telah

dilakukan oleh Pratama (2009) dengan kadar karbohidrat sebesar 6800 Selain

itu hasil ini juga membuktikan bahwa tidak diperlukan penghilangan protein

(deproteination) lemak (defatting) dan mineral (demineralization) karena

kandungannya yang sangat rendah

Kopolimer Grafting-Crosslillkillg

Onggok tapioka digunakan sebagai kerangka utama dalam kopolimerisasi

grafting-crosslinking dengan akrilamida sebagai monomer APS sebagai inisiator

dan MBA scbagai crosslinker dengan reaksi pada lampiran 4 Kopolimerisasi

dilakukan dengan berbagai komposisi dalam kondisi gas nitrogen Gas nitrogen

berfungsi menghilangkan oksigen dari sistem reaksi dan meminimalisasi radikal

peroksida yang dapat menghambat rekasi kopolimerisasi sehingga pembentukan

homopolimer dapat dihindari (Kurniadi T 20 I 0) Suhu kopolimerisasi yang

digunakan yaitu 700C yang telah dilakukan oleh Lanthong et al (2006) Li A

Zhang J Wang A (2007) Hua S Wang A (2008) Produk hasil kopolimerisasi

dipresipitasi dengan metanol dan etanol untuk mengikat air dalam produk serta

diretluks dengan aseton untuk menghilangkan homopoiimer Setelah itu

kopolimer yang terbentuk dilakukan pengujian kaditr nitrogen dan cfisiensi

grafting (Tabel J) serta karakterisasi analisis gugus fungsi dengan FfIR

40n

Prosiding llilsil-llilsil PeneliriuII1PB lij

Tabel 3 Kadar nitrogen efisiensi grafting dan daya serap air kopolimer grajtingshycrosslinking onggok tapioka dengan akrilamida

Nitrogen ()Onggok Efisiensi

Akrilami MBA APS Sebelum Setelahtapioka graftingda () (mg) (mg) saponifika saponifika saponifika saponifika

Sebelum

() () SI 51 SI

40 15 300 1251 959 3471 45813

40 60 15 300 1146 705 2775 1625 44907

40 60 35 200 1163 804 2875 2839 51432

40 60 35 200 1330 755 4144 2324 51681

25 75 25 250 1430 974 5278 2944 127987

25 75 25 250 1410 1077 5019 3167 103347

25 75 25 250 1407 1068 4982 2928 101932

25 75 25 250 1447 970 5514 2529 82764

10 90 15 200 1615 990 9052 4087 40767

10 90 15 200 1660 1055 10647 4223 47352

10 90 35 300 1608 1166 8839 322 83814

10 90 35 300 1650 1081 10254 3703 89574

Tabel 4 Daya serap air maksimum setelah saponifikasi berdasarkan perbandingan bahan dasar dengan monomer dari beberapa penelitial1

Maximum water absorbent Komposisi SAP

Result of this study (25 onggok75or acrylamide)

Li el af (2007) 20ot) starch80 acrylic acid

~akason et al (2010) 50 starch50

1040

1077

606

Daya serap air dari SAP saponifikasi sek

sehingga dikategorikan sebagai superabsorbenL

itar 1000 kali

Un-saponified

bobot

SAP

awalnya

mcmiliki

daya serap yang lebih rendah (Gambar 1) dan seperti yang dilaporkan olch Li et

al (2006) dan Nakason et (It (2010) (Tabel 4) Peningkatan daya scrap air dalam

saponified SAP erat hubunzannya dengan muatan dalam sistem polimcr akibat

adanya konversi gugus fungsi amida (-COONH) menjacli gugus karboksi lat (shy

COOH) (Teli Waghmare 2009) Fenomena ini ditunjukkan dcngan bcrkurangnya

kandungan nitrogen setelah saponikasi (Gambar 2) Kandungan nitrogen

terbanyak terdapat pad a kopolimer dengan komposisi akrilamida 90(lc yaitu pada

kopolimer 4 dan 5 Kandllngan nitrogen ini menentukan efisiensi grafting

Semakin besar komposisi monomer semakin besar efisiensi gmftillg narnlln tidnk

W7

Prosiding Husil-Hasll Penelitall IPB 2011

mempengaruhi daya serap au karena daya serap air dipengaruhi oleh struktur

ruang dan karakter hidrofilik

1100 1

1000

~ 800 ~ 600

E400

100

o

Sfbflum I 40 onggok 60 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APS -aponlhkaioj 2 40 onggok 60 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS etelah -aponiftkalti 3 25 onggok 75 acrylamide 25 mg MBA amp 250 mg APS

4 10 onggok 90 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS 5 10 onggok 90 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APSJJJJ

middotmiddotTmiddotmiddotmiddotmiddot

3 Kopolinl~r

Gambar 1 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap daya serap air

KopoHmer

18

1G

14

l 11 rot-lmnc 10

tshy ~Jpollltiloai

i 8

o

Gambar 2 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap kandungan nitrogen

Optimasi grafting-crosslinking onggok-acrylamide menggunakan disain

fractional factorial dengan perangkat lunak Minitab 16 memperoleh parameter

optimum pada 75 akrilamida 25 mg MBA dan 250 mg APS dengan day a serap

10401 gig nilai probabilitas dari model kuadratik dalam uji Anova lebih kecil

dari 005 yang memperkuat hasil optimasi diatas Visualisasi model ini berupa

curvature kuadratik seperti yang disajikan pada Gambar 3

Gambar 3 Pola kurva optimasi grafted-crosslinked SAP

-+08

Prosiding Hasil-Hasil Penelitian IPB ~) 11

Karakterisasi Produk Grafting -Crosslinking

Produk grafting dan erosslinking dalam optimasi juga dikarakterisasi untuk

memastikan bahwa sintesis berlangsung dengan baik Pola spektrum IR onggok

berbeda dengan pola produk grafting-eros slinking tanpa dan dengan saponifikasi

(Gambar 5) Pita serapan pada bilangan gelombang 3348-3201 em

mengindikasikan adanya vibrasi -OH dan -NH Tiga pita serapan 1149-53 1080

dan 1026 em -1 mengindikasikan adanya vibrasi C-O-C Spektrum IR onggok-gshy

AAm yang spesifik ditunjukkan pita serapan pada 3201 1662 and 1616 em-I

yang mengindikasikan N-H C=O dan tekuk N-H dari gugus amida Pita serapan

IR pada bilangan gelombang 1406 em- 1 yang tajam menurut Pourjavadi 2006

menunjukkan pita ulur anion karboksilat dari SAP disaponifikasi SAP

disaponifikasi memiliki pita serapan yang sarna dengan pita serapan yang

dikernukan oleh Pourjavadi Namun pita yang sarna tidak tampak pada SAP yang

belum disaponifikasi (UN-SAP) Hal ini menunjukkan proses saponifikasi [elah

berIangsung

Onggck Unsapcnthed SF Sapltrllfiei s-F

Gambar 5 Spektrum IR dari onggok produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi

Kinetika Sweeting

Karakterisasi lain dari produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan

saponifikasi) adalah slvelling kinetics Gamhar 6 menyajikan pola penyerapan

produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi dengan ukuran

409

Prosiding Hasil-Hasil PenPiillun IPB 201 I

partikel plusmn100 mesh Pada waktu 0-10 menit penyerapan air meningkat tajam

kemudian mulai stabil setelah 10-60 menit waktu pengamatan Data yang

diperoleh dari pengukuran daya serap air produk selama selang waktu pengamatan t

mengikuti Voigt-based equation (Pourjavadi et al 2010) St = Se (1 - e-)

St (gig) adalah swelling pada waktu ke-t Se (gig) adalah swelling pada waktu

kesetimbangan t=waktu swelling (menit) dan T adalah parameter laju serapan

Voigt-based equation merupakan persamaan tipe pola pertumbuhan yang sarna

dengan persamaan exponential association 2 yaitu (y=a( l_e-bX)) yang ada dalam

software CurveExpert Pencarian model menggunakan software CurveExpert 14

diperoleh persamaan dari swelling kinetic produk grafting-crosslinking tanpa dan

dengan saponifikasi sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St = 31809 (1 - e-1715 t) r2 = 0936 ~ sesudah Saponifikasi

~-0iJ 400 shy

~ 300 Q

200co f-- --UN-SAP100 ~

co ~

~- - ------------ --S-SAPco 0 0

0 20 40 60 XO

waktu (menit)

Gambar 6 Kinetika swelling dari produk grafting-crosslinking hasil optimasi yang direndam dalam air

Dari persamaan diatas diperoleh nilai T untuk produk grafting tanpa dan

dengan saponifikasi dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109

dan 059 menit Parameter laju ini (T) mengukur resistensi permeasi air sehingga

nilai T semakin kecil maka kecepatan up take air semakin tinggi Beberapa

publikasi menunjukkan nilai T misalnya kitosan-g-PAAm tanpa dan dengan

saponifikasi (ukuran partikel 60-80 mesh) berturut-turut sebesar 25 dan 13 menit

(Pourjavadi amp Mahdavinia 2006) (pati-karagenan)-g-PAN dengan saponifikasi

(ukuran partikel 60-80 mesh) sebesctr 75 menit (Pourjavadi et al 2010) Sebagai

Prosiding HasimiddotHasil Penealall PB IJ

perbandingan laju dan kapasitas absorpsi dari onggok-g-AAm SAP lebih besar

dari diapers komersial dan sanitary napkins (Gambar 7

o 50

onggok-g-AAm SAP

100 TJ50 200 250Imes

300

I

Gambar 7 Absorpsi napkins

air dari onggok-g-Aam SAP diapers komersial dan sanitary

Pola absorpsi air terhadap

Kajian pola absorpsi

variasi pH

air dari soil conditioner pada berbagai nitai pH

menggunakan larutan Hel dan NaOH dengan rentang pH 2-12 Pola serapan air

meningkat pada rentang pH 1-7 dan menurun kembali pada pH 9-12 (Gambar 8) 2serta mengikuti persamaan kudartik y=-4060+2368x-lS8x r2=0968 Serapan

air maksimum dicapai pada rentang pH 7-9 dan berdasarkan persamaan tersebut

diperoleh serapan maksimum pada pH 7S Daya serap soil conditoner menurun

pada kondisi asam dan basa Hal ini berkaitan dengan swelling osmotic pressure

(Horkay et at 2000 Kaith et ai 2010) Tekanan swelling untuk hidrogel

9bermuatan lemah mengikuti persamaan berikut Trion = RT IeCi - q)

dimana Ci9 dan q masing-masing adalah konsentrasi molar ion di dalam dan

diluar gel yang swelling R konstanta gas dan T=suhu

5000 c 0 40000 0 o- 3000Ilgt tIO otii111_ 2000 (II III 1000 3

00

deg 155 10pH

Gambar 8 Pola serapan air SAP pada berbagai nilai pH

tIl

lrosidillg Hisil-HasO PenciirialllPB 2011

Serapan air maksimum soil conditioner dicapai pad a pH netral karena pada

kondisi ini konsentrasi ion dalam larutan diluar gel (eksternal) dapat diabaikan

sehingga 1tion menjadi besar dan mengakibatkan serapan menjadi besar Selain itu

tolakan elektrostatik antar ion karboksilat dalam soil conditioner membantu

meningkatkan serapan air Dalam medium pH asam nilai 1tion sangat kecil karena

ion karboksilat menjadi terprotanasi (Kaith et al 20 1 0) karenanya tolakan ion

karboksilat ternetralkan sehingga gel tidak dapat swelling Dalam medium bas a

gugus ~COOH terdissosiasi sempurna tetapi konsentrasi Na+ dan-OH dapat

menurunkan nilai 1tion sehingga daya serap air menurun

Efek salinitas

Pada umumnya kapasitas absorpsi SAP lebih rendah ketika dalam larutan

garam Efek salinitas dilakukan menggunakan larutan NaCI 01 1 M dan pola

scrapannya disajikan pad a Gambar 9 Pola swelling SAP daJam larutan garam

mengikuti persamaan Swelling = k Isaltr dimana k=swelling pada konsentrasi

garam tinggi n=mengukur ketergantungan swelling pada konsentrasi garam Pola

swelling dari SAP onggok-g-AAm mengikuti persamaan Swelling = 2906

[NaClro1s dengan k=2906 dan n=035 hal ini mengindikasikan bahwa

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan SAP

- iOO

~ 90

= 80 S c 70 600

tl ell 50 40lt11-ell 30

i

000 050 l00 LSO NaCl

Gambar 9 Pola serapan ait oari SAP paJa berbagai konsentrasi Nae

Prosiding Hasif-fIi PII1tlililill PS ul

KESIMPULAN

Onggok memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi 8270 dan

berpotensi untuk dimodifikasi melalui grafting-crosslinking dengan akrilamida

menjadi soil conditioner Parameter yang berpengaruh dalam proses graftingshy

crosslinking dari hasil optimasi dengan rancangan fractional factorial adalah

konsentrasi monomer (akrilamida) pada rentang 60-90 crosslinker (MBA) pada

rentang 15-35 mg dan Inisiator (APS) pada rentang 200-300 mg Kinetika

Sweeling produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan saponifikasi) mengikuti

Voigt-based equation atau exponential association 2 sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St 31809 (1 - e-1715 t) r2 0936 ~ sesudah Saponifikasi

Parameter laju (r) untuk produk grafting tanpa dan dengan saponifikasi

dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109 dan 059 menit Pola

absorpsi air dari soil conditioner terhadap variasi pH mengikuti persamaan

kudartik y=-4060+2368x-158x2 r2=0968 dan serapan air maksimum dicapai

berdasarkan persamaan tersebut diperoleh pada pH 75 Pola swelling dalam

larutan gamm (efek salinitas) dari soil conditioner mengikuti persamaan dan

Swelling = 2906 [NaClro35 dengan k=2906 dan pound1=035 yang mengindikasikan

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini didanai oleh kementerian riset dan teknologi Indonesia dan

dukungan LPPM IPB

DAFT AR PUST AKA

[AOAC] Association of Official Analytical Chemist 1999 Official Methods of Ana(vsis ~lAOAC International 8th ed Maryland AOAC InternationaL

Badan Pusat Statistik (BPS) 2009 Luas Panen Produktivitas dan Produksi Ubi Kayu Menurut Provinsi 2009 A vail able from huplwwwbpsgojdtab_

413

7

Prosiding flui~llwil PelldirialllPH lUll

subview php tabel= I ampdaftar= Iampid_subyek~53ampnotab=14 [Access November 2011]

Ebru AI G GuClu T B iyim S Emik and S 6zgumu~ 2008 Synthesis and properties of starch-graft-acrylic acidlNa-montmorillonite superabsorbent nanocomposite hydro gels 1 Appl Polym Sci 109(1)16-22 001 101002app27968

Hua S and A Wang 2009 Synthesis characterisation and swelling behaviours of sodium alginate-g-poly(acrylic acid)sodium humate superabsorbent Carbohydr Polym 75 79-84

Hon DN 1982 Gmji Copolimerization of Lignocellulosic Fibers Washington DC American Chemical Society

Horkay E I Tasaki and P 1 Basser 2000 Osmotic Swelling of Polyacrylate Hydrogels in Physiological Salt Solutions Biomacromolecules 1 84-90

Khalil ML and S Farag 1998 Utilization of some starch derivatives in heavy metal ion removal ] Appl Polym Sci 6945-50

Lanthong P R Nuisin and S Kiatkamjornwong 2006 Graft copolymerization characterization and degradation of cassava starch-g-acrylamideitaconic acid superabsorbents Carbohydr Polym 66229-245

Li A JP Zhang and AQ Wang (2007) Utilization (~fstrch and clay for the preparation otsllperabsorbell composite Biores Technol 98327-332

Mond G and DH Solomon 2006 The Chemist) of Radical Polymerizatioll 2nd

EdnElsevier Inc

N akason C T Wohmang A Kaesaman and S Kiatknmjornwong 2010 Preparation of cassava starch-graft-polyacrilamide superabsorbents and associated composites by reactive blending Carbohydr Polym 81 348-357

Nikmawati 1999 Pola konsumsi pangan tingkat kecukupan gizi dan status gizi kaitannya dengan budaya makan onggok pada masyarkat Cirellndell Cimahi Jawa Barat [tesis] Bogor Fakultas Ekologi Manusia Institor Pertanian Bogor

Pouriavadi A R Soleyman GhR Bardajee and F Seidi20 10 y-Irradiation Synthesis of a Smart Hydrogel Optimization Using Taguchi Method and Investigation of Its Swell ing Behavior Transactions c- Chemislly and Chemical Engineering 17( I ) 15-23

POURJAV ADI A and Gh R MAHDAVINIA2006 Superabsorbency pHshySensitivity and Swelling Kinetics of Partially Hydrolyzed Chitosan-gshypoly(Acrylamide) Hydrogels Turk 1 Chelll 30595 608

ProsidillK Hasil-Hasil Pellelilial11PB 011

Pratama AG 2009 Mempelajari Pengaruh Konsentrasi Ragi Instan dan Waktu Fermentasi Terhadap Pembuatan Alkohol dari Ampas Ubi Kayu (Manihot utilisma) [skripsiJ Medan Fakultas Pertanian-USU

Swantomo D K Megasari and R Saptaaji 2008 Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron Jurnal Fisika Nuklir 2 143shy156

Teli MD and NG Waghmare 2009 Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste Carbohydr Polym 78492-496

Wallace A and GA Wallace 1986 Effects of very low rates of synthetic soil conditioners on soils J Soil Sci 141324-327

Zhang 1 A Li and A Wang 2006 Study on superabsorbent composite VI Preparation characterization and swelling behaviors of starch phosphateshygraft-acrylamideattapulgite superabsorbent composite Carbohydr polym 65(2)150-158

Zhang 1 G Wang and A Wang 2007 Preparation and Properties of Chitosanshyg-poly(acrylic acid)Montmorillonite Superabsorbent Nanocomposite via in Situ Intercalative Polymerization J Indust Eng Chem Res 46(8)2497--2502

415

Page 5: 1111111111'1 - IPB University · 2015. 9. 2. · swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=0.5 menit, yang menggambarkan

Pengembangan Fotobioreaktor Isaes untuk Kultivasi Mikroalga dengan Menggunakan Gas CO2 Mumi dan Pemiskinan Nutrien - Mt4izat Kawaroe Ayi Rachmat Abdul Haris 120

Pereneanaan Kebun Wisata Pertanian Gunung Leutik Ciampea Bogor -Nizar Nasrullah Afra DN Makalew Dewi Sukma Tati Budiarti 137

Pola RAPD Aktivitas Trypsin Inhibitor dan A-Amylase Inhibitor pada Pohon Sengon (Paraserianthes Falcataria) yang Tahan Terhadap Serangan Hama Boktor (Xystrocera Fesliva) - Noor Farikhah Haleda Ulfah Juniarli Siregar 156

Pengembangan Jarak Pagar (Jatropha Curcas Linn) dalam Sistem Agroforestry di Areal Perum Perhutani Unit III Jawa Barat dan Banten Nurheni Wijayanto Lailan Syaufina Istomo 171

Identifikasi Trikoma Kelenjar untuk Produksi Artemisinin pada Artemisia Annua LMenggunakan Pendekatan Molekular - Utut Widvastuti Juliami Yull Widiastuti Dania Fajri 185

BIDANG BIOLOGI DAN KESEHATAN

Efektivitas Fage Litik dari Lert Pada Pemecahan Sel Patogen Entcrik Salmonella sp Resisten Antibiotik - Sri Budiarti Iman RlIsmwUI Riri Novita Sunarti 199

BIDANG SOSIAL DAN EKONOMI

IbM Kclompok Tani Hutan Kopi Desa Warga Jaya Kccamatan Sukamakmur Kabupaten Bogor Jawa Barat - Ade Wachjar Ani Kurniawati Adiwirmaf1 211

Dampak Kebijakan dan Efektivitas HPP GabahBeras terhadap Kesejahteraan Petani Indonesia - Ahyar Ismail Eka Illtal KP Noviwra Nuva 225

Studi Indikator Kemiskinan pada Masyarakat dan Misklasifikasi Orang Miskin Menurut Kriteria BPS Bank Dunia dan SiY0gyO Ali KIIOIIISUfl

Ala Hadi Dharmmvan Saharrudin A(jillsari

Pengembangan Model MilIeniwfl E(o- Village Optimalisasi Transaksi Pangan dan Energi Keluarga untuk Perbaikan Gizi - Clam M Kllslwrto Ikeu Tanziho Ellis SllIUlrti Siti AIIl(lfwh Anna Fatchiya 255

Problematika Mahasiswa IPB dalam Menulis Skripsi Ditinjau dari Sudut Pandang Kebahasaan - Defina Hellnv Krilhl1(lwati Endallg Sri Wahvufli Krishandini Mukhlas Ansori 271

Internalisasi Biaya Ekstemal dan Desain Sistt~m Pengelolaan Sampah Komunal (Studi Kasus Kawasan Hunian di Kota Bogor dan Cipinang Muara Jakarta) Eka Intan Kumala Putri Rizal Bahtiar 286

Analisis Transmisi Harga dalam Supply Chain Heras Indonesia - Harmini Rita Nurmalina Ratna Winandi Tintin Sarianti 301

Penguatan Tata Kelembagaan dalam Penanganan Ne1ayan Tradisional di Wilayah Perbatasan Indonesia-Australia - Luky Adrianto Akhmad Solihin Moch Prihatna Sobari 314

Strategi Komersialisasi Produk Hasil Inovasi Melalui Optimalisasi Model Kerjasama pada Badan Litbangtan Mamun Sarma A Kohar Irwanto Mming Nugrahani Erlita Adriani 330

IbM Kelompok Petani Temak Ayam Lokal Langka dan Rawan Punah di Kabupaten Tulungagung Jawa Timur- Maria Ulfah Edit Lesa Adita 346

Sistem Pengambilan Keputllsan Cerdas untuk Peningkatan Efektivitas dan Efisiensi Manajemen Rantai Pasok Komoditi Pertanian dan Produk Agroindllstri Marimin Taljik Djatfla SlIharjito Retflo Astllti DUdit NNugral( 5yarifHidayat 359

Persepsi dan Sikap Mahasiswa terhadap Pembelajaran Bahasa Indonesia di TPB IPB - Mukhlas Ansori lielli Krishnawati Defila Krishandini poundndang 5i Wahlllli 373 I Analisis Kcpllasan Mahasiswa TPB terhadap Kualitas Layanan Dosen Bahasa Inggris MKDU Institut Pertanian Bogor - Nilmvati Sofyall Irma Rasita Gloria Banfs TOllthowi Djauwri 386 shyBIDANG TEKNOLOGI DAN REKAY ASA

Rekayasa Biopolymer Hasil Samping Pabrik Tapioka (Onggok) sebagai Enriched Soil Conditioner Tahap Sintesis SlIperabsorben - Anwar Nul Zainal Alim lvas ud Mohammad Khotib Ahmad SjahrizCl 401

Rekayasa Proses Pembllatan dan Pemanfaatan Membran Ultrafiltrasi SeluJosa Asetat dari Kayu Sengon - Erliza Noor Cut Mellrah Rosnelly Kaseno 416

Desain dan Pengujian Kine~ja Prototip-I Mesin Kepras Tebu Tipe Pisau Rotari - PA S Ra(ite W He rnw wall Joko W M Suhil Safriandi vl Habibullah 431

Karakteristik dan Aktivitas Antioksidan Nanopartikel Ekstrak Kulit Mahoni Tersa]ut Kitosan - Svamsul Faah Sillistivani Dimas Andrianto 441

VI

Pengembangan Kualitas Perekat Likuida Tandan Kosong Sawit - Surdiding Ruhendi Tito Sucipto 456

Pengembangan Sistem Informasi Berbasis Teknologi Informasi Untuk Pemberdayaan Petani Sayuran - Sumardjo Relno Sri Rartati Mulyandari 472

Teknologi Separasi Bahan Aktif Temulawak Menggunakan Biopolimer Temlodifikasi Berbasis Limbah Produksi Sagu - Tun Tedja Ira wadi Renny Purwaningsih Djarot S Rami Seno 490

Teknologi True Shallot Seed (TSS) sebagai Bahan Tanam untuk Meningkatkan Produktivitas Bawang Merah - Winarso Drajad Widodo Roedhy Poerwanto Nani SlImarni Gina Aliya Sopha 506

INDEKS PENELITI VIII

vii

Proidin~ HIIIimiddot1asi PellelitialllPB lull

REKA VASA BIOPOLYMER HASIL SAMFING PABRIK TAPIOKA (ONGGOK) SEBAGAI ENRICHED SOIL CONDITIONER TAHAP

SINTESIS SUPERABSORBEN (Synthesis of Nutrient Enriched Soil Conditioner from Cassava Waste Pulp)

Anwar Nurl2) Zainal Alim Masudl

2) Mohammad Khotib l 2 Ahmad Sjahriza 12)

lDep Kirnia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IPB 2)Laboratorium Terpadu IPB

ABSTRAK

Polimer yang memiliki kemampuan daya serap air tinggi dapat digunakan sebagai soil conditioner Kemampuan polimer menyerap air minimal 100 kali bobot awalnya dikatergorikan sebagai polimer superabsorben (SAP) Pada penelitian ini akan dikaji sintesis dan sifat duri SAP yang diperolch melalui graft copolymerization akrilamida (AAm) pada onggok menggunakan ammonium persulphate (APS) sebagai inisiator dan NN-methylene-bis-acrylamide (MBA) sebagai cross linker Kopolimerisasi dilakubn pada suhu 70C 3 jam dan disaponifikasi dengan NaOH I M 2 jam Konscntrasi akrilamida dan onggok serta jumlah MBA dan APS dioptimasi menggunakan disain fractional factorial SAP yang diperoleh memiliki daya serap air sebesar 1014 gIg pada konsentrasi AAm 75 MBA 25 mg dan APS 250 mg Oaya serap ini seslIai dengan hasil yang diperoleh peneliti lain Keberlangsungan proses grafting-crosslinkiflg ditunjukkan oleh adanya perbedaan spektrum IR antara onggok dan prod uk gratingshycrossinking yang mengindikasikan antara lain terbentuknya gugus am ida Kinetika swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=05 menit yang menggambarkan Jaju swelling lebih tinggi dibandingkan SAP berbasis polisakarida lainnya Daya serap air meningkat dengan meningkatnya pH dari 1-7 dan menurun cembali pada pH 8 - 12 Daya serap maksimum dicapai dalam lamtan basa (pH 7-9) tepatnya pada pH 75 berdasarkan persamaan kuadratik y=-4060+2368x-158x2

r2=0968

Kata kunci Onggok snperabsoben grafting-crosslinking kinetika swelling

ABSTRACT

Polymer with a high water absorption capability can be llsed as a soil conditioner If it can absorb water at least 100 times its initial weight is categorized as superabsorbent polymers (SAP) This study deals with the synthesis and characterization of graft copolymerization of acrylamide (AAm) on onggok using ammonium persulphate (APS) as an initiator and NN -methy1ene-bis-acrylamide (MBA) as a crosslinker It was conducted at 70C 3 hours and saponified with NaOH 1M 2 hours AAm and onggok concentrations as well as MBA and APS amounts were optimied using fractional factorial design SAP obtained has water absorption capacity (Qcy) of 10 14 gig at AAm 75 MBA mg and APS 250 mg It is comparable to that obtained by other worker Grafting-crosslinking copolymer was confirmed by infrared spectra where it was found to exhibit ail characteristic bands of both polysaccharides of onggok and acrylamide units The swelling kinetics of SAP in distilled water follows exponential-association equation with rate parameter (L )=05 minutes that indicates mllch higher swelling rate as compare to that of SAP with other polysaccharides backbone The swelling rate of the SAP increased at pH I to 7 and decreased at pH 8 0 12 The maximum QC4 of the SAP WJS achieved at pH according to the equation y=--+060+2368x-IS8xc r2=0968

Key words Onggok sllperabsobent grafting-crosslinking swelling kinetics

-tOl

Prosiding Hasil-iasil PCIclirian iPB ui i

PENDAHULUAN

Ketcla pohon merupakan salah satu tanaman budidaya yang banyak di

Indonesia Areal ketela pohon pada tahun 2009 adalah lebih dari 12 juta hektar

dengan produktivitas 182 QulHa dan produksi mendekati 22 juta ton (BPS 2009)

Pengolahan ketela pohon menjadi tepung tapioka dihasilkan onggok sebagai hasil

samping sekitar 114 dari ketela pohon segar Harga sangat rendah dan menurut

hasil penelusuran pustaka belum ditemukan informasi pemanfaatan onggok yang

memiliki nilai ekonomi tinggi

Komponen utama onggok adalah pati dan selulosa (Nikmawati 1999)

Kandungan gugus hidroksil yang tinggi memungkinkan dilakukannya modifikasi

diantaranya menjadi superabsorben (SAP) SAP mampu menyerap dan

mempertahankan cairan serta melepaskannya kembali (Zhang et al 20(6)

Polimer dikategorikan sebagai superabsorben jika memiliki kemampuan

menyerap air lebih dari 100 kali berat aslinya (Zhang el at 2007) SAP yang

tersedia di pasar memiliki biodegradabilitas relatif rendah dan menyebabkan tidak

ramah lingkungan dalam jangka panjang Oleh karena itu studi intensif telah

dilakukan untuk menggunakan polimer alami yaitll pati dan selulosa agar SAP

bersifat biodegradable (Nakason et al 2010)

Secara umum SAP disintesis melalli grafti1lg atnu RraftillR-crosslinkillg

copolymerization Monomer yang digunakan dalam grafting copolymerization

adalah asam akrilat akrilonitril dan akrilamida (Li el (II 2007 Teli dan

Waghmare 20(9) dan sebagai crosslinkers adalah N N-metilen bis-akrilamida

(MBA) triacrylate trimethylpropane dan 14-butadienol dimetakrilat (Swantomo

et al 2008) Sedangkan inisiator yang umulI1 digllnakan adalah persulfat hidrogen

peroksida (Moad amp Salomo 2(06) dan cerium (Ebrll et (II 20(8)

Graft copolymerization telah dilakukan llnlllk memodifikasi pati singkong

menjadi SAP (Khalil amp Farag 1998 Lanthong et al 2006) Selain pati

lignosellulose dan turunannya juga digllnakan sebigai sllbstrat llntllk Graft

copolymerization (Hon 1982) Campuran akrilamida (AAM) dan asam akrilat

(AA) di grafting pada pati gandum menggunakan kalium persllifat (KPS) sebagai

-+02

Prosiding ffdBmil Pelleiriall IPB 2011

inisiator (Teli amp Waghmare 2009) SAP yang dihasilkan dari grafting-crosslinking

diharapkan memiliki daya serap air tinggi dan melepaskannya dengan perlahan

Tujuan penelitian adalah mensintesis SAP melalui grafting-crosslinking

onggok dengan akrilamida sebagai monomer APS sebagai inisiator dan MBA

sebagai crosslinker serta dioptimasi ketiga parameter tersebut menggunakan

disain fractional factorial Karakterisasi produk grafting-crosslinking meliputi

kinetika swelling dalam air suling dan perilaku swelling dalam larutan NaCl dan

berbagai nilai pH

METODE PENELITIAN

Pre-treatment Onggok

Sampel onggok tapioka dicllCi dengan air sampai filtrat hasil pencucian

jernih kemudian dikeringkan Kemudian onggok tapioka kering dihaluskan hingga

berukuran plusmn I00 mesh Sampel kemudian dianalisis proksimat yang terdiri dari

penentuan kadar air (metode gravimetri) kadar abu (metode gravimetri) kadar

lemak (metode soxhlet) kadar protein (metode Kjeldahl) dan kadar karbohidrat

(metode fenol-H2S04)

Kopoiimerisasi Grafting-Crossillking

Optimasi Grafting-crosslinking dilakukan menggunakan disain fractional

factorial dengan 3 faktor dan 2 level The faktor berupa konsentrasi akrilamida

(60-90) APS (200-300 mg) dan MBA (15-35 mg) (Table I) Sejumlah onggok

tapioka ditimbang dan ditambahkan akuades hingga terbentuk slurry di dalam

labu Ieher tiga yang telah dilengkapi dengan kondensor aliran gas nitrogen

termometer dan stirrer Kemudian dipanaskan hingga suhu 95degC selama 30 menit

dengan kondisi atmosfer gas nitrogen Setclah itu suhu diturunkan menjadi 60shy

65degC lalu ditambahkan sejumlah inisiator APS sambil diaduk selama 15 menit

Kcmudian ditambahkan sejumlah akrilamida dan MBA secara perlahan laiu suhu

dinaikkan menjadi 70degC dan direaksikan selama 3 jam Produk yang dihasilkan

dipresipilasi dengan metanol dan etano Setelah itl produk direfluks dengan

aseton sdama 1 jam Lalli dikeringkan iengan suhu 60C hingga bobot prodllk

-1-03

PrlJsiding Hasil-Hasil Penclitiall 1 PH 2u II

konstan Produk kering digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil

berukuran 80-100 mesh

Tabel I Desain percobaan screening kopolimer grafting-crosslinking onggok tapioka dengan akrilarnida

No Onggok tapioka () Akrilamida () MBA (mg) APS (mg) 1 40 60 15 300 2 40 60 15 300 3 40 60 35 200 4 40 60 35 200 5 25 75 25 250 6 25 75 25 250 7 25 75 25 250 8 25 75 25 250 9 10 90 15 200 10 10 90 15 200 I I 10 90 35 300 12 10 90 35 300

Saponifikasi (Nakason et a12010)

Sebanyak 40 gram kopolimer graft ditambahkan 100 ml NaOH 1M Jan 100

mt akuades dan dipanaskan sampai sllhll 90degC selama 2 jam Sctelah dinetralkan

dengan penambahan HCl I M lalu dikoagulasi Jan dipresipitasi dengan metanol

dan etano Hasil kopolimer saponifikasi dikeringkan pad a suhll 60C Kcmudian

proJuk kering digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil berukllran plusmn 80

mesh

Pengukuran Daya Serap Air (Nakason et a120lO)

Sejumlah kopolimer kering baik sebelum mauplln setelah saponifikasi

direndam dalam akuades pada suhu ruang untuk mendapatkan pengembangan

yang seimbang Kemudian sampel yang telah mengembang dipisahkan Jari air

yang tidak terse rap dan disaring hingga partilkel lebih dari 100 mesh

Kesetimbangan penyerapan air (Qy) ditentukan dengan mcnimbang sampeJ yang

m2-mlrelah mengemhang dengan persltlmaan sebagai berikllt Qi ~

dengan 1111 dan m adalah hasil penimbangan sampel kering dan sam pel yang telah

mengembang

Prosiditlg lfasil-Hasil Penelitiall IPB 2011

Karakterisasi SAP

a Kinetika swelling

Kinetika swelling dari SAP dilakukan dengan merendam SAP 10 plusmn 001 g

dengan ukuran partikel 100 mesh dalam air suling 800 ml dan diukur daya

serap air SAP pada interval tertentu

b Sensitivitas lingkungan

I Sensitif pH

Ketergantungan swelling terhadap pH diidentifikasi dengan merendam

SAP 10 plusmn 001 g dalam larutan yang memiliki pH 1-12 Daya serap

maksimum ditentukan dari persamaan perilaku swelling pada berbagai

nilai pH

2 Sensitif salinitas

Daya serap air dari SAP diukur datam tarutan dengan berbagai konsentrasi

NaCI(O1-1 M)

c IR Spectral Analysis

d Efisiensi grafting

Efisiensi grafing dihitung dari rasio grafting mengikuti persamaan berikut

100 [No x (MW acrylamide)l o AW Nltrogen

Grafting ratio = -----~---~----=--100 shy rNo x (MW aclamide)ll 0 AW Nltrogen

N percentage of nitrogen of sample (Kjeldahl method) MW molecular weight A W atomic weight

grafting ratio Grafting efficiency () = xlOO

monomer persentage from onggok

HASIL DAN PEMBAHASAN

Onggok Lapioka yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan

superabsorben dicuci terlebih dahulu untuk merighilangkan pengotor lalu

dihaluskan hingga berukuran plusmnIOO mesh untuk meningkatkan luas pennukaan

sehingga reaksi yang terjadi lebih sempuma Onggok tapioka juga dilakukan

analisis proksimat atau perlakuan pendahuJuan untuk mengetahui kandungan

--105

Prosiciing Hasil-Hasil PeneliliulIlPB lOll

kimia yang terkandung di dalamnya Analisis yang dilakukan an tara lain

penentuan kadar air abu lemak protein dan karbohidrat (Tabel 2)

Tabe1 2 Hasil analisis proksimat

Analisis Kadar ()

HasH penelitian ini Pratama (2009) Air 1130 2000 Abu 055 017 Protein 456 157 Lemak 021 026 Karbohidrat 8270 6800

Berdasarkan hasil yang diperoleh kandungan terbesar dalam onggok

tapioka yaitu karbohidrat sebesar 8270 Hasil ini sejalan dengan yang telah

dilakukan oleh Pratama (2009) dengan kadar karbohidrat sebesar 6800 Selain

itu hasil ini juga membuktikan bahwa tidak diperlukan penghilangan protein

(deproteination) lemak (defatting) dan mineral (demineralization) karena

kandungannya yang sangat rendah

Kopolimer Grafting-Crosslillkillg

Onggok tapioka digunakan sebagai kerangka utama dalam kopolimerisasi

grafting-crosslinking dengan akrilamida sebagai monomer APS sebagai inisiator

dan MBA scbagai crosslinker dengan reaksi pada lampiran 4 Kopolimerisasi

dilakukan dengan berbagai komposisi dalam kondisi gas nitrogen Gas nitrogen

berfungsi menghilangkan oksigen dari sistem reaksi dan meminimalisasi radikal

peroksida yang dapat menghambat rekasi kopolimerisasi sehingga pembentukan

homopolimer dapat dihindari (Kurniadi T 20 I 0) Suhu kopolimerisasi yang

digunakan yaitu 700C yang telah dilakukan oleh Lanthong et al (2006) Li A

Zhang J Wang A (2007) Hua S Wang A (2008) Produk hasil kopolimerisasi

dipresipitasi dengan metanol dan etanol untuk mengikat air dalam produk serta

diretluks dengan aseton untuk menghilangkan homopoiimer Setelah itu

kopolimer yang terbentuk dilakukan pengujian kaditr nitrogen dan cfisiensi

grafting (Tabel J) serta karakterisasi analisis gugus fungsi dengan FfIR

40n

Prosiding llilsil-llilsil PeneliriuII1PB lij

Tabel 3 Kadar nitrogen efisiensi grafting dan daya serap air kopolimer grajtingshycrosslinking onggok tapioka dengan akrilamida

Nitrogen ()Onggok Efisiensi

Akrilami MBA APS Sebelum Setelahtapioka graftingda () (mg) (mg) saponifika saponifika saponifika saponifika

Sebelum

() () SI 51 SI

40 15 300 1251 959 3471 45813

40 60 15 300 1146 705 2775 1625 44907

40 60 35 200 1163 804 2875 2839 51432

40 60 35 200 1330 755 4144 2324 51681

25 75 25 250 1430 974 5278 2944 127987

25 75 25 250 1410 1077 5019 3167 103347

25 75 25 250 1407 1068 4982 2928 101932

25 75 25 250 1447 970 5514 2529 82764

10 90 15 200 1615 990 9052 4087 40767

10 90 15 200 1660 1055 10647 4223 47352

10 90 35 300 1608 1166 8839 322 83814

10 90 35 300 1650 1081 10254 3703 89574

Tabel 4 Daya serap air maksimum setelah saponifikasi berdasarkan perbandingan bahan dasar dengan monomer dari beberapa penelitial1

Maximum water absorbent Komposisi SAP

Result of this study (25 onggok75or acrylamide)

Li el af (2007) 20ot) starch80 acrylic acid

~akason et al (2010) 50 starch50

1040

1077

606

Daya serap air dari SAP saponifikasi sek

sehingga dikategorikan sebagai superabsorbenL

itar 1000 kali

Un-saponified

bobot

SAP

awalnya

mcmiliki

daya serap yang lebih rendah (Gambar 1) dan seperti yang dilaporkan olch Li et

al (2006) dan Nakason et (It (2010) (Tabel 4) Peningkatan daya scrap air dalam

saponified SAP erat hubunzannya dengan muatan dalam sistem polimcr akibat

adanya konversi gugus fungsi amida (-COONH) menjacli gugus karboksi lat (shy

COOH) (Teli Waghmare 2009) Fenomena ini ditunjukkan dcngan bcrkurangnya

kandungan nitrogen setelah saponikasi (Gambar 2) Kandungan nitrogen

terbanyak terdapat pad a kopolimer dengan komposisi akrilamida 90(lc yaitu pada

kopolimer 4 dan 5 Kandllngan nitrogen ini menentukan efisiensi grafting

Semakin besar komposisi monomer semakin besar efisiensi gmftillg narnlln tidnk

W7

Prosiding Husil-Hasll Penelitall IPB 2011

mempengaruhi daya serap au karena daya serap air dipengaruhi oleh struktur

ruang dan karakter hidrofilik

1100 1

1000

~ 800 ~ 600

E400

100

o

Sfbflum I 40 onggok 60 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APS -aponlhkaioj 2 40 onggok 60 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS etelah -aponiftkalti 3 25 onggok 75 acrylamide 25 mg MBA amp 250 mg APS

4 10 onggok 90 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS 5 10 onggok 90 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APSJJJJ

middotmiddotTmiddotmiddotmiddotmiddot

3 Kopolinl~r

Gambar 1 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap daya serap air

KopoHmer

18

1G

14

l 11 rot-lmnc 10

tshy ~Jpollltiloai

i 8

o

Gambar 2 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap kandungan nitrogen

Optimasi grafting-crosslinking onggok-acrylamide menggunakan disain

fractional factorial dengan perangkat lunak Minitab 16 memperoleh parameter

optimum pada 75 akrilamida 25 mg MBA dan 250 mg APS dengan day a serap

10401 gig nilai probabilitas dari model kuadratik dalam uji Anova lebih kecil

dari 005 yang memperkuat hasil optimasi diatas Visualisasi model ini berupa

curvature kuadratik seperti yang disajikan pada Gambar 3

Gambar 3 Pola kurva optimasi grafted-crosslinked SAP

-+08

Prosiding Hasil-Hasil Penelitian IPB ~) 11

Karakterisasi Produk Grafting -Crosslinking

Produk grafting dan erosslinking dalam optimasi juga dikarakterisasi untuk

memastikan bahwa sintesis berlangsung dengan baik Pola spektrum IR onggok

berbeda dengan pola produk grafting-eros slinking tanpa dan dengan saponifikasi

(Gambar 5) Pita serapan pada bilangan gelombang 3348-3201 em

mengindikasikan adanya vibrasi -OH dan -NH Tiga pita serapan 1149-53 1080

dan 1026 em -1 mengindikasikan adanya vibrasi C-O-C Spektrum IR onggok-gshy

AAm yang spesifik ditunjukkan pita serapan pada 3201 1662 and 1616 em-I

yang mengindikasikan N-H C=O dan tekuk N-H dari gugus amida Pita serapan

IR pada bilangan gelombang 1406 em- 1 yang tajam menurut Pourjavadi 2006

menunjukkan pita ulur anion karboksilat dari SAP disaponifikasi SAP

disaponifikasi memiliki pita serapan yang sarna dengan pita serapan yang

dikernukan oleh Pourjavadi Namun pita yang sarna tidak tampak pada SAP yang

belum disaponifikasi (UN-SAP) Hal ini menunjukkan proses saponifikasi [elah

berIangsung

Onggck Unsapcnthed SF Sapltrllfiei s-F

Gambar 5 Spektrum IR dari onggok produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi

Kinetika Sweeting

Karakterisasi lain dari produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan

saponifikasi) adalah slvelling kinetics Gamhar 6 menyajikan pola penyerapan

produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi dengan ukuran

409

Prosiding Hasil-Hasil PenPiillun IPB 201 I

partikel plusmn100 mesh Pada waktu 0-10 menit penyerapan air meningkat tajam

kemudian mulai stabil setelah 10-60 menit waktu pengamatan Data yang

diperoleh dari pengukuran daya serap air produk selama selang waktu pengamatan t

mengikuti Voigt-based equation (Pourjavadi et al 2010) St = Se (1 - e-)

St (gig) adalah swelling pada waktu ke-t Se (gig) adalah swelling pada waktu

kesetimbangan t=waktu swelling (menit) dan T adalah parameter laju serapan

Voigt-based equation merupakan persamaan tipe pola pertumbuhan yang sarna

dengan persamaan exponential association 2 yaitu (y=a( l_e-bX)) yang ada dalam

software CurveExpert Pencarian model menggunakan software CurveExpert 14

diperoleh persamaan dari swelling kinetic produk grafting-crosslinking tanpa dan

dengan saponifikasi sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St = 31809 (1 - e-1715 t) r2 = 0936 ~ sesudah Saponifikasi

~-0iJ 400 shy

~ 300 Q

200co f-- --UN-SAP100 ~

co ~

~- - ------------ --S-SAPco 0 0

0 20 40 60 XO

waktu (menit)

Gambar 6 Kinetika swelling dari produk grafting-crosslinking hasil optimasi yang direndam dalam air

Dari persamaan diatas diperoleh nilai T untuk produk grafting tanpa dan

dengan saponifikasi dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109

dan 059 menit Parameter laju ini (T) mengukur resistensi permeasi air sehingga

nilai T semakin kecil maka kecepatan up take air semakin tinggi Beberapa

publikasi menunjukkan nilai T misalnya kitosan-g-PAAm tanpa dan dengan

saponifikasi (ukuran partikel 60-80 mesh) berturut-turut sebesar 25 dan 13 menit

(Pourjavadi amp Mahdavinia 2006) (pati-karagenan)-g-PAN dengan saponifikasi

(ukuran partikel 60-80 mesh) sebesctr 75 menit (Pourjavadi et al 2010) Sebagai

Prosiding HasimiddotHasil Penealall PB IJ

perbandingan laju dan kapasitas absorpsi dari onggok-g-AAm SAP lebih besar

dari diapers komersial dan sanitary napkins (Gambar 7

o 50

onggok-g-AAm SAP

100 TJ50 200 250Imes

300

I

Gambar 7 Absorpsi napkins

air dari onggok-g-Aam SAP diapers komersial dan sanitary

Pola absorpsi air terhadap

Kajian pola absorpsi

variasi pH

air dari soil conditioner pada berbagai nitai pH

menggunakan larutan Hel dan NaOH dengan rentang pH 2-12 Pola serapan air

meningkat pada rentang pH 1-7 dan menurun kembali pada pH 9-12 (Gambar 8) 2serta mengikuti persamaan kudartik y=-4060+2368x-lS8x r2=0968 Serapan

air maksimum dicapai pada rentang pH 7-9 dan berdasarkan persamaan tersebut

diperoleh serapan maksimum pada pH 7S Daya serap soil conditoner menurun

pada kondisi asam dan basa Hal ini berkaitan dengan swelling osmotic pressure

(Horkay et at 2000 Kaith et ai 2010) Tekanan swelling untuk hidrogel

9bermuatan lemah mengikuti persamaan berikut Trion = RT IeCi - q)

dimana Ci9 dan q masing-masing adalah konsentrasi molar ion di dalam dan

diluar gel yang swelling R konstanta gas dan T=suhu

5000 c 0 40000 0 o- 3000Ilgt tIO otii111_ 2000 (II III 1000 3

00

deg 155 10pH

Gambar 8 Pola serapan air SAP pada berbagai nilai pH

tIl

lrosidillg Hisil-HasO PenciirialllPB 2011

Serapan air maksimum soil conditioner dicapai pad a pH netral karena pada

kondisi ini konsentrasi ion dalam larutan diluar gel (eksternal) dapat diabaikan

sehingga 1tion menjadi besar dan mengakibatkan serapan menjadi besar Selain itu

tolakan elektrostatik antar ion karboksilat dalam soil conditioner membantu

meningkatkan serapan air Dalam medium pH asam nilai 1tion sangat kecil karena

ion karboksilat menjadi terprotanasi (Kaith et al 20 1 0) karenanya tolakan ion

karboksilat ternetralkan sehingga gel tidak dapat swelling Dalam medium bas a

gugus ~COOH terdissosiasi sempurna tetapi konsentrasi Na+ dan-OH dapat

menurunkan nilai 1tion sehingga daya serap air menurun

Efek salinitas

Pada umumnya kapasitas absorpsi SAP lebih rendah ketika dalam larutan

garam Efek salinitas dilakukan menggunakan larutan NaCI 01 1 M dan pola

scrapannya disajikan pad a Gambar 9 Pola swelling SAP daJam larutan garam

mengikuti persamaan Swelling = k Isaltr dimana k=swelling pada konsentrasi

garam tinggi n=mengukur ketergantungan swelling pada konsentrasi garam Pola

swelling dari SAP onggok-g-AAm mengikuti persamaan Swelling = 2906

[NaClro1s dengan k=2906 dan n=035 hal ini mengindikasikan bahwa

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan SAP

- iOO

~ 90

= 80 S c 70 600

tl ell 50 40lt11-ell 30

i

000 050 l00 LSO NaCl

Gambar 9 Pola serapan ait oari SAP paJa berbagai konsentrasi Nae

Prosiding Hasif-fIi PII1tlililill PS ul

KESIMPULAN

Onggok memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi 8270 dan

berpotensi untuk dimodifikasi melalui grafting-crosslinking dengan akrilamida

menjadi soil conditioner Parameter yang berpengaruh dalam proses graftingshy

crosslinking dari hasil optimasi dengan rancangan fractional factorial adalah

konsentrasi monomer (akrilamida) pada rentang 60-90 crosslinker (MBA) pada

rentang 15-35 mg dan Inisiator (APS) pada rentang 200-300 mg Kinetika

Sweeling produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan saponifikasi) mengikuti

Voigt-based equation atau exponential association 2 sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St 31809 (1 - e-1715 t) r2 0936 ~ sesudah Saponifikasi

Parameter laju (r) untuk produk grafting tanpa dan dengan saponifikasi

dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109 dan 059 menit Pola

absorpsi air dari soil conditioner terhadap variasi pH mengikuti persamaan

kudartik y=-4060+2368x-158x2 r2=0968 dan serapan air maksimum dicapai

berdasarkan persamaan tersebut diperoleh pada pH 75 Pola swelling dalam

larutan gamm (efek salinitas) dari soil conditioner mengikuti persamaan dan

Swelling = 2906 [NaClro35 dengan k=2906 dan pound1=035 yang mengindikasikan

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini didanai oleh kementerian riset dan teknologi Indonesia dan

dukungan LPPM IPB

DAFT AR PUST AKA

[AOAC] Association of Official Analytical Chemist 1999 Official Methods of Ana(vsis ~lAOAC International 8th ed Maryland AOAC InternationaL

Badan Pusat Statistik (BPS) 2009 Luas Panen Produktivitas dan Produksi Ubi Kayu Menurut Provinsi 2009 A vail able from huplwwwbpsgojdtab_

413

7

Prosiding flui~llwil PelldirialllPH lUll

subview php tabel= I ampdaftar= Iampid_subyek~53ampnotab=14 [Access November 2011]

Ebru AI G GuClu T B iyim S Emik and S 6zgumu~ 2008 Synthesis and properties of starch-graft-acrylic acidlNa-montmorillonite superabsorbent nanocomposite hydro gels 1 Appl Polym Sci 109(1)16-22 001 101002app27968

Hua S and A Wang 2009 Synthesis characterisation and swelling behaviours of sodium alginate-g-poly(acrylic acid)sodium humate superabsorbent Carbohydr Polym 75 79-84

Hon DN 1982 Gmji Copolimerization of Lignocellulosic Fibers Washington DC American Chemical Society

Horkay E I Tasaki and P 1 Basser 2000 Osmotic Swelling of Polyacrylate Hydrogels in Physiological Salt Solutions Biomacromolecules 1 84-90

Khalil ML and S Farag 1998 Utilization of some starch derivatives in heavy metal ion removal ] Appl Polym Sci 6945-50

Lanthong P R Nuisin and S Kiatkamjornwong 2006 Graft copolymerization characterization and degradation of cassava starch-g-acrylamideitaconic acid superabsorbents Carbohydr Polym 66229-245

Li A JP Zhang and AQ Wang (2007) Utilization (~fstrch and clay for the preparation otsllperabsorbell composite Biores Technol 98327-332

Mond G and DH Solomon 2006 The Chemist) of Radical Polymerizatioll 2nd

EdnElsevier Inc

N akason C T Wohmang A Kaesaman and S Kiatknmjornwong 2010 Preparation of cassava starch-graft-polyacrilamide superabsorbents and associated composites by reactive blending Carbohydr Polym 81 348-357

Nikmawati 1999 Pola konsumsi pangan tingkat kecukupan gizi dan status gizi kaitannya dengan budaya makan onggok pada masyarkat Cirellndell Cimahi Jawa Barat [tesis] Bogor Fakultas Ekologi Manusia Institor Pertanian Bogor

Pouriavadi A R Soleyman GhR Bardajee and F Seidi20 10 y-Irradiation Synthesis of a Smart Hydrogel Optimization Using Taguchi Method and Investigation of Its Swell ing Behavior Transactions c- Chemislly and Chemical Engineering 17( I ) 15-23

POURJAV ADI A and Gh R MAHDAVINIA2006 Superabsorbency pHshySensitivity and Swelling Kinetics of Partially Hydrolyzed Chitosan-gshypoly(Acrylamide) Hydrogels Turk 1 Chelll 30595 608

ProsidillK Hasil-Hasil Pellelilial11PB 011

Pratama AG 2009 Mempelajari Pengaruh Konsentrasi Ragi Instan dan Waktu Fermentasi Terhadap Pembuatan Alkohol dari Ampas Ubi Kayu (Manihot utilisma) [skripsiJ Medan Fakultas Pertanian-USU

Swantomo D K Megasari and R Saptaaji 2008 Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron Jurnal Fisika Nuklir 2 143shy156

Teli MD and NG Waghmare 2009 Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste Carbohydr Polym 78492-496

Wallace A and GA Wallace 1986 Effects of very low rates of synthetic soil conditioners on soils J Soil Sci 141324-327

Zhang 1 A Li and A Wang 2006 Study on superabsorbent composite VI Preparation characterization and swelling behaviors of starch phosphateshygraft-acrylamideattapulgite superabsorbent composite Carbohydr polym 65(2)150-158

Zhang 1 G Wang and A Wang 2007 Preparation and Properties of Chitosanshyg-poly(acrylic acid)Montmorillonite Superabsorbent Nanocomposite via in Situ Intercalative Polymerization J Indust Eng Chem Res 46(8)2497--2502

415

Page 6: 1111111111'1 - IPB University · 2015. 9. 2. · swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=0.5 menit, yang menggambarkan

Internalisasi Biaya Ekstemal dan Desain Sistt~m Pengelolaan Sampah Komunal (Studi Kasus Kawasan Hunian di Kota Bogor dan Cipinang Muara Jakarta) Eka Intan Kumala Putri Rizal Bahtiar 286

Analisis Transmisi Harga dalam Supply Chain Heras Indonesia - Harmini Rita Nurmalina Ratna Winandi Tintin Sarianti 301

Penguatan Tata Kelembagaan dalam Penanganan Ne1ayan Tradisional di Wilayah Perbatasan Indonesia-Australia - Luky Adrianto Akhmad Solihin Moch Prihatna Sobari 314

Strategi Komersialisasi Produk Hasil Inovasi Melalui Optimalisasi Model Kerjasama pada Badan Litbangtan Mamun Sarma A Kohar Irwanto Mming Nugrahani Erlita Adriani 330

IbM Kelompok Petani Temak Ayam Lokal Langka dan Rawan Punah di Kabupaten Tulungagung Jawa Timur- Maria Ulfah Edit Lesa Adita 346

Sistem Pengambilan Keputllsan Cerdas untuk Peningkatan Efektivitas dan Efisiensi Manajemen Rantai Pasok Komoditi Pertanian dan Produk Agroindllstri Marimin Taljik Djatfla SlIharjito Retflo Astllti DUdit NNugral( 5yarifHidayat 359

Persepsi dan Sikap Mahasiswa terhadap Pembelajaran Bahasa Indonesia di TPB IPB - Mukhlas Ansori lielli Krishnawati Defila Krishandini poundndang 5i Wahlllli 373 I Analisis Kcpllasan Mahasiswa TPB terhadap Kualitas Layanan Dosen Bahasa Inggris MKDU Institut Pertanian Bogor - Nilmvati Sofyall Irma Rasita Gloria Banfs TOllthowi Djauwri 386 shyBIDANG TEKNOLOGI DAN REKAY ASA

Rekayasa Biopolymer Hasil Samping Pabrik Tapioka (Onggok) sebagai Enriched Soil Conditioner Tahap Sintesis SlIperabsorben - Anwar Nul Zainal Alim lvas ud Mohammad Khotib Ahmad SjahrizCl 401

Rekayasa Proses Pembllatan dan Pemanfaatan Membran Ultrafiltrasi SeluJosa Asetat dari Kayu Sengon - Erliza Noor Cut Mellrah Rosnelly Kaseno 416

Desain dan Pengujian Kine~ja Prototip-I Mesin Kepras Tebu Tipe Pisau Rotari - PA S Ra(ite W He rnw wall Joko W M Suhil Safriandi vl Habibullah 431

Karakteristik dan Aktivitas Antioksidan Nanopartikel Ekstrak Kulit Mahoni Tersa]ut Kitosan - Svamsul Faah Sillistivani Dimas Andrianto 441

VI

Pengembangan Kualitas Perekat Likuida Tandan Kosong Sawit - Surdiding Ruhendi Tito Sucipto 456

Pengembangan Sistem Informasi Berbasis Teknologi Informasi Untuk Pemberdayaan Petani Sayuran - Sumardjo Relno Sri Rartati Mulyandari 472

Teknologi Separasi Bahan Aktif Temulawak Menggunakan Biopolimer Temlodifikasi Berbasis Limbah Produksi Sagu - Tun Tedja Ira wadi Renny Purwaningsih Djarot S Rami Seno 490

Teknologi True Shallot Seed (TSS) sebagai Bahan Tanam untuk Meningkatkan Produktivitas Bawang Merah - Winarso Drajad Widodo Roedhy Poerwanto Nani SlImarni Gina Aliya Sopha 506

INDEKS PENELITI VIII

vii

Proidin~ HIIIimiddot1asi PellelitialllPB lull

REKA VASA BIOPOLYMER HASIL SAMFING PABRIK TAPIOKA (ONGGOK) SEBAGAI ENRICHED SOIL CONDITIONER TAHAP

SINTESIS SUPERABSORBEN (Synthesis of Nutrient Enriched Soil Conditioner from Cassava Waste Pulp)

Anwar Nurl2) Zainal Alim Masudl

2) Mohammad Khotib l 2 Ahmad Sjahriza 12)

lDep Kirnia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IPB 2)Laboratorium Terpadu IPB

ABSTRAK

Polimer yang memiliki kemampuan daya serap air tinggi dapat digunakan sebagai soil conditioner Kemampuan polimer menyerap air minimal 100 kali bobot awalnya dikatergorikan sebagai polimer superabsorben (SAP) Pada penelitian ini akan dikaji sintesis dan sifat duri SAP yang diperolch melalui graft copolymerization akrilamida (AAm) pada onggok menggunakan ammonium persulphate (APS) sebagai inisiator dan NN-methylene-bis-acrylamide (MBA) sebagai cross linker Kopolimerisasi dilakubn pada suhu 70C 3 jam dan disaponifikasi dengan NaOH I M 2 jam Konscntrasi akrilamida dan onggok serta jumlah MBA dan APS dioptimasi menggunakan disain fractional factorial SAP yang diperoleh memiliki daya serap air sebesar 1014 gIg pada konsentrasi AAm 75 MBA 25 mg dan APS 250 mg Oaya serap ini seslIai dengan hasil yang diperoleh peneliti lain Keberlangsungan proses grafting-crosslinkiflg ditunjukkan oleh adanya perbedaan spektrum IR antara onggok dan prod uk gratingshycrossinking yang mengindikasikan antara lain terbentuknya gugus am ida Kinetika swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=05 menit yang menggambarkan Jaju swelling lebih tinggi dibandingkan SAP berbasis polisakarida lainnya Daya serap air meningkat dengan meningkatnya pH dari 1-7 dan menurun cembali pada pH 8 - 12 Daya serap maksimum dicapai dalam lamtan basa (pH 7-9) tepatnya pada pH 75 berdasarkan persamaan kuadratik y=-4060+2368x-158x2

r2=0968

Kata kunci Onggok snperabsoben grafting-crosslinking kinetika swelling

ABSTRACT

Polymer with a high water absorption capability can be llsed as a soil conditioner If it can absorb water at least 100 times its initial weight is categorized as superabsorbent polymers (SAP) This study deals with the synthesis and characterization of graft copolymerization of acrylamide (AAm) on onggok using ammonium persulphate (APS) as an initiator and NN -methy1ene-bis-acrylamide (MBA) as a crosslinker It was conducted at 70C 3 hours and saponified with NaOH 1M 2 hours AAm and onggok concentrations as well as MBA and APS amounts were optimied using fractional factorial design SAP obtained has water absorption capacity (Qcy) of 10 14 gig at AAm 75 MBA mg and APS 250 mg It is comparable to that obtained by other worker Grafting-crosslinking copolymer was confirmed by infrared spectra where it was found to exhibit ail characteristic bands of both polysaccharides of onggok and acrylamide units The swelling kinetics of SAP in distilled water follows exponential-association equation with rate parameter (L )=05 minutes that indicates mllch higher swelling rate as compare to that of SAP with other polysaccharides backbone The swelling rate of the SAP increased at pH I to 7 and decreased at pH 8 0 12 The maximum QC4 of the SAP WJS achieved at pH according to the equation y=--+060+2368x-IS8xc r2=0968

Key words Onggok sllperabsobent grafting-crosslinking swelling kinetics

-tOl

Prosiding Hasil-iasil PCIclirian iPB ui i

PENDAHULUAN

Ketcla pohon merupakan salah satu tanaman budidaya yang banyak di

Indonesia Areal ketela pohon pada tahun 2009 adalah lebih dari 12 juta hektar

dengan produktivitas 182 QulHa dan produksi mendekati 22 juta ton (BPS 2009)

Pengolahan ketela pohon menjadi tepung tapioka dihasilkan onggok sebagai hasil

samping sekitar 114 dari ketela pohon segar Harga sangat rendah dan menurut

hasil penelusuran pustaka belum ditemukan informasi pemanfaatan onggok yang

memiliki nilai ekonomi tinggi

Komponen utama onggok adalah pati dan selulosa (Nikmawati 1999)

Kandungan gugus hidroksil yang tinggi memungkinkan dilakukannya modifikasi

diantaranya menjadi superabsorben (SAP) SAP mampu menyerap dan

mempertahankan cairan serta melepaskannya kembali (Zhang et al 20(6)

Polimer dikategorikan sebagai superabsorben jika memiliki kemampuan

menyerap air lebih dari 100 kali berat aslinya (Zhang el at 2007) SAP yang

tersedia di pasar memiliki biodegradabilitas relatif rendah dan menyebabkan tidak

ramah lingkungan dalam jangka panjang Oleh karena itu studi intensif telah

dilakukan untuk menggunakan polimer alami yaitll pati dan selulosa agar SAP

bersifat biodegradable (Nakason et al 2010)

Secara umum SAP disintesis melalli grafti1lg atnu RraftillR-crosslinkillg

copolymerization Monomer yang digunakan dalam grafting copolymerization

adalah asam akrilat akrilonitril dan akrilamida (Li el (II 2007 Teli dan

Waghmare 20(9) dan sebagai crosslinkers adalah N N-metilen bis-akrilamida

(MBA) triacrylate trimethylpropane dan 14-butadienol dimetakrilat (Swantomo

et al 2008) Sedangkan inisiator yang umulI1 digllnakan adalah persulfat hidrogen

peroksida (Moad amp Salomo 2(06) dan cerium (Ebrll et (II 20(8)

Graft copolymerization telah dilakukan llnlllk memodifikasi pati singkong

menjadi SAP (Khalil amp Farag 1998 Lanthong et al 2006) Selain pati

lignosellulose dan turunannya juga digllnakan sebigai sllbstrat llntllk Graft

copolymerization (Hon 1982) Campuran akrilamida (AAM) dan asam akrilat

(AA) di grafting pada pati gandum menggunakan kalium persllifat (KPS) sebagai

-+02

Prosiding ffdBmil Pelleiriall IPB 2011

inisiator (Teli amp Waghmare 2009) SAP yang dihasilkan dari grafting-crosslinking

diharapkan memiliki daya serap air tinggi dan melepaskannya dengan perlahan

Tujuan penelitian adalah mensintesis SAP melalui grafting-crosslinking

onggok dengan akrilamida sebagai monomer APS sebagai inisiator dan MBA

sebagai crosslinker serta dioptimasi ketiga parameter tersebut menggunakan

disain fractional factorial Karakterisasi produk grafting-crosslinking meliputi

kinetika swelling dalam air suling dan perilaku swelling dalam larutan NaCl dan

berbagai nilai pH

METODE PENELITIAN

Pre-treatment Onggok

Sampel onggok tapioka dicllCi dengan air sampai filtrat hasil pencucian

jernih kemudian dikeringkan Kemudian onggok tapioka kering dihaluskan hingga

berukuran plusmn I00 mesh Sampel kemudian dianalisis proksimat yang terdiri dari

penentuan kadar air (metode gravimetri) kadar abu (metode gravimetri) kadar

lemak (metode soxhlet) kadar protein (metode Kjeldahl) dan kadar karbohidrat

(metode fenol-H2S04)

Kopoiimerisasi Grafting-Crossillking

Optimasi Grafting-crosslinking dilakukan menggunakan disain fractional

factorial dengan 3 faktor dan 2 level The faktor berupa konsentrasi akrilamida

(60-90) APS (200-300 mg) dan MBA (15-35 mg) (Table I) Sejumlah onggok

tapioka ditimbang dan ditambahkan akuades hingga terbentuk slurry di dalam

labu Ieher tiga yang telah dilengkapi dengan kondensor aliran gas nitrogen

termometer dan stirrer Kemudian dipanaskan hingga suhu 95degC selama 30 menit

dengan kondisi atmosfer gas nitrogen Setclah itu suhu diturunkan menjadi 60shy

65degC lalu ditambahkan sejumlah inisiator APS sambil diaduk selama 15 menit

Kcmudian ditambahkan sejumlah akrilamida dan MBA secara perlahan laiu suhu

dinaikkan menjadi 70degC dan direaksikan selama 3 jam Produk yang dihasilkan

dipresipilasi dengan metanol dan etano Setelah itl produk direfluks dengan

aseton sdama 1 jam Lalli dikeringkan iengan suhu 60C hingga bobot prodllk

-1-03

PrlJsiding Hasil-Hasil Penclitiall 1 PH 2u II

konstan Produk kering digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil

berukuran 80-100 mesh

Tabel I Desain percobaan screening kopolimer grafting-crosslinking onggok tapioka dengan akrilarnida

No Onggok tapioka () Akrilamida () MBA (mg) APS (mg) 1 40 60 15 300 2 40 60 15 300 3 40 60 35 200 4 40 60 35 200 5 25 75 25 250 6 25 75 25 250 7 25 75 25 250 8 25 75 25 250 9 10 90 15 200 10 10 90 15 200 I I 10 90 35 300 12 10 90 35 300

Saponifikasi (Nakason et a12010)

Sebanyak 40 gram kopolimer graft ditambahkan 100 ml NaOH 1M Jan 100

mt akuades dan dipanaskan sampai sllhll 90degC selama 2 jam Sctelah dinetralkan

dengan penambahan HCl I M lalu dikoagulasi Jan dipresipitasi dengan metanol

dan etano Hasil kopolimer saponifikasi dikeringkan pad a suhll 60C Kcmudian

proJuk kering digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil berukllran plusmn 80

mesh

Pengukuran Daya Serap Air (Nakason et a120lO)

Sejumlah kopolimer kering baik sebelum mauplln setelah saponifikasi

direndam dalam akuades pada suhu ruang untuk mendapatkan pengembangan

yang seimbang Kemudian sampel yang telah mengembang dipisahkan Jari air

yang tidak terse rap dan disaring hingga partilkel lebih dari 100 mesh

Kesetimbangan penyerapan air (Qy) ditentukan dengan mcnimbang sampeJ yang

m2-mlrelah mengemhang dengan persltlmaan sebagai berikllt Qi ~

dengan 1111 dan m adalah hasil penimbangan sampel kering dan sam pel yang telah

mengembang

Prosiditlg lfasil-Hasil Penelitiall IPB 2011

Karakterisasi SAP

a Kinetika swelling

Kinetika swelling dari SAP dilakukan dengan merendam SAP 10 plusmn 001 g

dengan ukuran partikel 100 mesh dalam air suling 800 ml dan diukur daya

serap air SAP pada interval tertentu

b Sensitivitas lingkungan

I Sensitif pH

Ketergantungan swelling terhadap pH diidentifikasi dengan merendam

SAP 10 plusmn 001 g dalam larutan yang memiliki pH 1-12 Daya serap

maksimum ditentukan dari persamaan perilaku swelling pada berbagai

nilai pH

2 Sensitif salinitas

Daya serap air dari SAP diukur datam tarutan dengan berbagai konsentrasi

NaCI(O1-1 M)

c IR Spectral Analysis

d Efisiensi grafting

Efisiensi grafing dihitung dari rasio grafting mengikuti persamaan berikut

100 [No x (MW acrylamide)l o AW Nltrogen

Grafting ratio = -----~---~----=--100 shy rNo x (MW aclamide)ll 0 AW Nltrogen

N percentage of nitrogen of sample (Kjeldahl method) MW molecular weight A W atomic weight

grafting ratio Grafting efficiency () = xlOO

monomer persentage from onggok

HASIL DAN PEMBAHASAN

Onggok Lapioka yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan

superabsorben dicuci terlebih dahulu untuk merighilangkan pengotor lalu

dihaluskan hingga berukuran plusmnIOO mesh untuk meningkatkan luas pennukaan

sehingga reaksi yang terjadi lebih sempuma Onggok tapioka juga dilakukan

analisis proksimat atau perlakuan pendahuJuan untuk mengetahui kandungan

--105

Prosiciing Hasil-Hasil PeneliliulIlPB lOll

kimia yang terkandung di dalamnya Analisis yang dilakukan an tara lain

penentuan kadar air abu lemak protein dan karbohidrat (Tabel 2)

Tabe1 2 Hasil analisis proksimat

Analisis Kadar ()

HasH penelitian ini Pratama (2009) Air 1130 2000 Abu 055 017 Protein 456 157 Lemak 021 026 Karbohidrat 8270 6800

Berdasarkan hasil yang diperoleh kandungan terbesar dalam onggok

tapioka yaitu karbohidrat sebesar 8270 Hasil ini sejalan dengan yang telah

dilakukan oleh Pratama (2009) dengan kadar karbohidrat sebesar 6800 Selain

itu hasil ini juga membuktikan bahwa tidak diperlukan penghilangan protein

(deproteination) lemak (defatting) dan mineral (demineralization) karena

kandungannya yang sangat rendah

Kopolimer Grafting-Crosslillkillg

Onggok tapioka digunakan sebagai kerangka utama dalam kopolimerisasi

grafting-crosslinking dengan akrilamida sebagai monomer APS sebagai inisiator

dan MBA scbagai crosslinker dengan reaksi pada lampiran 4 Kopolimerisasi

dilakukan dengan berbagai komposisi dalam kondisi gas nitrogen Gas nitrogen

berfungsi menghilangkan oksigen dari sistem reaksi dan meminimalisasi radikal

peroksida yang dapat menghambat rekasi kopolimerisasi sehingga pembentukan

homopolimer dapat dihindari (Kurniadi T 20 I 0) Suhu kopolimerisasi yang

digunakan yaitu 700C yang telah dilakukan oleh Lanthong et al (2006) Li A

Zhang J Wang A (2007) Hua S Wang A (2008) Produk hasil kopolimerisasi

dipresipitasi dengan metanol dan etanol untuk mengikat air dalam produk serta

diretluks dengan aseton untuk menghilangkan homopoiimer Setelah itu

kopolimer yang terbentuk dilakukan pengujian kaditr nitrogen dan cfisiensi

grafting (Tabel J) serta karakterisasi analisis gugus fungsi dengan FfIR

40n

Prosiding llilsil-llilsil PeneliriuII1PB lij

Tabel 3 Kadar nitrogen efisiensi grafting dan daya serap air kopolimer grajtingshycrosslinking onggok tapioka dengan akrilamida

Nitrogen ()Onggok Efisiensi

Akrilami MBA APS Sebelum Setelahtapioka graftingda () (mg) (mg) saponifika saponifika saponifika saponifika

Sebelum

() () SI 51 SI

40 15 300 1251 959 3471 45813

40 60 15 300 1146 705 2775 1625 44907

40 60 35 200 1163 804 2875 2839 51432

40 60 35 200 1330 755 4144 2324 51681

25 75 25 250 1430 974 5278 2944 127987

25 75 25 250 1410 1077 5019 3167 103347

25 75 25 250 1407 1068 4982 2928 101932

25 75 25 250 1447 970 5514 2529 82764

10 90 15 200 1615 990 9052 4087 40767

10 90 15 200 1660 1055 10647 4223 47352

10 90 35 300 1608 1166 8839 322 83814

10 90 35 300 1650 1081 10254 3703 89574

Tabel 4 Daya serap air maksimum setelah saponifikasi berdasarkan perbandingan bahan dasar dengan monomer dari beberapa penelitial1

Maximum water absorbent Komposisi SAP

Result of this study (25 onggok75or acrylamide)

Li el af (2007) 20ot) starch80 acrylic acid

~akason et al (2010) 50 starch50

1040

1077

606

Daya serap air dari SAP saponifikasi sek

sehingga dikategorikan sebagai superabsorbenL

itar 1000 kali

Un-saponified

bobot

SAP

awalnya

mcmiliki

daya serap yang lebih rendah (Gambar 1) dan seperti yang dilaporkan olch Li et

al (2006) dan Nakason et (It (2010) (Tabel 4) Peningkatan daya scrap air dalam

saponified SAP erat hubunzannya dengan muatan dalam sistem polimcr akibat

adanya konversi gugus fungsi amida (-COONH) menjacli gugus karboksi lat (shy

COOH) (Teli Waghmare 2009) Fenomena ini ditunjukkan dcngan bcrkurangnya

kandungan nitrogen setelah saponikasi (Gambar 2) Kandungan nitrogen

terbanyak terdapat pad a kopolimer dengan komposisi akrilamida 90(lc yaitu pada

kopolimer 4 dan 5 Kandllngan nitrogen ini menentukan efisiensi grafting

Semakin besar komposisi monomer semakin besar efisiensi gmftillg narnlln tidnk

W7

Prosiding Husil-Hasll Penelitall IPB 2011

mempengaruhi daya serap au karena daya serap air dipengaruhi oleh struktur

ruang dan karakter hidrofilik

1100 1

1000

~ 800 ~ 600

E400

100

o

Sfbflum I 40 onggok 60 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APS -aponlhkaioj 2 40 onggok 60 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS etelah -aponiftkalti 3 25 onggok 75 acrylamide 25 mg MBA amp 250 mg APS

4 10 onggok 90 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS 5 10 onggok 90 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APSJJJJ

middotmiddotTmiddotmiddotmiddotmiddot

3 Kopolinl~r

Gambar 1 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap daya serap air

KopoHmer

18

1G

14

l 11 rot-lmnc 10

tshy ~Jpollltiloai

i 8

o

Gambar 2 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap kandungan nitrogen

Optimasi grafting-crosslinking onggok-acrylamide menggunakan disain

fractional factorial dengan perangkat lunak Minitab 16 memperoleh parameter

optimum pada 75 akrilamida 25 mg MBA dan 250 mg APS dengan day a serap

10401 gig nilai probabilitas dari model kuadratik dalam uji Anova lebih kecil

dari 005 yang memperkuat hasil optimasi diatas Visualisasi model ini berupa

curvature kuadratik seperti yang disajikan pada Gambar 3

Gambar 3 Pola kurva optimasi grafted-crosslinked SAP

-+08

Prosiding Hasil-Hasil Penelitian IPB ~) 11

Karakterisasi Produk Grafting -Crosslinking

Produk grafting dan erosslinking dalam optimasi juga dikarakterisasi untuk

memastikan bahwa sintesis berlangsung dengan baik Pola spektrum IR onggok

berbeda dengan pola produk grafting-eros slinking tanpa dan dengan saponifikasi

(Gambar 5) Pita serapan pada bilangan gelombang 3348-3201 em

mengindikasikan adanya vibrasi -OH dan -NH Tiga pita serapan 1149-53 1080

dan 1026 em -1 mengindikasikan adanya vibrasi C-O-C Spektrum IR onggok-gshy

AAm yang spesifik ditunjukkan pita serapan pada 3201 1662 and 1616 em-I

yang mengindikasikan N-H C=O dan tekuk N-H dari gugus amida Pita serapan

IR pada bilangan gelombang 1406 em- 1 yang tajam menurut Pourjavadi 2006

menunjukkan pita ulur anion karboksilat dari SAP disaponifikasi SAP

disaponifikasi memiliki pita serapan yang sarna dengan pita serapan yang

dikernukan oleh Pourjavadi Namun pita yang sarna tidak tampak pada SAP yang

belum disaponifikasi (UN-SAP) Hal ini menunjukkan proses saponifikasi [elah

berIangsung

Onggck Unsapcnthed SF Sapltrllfiei s-F

Gambar 5 Spektrum IR dari onggok produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi

Kinetika Sweeting

Karakterisasi lain dari produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan

saponifikasi) adalah slvelling kinetics Gamhar 6 menyajikan pola penyerapan

produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi dengan ukuran

409

Prosiding Hasil-Hasil PenPiillun IPB 201 I

partikel plusmn100 mesh Pada waktu 0-10 menit penyerapan air meningkat tajam

kemudian mulai stabil setelah 10-60 menit waktu pengamatan Data yang

diperoleh dari pengukuran daya serap air produk selama selang waktu pengamatan t

mengikuti Voigt-based equation (Pourjavadi et al 2010) St = Se (1 - e-)

St (gig) adalah swelling pada waktu ke-t Se (gig) adalah swelling pada waktu

kesetimbangan t=waktu swelling (menit) dan T adalah parameter laju serapan

Voigt-based equation merupakan persamaan tipe pola pertumbuhan yang sarna

dengan persamaan exponential association 2 yaitu (y=a( l_e-bX)) yang ada dalam

software CurveExpert Pencarian model menggunakan software CurveExpert 14

diperoleh persamaan dari swelling kinetic produk grafting-crosslinking tanpa dan

dengan saponifikasi sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St = 31809 (1 - e-1715 t) r2 = 0936 ~ sesudah Saponifikasi

~-0iJ 400 shy

~ 300 Q

200co f-- --UN-SAP100 ~

co ~

~- - ------------ --S-SAPco 0 0

0 20 40 60 XO

waktu (menit)

Gambar 6 Kinetika swelling dari produk grafting-crosslinking hasil optimasi yang direndam dalam air

Dari persamaan diatas diperoleh nilai T untuk produk grafting tanpa dan

dengan saponifikasi dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109

dan 059 menit Parameter laju ini (T) mengukur resistensi permeasi air sehingga

nilai T semakin kecil maka kecepatan up take air semakin tinggi Beberapa

publikasi menunjukkan nilai T misalnya kitosan-g-PAAm tanpa dan dengan

saponifikasi (ukuran partikel 60-80 mesh) berturut-turut sebesar 25 dan 13 menit

(Pourjavadi amp Mahdavinia 2006) (pati-karagenan)-g-PAN dengan saponifikasi

(ukuran partikel 60-80 mesh) sebesctr 75 menit (Pourjavadi et al 2010) Sebagai

Prosiding HasimiddotHasil Penealall PB IJ

perbandingan laju dan kapasitas absorpsi dari onggok-g-AAm SAP lebih besar

dari diapers komersial dan sanitary napkins (Gambar 7

o 50

onggok-g-AAm SAP

100 TJ50 200 250Imes

300

I

Gambar 7 Absorpsi napkins

air dari onggok-g-Aam SAP diapers komersial dan sanitary

Pola absorpsi air terhadap

Kajian pola absorpsi

variasi pH

air dari soil conditioner pada berbagai nitai pH

menggunakan larutan Hel dan NaOH dengan rentang pH 2-12 Pola serapan air

meningkat pada rentang pH 1-7 dan menurun kembali pada pH 9-12 (Gambar 8) 2serta mengikuti persamaan kudartik y=-4060+2368x-lS8x r2=0968 Serapan

air maksimum dicapai pada rentang pH 7-9 dan berdasarkan persamaan tersebut

diperoleh serapan maksimum pada pH 7S Daya serap soil conditoner menurun

pada kondisi asam dan basa Hal ini berkaitan dengan swelling osmotic pressure

(Horkay et at 2000 Kaith et ai 2010) Tekanan swelling untuk hidrogel

9bermuatan lemah mengikuti persamaan berikut Trion = RT IeCi - q)

dimana Ci9 dan q masing-masing adalah konsentrasi molar ion di dalam dan

diluar gel yang swelling R konstanta gas dan T=suhu

5000 c 0 40000 0 o- 3000Ilgt tIO otii111_ 2000 (II III 1000 3

00

deg 155 10pH

Gambar 8 Pola serapan air SAP pada berbagai nilai pH

tIl

lrosidillg Hisil-HasO PenciirialllPB 2011

Serapan air maksimum soil conditioner dicapai pad a pH netral karena pada

kondisi ini konsentrasi ion dalam larutan diluar gel (eksternal) dapat diabaikan

sehingga 1tion menjadi besar dan mengakibatkan serapan menjadi besar Selain itu

tolakan elektrostatik antar ion karboksilat dalam soil conditioner membantu

meningkatkan serapan air Dalam medium pH asam nilai 1tion sangat kecil karena

ion karboksilat menjadi terprotanasi (Kaith et al 20 1 0) karenanya tolakan ion

karboksilat ternetralkan sehingga gel tidak dapat swelling Dalam medium bas a

gugus ~COOH terdissosiasi sempurna tetapi konsentrasi Na+ dan-OH dapat

menurunkan nilai 1tion sehingga daya serap air menurun

Efek salinitas

Pada umumnya kapasitas absorpsi SAP lebih rendah ketika dalam larutan

garam Efek salinitas dilakukan menggunakan larutan NaCI 01 1 M dan pola

scrapannya disajikan pad a Gambar 9 Pola swelling SAP daJam larutan garam

mengikuti persamaan Swelling = k Isaltr dimana k=swelling pada konsentrasi

garam tinggi n=mengukur ketergantungan swelling pada konsentrasi garam Pola

swelling dari SAP onggok-g-AAm mengikuti persamaan Swelling = 2906

[NaClro1s dengan k=2906 dan n=035 hal ini mengindikasikan bahwa

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan SAP

- iOO

~ 90

= 80 S c 70 600

tl ell 50 40lt11-ell 30

i

000 050 l00 LSO NaCl

Gambar 9 Pola serapan ait oari SAP paJa berbagai konsentrasi Nae

Prosiding Hasif-fIi PII1tlililill PS ul

KESIMPULAN

Onggok memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi 8270 dan

berpotensi untuk dimodifikasi melalui grafting-crosslinking dengan akrilamida

menjadi soil conditioner Parameter yang berpengaruh dalam proses graftingshy

crosslinking dari hasil optimasi dengan rancangan fractional factorial adalah

konsentrasi monomer (akrilamida) pada rentang 60-90 crosslinker (MBA) pada

rentang 15-35 mg dan Inisiator (APS) pada rentang 200-300 mg Kinetika

Sweeling produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan saponifikasi) mengikuti

Voigt-based equation atau exponential association 2 sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St 31809 (1 - e-1715 t) r2 0936 ~ sesudah Saponifikasi

Parameter laju (r) untuk produk grafting tanpa dan dengan saponifikasi

dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109 dan 059 menit Pola

absorpsi air dari soil conditioner terhadap variasi pH mengikuti persamaan

kudartik y=-4060+2368x-158x2 r2=0968 dan serapan air maksimum dicapai

berdasarkan persamaan tersebut diperoleh pada pH 75 Pola swelling dalam

larutan gamm (efek salinitas) dari soil conditioner mengikuti persamaan dan

Swelling = 2906 [NaClro35 dengan k=2906 dan pound1=035 yang mengindikasikan

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini didanai oleh kementerian riset dan teknologi Indonesia dan

dukungan LPPM IPB

DAFT AR PUST AKA

[AOAC] Association of Official Analytical Chemist 1999 Official Methods of Ana(vsis ~lAOAC International 8th ed Maryland AOAC InternationaL

Badan Pusat Statistik (BPS) 2009 Luas Panen Produktivitas dan Produksi Ubi Kayu Menurut Provinsi 2009 A vail able from huplwwwbpsgojdtab_

413

7

Prosiding flui~llwil PelldirialllPH lUll

subview php tabel= I ampdaftar= Iampid_subyek~53ampnotab=14 [Access November 2011]

Ebru AI G GuClu T B iyim S Emik and S 6zgumu~ 2008 Synthesis and properties of starch-graft-acrylic acidlNa-montmorillonite superabsorbent nanocomposite hydro gels 1 Appl Polym Sci 109(1)16-22 001 101002app27968

Hua S and A Wang 2009 Synthesis characterisation and swelling behaviours of sodium alginate-g-poly(acrylic acid)sodium humate superabsorbent Carbohydr Polym 75 79-84

Hon DN 1982 Gmji Copolimerization of Lignocellulosic Fibers Washington DC American Chemical Society

Horkay E I Tasaki and P 1 Basser 2000 Osmotic Swelling of Polyacrylate Hydrogels in Physiological Salt Solutions Biomacromolecules 1 84-90

Khalil ML and S Farag 1998 Utilization of some starch derivatives in heavy metal ion removal ] Appl Polym Sci 6945-50

Lanthong P R Nuisin and S Kiatkamjornwong 2006 Graft copolymerization characterization and degradation of cassava starch-g-acrylamideitaconic acid superabsorbents Carbohydr Polym 66229-245

Li A JP Zhang and AQ Wang (2007) Utilization (~fstrch and clay for the preparation otsllperabsorbell composite Biores Technol 98327-332

Mond G and DH Solomon 2006 The Chemist) of Radical Polymerizatioll 2nd

EdnElsevier Inc

N akason C T Wohmang A Kaesaman and S Kiatknmjornwong 2010 Preparation of cassava starch-graft-polyacrilamide superabsorbents and associated composites by reactive blending Carbohydr Polym 81 348-357

Nikmawati 1999 Pola konsumsi pangan tingkat kecukupan gizi dan status gizi kaitannya dengan budaya makan onggok pada masyarkat Cirellndell Cimahi Jawa Barat [tesis] Bogor Fakultas Ekologi Manusia Institor Pertanian Bogor

Pouriavadi A R Soleyman GhR Bardajee and F Seidi20 10 y-Irradiation Synthesis of a Smart Hydrogel Optimization Using Taguchi Method and Investigation of Its Swell ing Behavior Transactions c- Chemislly and Chemical Engineering 17( I ) 15-23

POURJAV ADI A and Gh R MAHDAVINIA2006 Superabsorbency pHshySensitivity and Swelling Kinetics of Partially Hydrolyzed Chitosan-gshypoly(Acrylamide) Hydrogels Turk 1 Chelll 30595 608

ProsidillK Hasil-Hasil Pellelilial11PB 011

Pratama AG 2009 Mempelajari Pengaruh Konsentrasi Ragi Instan dan Waktu Fermentasi Terhadap Pembuatan Alkohol dari Ampas Ubi Kayu (Manihot utilisma) [skripsiJ Medan Fakultas Pertanian-USU

Swantomo D K Megasari and R Saptaaji 2008 Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron Jurnal Fisika Nuklir 2 143shy156

Teli MD and NG Waghmare 2009 Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste Carbohydr Polym 78492-496

Wallace A and GA Wallace 1986 Effects of very low rates of synthetic soil conditioners on soils J Soil Sci 141324-327

Zhang 1 A Li and A Wang 2006 Study on superabsorbent composite VI Preparation characterization and swelling behaviors of starch phosphateshygraft-acrylamideattapulgite superabsorbent composite Carbohydr polym 65(2)150-158

Zhang 1 G Wang and A Wang 2007 Preparation and Properties of Chitosanshyg-poly(acrylic acid)Montmorillonite Superabsorbent Nanocomposite via in Situ Intercalative Polymerization J Indust Eng Chem Res 46(8)2497--2502

415

Page 7: 1111111111'1 - IPB University · 2015. 9. 2. · swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=0.5 menit, yang menggambarkan

Pengembangan Kualitas Perekat Likuida Tandan Kosong Sawit - Surdiding Ruhendi Tito Sucipto 456

Pengembangan Sistem Informasi Berbasis Teknologi Informasi Untuk Pemberdayaan Petani Sayuran - Sumardjo Relno Sri Rartati Mulyandari 472

Teknologi Separasi Bahan Aktif Temulawak Menggunakan Biopolimer Temlodifikasi Berbasis Limbah Produksi Sagu - Tun Tedja Ira wadi Renny Purwaningsih Djarot S Rami Seno 490

Teknologi True Shallot Seed (TSS) sebagai Bahan Tanam untuk Meningkatkan Produktivitas Bawang Merah - Winarso Drajad Widodo Roedhy Poerwanto Nani SlImarni Gina Aliya Sopha 506

INDEKS PENELITI VIII

vii

Proidin~ HIIIimiddot1asi PellelitialllPB lull

REKA VASA BIOPOLYMER HASIL SAMFING PABRIK TAPIOKA (ONGGOK) SEBAGAI ENRICHED SOIL CONDITIONER TAHAP

SINTESIS SUPERABSORBEN (Synthesis of Nutrient Enriched Soil Conditioner from Cassava Waste Pulp)

Anwar Nurl2) Zainal Alim Masudl

2) Mohammad Khotib l 2 Ahmad Sjahriza 12)

lDep Kirnia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IPB 2)Laboratorium Terpadu IPB

ABSTRAK

Polimer yang memiliki kemampuan daya serap air tinggi dapat digunakan sebagai soil conditioner Kemampuan polimer menyerap air minimal 100 kali bobot awalnya dikatergorikan sebagai polimer superabsorben (SAP) Pada penelitian ini akan dikaji sintesis dan sifat duri SAP yang diperolch melalui graft copolymerization akrilamida (AAm) pada onggok menggunakan ammonium persulphate (APS) sebagai inisiator dan NN-methylene-bis-acrylamide (MBA) sebagai cross linker Kopolimerisasi dilakubn pada suhu 70C 3 jam dan disaponifikasi dengan NaOH I M 2 jam Konscntrasi akrilamida dan onggok serta jumlah MBA dan APS dioptimasi menggunakan disain fractional factorial SAP yang diperoleh memiliki daya serap air sebesar 1014 gIg pada konsentrasi AAm 75 MBA 25 mg dan APS 250 mg Oaya serap ini seslIai dengan hasil yang diperoleh peneliti lain Keberlangsungan proses grafting-crosslinkiflg ditunjukkan oleh adanya perbedaan spektrum IR antara onggok dan prod uk gratingshycrossinking yang mengindikasikan antara lain terbentuknya gugus am ida Kinetika swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=05 menit yang menggambarkan Jaju swelling lebih tinggi dibandingkan SAP berbasis polisakarida lainnya Daya serap air meningkat dengan meningkatnya pH dari 1-7 dan menurun cembali pada pH 8 - 12 Daya serap maksimum dicapai dalam lamtan basa (pH 7-9) tepatnya pada pH 75 berdasarkan persamaan kuadratik y=-4060+2368x-158x2

r2=0968

Kata kunci Onggok snperabsoben grafting-crosslinking kinetika swelling

ABSTRACT

Polymer with a high water absorption capability can be llsed as a soil conditioner If it can absorb water at least 100 times its initial weight is categorized as superabsorbent polymers (SAP) This study deals with the synthesis and characterization of graft copolymerization of acrylamide (AAm) on onggok using ammonium persulphate (APS) as an initiator and NN -methy1ene-bis-acrylamide (MBA) as a crosslinker It was conducted at 70C 3 hours and saponified with NaOH 1M 2 hours AAm and onggok concentrations as well as MBA and APS amounts were optimied using fractional factorial design SAP obtained has water absorption capacity (Qcy) of 10 14 gig at AAm 75 MBA mg and APS 250 mg It is comparable to that obtained by other worker Grafting-crosslinking copolymer was confirmed by infrared spectra where it was found to exhibit ail characteristic bands of both polysaccharides of onggok and acrylamide units The swelling kinetics of SAP in distilled water follows exponential-association equation with rate parameter (L )=05 minutes that indicates mllch higher swelling rate as compare to that of SAP with other polysaccharides backbone The swelling rate of the SAP increased at pH I to 7 and decreased at pH 8 0 12 The maximum QC4 of the SAP WJS achieved at pH according to the equation y=--+060+2368x-IS8xc r2=0968

Key words Onggok sllperabsobent grafting-crosslinking swelling kinetics

-tOl

Prosiding Hasil-iasil PCIclirian iPB ui i

PENDAHULUAN

Ketcla pohon merupakan salah satu tanaman budidaya yang banyak di

Indonesia Areal ketela pohon pada tahun 2009 adalah lebih dari 12 juta hektar

dengan produktivitas 182 QulHa dan produksi mendekati 22 juta ton (BPS 2009)

Pengolahan ketela pohon menjadi tepung tapioka dihasilkan onggok sebagai hasil

samping sekitar 114 dari ketela pohon segar Harga sangat rendah dan menurut

hasil penelusuran pustaka belum ditemukan informasi pemanfaatan onggok yang

memiliki nilai ekonomi tinggi

Komponen utama onggok adalah pati dan selulosa (Nikmawati 1999)

Kandungan gugus hidroksil yang tinggi memungkinkan dilakukannya modifikasi

diantaranya menjadi superabsorben (SAP) SAP mampu menyerap dan

mempertahankan cairan serta melepaskannya kembali (Zhang et al 20(6)

Polimer dikategorikan sebagai superabsorben jika memiliki kemampuan

menyerap air lebih dari 100 kali berat aslinya (Zhang el at 2007) SAP yang

tersedia di pasar memiliki biodegradabilitas relatif rendah dan menyebabkan tidak

ramah lingkungan dalam jangka panjang Oleh karena itu studi intensif telah

dilakukan untuk menggunakan polimer alami yaitll pati dan selulosa agar SAP

bersifat biodegradable (Nakason et al 2010)

Secara umum SAP disintesis melalli grafti1lg atnu RraftillR-crosslinkillg

copolymerization Monomer yang digunakan dalam grafting copolymerization

adalah asam akrilat akrilonitril dan akrilamida (Li el (II 2007 Teli dan

Waghmare 20(9) dan sebagai crosslinkers adalah N N-metilen bis-akrilamida

(MBA) triacrylate trimethylpropane dan 14-butadienol dimetakrilat (Swantomo

et al 2008) Sedangkan inisiator yang umulI1 digllnakan adalah persulfat hidrogen

peroksida (Moad amp Salomo 2(06) dan cerium (Ebrll et (II 20(8)

Graft copolymerization telah dilakukan llnlllk memodifikasi pati singkong

menjadi SAP (Khalil amp Farag 1998 Lanthong et al 2006) Selain pati

lignosellulose dan turunannya juga digllnakan sebigai sllbstrat llntllk Graft

copolymerization (Hon 1982) Campuran akrilamida (AAM) dan asam akrilat

(AA) di grafting pada pati gandum menggunakan kalium persllifat (KPS) sebagai

-+02

Prosiding ffdBmil Pelleiriall IPB 2011

inisiator (Teli amp Waghmare 2009) SAP yang dihasilkan dari grafting-crosslinking

diharapkan memiliki daya serap air tinggi dan melepaskannya dengan perlahan

Tujuan penelitian adalah mensintesis SAP melalui grafting-crosslinking

onggok dengan akrilamida sebagai monomer APS sebagai inisiator dan MBA

sebagai crosslinker serta dioptimasi ketiga parameter tersebut menggunakan

disain fractional factorial Karakterisasi produk grafting-crosslinking meliputi

kinetika swelling dalam air suling dan perilaku swelling dalam larutan NaCl dan

berbagai nilai pH

METODE PENELITIAN

Pre-treatment Onggok

Sampel onggok tapioka dicllCi dengan air sampai filtrat hasil pencucian

jernih kemudian dikeringkan Kemudian onggok tapioka kering dihaluskan hingga

berukuran plusmn I00 mesh Sampel kemudian dianalisis proksimat yang terdiri dari

penentuan kadar air (metode gravimetri) kadar abu (metode gravimetri) kadar

lemak (metode soxhlet) kadar protein (metode Kjeldahl) dan kadar karbohidrat

(metode fenol-H2S04)

Kopoiimerisasi Grafting-Crossillking

Optimasi Grafting-crosslinking dilakukan menggunakan disain fractional

factorial dengan 3 faktor dan 2 level The faktor berupa konsentrasi akrilamida

(60-90) APS (200-300 mg) dan MBA (15-35 mg) (Table I) Sejumlah onggok

tapioka ditimbang dan ditambahkan akuades hingga terbentuk slurry di dalam

labu Ieher tiga yang telah dilengkapi dengan kondensor aliran gas nitrogen

termometer dan stirrer Kemudian dipanaskan hingga suhu 95degC selama 30 menit

dengan kondisi atmosfer gas nitrogen Setclah itu suhu diturunkan menjadi 60shy

65degC lalu ditambahkan sejumlah inisiator APS sambil diaduk selama 15 menit

Kcmudian ditambahkan sejumlah akrilamida dan MBA secara perlahan laiu suhu

dinaikkan menjadi 70degC dan direaksikan selama 3 jam Produk yang dihasilkan

dipresipilasi dengan metanol dan etano Setelah itl produk direfluks dengan

aseton sdama 1 jam Lalli dikeringkan iengan suhu 60C hingga bobot prodllk

-1-03

PrlJsiding Hasil-Hasil Penclitiall 1 PH 2u II

konstan Produk kering digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil

berukuran 80-100 mesh

Tabel I Desain percobaan screening kopolimer grafting-crosslinking onggok tapioka dengan akrilarnida

No Onggok tapioka () Akrilamida () MBA (mg) APS (mg) 1 40 60 15 300 2 40 60 15 300 3 40 60 35 200 4 40 60 35 200 5 25 75 25 250 6 25 75 25 250 7 25 75 25 250 8 25 75 25 250 9 10 90 15 200 10 10 90 15 200 I I 10 90 35 300 12 10 90 35 300

Saponifikasi (Nakason et a12010)

Sebanyak 40 gram kopolimer graft ditambahkan 100 ml NaOH 1M Jan 100

mt akuades dan dipanaskan sampai sllhll 90degC selama 2 jam Sctelah dinetralkan

dengan penambahan HCl I M lalu dikoagulasi Jan dipresipitasi dengan metanol

dan etano Hasil kopolimer saponifikasi dikeringkan pad a suhll 60C Kcmudian

proJuk kering digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil berukllran plusmn 80

mesh

Pengukuran Daya Serap Air (Nakason et a120lO)

Sejumlah kopolimer kering baik sebelum mauplln setelah saponifikasi

direndam dalam akuades pada suhu ruang untuk mendapatkan pengembangan

yang seimbang Kemudian sampel yang telah mengembang dipisahkan Jari air

yang tidak terse rap dan disaring hingga partilkel lebih dari 100 mesh

Kesetimbangan penyerapan air (Qy) ditentukan dengan mcnimbang sampeJ yang

m2-mlrelah mengemhang dengan persltlmaan sebagai berikllt Qi ~

dengan 1111 dan m adalah hasil penimbangan sampel kering dan sam pel yang telah

mengembang

Prosiditlg lfasil-Hasil Penelitiall IPB 2011

Karakterisasi SAP

a Kinetika swelling

Kinetika swelling dari SAP dilakukan dengan merendam SAP 10 plusmn 001 g

dengan ukuran partikel 100 mesh dalam air suling 800 ml dan diukur daya

serap air SAP pada interval tertentu

b Sensitivitas lingkungan

I Sensitif pH

Ketergantungan swelling terhadap pH diidentifikasi dengan merendam

SAP 10 plusmn 001 g dalam larutan yang memiliki pH 1-12 Daya serap

maksimum ditentukan dari persamaan perilaku swelling pada berbagai

nilai pH

2 Sensitif salinitas

Daya serap air dari SAP diukur datam tarutan dengan berbagai konsentrasi

NaCI(O1-1 M)

c IR Spectral Analysis

d Efisiensi grafting

Efisiensi grafing dihitung dari rasio grafting mengikuti persamaan berikut

100 [No x (MW acrylamide)l o AW Nltrogen

Grafting ratio = -----~---~----=--100 shy rNo x (MW aclamide)ll 0 AW Nltrogen

N percentage of nitrogen of sample (Kjeldahl method) MW molecular weight A W atomic weight

grafting ratio Grafting efficiency () = xlOO

monomer persentage from onggok

HASIL DAN PEMBAHASAN

Onggok Lapioka yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan

superabsorben dicuci terlebih dahulu untuk merighilangkan pengotor lalu

dihaluskan hingga berukuran plusmnIOO mesh untuk meningkatkan luas pennukaan

sehingga reaksi yang terjadi lebih sempuma Onggok tapioka juga dilakukan

analisis proksimat atau perlakuan pendahuJuan untuk mengetahui kandungan

--105

Prosiciing Hasil-Hasil PeneliliulIlPB lOll

kimia yang terkandung di dalamnya Analisis yang dilakukan an tara lain

penentuan kadar air abu lemak protein dan karbohidrat (Tabel 2)

Tabe1 2 Hasil analisis proksimat

Analisis Kadar ()

HasH penelitian ini Pratama (2009) Air 1130 2000 Abu 055 017 Protein 456 157 Lemak 021 026 Karbohidrat 8270 6800

Berdasarkan hasil yang diperoleh kandungan terbesar dalam onggok

tapioka yaitu karbohidrat sebesar 8270 Hasil ini sejalan dengan yang telah

dilakukan oleh Pratama (2009) dengan kadar karbohidrat sebesar 6800 Selain

itu hasil ini juga membuktikan bahwa tidak diperlukan penghilangan protein

(deproteination) lemak (defatting) dan mineral (demineralization) karena

kandungannya yang sangat rendah

Kopolimer Grafting-Crosslillkillg

Onggok tapioka digunakan sebagai kerangka utama dalam kopolimerisasi

grafting-crosslinking dengan akrilamida sebagai monomer APS sebagai inisiator

dan MBA scbagai crosslinker dengan reaksi pada lampiran 4 Kopolimerisasi

dilakukan dengan berbagai komposisi dalam kondisi gas nitrogen Gas nitrogen

berfungsi menghilangkan oksigen dari sistem reaksi dan meminimalisasi radikal

peroksida yang dapat menghambat rekasi kopolimerisasi sehingga pembentukan

homopolimer dapat dihindari (Kurniadi T 20 I 0) Suhu kopolimerisasi yang

digunakan yaitu 700C yang telah dilakukan oleh Lanthong et al (2006) Li A

Zhang J Wang A (2007) Hua S Wang A (2008) Produk hasil kopolimerisasi

dipresipitasi dengan metanol dan etanol untuk mengikat air dalam produk serta

diretluks dengan aseton untuk menghilangkan homopoiimer Setelah itu

kopolimer yang terbentuk dilakukan pengujian kaditr nitrogen dan cfisiensi

grafting (Tabel J) serta karakterisasi analisis gugus fungsi dengan FfIR

40n

Prosiding llilsil-llilsil PeneliriuII1PB lij

Tabel 3 Kadar nitrogen efisiensi grafting dan daya serap air kopolimer grajtingshycrosslinking onggok tapioka dengan akrilamida

Nitrogen ()Onggok Efisiensi

Akrilami MBA APS Sebelum Setelahtapioka graftingda () (mg) (mg) saponifika saponifika saponifika saponifika

Sebelum

() () SI 51 SI

40 15 300 1251 959 3471 45813

40 60 15 300 1146 705 2775 1625 44907

40 60 35 200 1163 804 2875 2839 51432

40 60 35 200 1330 755 4144 2324 51681

25 75 25 250 1430 974 5278 2944 127987

25 75 25 250 1410 1077 5019 3167 103347

25 75 25 250 1407 1068 4982 2928 101932

25 75 25 250 1447 970 5514 2529 82764

10 90 15 200 1615 990 9052 4087 40767

10 90 15 200 1660 1055 10647 4223 47352

10 90 35 300 1608 1166 8839 322 83814

10 90 35 300 1650 1081 10254 3703 89574

Tabel 4 Daya serap air maksimum setelah saponifikasi berdasarkan perbandingan bahan dasar dengan monomer dari beberapa penelitial1

Maximum water absorbent Komposisi SAP

Result of this study (25 onggok75or acrylamide)

Li el af (2007) 20ot) starch80 acrylic acid

~akason et al (2010) 50 starch50

1040

1077

606

Daya serap air dari SAP saponifikasi sek

sehingga dikategorikan sebagai superabsorbenL

itar 1000 kali

Un-saponified

bobot

SAP

awalnya

mcmiliki

daya serap yang lebih rendah (Gambar 1) dan seperti yang dilaporkan olch Li et

al (2006) dan Nakason et (It (2010) (Tabel 4) Peningkatan daya scrap air dalam

saponified SAP erat hubunzannya dengan muatan dalam sistem polimcr akibat

adanya konversi gugus fungsi amida (-COONH) menjacli gugus karboksi lat (shy

COOH) (Teli Waghmare 2009) Fenomena ini ditunjukkan dcngan bcrkurangnya

kandungan nitrogen setelah saponikasi (Gambar 2) Kandungan nitrogen

terbanyak terdapat pad a kopolimer dengan komposisi akrilamida 90(lc yaitu pada

kopolimer 4 dan 5 Kandllngan nitrogen ini menentukan efisiensi grafting

Semakin besar komposisi monomer semakin besar efisiensi gmftillg narnlln tidnk

W7

Prosiding Husil-Hasll Penelitall IPB 2011

mempengaruhi daya serap au karena daya serap air dipengaruhi oleh struktur

ruang dan karakter hidrofilik

1100 1

1000

~ 800 ~ 600

E400

100

o

Sfbflum I 40 onggok 60 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APS -aponlhkaioj 2 40 onggok 60 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS etelah -aponiftkalti 3 25 onggok 75 acrylamide 25 mg MBA amp 250 mg APS

4 10 onggok 90 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS 5 10 onggok 90 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APSJJJJ

middotmiddotTmiddotmiddotmiddotmiddot

3 Kopolinl~r

Gambar 1 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap daya serap air

KopoHmer

18

1G

14

l 11 rot-lmnc 10

tshy ~Jpollltiloai

i 8

o

Gambar 2 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap kandungan nitrogen

Optimasi grafting-crosslinking onggok-acrylamide menggunakan disain

fractional factorial dengan perangkat lunak Minitab 16 memperoleh parameter

optimum pada 75 akrilamida 25 mg MBA dan 250 mg APS dengan day a serap

10401 gig nilai probabilitas dari model kuadratik dalam uji Anova lebih kecil

dari 005 yang memperkuat hasil optimasi diatas Visualisasi model ini berupa

curvature kuadratik seperti yang disajikan pada Gambar 3

Gambar 3 Pola kurva optimasi grafted-crosslinked SAP

-+08

Prosiding Hasil-Hasil Penelitian IPB ~) 11

Karakterisasi Produk Grafting -Crosslinking

Produk grafting dan erosslinking dalam optimasi juga dikarakterisasi untuk

memastikan bahwa sintesis berlangsung dengan baik Pola spektrum IR onggok

berbeda dengan pola produk grafting-eros slinking tanpa dan dengan saponifikasi

(Gambar 5) Pita serapan pada bilangan gelombang 3348-3201 em

mengindikasikan adanya vibrasi -OH dan -NH Tiga pita serapan 1149-53 1080

dan 1026 em -1 mengindikasikan adanya vibrasi C-O-C Spektrum IR onggok-gshy

AAm yang spesifik ditunjukkan pita serapan pada 3201 1662 and 1616 em-I

yang mengindikasikan N-H C=O dan tekuk N-H dari gugus amida Pita serapan

IR pada bilangan gelombang 1406 em- 1 yang tajam menurut Pourjavadi 2006

menunjukkan pita ulur anion karboksilat dari SAP disaponifikasi SAP

disaponifikasi memiliki pita serapan yang sarna dengan pita serapan yang

dikernukan oleh Pourjavadi Namun pita yang sarna tidak tampak pada SAP yang

belum disaponifikasi (UN-SAP) Hal ini menunjukkan proses saponifikasi [elah

berIangsung

Onggck Unsapcnthed SF Sapltrllfiei s-F

Gambar 5 Spektrum IR dari onggok produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi

Kinetika Sweeting

Karakterisasi lain dari produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan

saponifikasi) adalah slvelling kinetics Gamhar 6 menyajikan pola penyerapan

produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi dengan ukuran

409

Prosiding Hasil-Hasil PenPiillun IPB 201 I

partikel plusmn100 mesh Pada waktu 0-10 menit penyerapan air meningkat tajam

kemudian mulai stabil setelah 10-60 menit waktu pengamatan Data yang

diperoleh dari pengukuran daya serap air produk selama selang waktu pengamatan t

mengikuti Voigt-based equation (Pourjavadi et al 2010) St = Se (1 - e-)

St (gig) adalah swelling pada waktu ke-t Se (gig) adalah swelling pada waktu

kesetimbangan t=waktu swelling (menit) dan T adalah parameter laju serapan

Voigt-based equation merupakan persamaan tipe pola pertumbuhan yang sarna

dengan persamaan exponential association 2 yaitu (y=a( l_e-bX)) yang ada dalam

software CurveExpert Pencarian model menggunakan software CurveExpert 14

diperoleh persamaan dari swelling kinetic produk grafting-crosslinking tanpa dan

dengan saponifikasi sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St = 31809 (1 - e-1715 t) r2 = 0936 ~ sesudah Saponifikasi

~-0iJ 400 shy

~ 300 Q

200co f-- --UN-SAP100 ~

co ~

~- - ------------ --S-SAPco 0 0

0 20 40 60 XO

waktu (menit)

Gambar 6 Kinetika swelling dari produk grafting-crosslinking hasil optimasi yang direndam dalam air

Dari persamaan diatas diperoleh nilai T untuk produk grafting tanpa dan

dengan saponifikasi dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109

dan 059 menit Parameter laju ini (T) mengukur resistensi permeasi air sehingga

nilai T semakin kecil maka kecepatan up take air semakin tinggi Beberapa

publikasi menunjukkan nilai T misalnya kitosan-g-PAAm tanpa dan dengan

saponifikasi (ukuran partikel 60-80 mesh) berturut-turut sebesar 25 dan 13 menit

(Pourjavadi amp Mahdavinia 2006) (pati-karagenan)-g-PAN dengan saponifikasi

(ukuran partikel 60-80 mesh) sebesctr 75 menit (Pourjavadi et al 2010) Sebagai

Prosiding HasimiddotHasil Penealall PB IJ

perbandingan laju dan kapasitas absorpsi dari onggok-g-AAm SAP lebih besar

dari diapers komersial dan sanitary napkins (Gambar 7

o 50

onggok-g-AAm SAP

100 TJ50 200 250Imes

300

I

Gambar 7 Absorpsi napkins

air dari onggok-g-Aam SAP diapers komersial dan sanitary

Pola absorpsi air terhadap

Kajian pola absorpsi

variasi pH

air dari soil conditioner pada berbagai nitai pH

menggunakan larutan Hel dan NaOH dengan rentang pH 2-12 Pola serapan air

meningkat pada rentang pH 1-7 dan menurun kembali pada pH 9-12 (Gambar 8) 2serta mengikuti persamaan kudartik y=-4060+2368x-lS8x r2=0968 Serapan

air maksimum dicapai pada rentang pH 7-9 dan berdasarkan persamaan tersebut

diperoleh serapan maksimum pada pH 7S Daya serap soil conditoner menurun

pada kondisi asam dan basa Hal ini berkaitan dengan swelling osmotic pressure

(Horkay et at 2000 Kaith et ai 2010) Tekanan swelling untuk hidrogel

9bermuatan lemah mengikuti persamaan berikut Trion = RT IeCi - q)

dimana Ci9 dan q masing-masing adalah konsentrasi molar ion di dalam dan

diluar gel yang swelling R konstanta gas dan T=suhu

5000 c 0 40000 0 o- 3000Ilgt tIO otii111_ 2000 (II III 1000 3

00

deg 155 10pH

Gambar 8 Pola serapan air SAP pada berbagai nilai pH

tIl

lrosidillg Hisil-HasO PenciirialllPB 2011

Serapan air maksimum soil conditioner dicapai pad a pH netral karena pada

kondisi ini konsentrasi ion dalam larutan diluar gel (eksternal) dapat diabaikan

sehingga 1tion menjadi besar dan mengakibatkan serapan menjadi besar Selain itu

tolakan elektrostatik antar ion karboksilat dalam soil conditioner membantu

meningkatkan serapan air Dalam medium pH asam nilai 1tion sangat kecil karena

ion karboksilat menjadi terprotanasi (Kaith et al 20 1 0) karenanya tolakan ion

karboksilat ternetralkan sehingga gel tidak dapat swelling Dalam medium bas a

gugus ~COOH terdissosiasi sempurna tetapi konsentrasi Na+ dan-OH dapat

menurunkan nilai 1tion sehingga daya serap air menurun

Efek salinitas

Pada umumnya kapasitas absorpsi SAP lebih rendah ketika dalam larutan

garam Efek salinitas dilakukan menggunakan larutan NaCI 01 1 M dan pola

scrapannya disajikan pad a Gambar 9 Pola swelling SAP daJam larutan garam

mengikuti persamaan Swelling = k Isaltr dimana k=swelling pada konsentrasi

garam tinggi n=mengukur ketergantungan swelling pada konsentrasi garam Pola

swelling dari SAP onggok-g-AAm mengikuti persamaan Swelling = 2906

[NaClro1s dengan k=2906 dan n=035 hal ini mengindikasikan bahwa

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan SAP

- iOO

~ 90

= 80 S c 70 600

tl ell 50 40lt11-ell 30

i

000 050 l00 LSO NaCl

Gambar 9 Pola serapan ait oari SAP paJa berbagai konsentrasi Nae

Prosiding Hasif-fIi PII1tlililill PS ul

KESIMPULAN

Onggok memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi 8270 dan

berpotensi untuk dimodifikasi melalui grafting-crosslinking dengan akrilamida

menjadi soil conditioner Parameter yang berpengaruh dalam proses graftingshy

crosslinking dari hasil optimasi dengan rancangan fractional factorial adalah

konsentrasi monomer (akrilamida) pada rentang 60-90 crosslinker (MBA) pada

rentang 15-35 mg dan Inisiator (APS) pada rentang 200-300 mg Kinetika

Sweeling produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan saponifikasi) mengikuti

Voigt-based equation atau exponential association 2 sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St 31809 (1 - e-1715 t) r2 0936 ~ sesudah Saponifikasi

Parameter laju (r) untuk produk grafting tanpa dan dengan saponifikasi

dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109 dan 059 menit Pola

absorpsi air dari soil conditioner terhadap variasi pH mengikuti persamaan

kudartik y=-4060+2368x-158x2 r2=0968 dan serapan air maksimum dicapai

berdasarkan persamaan tersebut diperoleh pada pH 75 Pola swelling dalam

larutan gamm (efek salinitas) dari soil conditioner mengikuti persamaan dan

Swelling = 2906 [NaClro35 dengan k=2906 dan pound1=035 yang mengindikasikan

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini didanai oleh kementerian riset dan teknologi Indonesia dan

dukungan LPPM IPB

DAFT AR PUST AKA

[AOAC] Association of Official Analytical Chemist 1999 Official Methods of Ana(vsis ~lAOAC International 8th ed Maryland AOAC InternationaL

Badan Pusat Statistik (BPS) 2009 Luas Panen Produktivitas dan Produksi Ubi Kayu Menurut Provinsi 2009 A vail able from huplwwwbpsgojdtab_

413

7

Prosiding flui~llwil PelldirialllPH lUll

subview php tabel= I ampdaftar= Iampid_subyek~53ampnotab=14 [Access November 2011]

Ebru AI G GuClu T B iyim S Emik and S 6zgumu~ 2008 Synthesis and properties of starch-graft-acrylic acidlNa-montmorillonite superabsorbent nanocomposite hydro gels 1 Appl Polym Sci 109(1)16-22 001 101002app27968

Hua S and A Wang 2009 Synthesis characterisation and swelling behaviours of sodium alginate-g-poly(acrylic acid)sodium humate superabsorbent Carbohydr Polym 75 79-84

Hon DN 1982 Gmji Copolimerization of Lignocellulosic Fibers Washington DC American Chemical Society

Horkay E I Tasaki and P 1 Basser 2000 Osmotic Swelling of Polyacrylate Hydrogels in Physiological Salt Solutions Biomacromolecules 1 84-90

Khalil ML and S Farag 1998 Utilization of some starch derivatives in heavy metal ion removal ] Appl Polym Sci 6945-50

Lanthong P R Nuisin and S Kiatkamjornwong 2006 Graft copolymerization characterization and degradation of cassava starch-g-acrylamideitaconic acid superabsorbents Carbohydr Polym 66229-245

Li A JP Zhang and AQ Wang (2007) Utilization (~fstrch and clay for the preparation otsllperabsorbell composite Biores Technol 98327-332

Mond G and DH Solomon 2006 The Chemist) of Radical Polymerizatioll 2nd

EdnElsevier Inc

N akason C T Wohmang A Kaesaman and S Kiatknmjornwong 2010 Preparation of cassava starch-graft-polyacrilamide superabsorbents and associated composites by reactive blending Carbohydr Polym 81 348-357

Nikmawati 1999 Pola konsumsi pangan tingkat kecukupan gizi dan status gizi kaitannya dengan budaya makan onggok pada masyarkat Cirellndell Cimahi Jawa Barat [tesis] Bogor Fakultas Ekologi Manusia Institor Pertanian Bogor

Pouriavadi A R Soleyman GhR Bardajee and F Seidi20 10 y-Irradiation Synthesis of a Smart Hydrogel Optimization Using Taguchi Method and Investigation of Its Swell ing Behavior Transactions c- Chemislly and Chemical Engineering 17( I ) 15-23

POURJAV ADI A and Gh R MAHDAVINIA2006 Superabsorbency pHshySensitivity and Swelling Kinetics of Partially Hydrolyzed Chitosan-gshypoly(Acrylamide) Hydrogels Turk 1 Chelll 30595 608

ProsidillK Hasil-Hasil Pellelilial11PB 011

Pratama AG 2009 Mempelajari Pengaruh Konsentrasi Ragi Instan dan Waktu Fermentasi Terhadap Pembuatan Alkohol dari Ampas Ubi Kayu (Manihot utilisma) [skripsiJ Medan Fakultas Pertanian-USU

Swantomo D K Megasari and R Saptaaji 2008 Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron Jurnal Fisika Nuklir 2 143shy156

Teli MD and NG Waghmare 2009 Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste Carbohydr Polym 78492-496

Wallace A and GA Wallace 1986 Effects of very low rates of synthetic soil conditioners on soils J Soil Sci 141324-327

Zhang 1 A Li and A Wang 2006 Study on superabsorbent composite VI Preparation characterization and swelling behaviors of starch phosphateshygraft-acrylamideattapulgite superabsorbent composite Carbohydr polym 65(2)150-158

Zhang 1 G Wang and A Wang 2007 Preparation and Properties of Chitosanshyg-poly(acrylic acid)Montmorillonite Superabsorbent Nanocomposite via in Situ Intercalative Polymerization J Indust Eng Chem Res 46(8)2497--2502

415

Page 8: 1111111111'1 - IPB University · 2015. 9. 2. · swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=0.5 menit, yang menggambarkan

Proidin~ HIIIimiddot1asi PellelitialllPB lull

REKA VASA BIOPOLYMER HASIL SAMFING PABRIK TAPIOKA (ONGGOK) SEBAGAI ENRICHED SOIL CONDITIONER TAHAP

SINTESIS SUPERABSORBEN (Synthesis of Nutrient Enriched Soil Conditioner from Cassava Waste Pulp)

Anwar Nurl2) Zainal Alim Masudl

2) Mohammad Khotib l 2 Ahmad Sjahriza 12)

lDep Kirnia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IPB 2)Laboratorium Terpadu IPB

ABSTRAK

Polimer yang memiliki kemampuan daya serap air tinggi dapat digunakan sebagai soil conditioner Kemampuan polimer menyerap air minimal 100 kali bobot awalnya dikatergorikan sebagai polimer superabsorben (SAP) Pada penelitian ini akan dikaji sintesis dan sifat duri SAP yang diperolch melalui graft copolymerization akrilamida (AAm) pada onggok menggunakan ammonium persulphate (APS) sebagai inisiator dan NN-methylene-bis-acrylamide (MBA) sebagai cross linker Kopolimerisasi dilakubn pada suhu 70C 3 jam dan disaponifikasi dengan NaOH I M 2 jam Konscntrasi akrilamida dan onggok serta jumlah MBA dan APS dioptimasi menggunakan disain fractional factorial SAP yang diperoleh memiliki daya serap air sebesar 1014 gIg pada konsentrasi AAm 75 MBA 25 mg dan APS 250 mg Oaya serap ini seslIai dengan hasil yang diperoleh peneliti lain Keberlangsungan proses grafting-crosslinkiflg ditunjukkan oleh adanya perbedaan spektrum IR antara onggok dan prod uk gratingshycrossinking yang mengindikasikan antara lain terbentuknya gugus am ida Kinetika swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=05 menit yang menggambarkan Jaju swelling lebih tinggi dibandingkan SAP berbasis polisakarida lainnya Daya serap air meningkat dengan meningkatnya pH dari 1-7 dan menurun cembali pada pH 8 - 12 Daya serap maksimum dicapai dalam lamtan basa (pH 7-9) tepatnya pada pH 75 berdasarkan persamaan kuadratik y=-4060+2368x-158x2

r2=0968

Kata kunci Onggok snperabsoben grafting-crosslinking kinetika swelling

ABSTRACT

Polymer with a high water absorption capability can be llsed as a soil conditioner If it can absorb water at least 100 times its initial weight is categorized as superabsorbent polymers (SAP) This study deals with the synthesis and characterization of graft copolymerization of acrylamide (AAm) on onggok using ammonium persulphate (APS) as an initiator and NN -methy1ene-bis-acrylamide (MBA) as a crosslinker It was conducted at 70C 3 hours and saponified with NaOH 1M 2 hours AAm and onggok concentrations as well as MBA and APS amounts were optimied using fractional factorial design SAP obtained has water absorption capacity (Qcy) of 10 14 gig at AAm 75 MBA mg and APS 250 mg It is comparable to that obtained by other worker Grafting-crosslinking copolymer was confirmed by infrared spectra where it was found to exhibit ail characteristic bands of both polysaccharides of onggok and acrylamide units The swelling kinetics of SAP in distilled water follows exponential-association equation with rate parameter (L )=05 minutes that indicates mllch higher swelling rate as compare to that of SAP with other polysaccharides backbone The swelling rate of the SAP increased at pH I to 7 and decreased at pH 8 0 12 The maximum QC4 of the SAP WJS achieved at pH according to the equation y=--+060+2368x-IS8xc r2=0968

Key words Onggok sllperabsobent grafting-crosslinking swelling kinetics

-tOl

Prosiding Hasil-iasil PCIclirian iPB ui i

PENDAHULUAN

Ketcla pohon merupakan salah satu tanaman budidaya yang banyak di

Indonesia Areal ketela pohon pada tahun 2009 adalah lebih dari 12 juta hektar

dengan produktivitas 182 QulHa dan produksi mendekati 22 juta ton (BPS 2009)

Pengolahan ketela pohon menjadi tepung tapioka dihasilkan onggok sebagai hasil

samping sekitar 114 dari ketela pohon segar Harga sangat rendah dan menurut

hasil penelusuran pustaka belum ditemukan informasi pemanfaatan onggok yang

memiliki nilai ekonomi tinggi

Komponen utama onggok adalah pati dan selulosa (Nikmawati 1999)

Kandungan gugus hidroksil yang tinggi memungkinkan dilakukannya modifikasi

diantaranya menjadi superabsorben (SAP) SAP mampu menyerap dan

mempertahankan cairan serta melepaskannya kembali (Zhang et al 20(6)

Polimer dikategorikan sebagai superabsorben jika memiliki kemampuan

menyerap air lebih dari 100 kali berat aslinya (Zhang el at 2007) SAP yang

tersedia di pasar memiliki biodegradabilitas relatif rendah dan menyebabkan tidak

ramah lingkungan dalam jangka panjang Oleh karena itu studi intensif telah

dilakukan untuk menggunakan polimer alami yaitll pati dan selulosa agar SAP

bersifat biodegradable (Nakason et al 2010)

Secara umum SAP disintesis melalli grafti1lg atnu RraftillR-crosslinkillg

copolymerization Monomer yang digunakan dalam grafting copolymerization

adalah asam akrilat akrilonitril dan akrilamida (Li el (II 2007 Teli dan

Waghmare 20(9) dan sebagai crosslinkers adalah N N-metilen bis-akrilamida

(MBA) triacrylate trimethylpropane dan 14-butadienol dimetakrilat (Swantomo

et al 2008) Sedangkan inisiator yang umulI1 digllnakan adalah persulfat hidrogen

peroksida (Moad amp Salomo 2(06) dan cerium (Ebrll et (II 20(8)

Graft copolymerization telah dilakukan llnlllk memodifikasi pati singkong

menjadi SAP (Khalil amp Farag 1998 Lanthong et al 2006) Selain pati

lignosellulose dan turunannya juga digllnakan sebigai sllbstrat llntllk Graft

copolymerization (Hon 1982) Campuran akrilamida (AAM) dan asam akrilat

(AA) di grafting pada pati gandum menggunakan kalium persllifat (KPS) sebagai

-+02

Prosiding ffdBmil Pelleiriall IPB 2011

inisiator (Teli amp Waghmare 2009) SAP yang dihasilkan dari grafting-crosslinking

diharapkan memiliki daya serap air tinggi dan melepaskannya dengan perlahan

Tujuan penelitian adalah mensintesis SAP melalui grafting-crosslinking

onggok dengan akrilamida sebagai monomer APS sebagai inisiator dan MBA

sebagai crosslinker serta dioptimasi ketiga parameter tersebut menggunakan

disain fractional factorial Karakterisasi produk grafting-crosslinking meliputi

kinetika swelling dalam air suling dan perilaku swelling dalam larutan NaCl dan

berbagai nilai pH

METODE PENELITIAN

Pre-treatment Onggok

Sampel onggok tapioka dicllCi dengan air sampai filtrat hasil pencucian

jernih kemudian dikeringkan Kemudian onggok tapioka kering dihaluskan hingga

berukuran plusmn I00 mesh Sampel kemudian dianalisis proksimat yang terdiri dari

penentuan kadar air (metode gravimetri) kadar abu (metode gravimetri) kadar

lemak (metode soxhlet) kadar protein (metode Kjeldahl) dan kadar karbohidrat

(metode fenol-H2S04)

Kopoiimerisasi Grafting-Crossillking

Optimasi Grafting-crosslinking dilakukan menggunakan disain fractional

factorial dengan 3 faktor dan 2 level The faktor berupa konsentrasi akrilamida

(60-90) APS (200-300 mg) dan MBA (15-35 mg) (Table I) Sejumlah onggok

tapioka ditimbang dan ditambahkan akuades hingga terbentuk slurry di dalam

labu Ieher tiga yang telah dilengkapi dengan kondensor aliran gas nitrogen

termometer dan stirrer Kemudian dipanaskan hingga suhu 95degC selama 30 menit

dengan kondisi atmosfer gas nitrogen Setclah itu suhu diturunkan menjadi 60shy

65degC lalu ditambahkan sejumlah inisiator APS sambil diaduk selama 15 menit

Kcmudian ditambahkan sejumlah akrilamida dan MBA secara perlahan laiu suhu

dinaikkan menjadi 70degC dan direaksikan selama 3 jam Produk yang dihasilkan

dipresipilasi dengan metanol dan etano Setelah itl produk direfluks dengan

aseton sdama 1 jam Lalli dikeringkan iengan suhu 60C hingga bobot prodllk

-1-03

PrlJsiding Hasil-Hasil Penclitiall 1 PH 2u II

konstan Produk kering digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil

berukuran 80-100 mesh

Tabel I Desain percobaan screening kopolimer grafting-crosslinking onggok tapioka dengan akrilarnida

No Onggok tapioka () Akrilamida () MBA (mg) APS (mg) 1 40 60 15 300 2 40 60 15 300 3 40 60 35 200 4 40 60 35 200 5 25 75 25 250 6 25 75 25 250 7 25 75 25 250 8 25 75 25 250 9 10 90 15 200 10 10 90 15 200 I I 10 90 35 300 12 10 90 35 300

Saponifikasi (Nakason et a12010)

Sebanyak 40 gram kopolimer graft ditambahkan 100 ml NaOH 1M Jan 100

mt akuades dan dipanaskan sampai sllhll 90degC selama 2 jam Sctelah dinetralkan

dengan penambahan HCl I M lalu dikoagulasi Jan dipresipitasi dengan metanol

dan etano Hasil kopolimer saponifikasi dikeringkan pad a suhll 60C Kcmudian

proJuk kering digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil berukllran plusmn 80

mesh

Pengukuran Daya Serap Air (Nakason et a120lO)

Sejumlah kopolimer kering baik sebelum mauplln setelah saponifikasi

direndam dalam akuades pada suhu ruang untuk mendapatkan pengembangan

yang seimbang Kemudian sampel yang telah mengembang dipisahkan Jari air

yang tidak terse rap dan disaring hingga partilkel lebih dari 100 mesh

Kesetimbangan penyerapan air (Qy) ditentukan dengan mcnimbang sampeJ yang

m2-mlrelah mengemhang dengan persltlmaan sebagai berikllt Qi ~

dengan 1111 dan m adalah hasil penimbangan sampel kering dan sam pel yang telah

mengembang

Prosiditlg lfasil-Hasil Penelitiall IPB 2011

Karakterisasi SAP

a Kinetika swelling

Kinetika swelling dari SAP dilakukan dengan merendam SAP 10 plusmn 001 g

dengan ukuran partikel 100 mesh dalam air suling 800 ml dan diukur daya

serap air SAP pada interval tertentu

b Sensitivitas lingkungan

I Sensitif pH

Ketergantungan swelling terhadap pH diidentifikasi dengan merendam

SAP 10 plusmn 001 g dalam larutan yang memiliki pH 1-12 Daya serap

maksimum ditentukan dari persamaan perilaku swelling pada berbagai

nilai pH

2 Sensitif salinitas

Daya serap air dari SAP diukur datam tarutan dengan berbagai konsentrasi

NaCI(O1-1 M)

c IR Spectral Analysis

d Efisiensi grafting

Efisiensi grafing dihitung dari rasio grafting mengikuti persamaan berikut

100 [No x (MW acrylamide)l o AW Nltrogen

Grafting ratio = -----~---~----=--100 shy rNo x (MW aclamide)ll 0 AW Nltrogen

N percentage of nitrogen of sample (Kjeldahl method) MW molecular weight A W atomic weight

grafting ratio Grafting efficiency () = xlOO

monomer persentage from onggok

HASIL DAN PEMBAHASAN

Onggok Lapioka yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan

superabsorben dicuci terlebih dahulu untuk merighilangkan pengotor lalu

dihaluskan hingga berukuran plusmnIOO mesh untuk meningkatkan luas pennukaan

sehingga reaksi yang terjadi lebih sempuma Onggok tapioka juga dilakukan

analisis proksimat atau perlakuan pendahuJuan untuk mengetahui kandungan

--105

Prosiciing Hasil-Hasil PeneliliulIlPB lOll

kimia yang terkandung di dalamnya Analisis yang dilakukan an tara lain

penentuan kadar air abu lemak protein dan karbohidrat (Tabel 2)

Tabe1 2 Hasil analisis proksimat

Analisis Kadar ()

HasH penelitian ini Pratama (2009) Air 1130 2000 Abu 055 017 Protein 456 157 Lemak 021 026 Karbohidrat 8270 6800

Berdasarkan hasil yang diperoleh kandungan terbesar dalam onggok

tapioka yaitu karbohidrat sebesar 8270 Hasil ini sejalan dengan yang telah

dilakukan oleh Pratama (2009) dengan kadar karbohidrat sebesar 6800 Selain

itu hasil ini juga membuktikan bahwa tidak diperlukan penghilangan protein

(deproteination) lemak (defatting) dan mineral (demineralization) karena

kandungannya yang sangat rendah

Kopolimer Grafting-Crosslillkillg

Onggok tapioka digunakan sebagai kerangka utama dalam kopolimerisasi

grafting-crosslinking dengan akrilamida sebagai monomer APS sebagai inisiator

dan MBA scbagai crosslinker dengan reaksi pada lampiran 4 Kopolimerisasi

dilakukan dengan berbagai komposisi dalam kondisi gas nitrogen Gas nitrogen

berfungsi menghilangkan oksigen dari sistem reaksi dan meminimalisasi radikal

peroksida yang dapat menghambat rekasi kopolimerisasi sehingga pembentukan

homopolimer dapat dihindari (Kurniadi T 20 I 0) Suhu kopolimerisasi yang

digunakan yaitu 700C yang telah dilakukan oleh Lanthong et al (2006) Li A

Zhang J Wang A (2007) Hua S Wang A (2008) Produk hasil kopolimerisasi

dipresipitasi dengan metanol dan etanol untuk mengikat air dalam produk serta

diretluks dengan aseton untuk menghilangkan homopoiimer Setelah itu

kopolimer yang terbentuk dilakukan pengujian kaditr nitrogen dan cfisiensi

grafting (Tabel J) serta karakterisasi analisis gugus fungsi dengan FfIR

40n

Prosiding llilsil-llilsil PeneliriuII1PB lij

Tabel 3 Kadar nitrogen efisiensi grafting dan daya serap air kopolimer grajtingshycrosslinking onggok tapioka dengan akrilamida

Nitrogen ()Onggok Efisiensi

Akrilami MBA APS Sebelum Setelahtapioka graftingda () (mg) (mg) saponifika saponifika saponifika saponifika

Sebelum

() () SI 51 SI

40 15 300 1251 959 3471 45813

40 60 15 300 1146 705 2775 1625 44907

40 60 35 200 1163 804 2875 2839 51432

40 60 35 200 1330 755 4144 2324 51681

25 75 25 250 1430 974 5278 2944 127987

25 75 25 250 1410 1077 5019 3167 103347

25 75 25 250 1407 1068 4982 2928 101932

25 75 25 250 1447 970 5514 2529 82764

10 90 15 200 1615 990 9052 4087 40767

10 90 15 200 1660 1055 10647 4223 47352

10 90 35 300 1608 1166 8839 322 83814

10 90 35 300 1650 1081 10254 3703 89574

Tabel 4 Daya serap air maksimum setelah saponifikasi berdasarkan perbandingan bahan dasar dengan monomer dari beberapa penelitial1

Maximum water absorbent Komposisi SAP

Result of this study (25 onggok75or acrylamide)

Li el af (2007) 20ot) starch80 acrylic acid

~akason et al (2010) 50 starch50

1040

1077

606

Daya serap air dari SAP saponifikasi sek

sehingga dikategorikan sebagai superabsorbenL

itar 1000 kali

Un-saponified

bobot

SAP

awalnya

mcmiliki

daya serap yang lebih rendah (Gambar 1) dan seperti yang dilaporkan olch Li et

al (2006) dan Nakason et (It (2010) (Tabel 4) Peningkatan daya scrap air dalam

saponified SAP erat hubunzannya dengan muatan dalam sistem polimcr akibat

adanya konversi gugus fungsi amida (-COONH) menjacli gugus karboksi lat (shy

COOH) (Teli Waghmare 2009) Fenomena ini ditunjukkan dcngan bcrkurangnya

kandungan nitrogen setelah saponikasi (Gambar 2) Kandungan nitrogen

terbanyak terdapat pad a kopolimer dengan komposisi akrilamida 90(lc yaitu pada

kopolimer 4 dan 5 Kandllngan nitrogen ini menentukan efisiensi grafting

Semakin besar komposisi monomer semakin besar efisiensi gmftillg narnlln tidnk

W7

Prosiding Husil-Hasll Penelitall IPB 2011

mempengaruhi daya serap au karena daya serap air dipengaruhi oleh struktur

ruang dan karakter hidrofilik

1100 1

1000

~ 800 ~ 600

E400

100

o

Sfbflum I 40 onggok 60 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APS -aponlhkaioj 2 40 onggok 60 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS etelah -aponiftkalti 3 25 onggok 75 acrylamide 25 mg MBA amp 250 mg APS

4 10 onggok 90 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS 5 10 onggok 90 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APSJJJJ

middotmiddotTmiddotmiddotmiddotmiddot

3 Kopolinl~r

Gambar 1 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap daya serap air

KopoHmer

18

1G

14

l 11 rot-lmnc 10

tshy ~Jpollltiloai

i 8

o

Gambar 2 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap kandungan nitrogen

Optimasi grafting-crosslinking onggok-acrylamide menggunakan disain

fractional factorial dengan perangkat lunak Minitab 16 memperoleh parameter

optimum pada 75 akrilamida 25 mg MBA dan 250 mg APS dengan day a serap

10401 gig nilai probabilitas dari model kuadratik dalam uji Anova lebih kecil

dari 005 yang memperkuat hasil optimasi diatas Visualisasi model ini berupa

curvature kuadratik seperti yang disajikan pada Gambar 3

Gambar 3 Pola kurva optimasi grafted-crosslinked SAP

-+08

Prosiding Hasil-Hasil Penelitian IPB ~) 11

Karakterisasi Produk Grafting -Crosslinking

Produk grafting dan erosslinking dalam optimasi juga dikarakterisasi untuk

memastikan bahwa sintesis berlangsung dengan baik Pola spektrum IR onggok

berbeda dengan pola produk grafting-eros slinking tanpa dan dengan saponifikasi

(Gambar 5) Pita serapan pada bilangan gelombang 3348-3201 em

mengindikasikan adanya vibrasi -OH dan -NH Tiga pita serapan 1149-53 1080

dan 1026 em -1 mengindikasikan adanya vibrasi C-O-C Spektrum IR onggok-gshy

AAm yang spesifik ditunjukkan pita serapan pada 3201 1662 and 1616 em-I

yang mengindikasikan N-H C=O dan tekuk N-H dari gugus amida Pita serapan

IR pada bilangan gelombang 1406 em- 1 yang tajam menurut Pourjavadi 2006

menunjukkan pita ulur anion karboksilat dari SAP disaponifikasi SAP

disaponifikasi memiliki pita serapan yang sarna dengan pita serapan yang

dikernukan oleh Pourjavadi Namun pita yang sarna tidak tampak pada SAP yang

belum disaponifikasi (UN-SAP) Hal ini menunjukkan proses saponifikasi [elah

berIangsung

Onggck Unsapcnthed SF Sapltrllfiei s-F

Gambar 5 Spektrum IR dari onggok produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi

Kinetika Sweeting

Karakterisasi lain dari produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan

saponifikasi) adalah slvelling kinetics Gamhar 6 menyajikan pola penyerapan

produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi dengan ukuran

409

Prosiding Hasil-Hasil PenPiillun IPB 201 I

partikel plusmn100 mesh Pada waktu 0-10 menit penyerapan air meningkat tajam

kemudian mulai stabil setelah 10-60 menit waktu pengamatan Data yang

diperoleh dari pengukuran daya serap air produk selama selang waktu pengamatan t

mengikuti Voigt-based equation (Pourjavadi et al 2010) St = Se (1 - e-)

St (gig) adalah swelling pada waktu ke-t Se (gig) adalah swelling pada waktu

kesetimbangan t=waktu swelling (menit) dan T adalah parameter laju serapan

Voigt-based equation merupakan persamaan tipe pola pertumbuhan yang sarna

dengan persamaan exponential association 2 yaitu (y=a( l_e-bX)) yang ada dalam

software CurveExpert Pencarian model menggunakan software CurveExpert 14

diperoleh persamaan dari swelling kinetic produk grafting-crosslinking tanpa dan

dengan saponifikasi sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St = 31809 (1 - e-1715 t) r2 = 0936 ~ sesudah Saponifikasi

~-0iJ 400 shy

~ 300 Q

200co f-- --UN-SAP100 ~

co ~

~- - ------------ --S-SAPco 0 0

0 20 40 60 XO

waktu (menit)

Gambar 6 Kinetika swelling dari produk grafting-crosslinking hasil optimasi yang direndam dalam air

Dari persamaan diatas diperoleh nilai T untuk produk grafting tanpa dan

dengan saponifikasi dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109

dan 059 menit Parameter laju ini (T) mengukur resistensi permeasi air sehingga

nilai T semakin kecil maka kecepatan up take air semakin tinggi Beberapa

publikasi menunjukkan nilai T misalnya kitosan-g-PAAm tanpa dan dengan

saponifikasi (ukuran partikel 60-80 mesh) berturut-turut sebesar 25 dan 13 menit

(Pourjavadi amp Mahdavinia 2006) (pati-karagenan)-g-PAN dengan saponifikasi

(ukuran partikel 60-80 mesh) sebesctr 75 menit (Pourjavadi et al 2010) Sebagai

Prosiding HasimiddotHasil Penealall PB IJ

perbandingan laju dan kapasitas absorpsi dari onggok-g-AAm SAP lebih besar

dari diapers komersial dan sanitary napkins (Gambar 7

o 50

onggok-g-AAm SAP

100 TJ50 200 250Imes

300

I

Gambar 7 Absorpsi napkins

air dari onggok-g-Aam SAP diapers komersial dan sanitary

Pola absorpsi air terhadap

Kajian pola absorpsi

variasi pH

air dari soil conditioner pada berbagai nitai pH

menggunakan larutan Hel dan NaOH dengan rentang pH 2-12 Pola serapan air

meningkat pada rentang pH 1-7 dan menurun kembali pada pH 9-12 (Gambar 8) 2serta mengikuti persamaan kudartik y=-4060+2368x-lS8x r2=0968 Serapan

air maksimum dicapai pada rentang pH 7-9 dan berdasarkan persamaan tersebut

diperoleh serapan maksimum pada pH 7S Daya serap soil conditoner menurun

pada kondisi asam dan basa Hal ini berkaitan dengan swelling osmotic pressure

(Horkay et at 2000 Kaith et ai 2010) Tekanan swelling untuk hidrogel

9bermuatan lemah mengikuti persamaan berikut Trion = RT IeCi - q)

dimana Ci9 dan q masing-masing adalah konsentrasi molar ion di dalam dan

diluar gel yang swelling R konstanta gas dan T=suhu

5000 c 0 40000 0 o- 3000Ilgt tIO otii111_ 2000 (II III 1000 3

00

deg 155 10pH

Gambar 8 Pola serapan air SAP pada berbagai nilai pH

tIl

lrosidillg Hisil-HasO PenciirialllPB 2011

Serapan air maksimum soil conditioner dicapai pad a pH netral karena pada

kondisi ini konsentrasi ion dalam larutan diluar gel (eksternal) dapat diabaikan

sehingga 1tion menjadi besar dan mengakibatkan serapan menjadi besar Selain itu

tolakan elektrostatik antar ion karboksilat dalam soil conditioner membantu

meningkatkan serapan air Dalam medium pH asam nilai 1tion sangat kecil karena

ion karboksilat menjadi terprotanasi (Kaith et al 20 1 0) karenanya tolakan ion

karboksilat ternetralkan sehingga gel tidak dapat swelling Dalam medium bas a

gugus ~COOH terdissosiasi sempurna tetapi konsentrasi Na+ dan-OH dapat

menurunkan nilai 1tion sehingga daya serap air menurun

Efek salinitas

Pada umumnya kapasitas absorpsi SAP lebih rendah ketika dalam larutan

garam Efek salinitas dilakukan menggunakan larutan NaCI 01 1 M dan pola

scrapannya disajikan pad a Gambar 9 Pola swelling SAP daJam larutan garam

mengikuti persamaan Swelling = k Isaltr dimana k=swelling pada konsentrasi

garam tinggi n=mengukur ketergantungan swelling pada konsentrasi garam Pola

swelling dari SAP onggok-g-AAm mengikuti persamaan Swelling = 2906

[NaClro1s dengan k=2906 dan n=035 hal ini mengindikasikan bahwa

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan SAP

- iOO

~ 90

= 80 S c 70 600

tl ell 50 40lt11-ell 30

i

000 050 l00 LSO NaCl

Gambar 9 Pola serapan ait oari SAP paJa berbagai konsentrasi Nae

Prosiding Hasif-fIi PII1tlililill PS ul

KESIMPULAN

Onggok memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi 8270 dan

berpotensi untuk dimodifikasi melalui grafting-crosslinking dengan akrilamida

menjadi soil conditioner Parameter yang berpengaruh dalam proses graftingshy

crosslinking dari hasil optimasi dengan rancangan fractional factorial adalah

konsentrasi monomer (akrilamida) pada rentang 60-90 crosslinker (MBA) pada

rentang 15-35 mg dan Inisiator (APS) pada rentang 200-300 mg Kinetika

Sweeling produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan saponifikasi) mengikuti

Voigt-based equation atau exponential association 2 sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St 31809 (1 - e-1715 t) r2 0936 ~ sesudah Saponifikasi

Parameter laju (r) untuk produk grafting tanpa dan dengan saponifikasi

dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109 dan 059 menit Pola

absorpsi air dari soil conditioner terhadap variasi pH mengikuti persamaan

kudartik y=-4060+2368x-158x2 r2=0968 dan serapan air maksimum dicapai

berdasarkan persamaan tersebut diperoleh pada pH 75 Pola swelling dalam

larutan gamm (efek salinitas) dari soil conditioner mengikuti persamaan dan

Swelling = 2906 [NaClro35 dengan k=2906 dan pound1=035 yang mengindikasikan

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini didanai oleh kementerian riset dan teknologi Indonesia dan

dukungan LPPM IPB

DAFT AR PUST AKA

[AOAC] Association of Official Analytical Chemist 1999 Official Methods of Ana(vsis ~lAOAC International 8th ed Maryland AOAC InternationaL

Badan Pusat Statistik (BPS) 2009 Luas Panen Produktivitas dan Produksi Ubi Kayu Menurut Provinsi 2009 A vail able from huplwwwbpsgojdtab_

413

7

Prosiding flui~llwil PelldirialllPH lUll

subview php tabel= I ampdaftar= Iampid_subyek~53ampnotab=14 [Access November 2011]

Ebru AI G GuClu T B iyim S Emik and S 6zgumu~ 2008 Synthesis and properties of starch-graft-acrylic acidlNa-montmorillonite superabsorbent nanocomposite hydro gels 1 Appl Polym Sci 109(1)16-22 001 101002app27968

Hua S and A Wang 2009 Synthesis characterisation and swelling behaviours of sodium alginate-g-poly(acrylic acid)sodium humate superabsorbent Carbohydr Polym 75 79-84

Hon DN 1982 Gmji Copolimerization of Lignocellulosic Fibers Washington DC American Chemical Society

Horkay E I Tasaki and P 1 Basser 2000 Osmotic Swelling of Polyacrylate Hydrogels in Physiological Salt Solutions Biomacromolecules 1 84-90

Khalil ML and S Farag 1998 Utilization of some starch derivatives in heavy metal ion removal ] Appl Polym Sci 6945-50

Lanthong P R Nuisin and S Kiatkamjornwong 2006 Graft copolymerization characterization and degradation of cassava starch-g-acrylamideitaconic acid superabsorbents Carbohydr Polym 66229-245

Li A JP Zhang and AQ Wang (2007) Utilization (~fstrch and clay for the preparation otsllperabsorbell composite Biores Technol 98327-332

Mond G and DH Solomon 2006 The Chemist) of Radical Polymerizatioll 2nd

EdnElsevier Inc

N akason C T Wohmang A Kaesaman and S Kiatknmjornwong 2010 Preparation of cassava starch-graft-polyacrilamide superabsorbents and associated composites by reactive blending Carbohydr Polym 81 348-357

Nikmawati 1999 Pola konsumsi pangan tingkat kecukupan gizi dan status gizi kaitannya dengan budaya makan onggok pada masyarkat Cirellndell Cimahi Jawa Barat [tesis] Bogor Fakultas Ekologi Manusia Institor Pertanian Bogor

Pouriavadi A R Soleyman GhR Bardajee and F Seidi20 10 y-Irradiation Synthesis of a Smart Hydrogel Optimization Using Taguchi Method and Investigation of Its Swell ing Behavior Transactions c- Chemislly and Chemical Engineering 17( I ) 15-23

POURJAV ADI A and Gh R MAHDAVINIA2006 Superabsorbency pHshySensitivity and Swelling Kinetics of Partially Hydrolyzed Chitosan-gshypoly(Acrylamide) Hydrogels Turk 1 Chelll 30595 608

ProsidillK Hasil-Hasil Pellelilial11PB 011

Pratama AG 2009 Mempelajari Pengaruh Konsentrasi Ragi Instan dan Waktu Fermentasi Terhadap Pembuatan Alkohol dari Ampas Ubi Kayu (Manihot utilisma) [skripsiJ Medan Fakultas Pertanian-USU

Swantomo D K Megasari and R Saptaaji 2008 Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron Jurnal Fisika Nuklir 2 143shy156

Teli MD and NG Waghmare 2009 Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste Carbohydr Polym 78492-496

Wallace A and GA Wallace 1986 Effects of very low rates of synthetic soil conditioners on soils J Soil Sci 141324-327

Zhang 1 A Li and A Wang 2006 Study on superabsorbent composite VI Preparation characterization and swelling behaviors of starch phosphateshygraft-acrylamideattapulgite superabsorbent composite Carbohydr polym 65(2)150-158

Zhang 1 G Wang and A Wang 2007 Preparation and Properties of Chitosanshyg-poly(acrylic acid)Montmorillonite Superabsorbent Nanocomposite via in Situ Intercalative Polymerization J Indust Eng Chem Res 46(8)2497--2502

415

Page 9: 1111111111'1 - IPB University · 2015. 9. 2. · swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=0.5 menit, yang menggambarkan

Prosiding Hasil-iasil PCIclirian iPB ui i

PENDAHULUAN

Ketcla pohon merupakan salah satu tanaman budidaya yang banyak di

Indonesia Areal ketela pohon pada tahun 2009 adalah lebih dari 12 juta hektar

dengan produktivitas 182 QulHa dan produksi mendekati 22 juta ton (BPS 2009)

Pengolahan ketela pohon menjadi tepung tapioka dihasilkan onggok sebagai hasil

samping sekitar 114 dari ketela pohon segar Harga sangat rendah dan menurut

hasil penelusuran pustaka belum ditemukan informasi pemanfaatan onggok yang

memiliki nilai ekonomi tinggi

Komponen utama onggok adalah pati dan selulosa (Nikmawati 1999)

Kandungan gugus hidroksil yang tinggi memungkinkan dilakukannya modifikasi

diantaranya menjadi superabsorben (SAP) SAP mampu menyerap dan

mempertahankan cairan serta melepaskannya kembali (Zhang et al 20(6)

Polimer dikategorikan sebagai superabsorben jika memiliki kemampuan

menyerap air lebih dari 100 kali berat aslinya (Zhang el at 2007) SAP yang

tersedia di pasar memiliki biodegradabilitas relatif rendah dan menyebabkan tidak

ramah lingkungan dalam jangka panjang Oleh karena itu studi intensif telah

dilakukan untuk menggunakan polimer alami yaitll pati dan selulosa agar SAP

bersifat biodegradable (Nakason et al 2010)

Secara umum SAP disintesis melalli grafti1lg atnu RraftillR-crosslinkillg

copolymerization Monomer yang digunakan dalam grafting copolymerization

adalah asam akrilat akrilonitril dan akrilamida (Li el (II 2007 Teli dan

Waghmare 20(9) dan sebagai crosslinkers adalah N N-metilen bis-akrilamida

(MBA) triacrylate trimethylpropane dan 14-butadienol dimetakrilat (Swantomo

et al 2008) Sedangkan inisiator yang umulI1 digllnakan adalah persulfat hidrogen

peroksida (Moad amp Salomo 2(06) dan cerium (Ebrll et (II 20(8)

Graft copolymerization telah dilakukan llnlllk memodifikasi pati singkong

menjadi SAP (Khalil amp Farag 1998 Lanthong et al 2006) Selain pati

lignosellulose dan turunannya juga digllnakan sebigai sllbstrat llntllk Graft

copolymerization (Hon 1982) Campuran akrilamida (AAM) dan asam akrilat

(AA) di grafting pada pati gandum menggunakan kalium persllifat (KPS) sebagai

-+02

Prosiding ffdBmil Pelleiriall IPB 2011

inisiator (Teli amp Waghmare 2009) SAP yang dihasilkan dari grafting-crosslinking

diharapkan memiliki daya serap air tinggi dan melepaskannya dengan perlahan

Tujuan penelitian adalah mensintesis SAP melalui grafting-crosslinking

onggok dengan akrilamida sebagai monomer APS sebagai inisiator dan MBA

sebagai crosslinker serta dioptimasi ketiga parameter tersebut menggunakan

disain fractional factorial Karakterisasi produk grafting-crosslinking meliputi

kinetika swelling dalam air suling dan perilaku swelling dalam larutan NaCl dan

berbagai nilai pH

METODE PENELITIAN

Pre-treatment Onggok

Sampel onggok tapioka dicllCi dengan air sampai filtrat hasil pencucian

jernih kemudian dikeringkan Kemudian onggok tapioka kering dihaluskan hingga

berukuran plusmn I00 mesh Sampel kemudian dianalisis proksimat yang terdiri dari

penentuan kadar air (metode gravimetri) kadar abu (metode gravimetri) kadar

lemak (metode soxhlet) kadar protein (metode Kjeldahl) dan kadar karbohidrat

(metode fenol-H2S04)

Kopoiimerisasi Grafting-Crossillking

Optimasi Grafting-crosslinking dilakukan menggunakan disain fractional

factorial dengan 3 faktor dan 2 level The faktor berupa konsentrasi akrilamida

(60-90) APS (200-300 mg) dan MBA (15-35 mg) (Table I) Sejumlah onggok

tapioka ditimbang dan ditambahkan akuades hingga terbentuk slurry di dalam

labu Ieher tiga yang telah dilengkapi dengan kondensor aliran gas nitrogen

termometer dan stirrer Kemudian dipanaskan hingga suhu 95degC selama 30 menit

dengan kondisi atmosfer gas nitrogen Setclah itu suhu diturunkan menjadi 60shy

65degC lalu ditambahkan sejumlah inisiator APS sambil diaduk selama 15 menit

Kcmudian ditambahkan sejumlah akrilamida dan MBA secara perlahan laiu suhu

dinaikkan menjadi 70degC dan direaksikan selama 3 jam Produk yang dihasilkan

dipresipilasi dengan metanol dan etano Setelah itl produk direfluks dengan

aseton sdama 1 jam Lalli dikeringkan iengan suhu 60C hingga bobot prodllk

-1-03

PrlJsiding Hasil-Hasil Penclitiall 1 PH 2u II

konstan Produk kering digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil

berukuran 80-100 mesh

Tabel I Desain percobaan screening kopolimer grafting-crosslinking onggok tapioka dengan akrilarnida

No Onggok tapioka () Akrilamida () MBA (mg) APS (mg) 1 40 60 15 300 2 40 60 15 300 3 40 60 35 200 4 40 60 35 200 5 25 75 25 250 6 25 75 25 250 7 25 75 25 250 8 25 75 25 250 9 10 90 15 200 10 10 90 15 200 I I 10 90 35 300 12 10 90 35 300

Saponifikasi (Nakason et a12010)

Sebanyak 40 gram kopolimer graft ditambahkan 100 ml NaOH 1M Jan 100

mt akuades dan dipanaskan sampai sllhll 90degC selama 2 jam Sctelah dinetralkan

dengan penambahan HCl I M lalu dikoagulasi Jan dipresipitasi dengan metanol

dan etano Hasil kopolimer saponifikasi dikeringkan pad a suhll 60C Kcmudian

proJuk kering digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil berukllran plusmn 80

mesh

Pengukuran Daya Serap Air (Nakason et a120lO)

Sejumlah kopolimer kering baik sebelum mauplln setelah saponifikasi

direndam dalam akuades pada suhu ruang untuk mendapatkan pengembangan

yang seimbang Kemudian sampel yang telah mengembang dipisahkan Jari air

yang tidak terse rap dan disaring hingga partilkel lebih dari 100 mesh

Kesetimbangan penyerapan air (Qy) ditentukan dengan mcnimbang sampeJ yang

m2-mlrelah mengemhang dengan persltlmaan sebagai berikllt Qi ~

dengan 1111 dan m adalah hasil penimbangan sampel kering dan sam pel yang telah

mengembang

Prosiditlg lfasil-Hasil Penelitiall IPB 2011

Karakterisasi SAP

a Kinetika swelling

Kinetika swelling dari SAP dilakukan dengan merendam SAP 10 plusmn 001 g

dengan ukuran partikel 100 mesh dalam air suling 800 ml dan diukur daya

serap air SAP pada interval tertentu

b Sensitivitas lingkungan

I Sensitif pH

Ketergantungan swelling terhadap pH diidentifikasi dengan merendam

SAP 10 plusmn 001 g dalam larutan yang memiliki pH 1-12 Daya serap

maksimum ditentukan dari persamaan perilaku swelling pada berbagai

nilai pH

2 Sensitif salinitas

Daya serap air dari SAP diukur datam tarutan dengan berbagai konsentrasi

NaCI(O1-1 M)

c IR Spectral Analysis

d Efisiensi grafting

Efisiensi grafing dihitung dari rasio grafting mengikuti persamaan berikut

100 [No x (MW acrylamide)l o AW Nltrogen

Grafting ratio = -----~---~----=--100 shy rNo x (MW aclamide)ll 0 AW Nltrogen

N percentage of nitrogen of sample (Kjeldahl method) MW molecular weight A W atomic weight

grafting ratio Grafting efficiency () = xlOO

monomer persentage from onggok

HASIL DAN PEMBAHASAN

Onggok Lapioka yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan

superabsorben dicuci terlebih dahulu untuk merighilangkan pengotor lalu

dihaluskan hingga berukuran plusmnIOO mesh untuk meningkatkan luas pennukaan

sehingga reaksi yang terjadi lebih sempuma Onggok tapioka juga dilakukan

analisis proksimat atau perlakuan pendahuJuan untuk mengetahui kandungan

--105

Prosiciing Hasil-Hasil PeneliliulIlPB lOll

kimia yang terkandung di dalamnya Analisis yang dilakukan an tara lain

penentuan kadar air abu lemak protein dan karbohidrat (Tabel 2)

Tabe1 2 Hasil analisis proksimat

Analisis Kadar ()

HasH penelitian ini Pratama (2009) Air 1130 2000 Abu 055 017 Protein 456 157 Lemak 021 026 Karbohidrat 8270 6800

Berdasarkan hasil yang diperoleh kandungan terbesar dalam onggok

tapioka yaitu karbohidrat sebesar 8270 Hasil ini sejalan dengan yang telah

dilakukan oleh Pratama (2009) dengan kadar karbohidrat sebesar 6800 Selain

itu hasil ini juga membuktikan bahwa tidak diperlukan penghilangan protein

(deproteination) lemak (defatting) dan mineral (demineralization) karena

kandungannya yang sangat rendah

Kopolimer Grafting-Crosslillkillg

Onggok tapioka digunakan sebagai kerangka utama dalam kopolimerisasi

grafting-crosslinking dengan akrilamida sebagai monomer APS sebagai inisiator

dan MBA scbagai crosslinker dengan reaksi pada lampiran 4 Kopolimerisasi

dilakukan dengan berbagai komposisi dalam kondisi gas nitrogen Gas nitrogen

berfungsi menghilangkan oksigen dari sistem reaksi dan meminimalisasi radikal

peroksida yang dapat menghambat rekasi kopolimerisasi sehingga pembentukan

homopolimer dapat dihindari (Kurniadi T 20 I 0) Suhu kopolimerisasi yang

digunakan yaitu 700C yang telah dilakukan oleh Lanthong et al (2006) Li A

Zhang J Wang A (2007) Hua S Wang A (2008) Produk hasil kopolimerisasi

dipresipitasi dengan metanol dan etanol untuk mengikat air dalam produk serta

diretluks dengan aseton untuk menghilangkan homopoiimer Setelah itu

kopolimer yang terbentuk dilakukan pengujian kaditr nitrogen dan cfisiensi

grafting (Tabel J) serta karakterisasi analisis gugus fungsi dengan FfIR

40n

Prosiding llilsil-llilsil PeneliriuII1PB lij

Tabel 3 Kadar nitrogen efisiensi grafting dan daya serap air kopolimer grajtingshycrosslinking onggok tapioka dengan akrilamida

Nitrogen ()Onggok Efisiensi

Akrilami MBA APS Sebelum Setelahtapioka graftingda () (mg) (mg) saponifika saponifika saponifika saponifika

Sebelum

() () SI 51 SI

40 15 300 1251 959 3471 45813

40 60 15 300 1146 705 2775 1625 44907

40 60 35 200 1163 804 2875 2839 51432

40 60 35 200 1330 755 4144 2324 51681

25 75 25 250 1430 974 5278 2944 127987

25 75 25 250 1410 1077 5019 3167 103347

25 75 25 250 1407 1068 4982 2928 101932

25 75 25 250 1447 970 5514 2529 82764

10 90 15 200 1615 990 9052 4087 40767

10 90 15 200 1660 1055 10647 4223 47352

10 90 35 300 1608 1166 8839 322 83814

10 90 35 300 1650 1081 10254 3703 89574

Tabel 4 Daya serap air maksimum setelah saponifikasi berdasarkan perbandingan bahan dasar dengan monomer dari beberapa penelitial1

Maximum water absorbent Komposisi SAP

Result of this study (25 onggok75or acrylamide)

Li el af (2007) 20ot) starch80 acrylic acid

~akason et al (2010) 50 starch50

1040

1077

606

Daya serap air dari SAP saponifikasi sek

sehingga dikategorikan sebagai superabsorbenL

itar 1000 kali

Un-saponified

bobot

SAP

awalnya

mcmiliki

daya serap yang lebih rendah (Gambar 1) dan seperti yang dilaporkan olch Li et

al (2006) dan Nakason et (It (2010) (Tabel 4) Peningkatan daya scrap air dalam

saponified SAP erat hubunzannya dengan muatan dalam sistem polimcr akibat

adanya konversi gugus fungsi amida (-COONH) menjacli gugus karboksi lat (shy

COOH) (Teli Waghmare 2009) Fenomena ini ditunjukkan dcngan bcrkurangnya

kandungan nitrogen setelah saponikasi (Gambar 2) Kandungan nitrogen

terbanyak terdapat pad a kopolimer dengan komposisi akrilamida 90(lc yaitu pada

kopolimer 4 dan 5 Kandllngan nitrogen ini menentukan efisiensi grafting

Semakin besar komposisi monomer semakin besar efisiensi gmftillg narnlln tidnk

W7

Prosiding Husil-Hasll Penelitall IPB 2011

mempengaruhi daya serap au karena daya serap air dipengaruhi oleh struktur

ruang dan karakter hidrofilik

1100 1

1000

~ 800 ~ 600

E400

100

o

Sfbflum I 40 onggok 60 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APS -aponlhkaioj 2 40 onggok 60 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS etelah -aponiftkalti 3 25 onggok 75 acrylamide 25 mg MBA amp 250 mg APS

4 10 onggok 90 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS 5 10 onggok 90 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APSJJJJ

middotmiddotTmiddotmiddotmiddotmiddot

3 Kopolinl~r

Gambar 1 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap daya serap air

KopoHmer

18

1G

14

l 11 rot-lmnc 10

tshy ~Jpollltiloai

i 8

o

Gambar 2 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap kandungan nitrogen

Optimasi grafting-crosslinking onggok-acrylamide menggunakan disain

fractional factorial dengan perangkat lunak Minitab 16 memperoleh parameter

optimum pada 75 akrilamida 25 mg MBA dan 250 mg APS dengan day a serap

10401 gig nilai probabilitas dari model kuadratik dalam uji Anova lebih kecil

dari 005 yang memperkuat hasil optimasi diatas Visualisasi model ini berupa

curvature kuadratik seperti yang disajikan pada Gambar 3

Gambar 3 Pola kurva optimasi grafted-crosslinked SAP

-+08

Prosiding Hasil-Hasil Penelitian IPB ~) 11

Karakterisasi Produk Grafting -Crosslinking

Produk grafting dan erosslinking dalam optimasi juga dikarakterisasi untuk

memastikan bahwa sintesis berlangsung dengan baik Pola spektrum IR onggok

berbeda dengan pola produk grafting-eros slinking tanpa dan dengan saponifikasi

(Gambar 5) Pita serapan pada bilangan gelombang 3348-3201 em

mengindikasikan adanya vibrasi -OH dan -NH Tiga pita serapan 1149-53 1080

dan 1026 em -1 mengindikasikan adanya vibrasi C-O-C Spektrum IR onggok-gshy

AAm yang spesifik ditunjukkan pita serapan pada 3201 1662 and 1616 em-I

yang mengindikasikan N-H C=O dan tekuk N-H dari gugus amida Pita serapan

IR pada bilangan gelombang 1406 em- 1 yang tajam menurut Pourjavadi 2006

menunjukkan pita ulur anion karboksilat dari SAP disaponifikasi SAP

disaponifikasi memiliki pita serapan yang sarna dengan pita serapan yang

dikernukan oleh Pourjavadi Namun pita yang sarna tidak tampak pada SAP yang

belum disaponifikasi (UN-SAP) Hal ini menunjukkan proses saponifikasi [elah

berIangsung

Onggck Unsapcnthed SF Sapltrllfiei s-F

Gambar 5 Spektrum IR dari onggok produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi

Kinetika Sweeting

Karakterisasi lain dari produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan

saponifikasi) adalah slvelling kinetics Gamhar 6 menyajikan pola penyerapan

produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi dengan ukuran

409

Prosiding Hasil-Hasil PenPiillun IPB 201 I

partikel plusmn100 mesh Pada waktu 0-10 menit penyerapan air meningkat tajam

kemudian mulai stabil setelah 10-60 menit waktu pengamatan Data yang

diperoleh dari pengukuran daya serap air produk selama selang waktu pengamatan t

mengikuti Voigt-based equation (Pourjavadi et al 2010) St = Se (1 - e-)

St (gig) adalah swelling pada waktu ke-t Se (gig) adalah swelling pada waktu

kesetimbangan t=waktu swelling (menit) dan T adalah parameter laju serapan

Voigt-based equation merupakan persamaan tipe pola pertumbuhan yang sarna

dengan persamaan exponential association 2 yaitu (y=a( l_e-bX)) yang ada dalam

software CurveExpert Pencarian model menggunakan software CurveExpert 14

diperoleh persamaan dari swelling kinetic produk grafting-crosslinking tanpa dan

dengan saponifikasi sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St = 31809 (1 - e-1715 t) r2 = 0936 ~ sesudah Saponifikasi

~-0iJ 400 shy

~ 300 Q

200co f-- --UN-SAP100 ~

co ~

~- - ------------ --S-SAPco 0 0

0 20 40 60 XO

waktu (menit)

Gambar 6 Kinetika swelling dari produk grafting-crosslinking hasil optimasi yang direndam dalam air

Dari persamaan diatas diperoleh nilai T untuk produk grafting tanpa dan

dengan saponifikasi dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109

dan 059 menit Parameter laju ini (T) mengukur resistensi permeasi air sehingga

nilai T semakin kecil maka kecepatan up take air semakin tinggi Beberapa

publikasi menunjukkan nilai T misalnya kitosan-g-PAAm tanpa dan dengan

saponifikasi (ukuran partikel 60-80 mesh) berturut-turut sebesar 25 dan 13 menit

(Pourjavadi amp Mahdavinia 2006) (pati-karagenan)-g-PAN dengan saponifikasi

(ukuran partikel 60-80 mesh) sebesctr 75 menit (Pourjavadi et al 2010) Sebagai

Prosiding HasimiddotHasil Penealall PB IJ

perbandingan laju dan kapasitas absorpsi dari onggok-g-AAm SAP lebih besar

dari diapers komersial dan sanitary napkins (Gambar 7

o 50

onggok-g-AAm SAP

100 TJ50 200 250Imes

300

I

Gambar 7 Absorpsi napkins

air dari onggok-g-Aam SAP diapers komersial dan sanitary

Pola absorpsi air terhadap

Kajian pola absorpsi

variasi pH

air dari soil conditioner pada berbagai nitai pH

menggunakan larutan Hel dan NaOH dengan rentang pH 2-12 Pola serapan air

meningkat pada rentang pH 1-7 dan menurun kembali pada pH 9-12 (Gambar 8) 2serta mengikuti persamaan kudartik y=-4060+2368x-lS8x r2=0968 Serapan

air maksimum dicapai pada rentang pH 7-9 dan berdasarkan persamaan tersebut

diperoleh serapan maksimum pada pH 7S Daya serap soil conditoner menurun

pada kondisi asam dan basa Hal ini berkaitan dengan swelling osmotic pressure

(Horkay et at 2000 Kaith et ai 2010) Tekanan swelling untuk hidrogel

9bermuatan lemah mengikuti persamaan berikut Trion = RT IeCi - q)

dimana Ci9 dan q masing-masing adalah konsentrasi molar ion di dalam dan

diluar gel yang swelling R konstanta gas dan T=suhu

5000 c 0 40000 0 o- 3000Ilgt tIO otii111_ 2000 (II III 1000 3

00

deg 155 10pH

Gambar 8 Pola serapan air SAP pada berbagai nilai pH

tIl

lrosidillg Hisil-HasO PenciirialllPB 2011

Serapan air maksimum soil conditioner dicapai pad a pH netral karena pada

kondisi ini konsentrasi ion dalam larutan diluar gel (eksternal) dapat diabaikan

sehingga 1tion menjadi besar dan mengakibatkan serapan menjadi besar Selain itu

tolakan elektrostatik antar ion karboksilat dalam soil conditioner membantu

meningkatkan serapan air Dalam medium pH asam nilai 1tion sangat kecil karena

ion karboksilat menjadi terprotanasi (Kaith et al 20 1 0) karenanya tolakan ion

karboksilat ternetralkan sehingga gel tidak dapat swelling Dalam medium bas a

gugus ~COOH terdissosiasi sempurna tetapi konsentrasi Na+ dan-OH dapat

menurunkan nilai 1tion sehingga daya serap air menurun

Efek salinitas

Pada umumnya kapasitas absorpsi SAP lebih rendah ketika dalam larutan

garam Efek salinitas dilakukan menggunakan larutan NaCI 01 1 M dan pola

scrapannya disajikan pad a Gambar 9 Pola swelling SAP daJam larutan garam

mengikuti persamaan Swelling = k Isaltr dimana k=swelling pada konsentrasi

garam tinggi n=mengukur ketergantungan swelling pada konsentrasi garam Pola

swelling dari SAP onggok-g-AAm mengikuti persamaan Swelling = 2906

[NaClro1s dengan k=2906 dan n=035 hal ini mengindikasikan bahwa

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan SAP

- iOO

~ 90

= 80 S c 70 600

tl ell 50 40lt11-ell 30

i

000 050 l00 LSO NaCl

Gambar 9 Pola serapan ait oari SAP paJa berbagai konsentrasi Nae

Prosiding Hasif-fIi PII1tlililill PS ul

KESIMPULAN

Onggok memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi 8270 dan

berpotensi untuk dimodifikasi melalui grafting-crosslinking dengan akrilamida

menjadi soil conditioner Parameter yang berpengaruh dalam proses graftingshy

crosslinking dari hasil optimasi dengan rancangan fractional factorial adalah

konsentrasi monomer (akrilamida) pada rentang 60-90 crosslinker (MBA) pada

rentang 15-35 mg dan Inisiator (APS) pada rentang 200-300 mg Kinetika

Sweeling produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan saponifikasi) mengikuti

Voigt-based equation atau exponential association 2 sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St 31809 (1 - e-1715 t) r2 0936 ~ sesudah Saponifikasi

Parameter laju (r) untuk produk grafting tanpa dan dengan saponifikasi

dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109 dan 059 menit Pola

absorpsi air dari soil conditioner terhadap variasi pH mengikuti persamaan

kudartik y=-4060+2368x-158x2 r2=0968 dan serapan air maksimum dicapai

berdasarkan persamaan tersebut diperoleh pada pH 75 Pola swelling dalam

larutan gamm (efek salinitas) dari soil conditioner mengikuti persamaan dan

Swelling = 2906 [NaClro35 dengan k=2906 dan pound1=035 yang mengindikasikan

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini didanai oleh kementerian riset dan teknologi Indonesia dan

dukungan LPPM IPB

DAFT AR PUST AKA

[AOAC] Association of Official Analytical Chemist 1999 Official Methods of Ana(vsis ~lAOAC International 8th ed Maryland AOAC InternationaL

Badan Pusat Statistik (BPS) 2009 Luas Panen Produktivitas dan Produksi Ubi Kayu Menurut Provinsi 2009 A vail able from huplwwwbpsgojdtab_

413

7

Prosiding flui~llwil PelldirialllPH lUll

subview php tabel= I ampdaftar= Iampid_subyek~53ampnotab=14 [Access November 2011]

Ebru AI G GuClu T B iyim S Emik and S 6zgumu~ 2008 Synthesis and properties of starch-graft-acrylic acidlNa-montmorillonite superabsorbent nanocomposite hydro gels 1 Appl Polym Sci 109(1)16-22 001 101002app27968

Hua S and A Wang 2009 Synthesis characterisation and swelling behaviours of sodium alginate-g-poly(acrylic acid)sodium humate superabsorbent Carbohydr Polym 75 79-84

Hon DN 1982 Gmji Copolimerization of Lignocellulosic Fibers Washington DC American Chemical Society

Horkay E I Tasaki and P 1 Basser 2000 Osmotic Swelling of Polyacrylate Hydrogels in Physiological Salt Solutions Biomacromolecules 1 84-90

Khalil ML and S Farag 1998 Utilization of some starch derivatives in heavy metal ion removal ] Appl Polym Sci 6945-50

Lanthong P R Nuisin and S Kiatkamjornwong 2006 Graft copolymerization characterization and degradation of cassava starch-g-acrylamideitaconic acid superabsorbents Carbohydr Polym 66229-245

Li A JP Zhang and AQ Wang (2007) Utilization (~fstrch and clay for the preparation otsllperabsorbell composite Biores Technol 98327-332

Mond G and DH Solomon 2006 The Chemist) of Radical Polymerizatioll 2nd

EdnElsevier Inc

N akason C T Wohmang A Kaesaman and S Kiatknmjornwong 2010 Preparation of cassava starch-graft-polyacrilamide superabsorbents and associated composites by reactive blending Carbohydr Polym 81 348-357

Nikmawati 1999 Pola konsumsi pangan tingkat kecukupan gizi dan status gizi kaitannya dengan budaya makan onggok pada masyarkat Cirellndell Cimahi Jawa Barat [tesis] Bogor Fakultas Ekologi Manusia Institor Pertanian Bogor

Pouriavadi A R Soleyman GhR Bardajee and F Seidi20 10 y-Irradiation Synthesis of a Smart Hydrogel Optimization Using Taguchi Method and Investigation of Its Swell ing Behavior Transactions c- Chemislly and Chemical Engineering 17( I ) 15-23

POURJAV ADI A and Gh R MAHDAVINIA2006 Superabsorbency pHshySensitivity and Swelling Kinetics of Partially Hydrolyzed Chitosan-gshypoly(Acrylamide) Hydrogels Turk 1 Chelll 30595 608

ProsidillK Hasil-Hasil Pellelilial11PB 011

Pratama AG 2009 Mempelajari Pengaruh Konsentrasi Ragi Instan dan Waktu Fermentasi Terhadap Pembuatan Alkohol dari Ampas Ubi Kayu (Manihot utilisma) [skripsiJ Medan Fakultas Pertanian-USU

Swantomo D K Megasari and R Saptaaji 2008 Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron Jurnal Fisika Nuklir 2 143shy156

Teli MD and NG Waghmare 2009 Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste Carbohydr Polym 78492-496

Wallace A and GA Wallace 1986 Effects of very low rates of synthetic soil conditioners on soils J Soil Sci 141324-327

Zhang 1 A Li and A Wang 2006 Study on superabsorbent composite VI Preparation characterization and swelling behaviors of starch phosphateshygraft-acrylamideattapulgite superabsorbent composite Carbohydr polym 65(2)150-158

Zhang 1 G Wang and A Wang 2007 Preparation and Properties of Chitosanshyg-poly(acrylic acid)Montmorillonite Superabsorbent Nanocomposite via in Situ Intercalative Polymerization J Indust Eng Chem Res 46(8)2497--2502

415

Page 10: 1111111111'1 - IPB University · 2015. 9. 2. · swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=0.5 menit, yang menggambarkan

Prosiding ffdBmil Pelleiriall IPB 2011

inisiator (Teli amp Waghmare 2009) SAP yang dihasilkan dari grafting-crosslinking

diharapkan memiliki daya serap air tinggi dan melepaskannya dengan perlahan

Tujuan penelitian adalah mensintesis SAP melalui grafting-crosslinking

onggok dengan akrilamida sebagai monomer APS sebagai inisiator dan MBA

sebagai crosslinker serta dioptimasi ketiga parameter tersebut menggunakan

disain fractional factorial Karakterisasi produk grafting-crosslinking meliputi

kinetika swelling dalam air suling dan perilaku swelling dalam larutan NaCl dan

berbagai nilai pH

METODE PENELITIAN

Pre-treatment Onggok

Sampel onggok tapioka dicllCi dengan air sampai filtrat hasil pencucian

jernih kemudian dikeringkan Kemudian onggok tapioka kering dihaluskan hingga

berukuran plusmn I00 mesh Sampel kemudian dianalisis proksimat yang terdiri dari

penentuan kadar air (metode gravimetri) kadar abu (metode gravimetri) kadar

lemak (metode soxhlet) kadar protein (metode Kjeldahl) dan kadar karbohidrat

(metode fenol-H2S04)

Kopoiimerisasi Grafting-Crossillking

Optimasi Grafting-crosslinking dilakukan menggunakan disain fractional

factorial dengan 3 faktor dan 2 level The faktor berupa konsentrasi akrilamida

(60-90) APS (200-300 mg) dan MBA (15-35 mg) (Table I) Sejumlah onggok

tapioka ditimbang dan ditambahkan akuades hingga terbentuk slurry di dalam

labu Ieher tiga yang telah dilengkapi dengan kondensor aliran gas nitrogen

termometer dan stirrer Kemudian dipanaskan hingga suhu 95degC selama 30 menit

dengan kondisi atmosfer gas nitrogen Setclah itu suhu diturunkan menjadi 60shy

65degC lalu ditambahkan sejumlah inisiator APS sambil diaduk selama 15 menit

Kcmudian ditambahkan sejumlah akrilamida dan MBA secara perlahan laiu suhu

dinaikkan menjadi 70degC dan direaksikan selama 3 jam Produk yang dihasilkan

dipresipilasi dengan metanol dan etano Setelah itl produk direfluks dengan

aseton sdama 1 jam Lalli dikeringkan iengan suhu 60C hingga bobot prodllk

-1-03

PrlJsiding Hasil-Hasil Penclitiall 1 PH 2u II

konstan Produk kering digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil

berukuran 80-100 mesh

Tabel I Desain percobaan screening kopolimer grafting-crosslinking onggok tapioka dengan akrilarnida

No Onggok tapioka () Akrilamida () MBA (mg) APS (mg) 1 40 60 15 300 2 40 60 15 300 3 40 60 35 200 4 40 60 35 200 5 25 75 25 250 6 25 75 25 250 7 25 75 25 250 8 25 75 25 250 9 10 90 15 200 10 10 90 15 200 I I 10 90 35 300 12 10 90 35 300

Saponifikasi (Nakason et a12010)

Sebanyak 40 gram kopolimer graft ditambahkan 100 ml NaOH 1M Jan 100

mt akuades dan dipanaskan sampai sllhll 90degC selama 2 jam Sctelah dinetralkan

dengan penambahan HCl I M lalu dikoagulasi Jan dipresipitasi dengan metanol

dan etano Hasil kopolimer saponifikasi dikeringkan pad a suhll 60C Kcmudian

proJuk kering digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil berukllran plusmn 80

mesh

Pengukuran Daya Serap Air (Nakason et a120lO)

Sejumlah kopolimer kering baik sebelum mauplln setelah saponifikasi

direndam dalam akuades pada suhu ruang untuk mendapatkan pengembangan

yang seimbang Kemudian sampel yang telah mengembang dipisahkan Jari air

yang tidak terse rap dan disaring hingga partilkel lebih dari 100 mesh

Kesetimbangan penyerapan air (Qy) ditentukan dengan mcnimbang sampeJ yang

m2-mlrelah mengemhang dengan persltlmaan sebagai berikllt Qi ~

dengan 1111 dan m adalah hasil penimbangan sampel kering dan sam pel yang telah

mengembang

Prosiditlg lfasil-Hasil Penelitiall IPB 2011

Karakterisasi SAP

a Kinetika swelling

Kinetika swelling dari SAP dilakukan dengan merendam SAP 10 plusmn 001 g

dengan ukuran partikel 100 mesh dalam air suling 800 ml dan diukur daya

serap air SAP pada interval tertentu

b Sensitivitas lingkungan

I Sensitif pH

Ketergantungan swelling terhadap pH diidentifikasi dengan merendam

SAP 10 plusmn 001 g dalam larutan yang memiliki pH 1-12 Daya serap

maksimum ditentukan dari persamaan perilaku swelling pada berbagai

nilai pH

2 Sensitif salinitas

Daya serap air dari SAP diukur datam tarutan dengan berbagai konsentrasi

NaCI(O1-1 M)

c IR Spectral Analysis

d Efisiensi grafting

Efisiensi grafing dihitung dari rasio grafting mengikuti persamaan berikut

100 [No x (MW acrylamide)l o AW Nltrogen

Grafting ratio = -----~---~----=--100 shy rNo x (MW aclamide)ll 0 AW Nltrogen

N percentage of nitrogen of sample (Kjeldahl method) MW molecular weight A W atomic weight

grafting ratio Grafting efficiency () = xlOO

monomer persentage from onggok

HASIL DAN PEMBAHASAN

Onggok Lapioka yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan

superabsorben dicuci terlebih dahulu untuk merighilangkan pengotor lalu

dihaluskan hingga berukuran plusmnIOO mesh untuk meningkatkan luas pennukaan

sehingga reaksi yang terjadi lebih sempuma Onggok tapioka juga dilakukan

analisis proksimat atau perlakuan pendahuJuan untuk mengetahui kandungan

--105

Prosiciing Hasil-Hasil PeneliliulIlPB lOll

kimia yang terkandung di dalamnya Analisis yang dilakukan an tara lain

penentuan kadar air abu lemak protein dan karbohidrat (Tabel 2)

Tabe1 2 Hasil analisis proksimat

Analisis Kadar ()

HasH penelitian ini Pratama (2009) Air 1130 2000 Abu 055 017 Protein 456 157 Lemak 021 026 Karbohidrat 8270 6800

Berdasarkan hasil yang diperoleh kandungan terbesar dalam onggok

tapioka yaitu karbohidrat sebesar 8270 Hasil ini sejalan dengan yang telah

dilakukan oleh Pratama (2009) dengan kadar karbohidrat sebesar 6800 Selain

itu hasil ini juga membuktikan bahwa tidak diperlukan penghilangan protein

(deproteination) lemak (defatting) dan mineral (demineralization) karena

kandungannya yang sangat rendah

Kopolimer Grafting-Crosslillkillg

Onggok tapioka digunakan sebagai kerangka utama dalam kopolimerisasi

grafting-crosslinking dengan akrilamida sebagai monomer APS sebagai inisiator

dan MBA scbagai crosslinker dengan reaksi pada lampiran 4 Kopolimerisasi

dilakukan dengan berbagai komposisi dalam kondisi gas nitrogen Gas nitrogen

berfungsi menghilangkan oksigen dari sistem reaksi dan meminimalisasi radikal

peroksida yang dapat menghambat rekasi kopolimerisasi sehingga pembentukan

homopolimer dapat dihindari (Kurniadi T 20 I 0) Suhu kopolimerisasi yang

digunakan yaitu 700C yang telah dilakukan oleh Lanthong et al (2006) Li A

Zhang J Wang A (2007) Hua S Wang A (2008) Produk hasil kopolimerisasi

dipresipitasi dengan metanol dan etanol untuk mengikat air dalam produk serta

diretluks dengan aseton untuk menghilangkan homopoiimer Setelah itu

kopolimer yang terbentuk dilakukan pengujian kaditr nitrogen dan cfisiensi

grafting (Tabel J) serta karakterisasi analisis gugus fungsi dengan FfIR

40n

Prosiding llilsil-llilsil PeneliriuII1PB lij

Tabel 3 Kadar nitrogen efisiensi grafting dan daya serap air kopolimer grajtingshycrosslinking onggok tapioka dengan akrilamida

Nitrogen ()Onggok Efisiensi

Akrilami MBA APS Sebelum Setelahtapioka graftingda () (mg) (mg) saponifika saponifika saponifika saponifika

Sebelum

() () SI 51 SI

40 15 300 1251 959 3471 45813

40 60 15 300 1146 705 2775 1625 44907

40 60 35 200 1163 804 2875 2839 51432

40 60 35 200 1330 755 4144 2324 51681

25 75 25 250 1430 974 5278 2944 127987

25 75 25 250 1410 1077 5019 3167 103347

25 75 25 250 1407 1068 4982 2928 101932

25 75 25 250 1447 970 5514 2529 82764

10 90 15 200 1615 990 9052 4087 40767

10 90 15 200 1660 1055 10647 4223 47352

10 90 35 300 1608 1166 8839 322 83814

10 90 35 300 1650 1081 10254 3703 89574

Tabel 4 Daya serap air maksimum setelah saponifikasi berdasarkan perbandingan bahan dasar dengan monomer dari beberapa penelitial1

Maximum water absorbent Komposisi SAP

Result of this study (25 onggok75or acrylamide)

Li el af (2007) 20ot) starch80 acrylic acid

~akason et al (2010) 50 starch50

1040

1077

606

Daya serap air dari SAP saponifikasi sek

sehingga dikategorikan sebagai superabsorbenL

itar 1000 kali

Un-saponified

bobot

SAP

awalnya

mcmiliki

daya serap yang lebih rendah (Gambar 1) dan seperti yang dilaporkan olch Li et

al (2006) dan Nakason et (It (2010) (Tabel 4) Peningkatan daya scrap air dalam

saponified SAP erat hubunzannya dengan muatan dalam sistem polimcr akibat

adanya konversi gugus fungsi amida (-COONH) menjacli gugus karboksi lat (shy

COOH) (Teli Waghmare 2009) Fenomena ini ditunjukkan dcngan bcrkurangnya

kandungan nitrogen setelah saponikasi (Gambar 2) Kandungan nitrogen

terbanyak terdapat pad a kopolimer dengan komposisi akrilamida 90(lc yaitu pada

kopolimer 4 dan 5 Kandllngan nitrogen ini menentukan efisiensi grafting

Semakin besar komposisi monomer semakin besar efisiensi gmftillg narnlln tidnk

W7

Prosiding Husil-Hasll Penelitall IPB 2011

mempengaruhi daya serap au karena daya serap air dipengaruhi oleh struktur

ruang dan karakter hidrofilik

1100 1

1000

~ 800 ~ 600

E400

100

o

Sfbflum I 40 onggok 60 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APS -aponlhkaioj 2 40 onggok 60 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS etelah -aponiftkalti 3 25 onggok 75 acrylamide 25 mg MBA amp 250 mg APS

4 10 onggok 90 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS 5 10 onggok 90 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APSJJJJ

middotmiddotTmiddotmiddotmiddotmiddot

3 Kopolinl~r

Gambar 1 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap daya serap air

KopoHmer

18

1G

14

l 11 rot-lmnc 10

tshy ~Jpollltiloai

i 8

o

Gambar 2 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap kandungan nitrogen

Optimasi grafting-crosslinking onggok-acrylamide menggunakan disain

fractional factorial dengan perangkat lunak Minitab 16 memperoleh parameter

optimum pada 75 akrilamida 25 mg MBA dan 250 mg APS dengan day a serap

10401 gig nilai probabilitas dari model kuadratik dalam uji Anova lebih kecil

dari 005 yang memperkuat hasil optimasi diatas Visualisasi model ini berupa

curvature kuadratik seperti yang disajikan pada Gambar 3

Gambar 3 Pola kurva optimasi grafted-crosslinked SAP

-+08

Prosiding Hasil-Hasil Penelitian IPB ~) 11

Karakterisasi Produk Grafting -Crosslinking

Produk grafting dan erosslinking dalam optimasi juga dikarakterisasi untuk

memastikan bahwa sintesis berlangsung dengan baik Pola spektrum IR onggok

berbeda dengan pola produk grafting-eros slinking tanpa dan dengan saponifikasi

(Gambar 5) Pita serapan pada bilangan gelombang 3348-3201 em

mengindikasikan adanya vibrasi -OH dan -NH Tiga pita serapan 1149-53 1080

dan 1026 em -1 mengindikasikan adanya vibrasi C-O-C Spektrum IR onggok-gshy

AAm yang spesifik ditunjukkan pita serapan pada 3201 1662 and 1616 em-I

yang mengindikasikan N-H C=O dan tekuk N-H dari gugus amida Pita serapan

IR pada bilangan gelombang 1406 em- 1 yang tajam menurut Pourjavadi 2006

menunjukkan pita ulur anion karboksilat dari SAP disaponifikasi SAP

disaponifikasi memiliki pita serapan yang sarna dengan pita serapan yang

dikernukan oleh Pourjavadi Namun pita yang sarna tidak tampak pada SAP yang

belum disaponifikasi (UN-SAP) Hal ini menunjukkan proses saponifikasi [elah

berIangsung

Onggck Unsapcnthed SF Sapltrllfiei s-F

Gambar 5 Spektrum IR dari onggok produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi

Kinetika Sweeting

Karakterisasi lain dari produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan

saponifikasi) adalah slvelling kinetics Gamhar 6 menyajikan pola penyerapan

produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi dengan ukuran

409

Prosiding Hasil-Hasil PenPiillun IPB 201 I

partikel plusmn100 mesh Pada waktu 0-10 menit penyerapan air meningkat tajam

kemudian mulai stabil setelah 10-60 menit waktu pengamatan Data yang

diperoleh dari pengukuran daya serap air produk selama selang waktu pengamatan t

mengikuti Voigt-based equation (Pourjavadi et al 2010) St = Se (1 - e-)

St (gig) adalah swelling pada waktu ke-t Se (gig) adalah swelling pada waktu

kesetimbangan t=waktu swelling (menit) dan T adalah parameter laju serapan

Voigt-based equation merupakan persamaan tipe pola pertumbuhan yang sarna

dengan persamaan exponential association 2 yaitu (y=a( l_e-bX)) yang ada dalam

software CurveExpert Pencarian model menggunakan software CurveExpert 14

diperoleh persamaan dari swelling kinetic produk grafting-crosslinking tanpa dan

dengan saponifikasi sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St = 31809 (1 - e-1715 t) r2 = 0936 ~ sesudah Saponifikasi

~-0iJ 400 shy

~ 300 Q

200co f-- --UN-SAP100 ~

co ~

~- - ------------ --S-SAPco 0 0

0 20 40 60 XO

waktu (menit)

Gambar 6 Kinetika swelling dari produk grafting-crosslinking hasil optimasi yang direndam dalam air

Dari persamaan diatas diperoleh nilai T untuk produk grafting tanpa dan

dengan saponifikasi dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109

dan 059 menit Parameter laju ini (T) mengukur resistensi permeasi air sehingga

nilai T semakin kecil maka kecepatan up take air semakin tinggi Beberapa

publikasi menunjukkan nilai T misalnya kitosan-g-PAAm tanpa dan dengan

saponifikasi (ukuran partikel 60-80 mesh) berturut-turut sebesar 25 dan 13 menit

(Pourjavadi amp Mahdavinia 2006) (pati-karagenan)-g-PAN dengan saponifikasi

(ukuran partikel 60-80 mesh) sebesctr 75 menit (Pourjavadi et al 2010) Sebagai

Prosiding HasimiddotHasil Penealall PB IJ

perbandingan laju dan kapasitas absorpsi dari onggok-g-AAm SAP lebih besar

dari diapers komersial dan sanitary napkins (Gambar 7

o 50

onggok-g-AAm SAP

100 TJ50 200 250Imes

300

I

Gambar 7 Absorpsi napkins

air dari onggok-g-Aam SAP diapers komersial dan sanitary

Pola absorpsi air terhadap

Kajian pola absorpsi

variasi pH

air dari soil conditioner pada berbagai nitai pH

menggunakan larutan Hel dan NaOH dengan rentang pH 2-12 Pola serapan air

meningkat pada rentang pH 1-7 dan menurun kembali pada pH 9-12 (Gambar 8) 2serta mengikuti persamaan kudartik y=-4060+2368x-lS8x r2=0968 Serapan

air maksimum dicapai pada rentang pH 7-9 dan berdasarkan persamaan tersebut

diperoleh serapan maksimum pada pH 7S Daya serap soil conditoner menurun

pada kondisi asam dan basa Hal ini berkaitan dengan swelling osmotic pressure

(Horkay et at 2000 Kaith et ai 2010) Tekanan swelling untuk hidrogel

9bermuatan lemah mengikuti persamaan berikut Trion = RT IeCi - q)

dimana Ci9 dan q masing-masing adalah konsentrasi molar ion di dalam dan

diluar gel yang swelling R konstanta gas dan T=suhu

5000 c 0 40000 0 o- 3000Ilgt tIO otii111_ 2000 (II III 1000 3

00

deg 155 10pH

Gambar 8 Pola serapan air SAP pada berbagai nilai pH

tIl

lrosidillg Hisil-HasO PenciirialllPB 2011

Serapan air maksimum soil conditioner dicapai pad a pH netral karena pada

kondisi ini konsentrasi ion dalam larutan diluar gel (eksternal) dapat diabaikan

sehingga 1tion menjadi besar dan mengakibatkan serapan menjadi besar Selain itu

tolakan elektrostatik antar ion karboksilat dalam soil conditioner membantu

meningkatkan serapan air Dalam medium pH asam nilai 1tion sangat kecil karena

ion karboksilat menjadi terprotanasi (Kaith et al 20 1 0) karenanya tolakan ion

karboksilat ternetralkan sehingga gel tidak dapat swelling Dalam medium bas a

gugus ~COOH terdissosiasi sempurna tetapi konsentrasi Na+ dan-OH dapat

menurunkan nilai 1tion sehingga daya serap air menurun

Efek salinitas

Pada umumnya kapasitas absorpsi SAP lebih rendah ketika dalam larutan

garam Efek salinitas dilakukan menggunakan larutan NaCI 01 1 M dan pola

scrapannya disajikan pad a Gambar 9 Pola swelling SAP daJam larutan garam

mengikuti persamaan Swelling = k Isaltr dimana k=swelling pada konsentrasi

garam tinggi n=mengukur ketergantungan swelling pada konsentrasi garam Pola

swelling dari SAP onggok-g-AAm mengikuti persamaan Swelling = 2906

[NaClro1s dengan k=2906 dan n=035 hal ini mengindikasikan bahwa

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan SAP

- iOO

~ 90

= 80 S c 70 600

tl ell 50 40lt11-ell 30

i

000 050 l00 LSO NaCl

Gambar 9 Pola serapan ait oari SAP paJa berbagai konsentrasi Nae

Prosiding Hasif-fIi PII1tlililill PS ul

KESIMPULAN

Onggok memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi 8270 dan

berpotensi untuk dimodifikasi melalui grafting-crosslinking dengan akrilamida

menjadi soil conditioner Parameter yang berpengaruh dalam proses graftingshy

crosslinking dari hasil optimasi dengan rancangan fractional factorial adalah

konsentrasi monomer (akrilamida) pada rentang 60-90 crosslinker (MBA) pada

rentang 15-35 mg dan Inisiator (APS) pada rentang 200-300 mg Kinetika

Sweeling produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan saponifikasi) mengikuti

Voigt-based equation atau exponential association 2 sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St 31809 (1 - e-1715 t) r2 0936 ~ sesudah Saponifikasi

Parameter laju (r) untuk produk grafting tanpa dan dengan saponifikasi

dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109 dan 059 menit Pola

absorpsi air dari soil conditioner terhadap variasi pH mengikuti persamaan

kudartik y=-4060+2368x-158x2 r2=0968 dan serapan air maksimum dicapai

berdasarkan persamaan tersebut diperoleh pada pH 75 Pola swelling dalam

larutan gamm (efek salinitas) dari soil conditioner mengikuti persamaan dan

Swelling = 2906 [NaClro35 dengan k=2906 dan pound1=035 yang mengindikasikan

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini didanai oleh kementerian riset dan teknologi Indonesia dan

dukungan LPPM IPB

DAFT AR PUST AKA

[AOAC] Association of Official Analytical Chemist 1999 Official Methods of Ana(vsis ~lAOAC International 8th ed Maryland AOAC InternationaL

Badan Pusat Statistik (BPS) 2009 Luas Panen Produktivitas dan Produksi Ubi Kayu Menurut Provinsi 2009 A vail able from huplwwwbpsgojdtab_

413

7

Prosiding flui~llwil PelldirialllPH lUll

subview php tabel= I ampdaftar= Iampid_subyek~53ampnotab=14 [Access November 2011]

Ebru AI G GuClu T B iyim S Emik and S 6zgumu~ 2008 Synthesis and properties of starch-graft-acrylic acidlNa-montmorillonite superabsorbent nanocomposite hydro gels 1 Appl Polym Sci 109(1)16-22 001 101002app27968

Hua S and A Wang 2009 Synthesis characterisation and swelling behaviours of sodium alginate-g-poly(acrylic acid)sodium humate superabsorbent Carbohydr Polym 75 79-84

Hon DN 1982 Gmji Copolimerization of Lignocellulosic Fibers Washington DC American Chemical Society

Horkay E I Tasaki and P 1 Basser 2000 Osmotic Swelling of Polyacrylate Hydrogels in Physiological Salt Solutions Biomacromolecules 1 84-90

Khalil ML and S Farag 1998 Utilization of some starch derivatives in heavy metal ion removal ] Appl Polym Sci 6945-50

Lanthong P R Nuisin and S Kiatkamjornwong 2006 Graft copolymerization characterization and degradation of cassava starch-g-acrylamideitaconic acid superabsorbents Carbohydr Polym 66229-245

Li A JP Zhang and AQ Wang (2007) Utilization (~fstrch and clay for the preparation otsllperabsorbell composite Biores Technol 98327-332

Mond G and DH Solomon 2006 The Chemist) of Radical Polymerizatioll 2nd

EdnElsevier Inc

N akason C T Wohmang A Kaesaman and S Kiatknmjornwong 2010 Preparation of cassava starch-graft-polyacrilamide superabsorbents and associated composites by reactive blending Carbohydr Polym 81 348-357

Nikmawati 1999 Pola konsumsi pangan tingkat kecukupan gizi dan status gizi kaitannya dengan budaya makan onggok pada masyarkat Cirellndell Cimahi Jawa Barat [tesis] Bogor Fakultas Ekologi Manusia Institor Pertanian Bogor

Pouriavadi A R Soleyman GhR Bardajee and F Seidi20 10 y-Irradiation Synthesis of a Smart Hydrogel Optimization Using Taguchi Method and Investigation of Its Swell ing Behavior Transactions c- Chemislly and Chemical Engineering 17( I ) 15-23

POURJAV ADI A and Gh R MAHDAVINIA2006 Superabsorbency pHshySensitivity and Swelling Kinetics of Partially Hydrolyzed Chitosan-gshypoly(Acrylamide) Hydrogels Turk 1 Chelll 30595 608

ProsidillK Hasil-Hasil Pellelilial11PB 011

Pratama AG 2009 Mempelajari Pengaruh Konsentrasi Ragi Instan dan Waktu Fermentasi Terhadap Pembuatan Alkohol dari Ampas Ubi Kayu (Manihot utilisma) [skripsiJ Medan Fakultas Pertanian-USU

Swantomo D K Megasari and R Saptaaji 2008 Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron Jurnal Fisika Nuklir 2 143shy156

Teli MD and NG Waghmare 2009 Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste Carbohydr Polym 78492-496

Wallace A and GA Wallace 1986 Effects of very low rates of synthetic soil conditioners on soils J Soil Sci 141324-327

Zhang 1 A Li and A Wang 2006 Study on superabsorbent composite VI Preparation characterization and swelling behaviors of starch phosphateshygraft-acrylamideattapulgite superabsorbent composite Carbohydr polym 65(2)150-158

Zhang 1 G Wang and A Wang 2007 Preparation and Properties of Chitosanshyg-poly(acrylic acid)Montmorillonite Superabsorbent Nanocomposite via in Situ Intercalative Polymerization J Indust Eng Chem Res 46(8)2497--2502

415

Page 11: 1111111111'1 - IPB University · 2015. 9. 2. · swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=0.5 menit, yang menggambarkan

PrlJsiding Hasil-Hasil Penclitiall 1 PH 2u II

konstan Produk kering digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil

berukuran 80-100 mesh

Tabel I Desain percobaan screening kopolimer grafting-crosslinking onggok tapioka dengan akrilarnida

No Onggok tapioka () Akrilamida () MBA (mg) APS (mg) 1 40 60 15 300 2 40 60 15 300 3 40 60 35 200 4 40 60 35 200 5 25 75 25 250 6 25 75 25 250 7 25 75 25 250 8 25 75 25 250 9 10 90 15 200 10 10 90 15 200 I I 10 90 35 300 12 10 90 35 300

Saponifikasi (Nakason et a12010)

Sebanyak 40 gram kopolimer graft ditambahkan 100 ml NaOH 1M Jan 100

mt akuades dan dipanaskan sampai sllhll 90degC selama 2 jam Sctelah dinetralkan

dengan penambahan HCl I M lalu dikoagulasi Jan dipresipitasi dengan metanol

dan etano Hasil kopolimer saponifikasi dikeringkan pad a suhll 60C Kcmudian

proJuk kering digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil berukllran plusmn 80

mesh

Pengukuran Daya Serap Air (Nakason et a120lO)

Sejumlah kopolimer kering baik sebelum mauplln setelah saponifikasi

direndam dalam akuades pada suhu ruang untuk mendapatkan pengembangan

yang seimbang Kemudian sampel yang telah mengembang dipisahkan Jari air

yang tidak terse rap dan disaring hingga partilkel lebih dari 100 mesh

Kesetimbangan penyerapan air (Qy) ditentukan dengan mcnimbang sampeJ yang

m2-mlrelah mengemhang dengan persltlmaan sebagai berikllt Qi ~

dengan 1111 dan m adalah hasil penimbangan sampel kering dan sam pel yang telah

mengembang

Prosiditlg lfasil-Hasil Penelitiall IPB 2011

Karakterisasi SAP

a Kinetika swelling

Kinetika swelling dari SAP dilakukan dengan merendam SAP 10 plusmn 001 g

dengan ukuran partikel 100 mesh dalam air suling 800 ml dan diukur daya

serap air SAP pada interval tertentu

b Sensitivitas lingkungan

I Sensitif pH

Ketergantungan swelling terhadap pH diidentifikasi dengan merendam

SAP 10 plusmn 001 g dalam larutan yang memiliki pH 1-12 Daya serap

maksimum ditentukan dari persamaan perilaku swelling pada berbagai

nilai pH

2 Sensitif salinitas

Daya serap air dari SAP diukur datam tarutan dengan berbagai konsentrasi

NaCI(O1-1 M)

c IR Spectral Analysis

d Efisiensi grafting

Efisiensi grafing dihitung dari rasio grafting mengikuti persamaan berikut

100 [No x (MW acrylamide)l o AW Nltrogen

Grafting ratio = -----~---~----=--100 shy rNo x (MW aclamide)ll 0 AW Nltrogen

N percentage of nitrogen of sample (Kjeldahl method) MW molecular weight A W atomic weight

grafting ratio Grafting efficiency () = xlOO

monomer persentage from onggok

HASIL DAN PEMBAHASAN

Onggok Lapioka yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan

superabsorben dicuci terlebih dahulu untuk merighilangkan pengotor lalu

dihaluskan hingga berukuran plusmnIOO mesh untuk meningkatkan luas pennukaan

sehingga reaksi yang terjadi lebih sempuma Onggok tapioka juga dilakukan

analisis proksimat atau perlakuan pendahuJuan untuk mengetahui kandungan

--105

Prosiciing Hasil-Hasil PeneliliulIlPB lOll

kimia yang terkandung di dalamnya Analisis yang dilakukan an tara lain

penentuan kadar air abu lemak protein dan karbohidrat (Tabel 2)

Tabe1 2 Hasil analisis proksimat

Analisis Kadar ()

HasH penelitian ini Pratama (2009) Air 1130 2000 Abu 055 017 Protein 456 157 Lemak 021 026 Karbohidrat 8270 6800

Berdasarkan hasil yang diperoleh kandungan terbesar dalam onggok

tapioka yaitu karbohidrat sebesar 8270 Hasil ini sejalan dengan yang telah

dilakukan oleh Pratama (2009) dengan kadar karbohidrat sebesar 6800 Selain

itu hasil ini juga membuktikan bahwa tidak diperlukan penghilangan protein

(deproteination) lemak (defatting) dan mineral (demineralization) karena

kandungannya yang sangat rendah

Kopolimer Grafting-Crosslillkillg

Onggok tapioka digunakan sebagai kerangka utama dalam kopolimerisasi

grafting-crosslinking dengan akrilamida sebagai monomer APS sebagai inisiator

dan MBA scbagai crosslinker dengan reaksi pada lampiran 4 Kopolimerisasi

dilakukan dengan berbagai komposisi dalam kondisi gas nitrogen Gas nitrogen

berfungsi menghilangkan oksigen dari sistem reaksi dan meminimalisasi radikal

peroksida yang dapat menghambat rekasi kopolimerisasi sehingga pembentukan

homopolimer dapat dihindari (Kurniadi T 20 I 0) Suhu kopolimerisasi yang

digunakan yaitu 700C yang telah dilakukan oleh Lanthong et al (2006) Li A

Zhang J Wang A (2007) Hua S Wang A (2008) Produk hasil kopolimerisasi

dipresipitasi dengan metanol dan etanol untuk mengikat air dalam produk serta

diretluks dengan aseton untuk menghilangkan homopoiimer Setelah itu

kopolimer yang terbentuk dilakukan pengujian kaditr nitrogen dan cfisiensi

grafting (Tabel J) serta karakterisasi analisis gugus fungsi dengan FfIR

40n

Prosiding llilsil-llilsil PeneliriuII1PB lij

Tabel 3 Kadar nitrogen efisiensi grafting dan daya serap air kopolimer grajtingshycrosslinking onggok tapioka dengan akrilamida

Nitrogen ()Onggok Efisiensi

Akrilami MBA APS Sebelum Setelahtapioka graftingda () (mg) (mg) saponifika saponifika saponifika saponifika

Sebelum

() () SI 51 SI

40 15 300 1251 959 3471 45813

40 60 15 300 1146 705 2775 1625 44907

40 60 35 200 1163 804 2875 2839 51432

40 60 35 200 1330 755 4144 2324 51681

25 75 25 250 1430 974 5278 2944 127987

25 75 25 250 1410 1077 5019 3167 103347

25 75 25 250 1407 1068 4982 2928 101932

25 75 25 250 1447 970 5514 2529 82764

10 90 15 200 1615 990 9052 4087 40767

10 90 15 200 1660 1055 10647 4223 47352

10 90 35 300 1608 1166 8839 322 83814

10 90 35 300 1650 1081 10254 3703 89574

Tabel 4 Daya serap air maksimum setelah saponifikasi berdasarkan perbandingan bahan dasar dengan monomer dari beberapa penelitial1

Maximum water absorbent Komposisi SAP

Result of this study (25 onggok75or acrylamide)

Li el af (2007) 20ot) starch80 acrylic acid

~akason et al (2010) 50 starch50

1040

1077

606

Daya serap air dari SAP saponifikasi sek

sehingga dikategorikan sebagai superabsorbenL

itar 1000 kali

Un-saponified

bobot

SAP

awalnya

mcmiliki

daya serap yang lebih rendah (Gambar 1) dan seperti yang dilaporkan olch Li et

al (2006) dan Nakason et (It (2010) (Tabel 4) Peningkatan daya scrap air dalam

saponified SAP erat hubunzannya dengan muatan dalam sistem polimcr akibat

adanya konversi gugus fungsi amida (-COONH) menjacli gugus karboksi lat (shy

COOH) (Teli Waghmare 2009) Fenomena ini ditunjukkan dcngan bcrkurangnya

kandungan nitrogen setelah saponikasi (Gambar 2) Kandungan nitrogen

terbanyak terdapat pad a kopolimer dengan komposisi akrilamida 90(lc yaitu pada

kopolimer 4 dan 5 Kandllngan nitrogen ini menentukan efisiensi grafting

Semakin besar komposisi monomer semakin besar efisiensi gmftillg narnlln tidnk

W7

Prosiding Husil-Hasll Penelitall IPB 2011

mempengaruhi daya serap au karena daya serap air dipengaruhi oleh struktur

ruang dan karakter hidrofilik

1100 1

1000

~ 800 ~ 600

E400

100

o

Sfbflum I 40 onggok 60 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APS -aponlhkaioj 2 40 onggok 60 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS etelah -aponiftkalti 3 25 onggok 75 acrylamide 25 mg MBA amp 250 mg APS

4 10 onggok 90 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS 5 10 onggok 90 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APSJJJJ

middotmiddotTmiddotmiddotmiddotmiddot

3 Kopolinl~r

Gambar 1 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap daya serap air

KopoHmer

18

1G

14

l 11 rot-lmnc 10

tshy ~Jpollltiloai

i 8

o

Gambar 2 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap kandungan nitrogen

Optimasi grafting-crosslinking onggok-acrylamide menggunakan disain

fractional factorial dengan perangkat lunak Minitab 16 memperoleh parameter

optimum pada 75 akrilamida 25 mg MBA dan 250 mg APS dengan day a serap

10401 gig nilai probabilitas dari model kuadratik dalam uji Anova lebih kecil

dari 005 yang memperkuat hasil optimasi diatas Visualisasi model ini berupa

curvature kuadratik seperti yang disajikan pada Gambar 3

Gambar 3 Pola kurva optimasi grafted-crosslinked SAP

-+08

Prosiding Hasil-Hasil Penelitian IPB ~) 11

Karakterisasi Produk Grafting -Crosslinking

Produk grafting dan erosslinking dalam optimasi juga dikarakterisasi untuk

memastikan bahwa sintesis berlangsung dengan baik Pola spektrum IR onggok

berbeda dengan pola produk grafting-eros slinking tanpa dan dengan saponifikasi

(Gambar 5) Pita serapan pada bilangan gelombang 3348-3201 em

mengindikasikan adanya vibrasi -OH dan -NH Tiga pita serapan 1149-53 1080

dan 1026 em -1 mengindikasikan adanya vibrasi C-O-C Spektrum IR onggok-gshy

AAm yang spesifik ditunjukkan pita serapan pada 3201 1662 and 1616 em-I

yang mengindikasikan N-H C=O dan tekuk N-H dari gugus amida Pita serapan

IR pada bilangan gelombang 1406 em- 1 yang tajam menurut Pourjavadi 2006

menunjukkan pita ulur anion karboksilat dari SAP disaponifikasi SAP

disaponifikasi memiliki pita serapan yang sarna dengan pita serapan yang

dikernukan oleh Pourjavadi Namun pita yang sarna tidak tampak pada SAP yang

belum disaponifikasi (UN-SAP) Hal ini menunjukkan proses saponifikasi [elah

berIangsung

Onggck Unsapcnthed SF Sapltrllfiei s-F

Gambar 5 Spektrum IR dari onggok produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi

Kinetika Sweeting

Karakterisasi lain dari produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan

saponifikasi) adalah slvelling kinetics Gamhar 6 menyajikan pola penyerapan

produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi dengan ukuran

409

Prosiding Hasil-Hasil PenPiillun IPB 201 I

partikel plusmn100 mesh Pada waktu 0-10 menit penyerapan air meningkat tajam

kemudian mulai stabil setelah 10-60 menit waktu pengamatan Data yang

diperoleh dari pengukuran daya serap air produk selama selang waktu pengamatan t

mengikuti Voigt-based equation (Pourjavadi et al 2010) St = Se (1 - e-)

St (gig) adalah swelling pada waktu ke-t Se (gig) adalah swelling pada waktu

kesetimbangan t=waktu swelling (menit) dan T adalah parameter laju serapan

Voigt-based equation merupakan persamaan tipe pola pertumbuhan yang sarna

dengan persamaan exponential association 2 yaitu (y=a( l_e-bX)) yang ada dalam

software CurveExpert Pencarian model menggunakan software CurveExpert 14

diperoleh persamaan dari swelling kinetic produk grafting-crosslinking tanpa dan

dengan saponifikasi sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St = 31809 (1 - e-1715 t) r2 = 0936 ~ sesudah Saponifikasi

~-0iJ 400 shy

~ 300 Q

200co f-- --UN-SAP100 ~

co ~

~- - ------------ --S-SAPco 0 0

0 20 40 60 XO

waktu (menit)

Gambar 6 Kinetika swelling dari produk grafting-crosslinking hasil optimasi yang direndam dalam air

Dari persamaan diatas diperoleh nilai T untuk produk grafting tanpa dan

dengan saponifikasi dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109

dan 059 menit Parameter laju ini (T) mengukur resistensi permeasi air sehingga

nilai T semakin kecil maka kecepatan up take air semakin tinggi Beberapa

publikasi menunjukkan nilai T misalnya kitosan-g-PAAm tanpa dan dengan

saponifikasi (ukuran partikel 60-80 mesh) berturut-turut sebesar 25 dan 13 menit

(Pourjavadi amp Mahdavinia 2006) (pati-karagenan)-g-PAN dengan saponifikasi

(ukuran partikel 60-80 mesh) sebesctr 75 menit (Pourjavadi et al 2010) Sebagai

Prosiding HasimiddotHasil Penealall PB IJ

perbandingan laju dan kapasitas absorpsi dari onggok-g-AAm SAP lebih besar

dari diapers komersial dan sanitary napkins (Gambar 7

o 50

onggok-g-AAm SAP

100 TJ50 200 250Imes

300

I

Gambar 7 Absorpsi napkins

air dari onggok-g-Aam SAP diapers komersial dan sanitary

Pola absorpsi air terhadap

Kajian pola absorpsi

variasi pH

air dari soil conditioner pada berbagai nitai pH

menggunakan larutan Hel dan NaOH dengan rentang pH 2-12 Pola serapan air

meningkat pada rentang pH 1-7 dan menurun kembali pada pH 9-12 (Gambar 8) 2serta mengikuti persamaan kudartik y=-4060+2368x-lS8x r2=0968 Serapan

air maksimum dicapai pada rentang pH 7-9 dan berdasarkan persamaan tersebut

diperoleh serapan maksimum pada pH 7S Daya serap soil conditoner menurun

pada kondisi asam dan basa Hal ini berkaitan dengan swelling osmotic pressure

(Horkay et at 2000 Kaith et ai 2010) Tekanan swelling untuk hidrogel

9bermuatan lemah mengikuti persamaan berikut Trion = RT IeCi - q)

dimana Ci9 dan q masing-masing adalah konsentrasi molar ion di dalam dan

diluar gel yang swelling R konstanta gas dan T=suhu

5000 c 0 40000 0 o- 3000Ilgt tIO otii111_ 2000 (II III 1000 3

00

deg 155 10pH

Gambar 8 Pola serapan air SAP pada berbagai nilai pH

tIl

lrosidillg Hisil-HasO PenciirialllPB 2011

Serapan air maksimum soil conditioner dicapai pad a pH netral karena pada

kondisi ini konsentrasi ion dalam larutan diluar gel (eksternal) dapat diabaikan

sehingga 1tion menjadi besar dan mengakibatkan serapan menjadi besar Selain itu

tolakan elektrostatik antar ion karboksilat dalam soil conditioner membantu

meningkatkan serapan air Dalam medium pH asam nilai 1tion sangat kecil karena

ion karboksilat menjadi terprotanasi (Kaith et al 20 1 0) karenanya tolakan ion

karboksilat ternetralkan sehingga gel tidak dapat swelling Dalam medium bas a

gugus ~COOH terdissosiasi sempurna tetapi konsentrasi Na+ dan-OH dapat

menurunkan nilai 1tion sehingga daya serap air menurun

Efek salinitas

Pada umumnya kapasitas absorpsi SAP lebih rendah ketika dalam larutan

garam Efek salinitas dilakukan menggunakan larutan NaCI 01 1 M dan pola

scrapannya disajikan pad a Gambar 9 Pola swelling SAP daJam larutan garam

mengikuti persamaan Swelling = k Isaltr dimana k=swelling pada konsentrasi

garam tinggi n=mengukur ketergantungan swelling pada konsentrasi garam Pola

swelling dari SAP onggok-g-AAm mengikuti persamaan Swelling = 2906

[NaClro1s dengan k=2906 dan n=035 hal ini mengindikasikan bahwa

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan SAP

- iOO

~ 90

= 80 S c 70 600

tl ell 50 40lt11-ell 30

i

000 050 l00 LSO NaCl

Gambar 9 Pola serapan ait oari SAP paJa berbagai konsentrasi Nae

Prosiding Hasif-fIi PII1tlililill PS ul

KESIMPULAN

Onggok memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi 8270 dan

berpotensi untuk dimodifikasi melalui grafting-crosslinking dengan akrilamida

menjadi soil conditioner Parameter yang berpengaruh dalam proses graftingshy

crosslinking dari hasil optimasi dengan rancangan fractional factorial adalah

konsentrasi monomer (akrilamida) pada rentang 60-90 crosslinker (MBA) pada

rentang 15-35 mg dan Inisiator (APS) pada rentang 200-300 mg Kinetika

Sweeling produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan saponifikasi) mengikuti

Voigt-based equation atau exponential association 2 sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St 31809 (1 - e-1715 t) r2 0936 ~ sesudah Saponifikasi

Parameter laju (r) untuk produk grafting tanpa dan dengan saponifikasi

dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109 dan 059 menit Pola

absorpsi air dari soil conditioner terhadap variasi pH mengikuti persamaan

kudartik y=-4060+2368x-158x2 r2=0968 dan serapan air maksimum dicapai

berdasarkan persamaan tersebut diperoleh pada pH 75 Pola swelling dalam

larutan gamm (efek salinitas) dari soil conditioner mengikuti persamaan dan

Swelling = 2906 [NaClro35 dengan k=2906 dan pound1=035 yang mengindikasikan

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini didanai oleh kementerian riset dan teknologi Indonesia dan

dukungan LPPM IPB

DAFT AR PUST AKA

[AOAC] Association of Official Analytical Chemist 1999 Official Methods of Ana(vsis ~lAOAC International 8th ed Maryland AOAC InternationaL

Badan Pusat Statistik (BPS) 2009 Luas Panen Produktivitas dan Produksi Ubi Kayu Menurut Provinsi 2009 A vail able from huplwwwbpsgojdtab_

413

7

Prosiding flui~llwil PelldirialllPH lUll

subview php tabel= I ampdaftar= Iampid_subyek~53ampnotab=14 [Access November 2011]

Ebru AI G GuClu T B iyim S Emik and S 6zgumu~ 2008 Synthesis and properties of starch-graft-acrylic acidlNa-montmorillonite superabsorbent nanocomposite hydro gels 1 Appl Polym Sci 109(1)16-22 001 101002app27968

Hua S and A Wang 2009 Synthesis characterisation and swelling behaviours of sodium alginate-g-poly(acrylic acid)sodium humate superabsorbent Carbohydr Polym 75 79-84

Hon DN 1982 Gmji Copolimerization of Lignocellulosic Fibers Washington DC American Chemical Society

Horkay E I Tasaki and P 1 Basser 2000 Osmotic Swelling of Polyacrylate Hydrogels in Physiological Salt Solutions Biomacromolecules 1 84-90

Khalil ML and S Farag 1998 Utilization of some starch derivatives in heavy metal ion removal ] Appl Polym Sci 6945-50

Lanthong P R Nuisin and S Kiatkamjornwong 2006 Graft copolymerization characterization and degradation of cassava starch-g-acrylamideitaconic acid superabsorbents Carbohydr Polym 66229-245

Li A JP Zhang and AQ Wang (2007) Utilization (~fstrch and clay for the preparation otsllperabsorbell composite Biores Technol 98327-332

Mond G and DH Solomon 2006 The Chemist) of Radical Polymerizatioll 2nd

EdnElsevier Inc

N akason C T Wohmang A Kaesaman and S Kiatknmjornwong 2010 Preparation of cassava starch-graft-polyacrilamide superabsorbents and associated composites by reactive blending Carbohydr Polym 81 348-357

Nikmawati 1999 Pola konsumsi pangan tingkat kecukupan gizi dan status gizi kaitannya dengan budaya makan onggok pada masyarkat Cirellndell Cimahi Jawa Barat [tesis] Bogor Fakultas Ekologi Manusia Institor Pertanian Bogor

Pouriavadi A R Soleyman GhR Bardajee and F Seidi20 10 y-Irradiation Synthesis of a Smart Hydrogel Optimization Using Taguchi Method and Investigation of Its Swell ing Behavior Transactions c- Chemislly and Chemical Engineering 17( I ) 15-23

POURJAV ADI A and Gh R MAHDAVINIA2006 Superabsorbency pHshySensitivity and Swelling Kinetics of Partially Hydrolyzed Chitosan-gshypoly(Acrylamide) Hydrogels Turk 1 Chelll 30595 608

ProsidillK Hasil-Hasil Pellelilial11PB 011

Pratama AG 2009 Mempelajari Pengaruh Konsentrasi Ragi Instan dan Waktu Fermentasi Terhadap Pembuatan Alkohol dari Ampas Ubi Kayu (Manihot utilisma) [skripsiJ Medan Fakultas Pertanian-USU

Swantomo D K Megasari and R Saptaaji 2008 Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron Jurnal Fisika Nuklir 2 143shy156

Teli MD and NG Waghmare 2009 Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste Carbohydr Polym 78492-496

Wallace A and GA Wallace 1986 Effects of very low rates of synthetic soil conditioners on soils J Soil Sci 141324-327

Zhang 1 A Li and A Wang 2006 Study on superabsorbent composite VI Preparation characterization and swelling behaviors of starch phosphateshygraft-acrylamideattapulgite superabsorbent composite Carbohydr polym 65(2)150-158

Zhang 1 G Wang and A Wang 2007 Preparation and Properties of Chitosanshyg-poly(acrylic acid)Montmorillonite Superabsorbent Nanocomposite via in Situ Intercalative Polymerization J Indust Eng Chem Res 46(8)2497--2502

415

Page 12: 1111111111'1 - IPB University · 2015. 9. 2. · swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=0.5 menit, yang menggambarkan

Prosiditlg lfasil-Hasil Penelitiall IPB 2011

Karakterisasi SAP

a Kinetika swelling

Kinetika swelling dari SAP dilakukan dengan merendam SAP 10 plusmn 001 g

dengan ukuran partikel 100 mesh dalam air suling 800 ml dan diukur daya

serap air SAP pada interval tertentu

b Sensitivitas lingkungan

I Sensitif pH

Ketergantungan swelling terhadap pH diidentifikasi dengan merendam

SAP 10 plusmn 001 g dalam larutan yang memiliki pH 1-12 Daya serap

maksimum ditentukan dari persamaan perilaku swelling pada berbagai

nilai pH

2 Sensitif salinitas

Daya serap air dari SAP diukur datam tarutan dengan berbagai konsentrasi

NaCI(O1-1 M)

c IR Spectral Analysis

d Efisiensi grafting

Efisiensi grafing dihitung dari rasio grafting mengikuti persamaan berikut

100 [No x (MW acrylamide)l o AW Nltrogen

Grafting ratio = -----~---~----=--100 shy rNo x (MW aclamide)ll 0 AW Nltrogen

N percentage of nitrogen of sample (Kjeldahl method) MW molecular weight A W atomic weight

grafting ratio Grafting efficiency () = xlOO

monomer persentage from onggok

HASIL DAN PEMBAHASAN

Onggok Lapioka yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan

superabsorben dicuci terlebih dahulu untuk merighilangkan pengotor lalu

dihaluskan hingga berukuran plusmnIOO mesh untuk meningkatkan luas pennukaan

sehingga reaksi yang terjadi lebih sempuma Onggok tapioka juga dilakukan

analisis proksimat atau perlakuan pendahuJuan untuk mengetahui kandungan

--105

Prosiciing Hasil-Hasil PeneliliulIlPB lOll

kimia yang terkandung di dalamnya Analisis yang dilakukan an tara lain

penentuan kadar air abu lemak protein dan karbohidrat (Tabel 2)

Tabe1 2 Hasil analisis proksimat

Analisis Kadar ()

HasH penelitian ini Pratama (2009) Air 1130 2000 Abu 055 017 Protein 456 157 Lemak 021 026 Karbohidrat 8270 6800

Berdasarkan hasil yang diperoleh kandungan terbesar dalam onggok

tapioka yaitu karbohidrat sebesar 8270 Hasil ini sejalan dengan yang telah

dilakukan oleh Pratama (2009) dengan kadar karbohidrat sebesar 6800 Selain

itu hasil ini juga membuktikan bahwa tidak diperlukan penghilangan protein

(deproteination) lemak (defatting) dan mineral (demineralization) karena

kandungannya yang sangat rendah

Kopolimer Grafting-Crosslillkillg

Onggok tapioka digunakan sebagai kerangka utama dalam kopolimerisasi

grafting-crosslinking dengan akrilamida sebagai monomer APS sebagai inisiator

dan MBA scbagai crosslinker dengan reaksi pada lampiran 4 Kopolimerisasi

dilakukan dengan berbagai komposisi dalam kondisi gas nitrogen Gas nitrogen

berfungsi menghilangkan oksigen dari sistem reaksi dan meminimalisasi radikal

peroksida yang dapat menghambat rekasi kopolimerisasi sehingga pembentukan

homopolimer dapat dihindari (Kurniadi T 20 I 0) Suhu kopolimerisasi yang

digunakan yaitu 700C yang telah dilakukan oleh Lanthong et al (2006) Li A

Zhang J Wang A (2007) Hua S Wang A (2008) Produk hasil kopolimerisasi

dipresipitasi dengan metanol dan etanol untuk mengikat air dalam produk serta

diretluks dengan aseton untuk menghilangkan homopoiimer Setelah itu

kopolimer yang terbentuk dilakukan pengujian kaditr nitrogen dan cfisiensi

grafting (Tabel J) serta karakterisasi analisis gugus fungsi dengan FfIR

40n

Prosiding llilsil-llilsil PeneliriuII1PB lij

Tabel 3 Kadar nitrogen efisiensi grafting dan daya serap air kopolimer grajtingshycrosslinking onggok tapioka dengan akrilamida

Nitrogen ()Onggok Efisiensi

Akrilami MBA APS Sebelum Setelahtapioka graftingda () (mg) (mg) saponifika saponifika saponifika saponifika

Sebelum

() () SI 51 SI

40 15 300 1251 959 3471 45813

40 60 15 300 1146 705 2775 1625 44907

40 60 35 200 1163 804 2875 2839 51432

40 60 35 200 1330 755 4144 2324 51681

25 75 25 250 1430 974 5278 2944 127987

25 75 25 250 1410 1077 5019 3167 103347

25 75 25 250 1407 1068 4982 2928 101932

25 75 25 250 1447 970 5514 2529 82764

10 90 15 200 1615 990 9052 4087 40767

10 90 15 200 1660 1055 10647 4223 47352

10 90 35 300 1608 1166 8839 322 83814

10 90 35 300 1650 1081 10254 3703 89574

Tabel 4 Daya serap air maksimum setelah saponifikasi berdasarkan perbandingan bahan dasar dengan monomer dari beberapa penelitial1

Maximum water absorbent Komposisi SAP

Result of this study (25 onggok75or acrylamide)

Li el af (2007) 20ot) starch80 acrylic acid

~akason et al (2010) 50 starch50

1040

1077

606

Daya serap air dari SAP saponifikasi sek

sehingga dikategorikan sebagai superabsorbenL

itar 1000 kali

Un-saponified

bobot

SAP

awalnya

mcmiliki

daya serap yang lebih rendah (Gambar 1) dan seperti yang dilaporkan olch Li et

al (2006) dan Nakason et (It (2010) (Tabel 4) Peningkatan daya scrap air dalam

saponified SAP erat hubunzannya dengan muatan dalam sistem polimcr akibat

adanya konversi gugus fungsi amida (-COONH) menjacli gugus karboksi lat (shy

COOH) (Teli Waghmare 2009) Fenomena ini ditunjukkan dcngan bcrkurangnya

kandungan nitrogen setelah saponikasi (Gambar 2) Kandungan nitrogen

terbanyak terdapat pad a kopolimer dengan komposisi akrilamida 90(lc yaitu pada

kopolimer 4 dan 5 Kandllngan nitrogen ini menentukan efisiensi grafting

Semakin besar komposisi monomer semakin besar efisiensi gmftillg narnlln tidnk

W7

Prosiding Husil-Hasll Penelitall IPB 2011

mempengaruhi daya serap au karena daya serap air dipengaruhi oleh struktur

ruang dan karakter hidrofilik

1100 1

1000

~ 800 ~ 600

E400

100

o

Sfbflum I 40 onggok 60 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APS -aponlhkaioj 2 40 onggok 60 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS etelah -aponiftkalti 3 25 onggok 75 acrylamide 25 mg MBA amp 250 mg APS

4 10 onggok 90 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS 5 10 onggok 90 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APSJJJJ

middotmiddotTmiddotmiddotmiddotmiddot

3 Kopolinl~r

Gambar 1 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap daya serap air

KopoHmer

18

1G

14

l 11 rot-lmnc 10

tshy ~Jpollltiloai

i 8

o

Gambar 2 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap kandungan nitrogen

Optimasi grafting-crosslinking onggok-acrylamide menggunakan disain

fractional factorial dengan perangkat lunak Minitab 16 memperoleh parameter

optimum pada 75 akrilamida 25 mg MBA dan 250 mg APS dengan day a serap

10401 gig nilai probabilitas dari model kuadratik dalam uji Anova lebih kecil

dari 005 yang memperkuat hasil optimasi diatas Visualisasi model ini berupa

curvature kuadratik seperti yang disajikan pada Gambar 3

Gambar 3 Pola kurva optimasi grafted-crosslinked SAP

-+08

Prosiding Hasil-Hasil Penelitian IPB ~) 11

Karakterisasi Produk Grafting -Crosslinking

Produk grafting dan erosslinking dalam optimasi juga dikarakterisasi untuk

memastikan bahwa sintesis berlangsung dengan baik Pola spektrum IR onggok

berbeda dengan pola produk grafting-eros slinking tanpa dan dengan saponifikasi

(Gambar 5) Pita serapan pada bilangan gelombang 3348-3201 em

mengindikasikan adanya vibrasi -OH dan -NH Tiga pita serapan 1149-53 1080

dan 1026 em -1 mengindikasikan adanya vibrasi C-O-C Spektrum IR onggok-gshy

AAm yang spesifik ditunjukkan pita serapan pada 3201 1662 and 1616 em-I

yang mengindikasikan N-H C=O dan tekuk N-H dari gugus amida Pita serapan

IR pada bilangan gelombang 1406 em- 1 yang tajam menurut Pourjavadi 2006

menunjukkan pita ulur anion karboksilat dari SAP disaponifikasi SAP

disaponifikasi memiliki pita serapan yang sarna dengan pita serapan yang

dikernukan oleh Pourjavadi Namun pita yang sarna tidak tampak pada SAP yang

belum disaponifikasi (UN-SAP) Hal ini menunjukkan proses saponifikasi [elah

berIangsung

Onggck Unsapcnthed SF Sapltrllfiei s-F

Gambar 5 Spektrum IR dari onggok produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi

Kinetika Sweeting

Karakterisasi lain dari produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan

saponifikasi) adalah slvelling kinetics Gamhar 6 menyajikan pola penyerapan

produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi dengan ukuran

409

Prosiding Hasil-Hasil PenPiillun IPB 201 I

partikel plusmn100 mesh Pada waktu 0-10 menit penyerapan air meningkat tajam

kemudian mulai stabil setelah 10-60 menit waktu pengamatan Data yang

diperoleh dari pengukuran daya serap air produk selama selang waktu pengamatan t

mengikuti Voigt-based equation (Pourjavadi et al 2010) St = Se (1 - e-)

St (gig) adalah swelling pada waktu ke-t Se (gig) adalah swelling pada waktu

kesetimbangan t=waktu swelling (menit) dan T adalah parameter laju serapan

Voigt-based equation merupakan persamaan tipe pola pertumbuhan yang sarna

dengan persamaan exponential association 2 yaitu (y=a( l_e-bX)) yang ada dalam

software CurveExpert Pencarian model menggunakan software CurveExpert 14

diperoleh persamaan dari swelling kinetic produk grafting-crosslinking tanpa dan

dengan saponifikasi sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St = 31809 (1 - e-1715 t) r2 = 0936 ~ sesudah Saponifikasi

~-0iJ 400 shy

~ 300 Q

200co f-- --UN-SAP100 ~

co ~

~- - ------------ --S-SAPco 0 0

0 20 40 60 XO

waktu (menit)

Gambar 6 Kinetika swelling dari produk grafting-crosslinking hasil optimasi yang direndam dalam air

Dari persamaan diatas diperoleh nilai T untuk produk grafting tanpa dan

dengan saponifikasi dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109

dan 059 menit Parameter laju ini (T) mengukur resistensi permeasi air sehingga

nilai T semakin kecil maka kecepatan up take air semakin tinggi Beberapa

publikasi menunjukkan nilai T misalnya kitosan-g-PAAm tanpa dan dengan

saponifikasi (ukuran partikel 60-80 mesh) berturut-turut sebesar 25 dan 13 menit

(Pourjavadi amp Mahdavinia 2006) (pati-karagenan)-g-PAN dengan saponifikasi

(ukuran partikel 60-80 mesh) sebesctr 75 menit (Pourjavadi et al 2010) Sebagai

Prosiding HasimiddotHasil Penealall PB IJ

perbandingan laju dan kapasitas absorpsi dari onggok-g-AAm SAP lebih besar

dari diapers komersial dan sanitary napkins (Gambar 7

o 50

onggok-g-AAm SAP

100 TJ50 200 250Imes

300

I

Gambar 7 Absorpsi napkins

air dari onggok-g-Aam SAP diapers komersial dan sanitary

Pola absorpsi air terhadap

Kajian pola absorpsi

variasi pH

air dari soil conditioner pada berbagai nitai pH

menggunakan larutan Hel dan NaOH dengan rentang pH 2-12 Pola serapan air

meningkat pada rentang pH 1-7 dan menurun kembali pada pH 9-12 (Gambar 8) 2serta mengikuti persamaan kudartik y=-4060+2368x-lS8x r2=0968 Serapan

air maksimum dicapai pada rentang pH 7-9 dan berdasarkan persamaan tersebut

diperoleh serapan maksimum pada pH 7S Daya serap soil conditoner menurun

pada kondisi asam dan basa Hal ini berkaitan dengan swelling osmotic pressure

(Horkay et at 2000 Kaith et ai 2010) Tekanan swelling untuk hidrogel

9bermuatan lemah mengikuti persamaan berikut Trion = RT IeCi - q)

dimana Ci9 dan q masing-masing adalah konsentrasi molar ion di dalam dan

diluar gel yang swelling R konstanta gas dan T=suhu

5000 c 0 40000 0 o- 3000Ilgt tIO otii111_ 2000 (II III 1000 3

00

deg 155 10pH

Gambar 8 Pola serapan air SAP pada berbagai nilai pH

tIl

lrosidillg Hisil-HasO PenciirialllPB 2011

Serapan air maksimum soil conditioner dicapai pad a pH netral karena pada

kondisi ini konsentrasi ion dalam larutan diluar gel (eksternal) dapat diabaikan

sehingga 1tion menjadi besar dan mengakibatkan serapan menjadi besar Selain itu

tolakan elektrostatik antar ion karboksilat dalam soil conditioner membantu

meningkatkan serapan air Dalam medium pH asam nilai 1tion sangat kecil karena

ion karboksilat menjadi terprotanasi (Kaith et al 20 1 0) karenanya tolakan ion

karboksilat ternetralkan sehingga gel tidak dapat swelling Dalam medium bas a

gugus ~COOH terdissosiasi sempurna tetapi konsentrasi Na+ dan-OH dapat

menurunkan nilai 1tion sehingga daya serap air menurun

Efek salinitas

Pada umumnya kapasitas absorpsi SAP lebih rendah ketika dalam larutan

garam Efek salinitas dilakukan menggunakan larutan NaCI 01 1 M dan pola

scrapannya disajikan pad a Gambar 9 Pola swelling SAP daJam larutan garam

mengikuti persamaan Swelling = k Isaltr dimana k=swelling pada konsentrasi

garam tinggi n=mengukur ketergantungan swelling pada konsentrasi garam Pola

swelling dari SAP onggok-g-AAm mengikuti persamaan Swelling = 2906

[NaClro1s dengan k=2906 dan n=035 hal ini mengindikasikan bahwa

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan SAP

- iOO

~ 90

= 80 S c 70 600

tl ell 50 40lt11-ell 30

i

000 050 l00 LSO NaCl

Gambar 9 Pola serapan ait oari SAP paJa berbagai konsentrasi Nae

Prosiding Hasif-fIi PII1tlililill PS ul

KESIMPULAN

Onggok memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi 8270 dan

berpotensi untuk dimodifikasi melalui grafting-crosslinking dengan akrilamida

menjadi soil conditioner Parameter yang berpengaruh dalam proses graftingshy

crosslinking dari hasil optimasi dengan rancangan fractional factorial adalah

konsentrasi monomer (akrilamida) pada rentang 60-90 crosslinker (MBA) pada

rentang 15-35 mg dan Inisiator (APS) pada rentang 200-300 mg Kinetika

Sweeling produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan saponifikasi) mengikuti

Voigt-based equation atau exponential association 2 sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St 31809 (1 - e-1715 t) r2 0936 ~ sesudah Saponifikasi

Parameter laju (r) untuk produk grafting tanpa dan dengan saponifikasi

dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109 dan 059 menit Pola

absorpsi air dari soil conditioner terhadap variasi pH mengikuti persamaan

kudartik y=-4060+2368x-158x2 r2=0968 dan serapan air maksimum dicapai

berdasarkan persamaan tersebut diperoleh pada pH 75 Pola swelling dalam

larutan gamm (efek salinitas) dari soil conditioner mengikuti persamaan dan

Swelling = 2906 [NaClro35 dengan k=2906 dan pound1=035 yang mengindikasikan

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini didanai oleh kementerian riset dan teknologi Indonesia dan

dukungan LPPM IPB

DAFT AR PUST AKA

[AOAC] Association of Official Analytical Chemist 1999 Official Methods of Ana(vsis ~lAOAC International 8th ed Maryland AOAC InternationaL

Badan Pusat Statistik (BPS) 2009 Luas Panen Produktivitas dan Produksi Ubi Kayu Menurut Provinsi 2009 A vail able from huplwwwbpsgojdtab_

413

7

Prosiding flui~llwil PelldirialllPH lUll

subview php tabel= I ampdaftar= Iampid_subyek~53ampnotab=14 [Access November 2011]

Ebru AI G GuClu T B iyim S Emik and S 6zgumu~ 2008 Synthesis and properties of starch-graft-acrylic acidlNa-montmorillonite superabsorbent nanocomposite hydro gels 1 Appl Polym Sci 109(1)16-22 001 101002app27968

Hua S and A Wang 2009 Synthesis characterisation and swelling behaviours of sodium alginate-g-poly(acrylic acid)sodium humate superabsorbent Carbohydr Polym 75 79-84

Hon DN 1982 Gmji Copolimerization of Lignocellulosic Fibers Washington DC American Chemical Society

Horkay E I Tasaki and P 1 Basser 2000 Osmotic Swelling of Polyacrylate Hydrogels in Physiological Salt Solutions Biomacromolecules 1 84-90

Khalil ML and S Farag 1998 Utilization of some starch derivatives in heavy metal ion removal ] Appl Polym Sci 6945-50

Lanthong P R Nuisin and S Kiatkamjornwong 2006 Graft copolymerization characterization and degradation of cassava starch-g-acrylamideitaconic acid superabsorbents Carbohydr Polym 66229-245

Li A JP Zhang and AQ Wang (2007) Utilization (~fstrch and clay for the preparation otsllperabsorbell composite Biores Technol 98327-332

Mond G and DH Solomon 2006 The Chemist) of Radical Polymerizatioll 2nd

EdnElsevier Inc

N akason C T Wohmang A Kaesaman and S Kiatknmjornwong 2010 Preparation of cassava starch-graft-polyacrilamide superabsorbents and associated composites by reactive blending Carbohydr Polym 81 348-357

Nikmawati 1999 Pola konsumsi pangan tingkat kecukupan gizi dan status gizi kaitannya dengan budaya makan onggok pada masyarkat Cirellndell Cimahi Jawa Barat [tesis] Bogor Fakultas Ekologi Manusia Institor Pertanian Bogor

Pouriavadi A R Soleyman GhR Bardajee and F Seidi20 10 y-Irradiation Synthesis of a Smart Hydrogel Optimization Using Taguchi Method and Investigation of Its Swell ing Behavior Transactions c- Chemislly and Chemical Engineering 17( I ) 15-23

POURJAV ADI A and Gh R MAHDAVINIA2006 Superabsorbency pHshySensitivity and Swelling Kinetics of Partially Hydrolyzed Chitosan-gshypoly(Acrylamide) Hydrogels Turk 1 Chelll 30595 608

ProsidillK Hasil-Hasil Pellelilial11PB 011

Pratama AG 2009 Mempelajari Pengaruh Konsentrasi Ragi Instan dan Waktu Fermentasi Terhadap Pembuatan Alkohol dari Ampas Ubi Kayu (Manihot utilisma) [skripsiJ Medan Fakultas Pertanian-USU

Swantomo D K Megasari and R Saptaaji 2008 Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron Jurnal Fisika Nuklir 2 143shy156

Teli MD and NG Waghmare 2009 Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste Carbohydr Polym 78492-496

Wallace A and GA Wallace 1986 Effects of very low rates of synthetic soil conditioners on soils J Soil Sci 141324-327

Zhang 1 A Li and A Wang 2006 Study on superabsorbent composite VI Preparation characterization and swelling behaviors of starch phosphateshygraft-acrylamideattapulgite superabsorbent composite Carbohydr polym 65(2)150-158

Zhang 1 G Wang and A Wang 2007 Preparation and Properties of Chitosanshyg-poly(acrylic acid)Montmorillonite Superabsorbent Nanocomposite via in Situ Intercalative Polymerization J Indust Eng Chem Res 46(8)2497--2502

415

Page 13: 1111111111'1 - IPB University · 2015. 9. 2. · swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=0.5 menit, yang menggambarkan

Prosiciing Hasil-Hasil PeneliliulIlPB lOll

kimia yang terkandung di dalamnya Analisis yang dilakukan an tara lain

penentuan kadar air abu lemak protein dan karbohidrat (Tabel 2)

Tabe1 2 Hasil analisis proksimat

Analisis Kadar ()

HasH penelitian ini Pratama (2009) Air 1130 2000 Abu 055 017 Protein 456 157 Lemak 021 026 Karbohidrat 8270 6800

Berdasarkan hasil yang diperoleh kandungan terbesar dalam onggok

tapioka yaitu karbohidrat sebesar 8270 Hasil ini sejalan dengan yang telah

dilakukan oleh Pratama (2009) dengan kadar karbohidrat sebesar 6800 Selain

itu hasil ini juga membuktikan bahwa tidak diperlukan penghilangan protein

(deproteination) lemak (defatting) dan mineral (demineralization) karena

kandungannya yang sangat rendah

Kopolimer Grafting-Crosslillkillg

Onggok tapioka digunakan sebagai kerangka utama dalam kopolimerisasi

grafting-crosslinking dengan akrilamida sebagai monomer APS sebagai inisiator

dan MBA scbagai crosslinker dengan reaksi pada lampiran 4 Kopolimerisasi

dilakukan dengan berbagai komposisi dalam kondisi gas nitrogen Gas nitrogen

berfungsi menghilangkan oksigen dari sistem reaksi dan meminimalisasi radikal

peroksida yang dapat menghambat rekasi kopolimerisasi sehingga pembentukan

homopolimer dapat dihindari (Kurniadi T 20 I 0) Suhu kopolimerisasi yang

digunakan yaitu 700C yang telah dilakukan oleh Lanthong et al (2006) Li A

Zhang J Wang A (2007) Hua S Wang A (2008) Produk hasil kopolimerisasi

dipresipitasi dengan metanol dan etanol untuk mengikat air dalam produk serta

diretluks dengan aseton untuk menghilangkan homopoiimer Setelah itu

kopolimer yang terbentuk dilakukan pengujian kaditr nitrogen dan cfisiensi

grafting (Tabel J) serta karakterisasi analisis gugus fungsi dengan FfIR

40n

Prosiding llilsil-llilsil PeneliriuII1PB lij

Tabel 3 Kadar nitrogen efisiensi grafting dan daya serap air kopolimer grajtingshycrosslinking onggok tapioka dengan akrilamida

Nitrogen ()Onggok Efisiensi

Akrilami MBA APS Sebelum Setelahtapioka graftingda () (mg) (mg) saponifika saponifika saponifika saponifika

Sebelum

() () SI 51 SI

40 15 300 1251 959 3471 45813

40 60 15 300 1146 705 2775 1625 44907

40 60 35 200 1163 804 2875 2839 51432

40 60 35 200 1330 755 4144 2324 51681

25 75 25 250 1430 974 5278 2944 127987

25 75 25 250 1410 1077 5019 3167 103347

25 75 25 250 1407 1068 4982 2928 101932

25 75 25 250 1447 970 5514 2529 82764

10 90 15 200 1615 990 9052 4087 40767

10 90 15 200 1660 1055 10647 4223 47352

10 90 35 300 1608 1166 8839 322 83814

10 90 35 300 1650 1081 10254 3703 89574

Tabel 4 Daya serap air maksimum setelah saponifikasi berdasarkan perbandingan bahan dasar dengan monomer dari beberapa penelitial1

Maximum water absorbent Komposisi SAP

Result of this study (25 onggok75or acrylamide)

Li el af (2007) 20ot) starch80 acrylic acid

~akason et al (2010) 50 starch50

1040

1077

606

Daya serap air dari SAP saponifikasi sek

sehingga dikategorikan sebagai superabsorbenL

itar 1000 kali

Un-saponified

bobot

SAP

awalnya

mcmiliki

daya serap yang lebih rendah (Gambar 1) dan seperti yang dilaporkan olch Li et

al (2006) dan Nakason et (It (2010) (Tabel 4) Peningkatan daya scrap air dalam

saponified SAP erat hubunzannya dengan muatan dalam sistem polimcr akibat

adanya konversi gugus fungsi amida (-COONH) menjacli gugus karboksi lat (shy

COOH) (Teli Waghmare 2009) Fenomena ini ditunjukkan dcngan bcrkurangnya

kandungan nitrogen setelah saponikasi (Gambar 2) Kandungan nitrogen

terbanyak terdapat pad a kopolimer dengan komposisi akrilamida 90(lc yaitu pada

kopolimer 4 dan 5 Kandllngan nitrogen ini menentukan efisiensi grafting

Semakin besar komposisi monomer semakin besar efisiensi gmftillg narnlln tidnk

W7

Prosiding Husil-Hasll Penelitall IPB 2011

mempengaruhi daya serap au karena daya serap air dipengaruhi oleh struktur

ruang dan karakter hidrofilik

1100 1

1000

~ 800 ~ 600

E400

100

o

Sfbflum I 40 onggok 60 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APS -aponlhkaioj 2 40 onggok 60 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS etelah -aponiftkalti 3 25 onggok 75 acrylamide 25 mg MBA amp 250 mg APS

4 10 onggok 90 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS 5 10 onggok 90 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APSJJJJ

middotmiddotTmiddotmiddotmiddotmiddot

3 Kopolinl~r

Gambar 1 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap daya serap air

KopoHmer

18

1G

14

l 11 rot-lmnc 10

tshy ~Jpollltiloai

i 8

o

Gambar 2 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap kandungan nitrogen

Optimasi grafting-crosslinking onggok-acrylamide menggunakan disain

fractional factorial dengan perangkat lunak Minitab 16 memperoleh parameter

optimum pada 75 akrilamida 25 mg MBA dan 250 mg APS dengan day a serap

10401 gig nilai probabilitas dari model kuadratik dalam uji Anova lebih kecil

dari 005 yang memperkuat hasil optimasi diatas Visualisasi model ini berupa

curvature kuadratik seperti yang disajikan pada Gambar 3

Gambar 3 Pola kurva optimasi grafted-crosslinked SAP

-+08

Prosiding Hasil-Hasil Penelitian IPB ~) 11

Karakterisasi Produk Grafting -Crosslinking

Produk grafting dan erosslinking dalam optimasi juga dikarakterisasi untuk

memastikan bahwa sintesis berlangsung dengan baik Pola spektrum IR onggok

berbeda dengan pola produk grafting-eros slinking tanpa dan dengan saponifikasi

(Gambar 5) Pita serapan pada bilangan gelombang 3348-3201 em

mengindikasikan adanya vibrasi -OH dan -NH Tiga pita serapan 1149-53 1080

dan 1026 em -1 mengindikasikan adanya vibrasi C-O-C Spektrum IR onggok-gshy

AAm yang spesifik ditunjukkan pita serapan pada 3201 1662 and 1616 em-I

yang mengindikasikan N-H C=O dan tekuk N-H dari gugus amida Pita serapan

IR pada bilangan gelombang 1406 em- 1 yang tajam menurut Pourjavadi 2006

menunjukkan pita ulur anion karboksilat dari SAP disaponifikasi SAP

disaponifikasi memiliki pita serapan yang sarna dengan pita serapan yang

dikernukan oleh Pourjavadi Namun pita yang sarna tidak tampak pada SAP yang

belum disaponifikasi (UN-SAP) Hal ini menunjukkan proses saponifikasi [elah

berIangsung

Onggck Unsapcnthed SF Sapltrllfiei s-F

Gambar 5 Spektrum IR dari onggok produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi

Kinetika Sweeting

Karakterisasi lain dari produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan

saponifikasi) adalah slvelling kinetics Gamhar 6 menyajikan pola penyerapan

produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi dengan ukuran

409

Prosiding Hasil-Hasil PenPiillun IPB 201 I

partikel plusmn100 mesh Pada waktu 0-10 menit penyerapan air meningkat tajam

kemudian mulai stabil setelah 10-60 menit waktu pengamatan Data yang

diperoleh dari pengukuran daya serap air produk selama selang waktu pengamatan t

mengikuti Voigt-based equation (Pourjavadi et al 2010) St = Se (1 - e-)

St (gig) adalah swelling pada waktu ke-t Se (gig) adalah swelling pada waktu

kesetimbangan t=waktu swelling (menit) dan T adalah parameter laju serapan

Voigt-based equation merupakan persamaan tipe pola pertumbuhan yang sarna

dengan persamaan exponential association 2 yaitu (y=a( l_e-bX)) yang ada dalam

software CurveExpert Pencarian model menggunakan software CurveExpert 14

diperoleh persamaan dari swelling kinetic produk grafting-crosslinking tanpa dan

dengan saponifikasi sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St = 31809 (1 - e-1715 t) r2 = 0936 ~ sesudah Saponifikasi

~-0iJ 400 shy

~ 300 Q

200co f-- --UN-SAP100 ~

co ~

~- - ------------ --S-SAPco 0 0

0 20 40 60 XO

waktu (menit)

Gambar 6 Kinetika swelling dari produk grafting-crosslinking hasil optimasi yang direndam dalam air

Dari persamaan diatas diperoleh nilai T untuk produk grafting tanpa dan

dengan saponifikasi dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109

dan 059 menit Parameter laju ini (T) mengukur resistensi permeasi air sehingga

nilai T semakin kecil maka kecepatan up take air semakin tinggi Beberapa

publikasi menunjukkan nilai T misalnya kitosan-g-PAAm tanpa dan dengan

saponifikasi (ukuran partikel 60-80 mesh) berturut-turut sebesar 25 dan 13 menit

(Pourjavadi amp Mahdavinia 2006) (pati-karagenan)-g-PAN dengan saponifikasi

(ukuran partikel 60-80 mesh) sebesctr 75 menit (Pourjavadi et al 2010) Sebagai

Prosiding HasimiddotHasil Penealall PB IJ

perbandingan laju dan kapasitas absorpsi dari onggok-g-AAm SAP lebih besar

dari diapers komersial dan sanitary napkins (Gambar 7

o 50

onggok-g-AAm SAP

100 TJ50 200 250Imes

300

I

Gambar 7 Absorpsi napkins

air dari onggok-g-Aam SAP diapers komersial dan sanitary

Pola absorpsi air terhadap

Kajian pola absorpsi

variasi pH

air dari soil conditioner pada berbagai nitai pH

menggunakan larutan Hel dan NaOH dengan rentang pH 2-12 Pola serapan air

meningkat pada rentang pH 1-7 dan menurun kembali pada pH 9-12 (Gambar 8) 2serta mengikuti persamaan kudartik y=-4060+2368x-lS8x r2=0968 Serapan

air maksimum dicapai pada rentang pH 7-9 dan berdasarkan persamaan tersebut

diperoleh serapan maksimum pada pH 7S Daya serap soil conditoner menurun

pada kondisi asam dan basa Hal ini berkaitan dengan swelling osmotic pressure

(Horkay et at 2000 Kaith et ai 2010) Tekanan swelling untuk hidrogel

9bermuatan lemah mengikuti persamaan berikut Trion = RT IeCi - q)

dimana Ci9 dan q masing-masing adalah konsentrasi molar ion di dalam dan

diluar gel yang swelling R konstanta gas dan T=suhu

5000 c 0 40000 0 o- 3000Ilgt tIO otii111_ 2000 (II III 1000 3

00

deg 155 10pH

Gambar 8 Pola serapan air SAP pada berbagai nilai pH

tIl

lrosidillg Hisil-HasO PenciirialllPB 2011

Serapan air maksimum soil conditioner dicapai pad a pH netral karena pada

kondisi ini konsentrasi ion dalam larutan diluar gel (eksternal) dapat diabaikan

sehingga 1tion menjadi besar dan mengakibatkan serapan menjadi besar Selain itu

tolakan elektrostatik antar ion karboksilat dalam soil conditioner membantu

meningkatkan serapan air Dalam medium pH asam nilai 1tion sangat kecil karena

ion karboksilat menjadi terprotanasi (Kaith et al 20 1 0) karenanya tolakan ion

karboksilat ternetralkan sehingga gel tidak dapat swelling Dalam medium bas a

gugus ~COOH terdissosiasi sempurna tetapi konsentrasi Na+ dan-OH dapat

menurunkan nilai 1tion sehingga daya serap air menurun

Efek salinitas

Pada umumnya kapasitas absorpsi SAP lebih rendah ketika dalam larutan

garam Efek salinitas dilakukan menggunakan larutan NaCI 01 1 M dan pola

scrapannya disajikan pad a Gambar 9 Pola swelling SAP daJam larutan garam

mengikuti persamaan Swelling = k Isaltr dimana k=swelling pada konsentrasi

garam tinggi n=mengukur ketergantungan swelling pada konsentrasi garam Pola

swelling dari SAP onggok-g-AAm mengikuti persamaan Swelling = 2906

[NaClro1s dengan k=2906 dan n=035 hal ini mengindikasikan bahwa

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan SAP

- iOO

~ 90

= 80 S c 70 600

tl ell 50 40lt11-ell 30

i

000 050 l00 LSO NaCl

Gambar 9 Pola serapan ait oari SAP paJa berbagai konsentrasi Nae

Prosiding Hasif-fIi PII1tlililill PS ul

KESIMPULAN

Onggok memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi 8270 dan

berpotensi untuk dimodifikasi melalui grafting-crosslinking dengan akrilamida

menjadi soil conditioner Parameter yang berpengaruh dalam proses graftingshy

crosslinking dari hasil optimasi dengan rancangan fractional factorial adalah

konsentrasi monomer (akrilamida) pada rentang 60-90 crosslinker (MBA) pada

rentang 15-35 mg dan Inisiator (APS) pada rentang 200-300 mg Kinetika

Sweeling produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan saponifikasi) mengikuti

Voigt-based equation atau exponential association 2 sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St 31809 (1 - e-1715 t) r2 0936 ~ sesudah Saponifikasi

Parameter laju (r) untuk produk grafting tanpa dan dengan saponifikasi

dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109 dan 059 menit Pola

absorpsi air dari soil conditioner terhadap variasi pH mengikuti persamaan

kudartik y=-4060+2368x-158x2 r2=0968 dan serapan air maksimum dicapai

berdasarkan persamaan tersebut diperoleh pada pH 75 Pola swelling dalam

larutan gamm (efek salinitas) dari soil conditioner mengikuti persamaan dan

Swelling = 2906 [NaClro35 dengan k=2906 dan pound1=035 yang mengindikasikan

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini didanai oleh kementerian riset dan teknologi Indonesia dan

dukungan LPPM IPB

DAFT AR PUST AKA

[AOAC] Association of Official Analytical Chemist 1999 Official Methods of Ana(vsis ~lAOAC International 8th ed Maryland AOAC InternationaL

Badan Pusat Statistik (BPS) 2009 Luas Panen Produktivitas dan Produksi Ubi Kayu Menurut Provinsi 2009 A vail able from huplwwwbpsgojdtab_

413

7

Prosiding flui~llwil PelldirialllPH lUll

subview php tabel= I ampdaftar= Iampid_subyek~53ampnotab=14 [Access November 2011]

Ebru AI G GuClu T B iyim S Emik and S 6zgumu~ 2008 Synthesis and properties of starch-graft-acrylic acidlNa-montmorillonite superabsorbent nanocomposite hydro gels 1 Appl Polym Sci 109(1)16-22 001 101002app27968

Hua S and A Wang 2009 Synthesis characterisation and swelling behaviours of sodium alginate-g-poly(acrylic acid)sodium humate superabsorbent Carbohydr Polym 75 79-84

Hon DN 1982 Gmji Copolimerization of Lignocellulosic Fibers Washington DC American Chemical Society

Horkay E I Tasaki and P 1 Basser 2000 Osmotic Swelling of Polyacrylate Hydrogels in Physiological Salt Solutions Biomacromolecules 1 84-90

Khalil ML and S Farag 1998 Utilization of some starch derivatives in heavy metal ion removal ] Appl Polym Sci 6945-50

Lanthong P R Nuisin and S Kiatkamjornwong 2006 Graft copolymerization characterization and degradation of cassava starch-g-acrylamideitaconic acid superabsorbents Carbohydr Polym 66229-245

Li A JP Zhang and AQ Wang (2007) Utilization (~fstrch and clay for the preparation otsllperabsorbell composite Biores Technol 98327-332

Mond G and DH Solomon 2006 The Chemist) of Radical Polymerizatioll 2nd

EdnElsevier Inc

N akason C T Wohmang A Kaesaman and S Kiatknmjornwong 2010 Preparation of cassava starch-graft-polyacrilamide superabsorbents and associated composites by reactive blending Carbohydr Polym 81 348-357

Nikmawati 1999 Pola konsumsi pangan tingkat kecukupan gizi dan status gizi kaitannya dengan budaya makan onggok pada masyarkat Cirellndell Cimahi Jawa Barat [tesis] Bogor Fakultas Ekologi Manusia Institor Pertanian Bogor

Pouriavadi A R Soleyman GhR Bardajee and F Seidi20 10 y-Irradiation Synthesis of a Smart Hydrogel Optimization Using Taguchi Method and Investigation of Its Swell ing Behavior Transactions c- Chemislly and Chemical Engineering 17( I ) 15-23

POURJAV ADI A and Gh R MAHDAVINIA2006 Superabsorbency pHshySensitivity and Swelling Kinetics of Partially Hydrolyzed Chitosan-gshypoly(Acrylamide) Hydrogels Turk 1 Chelll 30595 608

ProsidillK Hasil-Hasil Pellelilial11PB 011

Pratama AG 2009 Mempelajari Pengaruh Konsentrasi Ragi Instan dan Waktu Fermentasi Terhadap Pembuatan Alkohol dari Ampas Ubi Kayu (Manihot utilisma) [skripsiJ Medan Fakultas Pertanian-USU

Swantomo D K Megasari and R Saptaaji 2008 Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron Jurnal Fisika Nuklir 2 143shy156

Teli MD and NG Waghmare 2009 Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste Carbohydr Polym 78492-496

Wallace A and GA Wallace 1986 Effects of very low rates of synthetic soil conditioners on soils J Soil Sci 141324-327

Zhang 1 A Li and A Wang 2006 Study on superabsorbent composite VI Preparation characterization and swelling behaviors of starch phosphateshygraft-acrylamideattapulgite superabsorbent composite Carbohydr polym 65(2)150-158

Zhang 1 G Wang and A Wang 2007 Preparation and Properties of Chitosanshyg-poly(acrylic acid)Montmorillonite Superabsorbent Nanocomposite via in Situ Intercalative Polymerization J Indust Eng Chem Res 46(8)2497--2502

415

Page 14: 1111111111'1 - IPB University · 2015. 9. 2. · swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=0.5 menit, yang menggambarkan

Prosiding llilsil-llilsil PeneliriuII1PB lij

Tabel 3 Kadar nitrogen efisiensi grafting dan daya serap air kopolimer grajtingshycrosslinking onggok tapioka dengan akrilamida

Nitrogen ()Onggok Efisiensi

Akrilami MBA APS Sebelum Setelahtapioka graftingda () (mg) (mg) saponifika saponifika saponifika saponifika

Sebelum

() () SI 51 SI

40 15 300 1251 959 3471 45813

40 60 15 300 1146 705 2775 1625 44907

40 60 35 200 1163 804 2875 2839 51432

40 60 35 200 1330 755 4144 2324 51681

25 75 25 250 1430 974 5278 2944 127987

25 75 25 250 1410 1077 5019 3167 103347

25 75 25 250 1407 1068 4982 2928 101932

25 75 25 250 1447 970 5514 2529 82764

10 90 15 200 1615 990 9052 4087 40767

10 90 15 200 1660 1055 10647 4223 47352

10 90 35 300 1608 1166 8839 322 83814

10 90 35 300 1650 1081 10254 3703 89574

Tabel 4 Daya serap air maksimum setelah saponifikasi berdasarkan perbandingan bahan dasar dengan monomer dari beberapa penelitial1

Maximum water absorbent Komposisi SAP

Result of this study (25 onggok75or acrylamide)

Li el af (2007) 20ot) starch80 acrylic acid

~akason et al (2010) 50 starch50

1040

1077

606

Daya serap air dari SAP saponifikasi sek

sehingga dikategorikan sebagai superabsorbenL

itar 1000 kali

Un-saponified

bobot

SAP

awalnya

mcmiliki

daya serap yang lebih rendah (Gambar 1) dan seperti yang dilaporkan olch Li et

al (2006) dan Nakason et (It (2010) (Tabel 4) Peningkatan daya scrap air dalam

saponified SAP erat hubunzannya dengan muatan dalam sistem polimcr akibat

adanya konversi gugus fungsi amida (-COONH) menjacli gugus karboksi lat (shy

COOH) (Teli Waghmare 2009) Fenomena ini ditunjukkan dcngan bcrkurangnya

kandungan nitrogen setelah saponikasi (Gambar 2) Kandungan nitrogen

terbanyak terdapat pad a kopolimer dengan komposisi akrilamida 90(lc yaitu pada

kopolimer 4 dan 5 Kandllngan nitrogen ini menentukan efisiensi grafting

Semakin besar komposisi monomer semakin besar efisiensi gmftillg narnlln tidnk

W7

Prosiding Husil-Hasll Penelitall IPB 2011

mempengaruhi daya serap au karena daya serap air dipengaruhi oleh struktur

ruang dan karakter hidrofilik

1100 1

1000

~ 800 ~ 600

E400

100

o

Sfbflum I 40 onggok 60 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APS -aponlhkaioj 2 40 onggok 60 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS etelah -aponiftkalti 3 25 onggok 75 acrylamide 25 mg MBA amp 250 mg APS

4 10 onggok 90 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS 5 10 onggok 90 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APSJJJJ

middotmiddotTmiddotmiddotmiddotmiddot

3 Kopolinl~r

Gambar 1 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap daya serap air

KopoHmer

18

1G

14

l 11 rot-lmnc 10

tshy ~Jpollltiloai

i 8

o

Gambar 2 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap kandungan nitrogen

Optimasi grafting-crosslinking onggok-acrylamide menggunakan disain

fractional factorial dengan perangkat lunak Minitab 16 memperoleh parameter

optimum pada 75 akrilamida 25 mg MBA dan 250 mg APS dengan day a serap

10401 gig nilai probabilitas dari model kuadratik dalam uji Anova lebih kecil

dari 005 yang memperkuat hasil optimasi diatas Visualisasi model ini berupa

curvature kuadratik seperti yang disajikan pada Gambar 3

Gambar 3 Pola kurva optimasi grafted-crosslinked SAP

-+08

Prosiding Hasil-Hasil Penelitian IPB ~) 11

Karakterisasi Produk Grafting -Crosslinking

Produk grafting dan erosslinking dalam optimasi juga dikarakterisasi untuk

memastikan bahwa sintesis berlangsung dengan baik Pola spektrum IR onggok

berbeda dengan pola produk grafting-eros slinking tanpa dan dengan saponifikasi

(Gambar 5) Pita serapan pada bilangan gelombang 3348-3201 em

mengindikasikan adanya vibrasi -OH dan -NH Tiga pita serapan 1149-53 1080

dan 1026 em -1 mengindikasikan adanya vibrasi C-O-C Spektrum IR onggok-gshy

AAm yang spesifik ditunjukkan pita serapan pada 3201 1662 and 1616 em-I

yang mengindikasikan N-H C=O dan tekuk N-H dari gugus amida Pita serapan

IR pada bilangan gelombang 1406 em- 1 yang tajam menurut Pourjavadi 2006

menunjukkan pita ulur anion karboksilat dari SAP disaponifikasi SAP

disaponifikasi memiliki pita serapan yang sarna dengan pita serapan yang

dikernukan oleh Pourjavadi Namun pita yang sarna tidak tampak pada SAP yang

belum disaponifikasi (UN-SAP) Hal ini menunjukkan proses saponifikasi [elah

berIangsung

Onggck Unsapcnthed SF Sapltrllfiei s-F

Gambar 5 Spektrum IR dari onggok produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi

Kinetika Sweeting

Karakterisasi lain dari produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan

saponifikasi) adalah slvelling kinetics Gamhar 6 menyajikan pola penyerapan

produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi dengan ukuran

409

Prosiding Hasil-Hasil PenPiillun IPB 201 I

partikel plusmn100 mesh Pada waktu 0-10 menit penyerapan air meningkat tajam

kemudian mulai stabil setelah 10-60 menit waktu pengamatan Data yang

diperoleh dari pengukuran daya serap air produk selama selang waktu pengamatan t

mengikuti Voigt-based equation (Pourjavadi et al 2010) St = Se (1 - e-)

St (gig) adalah swelling pada waktu ke-t Se (gig) adalah swelling pada waktu

kesetimbangan t=waktu swelling (menit) dan T adalah parameter laju serapan

Voigt-based equation merupakan persamaan tipe pola pertumbuhan yang sarna

dengan persamaan exponential association 2 yaitu (y=a( l_e-bX)) yang ada dalam

software CurveExpert Pencarian model menggunakan software CurveExpert 14

diperoleh persamaan dari swelling kinetic produk grafting-crosslinking tanpa dan

dengan saponifikasi sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St = 31809 (1 - e-1715 t) r2 = 0936 ~ sesudah Saponifikasi

~-0iJ 400 shy

~ 300 Q

200co f-- --UN-SAP100 ~

co ~

~- - ------------ --S-SAPco 0 0

0 20 40 60 XO

waktu (menit)

Gambar 6 Kinetika swelling dari produk grafting-crosslinking hasil optimasi yang direndam dalam air

Dari persamaan diatas diperoleh nilai T untuk produk grafting tanpa dan

dengan saponifikasi dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109

dan 059 menit Parameter laju ini (T) mengukur resistensi permeasi air sehingga

nilai T semakin kecil maka kecepatan up take air semakin tinggi Beberapa

publikasi menunjukkan nilai T misalnya kitosan-g-PAAm tanpa dan dengan

saponifikasi (ukuran partikel 60-80 mesh) berturut-turut sebesar 25 dan 13 menit

(Pourjavadi amp Mahdavinia 2006) (pati-karagenan)-g-PAN dengan saponifikasi

(ukuran partikel 60-80 mesh) sebesctr 75 menit (Pourjavadi et al 2010) Sebagai

Prosiding HasimiddotHasil Penealall PB IJ

perbandingan laju dan kapasitas absorpsi dari onggok-g-AAm SAP lebih besar

dari diapers komersial dan sanitary napkins (Gambar 7

o 50

onggok-g-AAm SAP

100 TJ50 200 250Imes

300

I

Gambar 7 Absorpsi napkins

air dari onggok-g-Aam SAP diapers komersial dan sanitary

Pola absorpsi air terhadap

Kajian pola absorpsi

variasi pH

air dari soil conditioner pada berbagai nitai pH

menggunakan larutan Hel dan NaOH dengan rentang pH 2-12 Pola serapan air

meningkat pada rentang pH 1-7 dan menurun kembali pada pH 9-12 (Gambar 8) 2serta mengikuti persamaan kudartik y=-4060+2368x-lS8x r2=0968 Serapan

air maksimum dicapai pada rentang pH 7-9 dan berdasarkan persamaan tersebut

diperoleh serapan maksimum pada pH 7S Daya serap soil conditoner menurun

pada kondisi asam dan basa Hal ini berkaitan dengan swelling osmotic pressure

(Horkay et at 2000 Kaith et ai 2010) Tekanan swelling untuk hidrogel

9bermuatan lemah mengikuti persamaan berikut Trion = RT IeCi - q)

dimana Ci9 dan q masing-masing adalah konsentrasi molar ion di dalam dan

diluar gel yang swelling R konstanta gas dan T=suhu

5000 c 0 40000 0 o- 3000Ilgt tIO otii111_ 2000 (II III 1000 3

00

deg 155 10pH

Gambar 8 Pola serapan air SAP pada berbagai nilai pH

tIl

lrosidillg Hisil-HasO PenciirialllPB 2011

Serapan air maksimum soil conditioner dicapai pad a pH netral karena pada

kondisi ini konsentrasi ion dalam larutan diluar gel (eksternal) dapat diabaikan

sehingga 1tion menjadi besar dan mengakibatkan serapan menjadi besar Selain itu

tolakan elektrostatik antar ion karboksilat dalam soil conditioner membantu

meningkatkan serapan air Dalam medium pH asam nilai 1tion sangat kecil karena

ion karboksilat menjadi terprotanasi (Kaith et al 20 1 0) karenanya tolakan ion

karboksilat ternetralkan sehingga gel tidak dapat swelling Dalam medium bas a

gugus ~COOH terdissosiasi sempurna tetapi konsentrasi Na+ dan-OH dapat

menurunkan nilai 1tion sehingga daya serap air menurun

Efek salinitas

Pada umumnya kapasitas absorpsi SAP lebih rendah ketika dalam larutan

garam Efek salinitas dilakukan menggunakan larutan NaCI 01 1 M dan pola

scrapannya disajikan pad a Gambar 9 Pola swelling SAP daJam larutan garam

mengikuti persamaan Swelling = k Isaltr dimana k=swelling pada konsentrasi

garam tinggi n=mengukur ketergantungan swelling pada konsentrasi garam Pola

swelling dari SAP onggok-g-AAm mengikuti persamaan Swelling = 2906

[NaClro1s dengan k=2906 dan n=035 hal ini mengindikasikan bahwa

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan SAP

- iOO

~ 90

= 80 S c 70 600

tl ell 50 40lt11-ell 30

i

000 050 l00 LSO NaCl

Gambar 9 Pola serapan ait oari SAP paJa berbagai konsentrasi Nae

Prosiding Hasif-fIi PII1tlililill PS ul

KESIMPULAN

Onggok memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi 8270 dan

berpotensi untuk dimodifikasi melalui grafting-crosslinking dengan akrilamida

menjadi soil conditioner Parameter yang berpengaruh dalam proses graftingshy

crosslinking dari hasil optimasi dengan rancangan fractional factorial adalah

konsentrasi monomer (akrilamida) pada rentang 60-90 crosslinker (MBA) pada

rentang 15-35 mg dan Inisiator (APS) pada rentang 200-300 mg Kinetika

Sweeling produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan saponifikasi) mengikuti

Voigt-based equation atau exponential association 2 sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St 31809 (1 - e-1715 t) r2 0936 ~ sesudah Saponifikasi

Parameter laju (r) untuk produk grafting tanpa dan dengan saponifikasi

dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109 dan 059 menit Pola

absorpsi air dari soil conditioner terhadap variasi pH mengikuti persamaan

kudartik y=-4060+2368x-158x2 r2=0968 dan serapan air maksimum dicapai

berdasarkan persamaan tersebut diperoleh pada pH 75 Pola swelling dalam

larutan gamm (efek salinitas) dari soil conditioner mengikuti persamaan dan

Swelling = 2906 [NaClro35 dengan k=2906 dan pound1=035 yang mengindikasikan

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini didanai oleh kementerian riset dan teknologi Indonesia dan

dukungan LPPM IPB

DAFT AR PUST AKA

[AOAC] Association of Official Analytical Chemist 1999 Official Methods of Ana(vsis ~lAOAC International 8th ed Maryland AOAC InternationaL

Badan Pusat Statistik (BPS) 2009 Luas Panen Produktivitas dan Produksi Ubi Kayu Menurut Provinsi 2009 A vail able from huplwwwbpsgojdtab_

413

7

Prosiding flui~llwil PelldirialllPH lUll

subview php tabel= I ampdaftar= Iampid_subyek~53ampnotab=14 [Access November 2011]

Ebru AI G GuClu T B iyim S Emik and S 6zgumu~ 2008 Synthesis and properties of starch-graft-acrylic acidlNa-montmorillonite superabsorbent nanocomposite hydro gels 1 Appl Polym Sci 109(1)16-22 001 101002app27968

Hua S and A Wang 2009 Synthesis characterisation and swelling behaviours of sodium alginate-g-poly(acrylic acid)sodium humate superabsorbent Carbohydr Polym 75 79-84

Hon DN 1982 Gmji Copolimerization of Lignocellulosic Fibers Washington DC American Chemical Society

Horkay E I Tasaki and P 1 Basser 2000 Osmotic Swelling of Polyacrylate Hydrogels in Physiological Salt Solutions Biomacromolecules 1 84-90

Khalil ML and S Farag 1998 Utilization of some starch derivatives in heavy metal ion removal ] Appl Polym Sci 6945-50

Lanthong P R Nuisin and S Kiatkamjornwong 2006 Graft copolymerization characterization and degradation of cassava starch-g-acrylamideitaconic acid superabsorbents Carbohydr Polym 66229-245

Li A JP Zhang and AQ Wang (2007) Utilization (~fstrch and clay for the preparation otsllperabsorbell composite Biores Technol 98327-332

Mond G and DH Solomon 2006 The Chemist) of Radical Polymerizatioll 2nd

EdnElsevier Inc

N akason C T Wohmang A Kaesaman and S Kiatknmjornwong 2010 Preparation of cassava starch-graft-polyacrilamide superabsorbents and associated composites by reactive blending Carbohydr Polym 81 348-357

Nikmawati 1999 Pola konsumsi pangan tingkat kecukupan gizi dan status gizi kaitannya dengan budaya makan onggok pada masyarkat Cirellndell Cimahi Jawa Barat [tesis] Bogor Fakultas Ekologi Manusia Institor Pertanian Bogor

Pouriavadi A R Soleyman GhR Bardajee and F Seidi20 10 y-Irradiation Synthesis of a Smart Hydrogel Optimization Using Taguchi Method and Investigation of Its Swell ing Behavior Transactions c- Chemislly and Chemical Engineering 17( I ) 15-23

POURJAV ADI A and Gh R MAHDAVINIA2006 Superabsorbency pHshySensitivity and Swelling Kinetics of Partially Hydrolyzed Chitosan-gshypoly(Acrylamide) Hydrogels Turk 1 Chelll 30595 608

ProsidillK Hasil-Hasil Pellelilial11PB 011

Pratama AG 2009 Mempelajari Pengaruh Konsentrasi Ragi Instan dan Waktu Fermentasi Terhadap Pembuatan Alkohol dari Ampas Ubi Kayu (Manihot utilisma) [skripsiJ Medan Fakultas Pertanian-USU

Swantomo D K Megasari and R Saptaaji 2008 Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron Jurnal Fisika Nuklir 2 143shy156

Teli MD and NG Waghmare 2009 Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste Carbohydr Polym 78492-496

Wallace A and GA Wallace 1986 Effects of very low rates of synthetic soil conditioners on soils J Soil Sci 141324-327

Zhang 1 A Li and A Wang 2006 Study on superabsorbent composite VI Preparation characterization and swelling behaviors of starch phosphateshygraft-acrylamideattapulgite superabsorbent composite Carbohydr polym 65(2)150-158

Zhang 1 G Wang and A Wang 2007 Preparation and Properties of Chitosanshyg-poly(acrylic acid)Montmorillonite Superabsorbent Nanocomposite via in Situ Intercalative Polymerization J Indust Eng Chem Res 46(8)2497--2502

415

Page 15: 1111111111'1 - IPB University · 2015. 9. 2. · swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=0.5 menit, yang menggambarkan

Prosiding Husil-Hasll Penelitall IPB 2011

mempengaruhi daya serap au karena daya serap air dipengaruhi oleh struktur

ruang dan karakter hidrofilik

1100 1

1000

~ 800 ~ 600

E400

100

o

Sfbflum I 40 onggok 60 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APS -aponlhkaioj 2 40 onggok 60 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS etelah -aponiftkalti 3 25 onggok 75 acrylamide 25 mg MBA amp 250 mg APS

4 10 onggok 90 acrylamide 35 mg MBA amp 200 mg APS 5 10 onggok 90 acrylamide 15 mg MBA amp 300 mg APSJJJJ

middotmiddotTmiddotmiddotmiddotmiddot

3 Kopolinl~r

Gambar 1 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap daya serap air

KopoHmer

18

1G

14

l 11 rot-lmnc 10

tshy ~Jpollltiloai

i 8

o

Gambar 2 Pengaruh saponifikasi SAP terhadap kandungan nitrogen

Optimasi grafting-crosslinking onggok-acrylamide menggunakan disain

fractional factorial dengan perangkat lunak Minitab 16 memperoleh parameter

optimum pada 75 akrilamida 25 mg MBA dan 250 mg APS dengan day a serap

10401 gig nilai probabilitas dari model kuadratik dalam uji Anova lebih kecil

dari 005 yang memperkuat hasil optimasi diatas Visualisasi model ini berupa

curvature kuadratik seperti yang disajikan pada Gambar 3

Gambar 3 Pola kurva optimasi grafted-crosslinked SAP

-+08

Prosiding Hasil-Hasil Penelitian IPB ~) 11

Karakterisasi Produk Grafting -Crosslinking

Produk grafting dan erosslinking dalam optimasi juga dikarakterisasi untuk

memastikan bahwa sintesis berlangsung dengan baik Pola spektrum IR onggok

berbeda dengan pola produk grafting-eros slinking tanpa dan dengan saponifikasi

(Gambar 5) Pita serapan pada bilangan gelombang 3348-3201 em

mengindikasikan adanya vibrasi -OH dan -NH Tiga pita serapan 1149-53 1080

dan 1026 em -1 mengindikasikan adanya vibrasi C-O-C Spektrum IR onggok-gshy

AAm yang spesifik ditunjukkan pita serapan pada 3201 1662 and 1616 em-I

yang mengindikasikan N-H C=O dan tekuk N-H dari gugus amida Pita serapan

IR pada bilangan gelombang 1406 em- 1 yang tajam menurut Pourjavadi 2006

menunjukkan pita ulur anion karboksilat dari SAP disaponifikasi SAP

disaponifikasi memiliki pita serapan yang sarna dengan pita serapan yang

dikernukan oleh Pourjavadi Namun pita yang sarna tidak tampak pada SAP yang

belum disaponifikasi (UN-SAP) Hal ini menunjukkan proses saponifikasi [elah

berIangsung

Onggck Unsapcnthed SF Sapltrllfiei s-F

Gambar 5 Spektrum IR dari onggok produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi

Kinetika Sweeting

Karakterisasi lain dari produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan

saponifikasi) adalah slvelling kinetics Gamhar 6 menyajikan pola penyerapan

produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi dengan ukuran

409

Prosiding Hasil-Hasil PenPiillun IPB 201 I

partikel plusmn100 mesh Pada waktu 0-10 menit penyerapan air meningkat tajam

kemudian mulai stabil setelah 10-60 menit waktu pengamatan Data yang

diperoleh dari pengukuran daya serap air produk selama selang waktu pengamatan t

mengikuti Voigt-based equation (Pourjavadi et al 2010) St = Se (1 - e-)

St (gig) adalah swelling pada waktu ke-t Se (gig) adalah swelling pada waktu

kesetimbangan t=waktu swelling (menit) dan T adalah parameter laju serapan

Voigt-based equation merupakan persamaan tipe pola pertumbuhan yang sarna

dengan persamaan exponential association 2 yaitu (y=a( l_e-bX)) yang ada dalam

software CurveExpert Pencarian model menggunakan software CurveExpert 14

diperoleh persamaan dari swelling kinetic produk grafting-crosslinking tanpa dan

dengan saponifikasi sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St = 31809 (1 - e-1715 t) r2 = 0936 ~ sesudah Saponifikasi

~-0iJ 400 shy

~ 300 Q

200co f-- --UN-SAP100 ~

co ~

~- - ------------ --S-SAPco 0 0

0 20 40 60 XO

waktu (menit)

Gambar 6 Kinetika swelling dari produk grafting-crosslinking hasil optimasi yang direndam dalam air

Dari persamaan diatas diperoleh nilai T untuk produk grafting tanpa dan

dengan saponifikasi dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109

dan 059 menit Parameter laju ini (T) mengukur resistensi permeasi air sehingga

nilai T semakin kecil maka kecepatan up take air semakin tinggi Beberapa

publikasi menunjukkan nilai T misalnya kitosan-g-PAAm tanpa dan dengan

saponifikasi (ukuran partikel 60-80 mesh) berturut-turut sebesar 25 dan 13 menit

(Pourjavadi amp Mahdavinia 2006) (pati-karagenan)-g-PAN dengan saponifikasi

(ukuran partikel 60-80 mesh) sebesctr 75 menit (Pourjavadi et al 2010) Sebagai

Prosiding HasimiddotHasil Penealall PB IJ

perbandingan laju dan kapasitas absorpsi dari onggok-g-AAm SAP lebih besar

dari diapers komersial dan sanitary napkins (Gambar 7

o 50

onggok-g-AAm SAP

100 TJ50 200 250Imes

300

I

Gambar 7 Absorpsi napkins

air dari onggok-g-Aam SAP diapers komersial dan sanitary

Pola absorpsi air terhadap

Kajian pola absorpsi

variasi pH

air dari soil conditioner pada berbagai nitai pH

menggunakan larutan Hel dan NaOH dengan rentang pH 2-12 Pola serapan air

meningkat pada rentang pH 1-7 dan menurun kembali pada pH 9-12 (Gambar 8) 2serta mengikuti persamaan kudartik y=-4060+2368x-lS8x r2=0968 Serapan

air maksimum dicapai pada rentang pH 7-9 dan berdasarkan persamaan tersebut

diperoleh serapan maksimum pada pH 7S Daya serap soil conditoner menurun

pada kondisi asam dan basa Hal ini berkaitan dengan swelling osmotic pressure

(Horkay et at 2000 Kaith et ai 2010) Tekanan swelling untuk hidrogel

9bermuatan lemah mengikuti persamaan berikut Trion = RT IeCi - q)

dimana Ci9 dan q masing-masing adalah konsentrasi molar ion di dalam dan

diluar gel yang swelling R konstanta gas dan T=suhu

5000 c 0 40000 0 o- 3000Ilgt tIO otii111_ 2000 (II III 1000 3

00

deg 155 10pH

Gambar 8 Pola serapan air SAP pada berbagai nilai pH

tIl

lrosidillg Hisil-HasO PenciirialllPB 2011

Serapan air maksimum soil conditioner dicapai pad a pH netral karena pada

kondisi ini konsentrasi ion dalam larutan diluar gel (eksternal) dapat diabaikan

sehingga 1tion menjadi besar dan mengakibatkan serapan menjadi besar Selain itu

tolakan elektrostatik antar ion karboksilat dalam soil conditioner membantu

meningkatkan serapan air Dalam medium pH asam nilai 1tion sangat kecil karena

ion karboksilat menjadi terprotanasi (Kaith et al 20 1 0) karenanya tolakan ion

karboksilat ternetralkan sehingga gel tidak dapat swelling Dalam medium bas a

gugus ~COOH terdissosiasi sempurna tetapi konsentrasi Na+ dan-OH dapat

menurunkan nilai 1tion sehingga daya serap air menurun

Efek salinitas

Pada umumnya kapasitas absorpsi SAP lebih rendah ketika dalam larutan

garam Efek salinitas dilakukan menggunakan larutan NaCI 01 1 M dan pola

scrapannya disajikan pad a Gambar 9 Pola swelling SAP daJam larutan garam

mengikuti persamaan Swelling = k Isaltr dimana k=swelling pada konsentrasi

garam tinggi n=mengukur ketergantungan swelling pada konsentrasi garam Pola

swelling dari SAP onggok-g-AAm mengikuti persamaan Swelling = 2906

[NaClro1s dengan k=2906 dan n=035 hal ini mengindikasikan bahwa

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan SAP

- iOO

~ 90

= 80 S c 70 600

tl ell 50 40lt11-ell 30

i

000 050 l00 LSO NaCl

Gambar 9 Pola serapan ait oari SAP paJa berbagai konsentrasi Nae

Prosiding Hasif-fIi PII1tlililill PS ul

KESIMPULAN

Onggok memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi 8270 dan

berpotensi untuk dimodifikasi melalui grafting-crosslinking dengan akrilamida

menjadi soil conditioner Parameter yang berpengaruh dalam proses graftingshy

crosslinking dari hasil optimasi dengan rancangan fractional factorial adalah

konsentrasi monomer (akrilamida) pada rentang 60-90 crosslinker (MBA) pada

rentang 15-35 mg dan Inisiator (APS) pada rentang 200-300 mg Kinetika

Sweeling produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan saponifikasi) mengikuti

Voigt-based equation atau exponential association 2 sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St 31809 (1 - e-1715 t) r2 0936 ~ sesudah Saponifikasi

Parameter laju (r) untuk produk grafting tanpa dan dengan saponifikasi

dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109 dan 059 menit Pola

absorpsi air dari soil conditioner terhadap variasi pH mengikuti persamaan

kudartik y=-4060+2368x-158x2 r2=0968 dan serapan air maksimum dicapai

berdasarkan persamaan tersebut diperoleh pada pH 75 Pola swelling dalam

larutan gamm (efek salinitas) dari soil conditioner mengikuti persamaan dan

Swelling = 2906 [NaClro35 dengan k=2906 dan pound1=035 yang mengindikasikan

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini didanai oleh kementerian riset dan teknologi Indonesia dan

dukungan LPPM IPB

DAFT AR PUST AKA

[AOAC] Association of Official Analytical Chemist 1999 Official Methods of Ana(vsis ~lAOAC International 8th ed Maryland AOAC InternationaL

Badan Pusat Statistik (BPS) 2009 Luas Panen Produktivitas dan Produksi Ubi Kayu Menurut Provinsi 2009 A vail able from huplwwwbpsgojdtab_

413

7

Prosiding flui~llwil PelldirialllPH lUll

subview php tabel= I ampdaftar= Iampid_subyek~53ampnotab=14 [Access November 2011]

Ebru AI G GuClu T B iyim S Emik and S 6zgumu~ 2008 Synthesis and properties of starch-graft-acrylic acidlNa-montmorillonite superabsorbent nanocomposite hydro gels 1 Appl Polym Sci 109(1)16-22 001 101002app27968

Hua S and A Wang 2009 Synthesis characterisation and swelling behaviours of sodium alginate-g-poly(acrylic acid)sodium humate superabsorbent Carbohydr Polym 75 79-84

Hon DN 1982 Gmji Copolimerization of Lignocellulosic Fibers Washington DC American Chemical Society

Horkay E I Tasaki and P 1 Basser 2000 Osmotic Swelling of Polyacrylate Hydrogels in Physiological Salt Solutions Biomacromolecules 1 84-90

Khalil ML and S Farag 1998 Utilization of some starch derivatives in heavy metal ion removal ] Appl Polym Sci 6945-50

Lanthong P R Nuisin and S Kiatkamjornwong 2006 Graft copolymerization characterization and degradation of cassava starch-g-acrylamideitaconic acid superabsorbents Carbohydr Polym 66229-245

Li A JP Zhang and AQ Wang (2007) Utilization (~fstrch and clay for the preparation otsllperabsorbell composite Biores Technol 98327-332

Mond G and DH Solomon 2006 The Chemist) of Radical Polymerizatioll 2nd

EdnElsevier Inc

N akason C T Wohmang A Kaesaman and S Kiatknmjornwong 2010 Preparation of cassava starch-graft-polyacrilamide superabsorbents and associated composites by reactive blending Carbohydr Polym 81 348-357

Nikmawati 1999 Pola konsumsi pangan tingkat kecukupan gizi dan status gizi kaitannya dengan budaya makan onggok pada masyarkat Cirellndell Cimahi Jawa Barat [tesis] Bogor Fakultas Ekologi Manusia Institor Pertanian Bogor

Pouriavadi A R Soleyman GhR Bardajee and F Seidi20 10 y-Irradiation Synthesis of a Smart Hydrogel Optimization Using Taguchi Method and Investigation of Its Swell ing Behavior Transactions c- Chemislly and Chemical Engineering 17( I ) 15-23

POURJAV ADI A and Gh R MAHDAVINIA2006 Superabsorbency pHshySensitivity and Swelling Kinetics of Partially Hydrolyzed Chitosan-gshypoly(Acrylamide) Hydrogels Turk 1 Chelll 30595 608

ProsidillK Hasil-Hasil Pellelilial11PB 011

Pratama AG 2009 Mempelajari Pengaruh Konsentrasi Ragi Instan dan Waktu Fermentasi Terhadap Pembuatan Alkohol dari Ampas Ubi Kayu (Manihot utilisma) [skripsiJ Medan Fakultas Pertanian-USU

Swantomo D K Megasari and R Saptaaji 2008 Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron Jurnal Fisika Nuklir 2 143shy156

Teli MD and NG Waghmare 2009 Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste Carbohydr Polym 78492-496

Wallace A and GA Wallace 1986 Effects of very low rates of synthetic soil conditioners on soils J Soil Sci 141324-327

Zhang 1 A Li and A Wang 2006 Study on superabsorbent composite VI Preparation characterization and swelling behaviors of starch phosphateshygraft-acrylamideattapulgite superabsorbent composite Carbohydr polym 65(2)150-158

Zhang 1 G Wang and A Wang 2007 Preparation and Properties of Chitosanshyg-poly(acrylic acid)Montmorillonite Superabsorbent Nanocomposite via in Situ Intercalative Polymerization J Indust Eng Chem Res 46(8)2497--2502

415

Page 16: 1111111111'1 - IPB University · 2015. 9. 2. · swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=0.5 menit, yang menggambarkan

Prosiding Hasil-Hasil Penelitian IPB ~) 11

Karakterisasi Produk Grafting -Crosslinking

Produk grafting dan erosslinking dalam optimasi juga dikarakterisasi untuk

memastikan bahwa sintesis berlangsung dengan baik Pola spektrum IR onggok

berbeda dengan pola produk grafting-eros slinking tanpa dan dengan saponifikasi

(Gambar 5) Pita serapan pada bilangan gelombang 3348-3201 em

mengindikasikan adanya vibrasi -OH dan -NH Tiga pita serapan 1149-53 1080

dan 1026 em -1 mengindikasikan adanya vibrasi C-O-C Spektrum IR onggok-gshy

AAm yang spesifik ditunjukkan pita serapan pada 3201 1662 and 1616 em-I

yang mengindikasikan N-H C=O dan tekuk N-H dari gugus amida Pita serapan

IR pada bilangan gelombang 1406 em- 1 yang tajam menurut Pourjavadi 2006

menunjukkan pita ulur anion karboksilat dari SAP disaponifikasi SAP

disaponifikasi memiliki pita serapan yang sarna dengan pita serapan yang

dikernukan oleh Pourjavadi Namun pita yang sarna tidak tampak pada SAP yang

belum disaponifikasi (UN-SAP) Hal ini menunjukkan proses saponifikasi [elah

berIangsung

Onggck Unsapcnthed SF Sapltrllfiei s-F

Gambar 5 Spektrum IR dari onggok produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi

Kinetika Sweeting

Karakterisasi lain dari produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan

saponifikasi) adalah slvelling kinetics Gamhar 6 menyajikan pola penyerapan

produk grafting-crosslinking tanpa dan dengan saponifikasi dengan ukuran

409

Prosiding Hasil-Hasil PenPiillun IPB 201 I

partikel plusmn100 mesh Pada waktu 0-10 menit penyerapan air meningkat tajam

kemudian mulai stabil setelah 10-60 menit waktu pengamatan Data yang

diperoleh dari pengukuran daya serap air produk selama selang waktu pengamatan t

mengikuti Voigt-based equation (Pourjavadi et al 2010) St = Se (1 - e-)

St (gig) adalah swelling pada waktu ke-t Se (gig) adalah swelling pada waktu

kesetimbangan t=waktu swelling (menit) dan T adalah parameter laju serapan

Voigt-based equation merupakan persamaan tipe pola pertumbuhan yang sarna

dengan persamaan exponential association 2 yaitu (y=a( l_e-bX)) yang ada dalam

software CurveExpert Pencarian model menggunakan software CurveExpert 14

diperoleh persamaan dari swelling kinetic produk grafting-crosslinking tanpa dan

dengan saponifikasi sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St = 31809 (1 - e-1715 t) r2 = 0936 ~ sesudah Saponifikasi

~-0iJ 400 shy

~ 300 Q

200co f-- --UN-SAP100 ~

co ~

~- - ------------ --S-SAPco 0 0

0 20 40 60 XO

waktu (menit)

Gambar 6 Kinetika swelling dari produk grafting-crosslinking hasil optimasi yang direndam dalam air

Dari persamaan diatas diperoleh nilai T untuk produk grafting tanpa dan

dengan saponifikasi dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109

dan 059 menit Parameter laju ini (T) mengukur resistensi permeasi air sehingga

nilai T semakin kecil maka kecepatan up take air semakin tinggi Beberapa

publikasi menunjukkan nilai T misalnya kitosan-g-PAAm tanpa dan dengan

saponifikasi (ukuran partikel 60-80 mesh) berturut-turut sebesar 25 dan 13 menit

(Pourjavadi amp Mahdavinia 2006) (pati-karagenan)-g-PAN dengan saponifikasi

(ukuran partikel 60-80 mesh) sebesctr 75 menit (Pourjavadi et al 2010) Sebagai

Prosiding HasimiddotHasil Penealall PB IJ

perbandingan laju dan kapasitas absorpsi dari onggok-g-AAm SAP lebih besar

dari diapers komersial dan sanitary napkins (Gambar 7

o 50

onggok-g-AAm SAP

100 TJ50 200 250Imes

300

I

Gambar 7 Absorpsi napkins

air dari onggok-g-Aam SAP diapers komersial dan sanitary

Pola absorpsi air terhadap

Kajian pola absorpsi

variasi pH

air dari soil conditioner pada berbagai nitai pH

menggunakan larutan Hel dan NaOH dengan rentang pH 2-12 Pola serapan air

meningkat pada rentang pH 1-7 dan menurun kembali pada pH 9-12 (Gambar 8) 2serta mengikuti persamaan kudartik y=-4060+2368x-lS8x r2=0968 Serapan

air maksimum dicapai pada rentang pH 7-9 dan berdasarkan persamaan tersebut

diperoleh serapan maksimum pada pH 7S Daya serap soil conditoner menurun

pada kondisi asam dan basa Hal ini berkaitan dengan swelling osmotic pressure

(Horkay et at 2000 Kaith et ai 2010) Tekanan swelling untuk hidrogel

9bermuatan lemah mengikuti persamaan berikut Trion = RT IeCi - q)

dimana Ci9 dan q masing-masing adalah konsentrasi molar ion di dalam dan

diluar gel yang swelling R konstanta gas dan T=suhu

5000 c 0 40000 0 o- 3000Ilgt tIO otii111_ 2000 (II III 1000 3

00

deg 155 10pH

Gambar 8 Pola serapan air SAP pada berbagai nilai pH

tIl

lrosidillg Hisil-HasO PenciirialllPB 2011

Serapan air maksimum soil conditioner dicapai pad a pH netral karena pada

kondisi ini konsentrasi ion dalam larutan diluar gel (eksternal) dapat diabaikan

sehingga 1tion menjadi besar dan mengakibatkan serapan menjadi besar Selain itu

tolakan elektrostatik antar ion karboksilat dalam soil conditioner membantu

meningkatkan serapan air Dalam medium pH asam nilai 1tion sangat kecil karena

ion karboksilat menjadi terprotanasi (Kaith et al 20 1 0) karenanya tolakan ion

karboksilat ternetralkan sehingga gel tidak dapat swelling Dalam medium bas a

gugus ~COOH terdissosiasi sempurna tetapi konsentrasi Na+ dan-OH dapat

menurunkan nilai 1tion sehingga daya serap air menurun

Efek salinitas

Pada umumnya kapasitas absorpsi SAP lebih rendah ketika dalam larutan

garam Efek salinitas dilakukan menggunakan larutan NaCI 01 1 M dan pola

scrapannya disajikan pad a Gambar 9 Pola swelling SAP daJam larutan garam

mengikuti persamaan Swelling = k Isaltr dimana k=swelling pada konsentrasi

garam tinggi n=mengukur ketergantungan swelling pada konsentrasi garam Pola

swelling dari SAP onggok-g-AAm mengikuti persamaan Swelling = 2906

[NaClro1s dengan k=2906 dan n=035 hal ini mengindikasikan bahwa

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan SAP

- iOO

~ 90

= 80 S c 70 600

tl ell 50 40lt11-ell 30

i

000 050 l00 LSO NaCl

Gambar 9 Pola serapan ait oari SAP paJa berbagai konsentrasi Nae

Prosiding Hasif-fIi PII1tlililill PS ul

KESIMPULAN

Onggok memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi 8270 dan

berpotensi untuk dimodifikasi melalui grafting-crosslinking dengan akrilamida

menjadi soil conditioner Parameter yang berpengaruh dalam proses graftingshy

crosslinking dari hasil optimasi dengan rancangan fractional factorial adalah

konsentrasi monomer (akrilamida) pada rentang 60-90 crosslinker (MBA) pada

rentang 15-35 mg dan Inisiator (APS) pada rentang 200-300 mg Kinetika

Sweeling produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan saponifikasi) mengikuti

Voigt-based equation atau exponential association 2 sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St 31809 (1 - e-1715 t) r2 0936 ~ sesudah Saponifikasi

Parameter laju (r) untuk produk grafting tanpa dan dengan saponifikasi

dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109 dan 059 menit Pola

absorpsi air dari soil conditioner terhadap variasi pH mengikuti persamaan

kudartik y=-4060+2368x-158x2 r2=0968 dan serapan air maksimum dicapai

berdasarkan persamaan tersebut diperoleh pada pH 75 Pola swelling dalam

larutan gamm (efek salinitas) dari soil conditioner mengikuti persamaan dan

Swelling = 2906 [NaClro35 dengan k=2906 dan pound1=035 yang mengindikasikan

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini didanai oleh kementerian riset dan teknologi Indonesia dan

dukungan LPPM IPB

DAFT AR PUST AKA

[AOAC] Association of Official Analytical Chemist 1999 Official Methods of Ana(vsis ~lAOAC International 8th ed Maryland AOAC InternationaL

Badan Pusat Statistik (BPS) 2009 Luas Panen Produktivitas dan Produksi Ubi Kayu Menurut Provinsi 2009 A vail able from huplwwwbpsgojdtab_

413

7

Prosiding flui~llwil PelldirialllPH lUll

subview php tabel= I ampdaftar= Iampid_subyek~53ampnotab=14 [Access November 2011]

Ebru AI G GuClu T B iyim S Emik and S 6zgumu~ 2008 Synthesis and properties of starch-graft-acrylic acidlNa-montmorillonite superabsorbent nanocomposite hydro gels 1 Appl Polym Sci 109(1)16-22 001 101002app27968

Hua S and A Wang 2009 Synthesis characterisation and swelling behaviours of sodium alginate-g-poly(acrylic acid)sodium humate superabsorbent Carbohydr Polym 75 79-84

Hon DN 1982 Gmji Copolimerization of Lignocellulosic Fibers Washington DC American Chemical Society

Horkay E I Tasaki and P 1 Basser 2000 Osmotic Swelling of Polyacrylate Hydrogels in Physiological Salt Solutions Biomacromolecules 1 84-90

Khalil ML and S Farag 1998 Utilization of some starch derivatives in heavy metal ion removal ] Appl Polym Sci 6945-50

Lanthong P R Nuisin and S Kiatkamjornwong 2006 Graft copolymerization characterization and degradation of cassava starch-g-acrylamideitaconic acid superabsorbents Carbohydr Polym 66229-245

Li A JP Zhang and AQ Wang (2007) Utilization (~fstrch and clay for the preparation otsllperabsorbell composite Biores Technol 98327-332

Mond G and DH Solomon 2006 The Chemist) of Radical Polymerizatioll 2nd

EdnElsevier Inc

N akason C T Wohmang A Kaesaman and S Kiatknmjornwong 2010 Preparation of cassava starch-graft-polyacrilamide superabsorbents and associated composites by reactive blending Carbohydr Polym 81 348-357

Nikmawati 1999 Pola konsumsi pangan tingkat kecukupan gizi dan status gizi kaitannya dengan budaya makan onggok pada masyarkat Cirellndell Cimahi Jawa Barat [tesis] Bogor Fakultas Ekologi Manusia Institor Pertanian Bogor

Pouriavadi A R Soleyman GhR Bardajee and F Seidi20 10 y-Irradiation Synthesis of a Smart Hydrogel Optimization Using Taguchi Method and Investigation of Its Swell ing Behavior Transactions c- Chemislly and Chemical Engineering 17( I ) 15-23

POURJAV ADI A and Gh R MAHDAVINIA2006 Superabsorbency pHshySensitivity and Swelling Kinetics of Partially Hydrolyzed Chitosan-gshypoly(Acrylamide) Hydrogels Turk 1 Chelll 30595 608

ProsidillK Hasil-Hasil Pellelilial11PB 011

Pratama AG 2009 Mempelajari Pengaruh Konsentrasi Ragi Instan dan Waktu Fermentasi Terhadap Pembuatan Alkohol dari Ampas Ubi Kayu (Manihot utilisma) [skripsiJ Medan Fakultas Pertanian-USU

Swantomo D K Megasari and R Saptaaji 2008 Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron Jurnal Fisika Nuklir 2 143shy156

Teli MD and NG Waghmare 2009 Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste Carbohydr Polym 78492-496

Wallace A and GA Wallace 1986 Effects of very low rates of synthetic soil conditioners on soils J Soil Sci 141324-327

Zhang 1 A Li and A Wang 2006 Study on superabsorbent composite VI Preparation characterization and swelling behaviors of starch phosphateshygraft-acrylamideattapulgite superabsorbent composite Carbohydr polym 65(2)150-158

Zhang 1 G Wang and A Wang 2007 Preparation and Properties of Chitosanshyg-poly(acrylic acid)Montmorillonite Superabsorbent Nanocomposite via in Situ Intercalative Polymerization J Indust Eng Chem Res 46(8)2497--2502

415

Page 17: 1111111111'1 - IPB University · 2015. 9. 2. · swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=0.5 menit, yang menggambarkan

Prosiding Hasil-Hasil PenPiillun IPB 201 I

partikel plusmn100 mesh Pada waktu 0-10 menit penyerapan air meningkat tajam

kemudian mulai stabil setelah 10-60 menit waktu pengamatan Data yang

diperoleh dari pengukuran daya serap air produk selama selang waktu pengamatan t

mengikuti Voigt-based equation (Pourjavadi et al 2010) St = Se (1 - e-)

St (gig) adalah swelling pada waktu ke-t Se (gig) adalah swelling pada waktu

kesetimbangan t=waktu swelling (menit) dan T adalah parameter laju serapan

Voigt-based equation merupakan persamaan tipe pola pertumbuhan yang sarna

dengan persamaan exponential association 2 yaitu (y=a( l_e-bX)) yang ada dalam

software CurveExpert Pencarian model menggunakan software CurveExpert 14

diperoleh persamaan dari swelling kinetic produk grafting-crosslinking tanpa dan

dengan saponifikasi sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St = 31809 (1 - e-1715 t) r2 = 0936 ~ sesudah Saponifikasi

~-0iJ 400 shy

~ 300 Q

200co f-- --UN-SAP100 ~

co ~

~- - ------------ --S-SAPco 0 0

0 20 40 60 XO

waktu (menit)

Gambar 6 Kinetika swelling dari produk grafting-crosslinking hasil optimasi yang direndam dalam air

Dari persamaan diatas diperoleh nilai T untuk produk grafting tanpa dan

dengan saponifikasi dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109

dan 059 menit Parameter laju ini (T) mengukur resistensi permeasi air sehingga

nilai T semakin kecil maka kecepatan up take air semakin tinggi Beberapa

publikasi menunjukkan nilai T misalnya kitosan-g-PAAm tanpa dan dengan

saponifikasi (ukuran partikel 60-80 mesh) berturut-turut sebesar 25 dan 13 menit

(Pourjavadi amp Mahdavinia 2006) (pati-karagenan)-g-PAN dengan saponifikasi

(ukuran partikel 60-80 mesh) sebesctr 75 menit (Pourjavadi et al 2010) Sebagai

Prosiding HasimiddotHasil Penealall PB IJ

perbandingan laju dan kapasitas absorpsi dari onggok-g-AAm SAP lebih besar

dari diapers komersial dan sanitary napkins (Gambar 7

o 50

onggok-g-AAm SAP

100 TJ50 200 250Imes

300

I

Gambar 7 Absorpsi napkins

air dari onggok-g-Aam SAP diapers komersial dan sanitary

Pola absorpsi air terhadap

Kajian pola absorpsi

variasi pH

air dari soil conditioner pada berbagai nitai pH

menggunakan larutan Hel dan NaOH dengan rentang pH 2-12 Pola serapan air

meningkat pada rentang pH 1-7 dan menurun kembali pada pH 9-12 (Gambar 8) 2serta mengikuti persamaan kudartik y=-4060+2368x-lS8x r2=0968 Serapan

air maksimum dicapai pada rentang pH 7-9 dan berdasarkan persamaan tersebut

diperoleh serapan maksimum pada pH 7S Daya serap soil conditoner menurun

pada kondisi asam dan basa Hal ini berkaitan dengan swelling osmotic pressure

(Horkay et at 2000 Kaith et ai 2010) Tekanan swelling untuk hidrogel

9bermuatan lemah mengikuti persamaan berikut Trion = RT IeCi - q)

dimana Ci9 dan q masing-masing adalah konsentrasi molar ion di dalam dan

diluar gel yang swelling R konstanta gas dan T=suhu

5000 c 0 40000 0 o- 3000Ilgt tIO otii111_ 2000 (II III 1000 3

00

deg 155 10pH

Gambar 8 Pola serapan air SAP pada berbagai nilai pH

tIl

lrosidillg Hisil-HasO PenciirialllPB 2011

Serapan air maksimum soil conditioner dicapai pad a pH netral karena pada

kondisi ini konsentrasi ion dalam larutan diluar gel (eksternal) dapat diabaikan

sehingga 1tion menjadi besar dan mengakibatkan serapan menjadi besar Selain itu

tolakan elektrostatik antar ion karboksilat dalam soil conditioner membantu

meningkatkan serapan air Dalam medium pH asam nilai 1tion sangat kecil karena

ion karboksilat menjadi terprotanasi (Kaith et al 20 1 0) karenanya tolakan ion

karboksilat ternetralkan sehingga gel tidak dapat swelling Dalam medium bas a

gugus ~COOH terdissosiasi sempurna tetapi konsentrasi Na+ dan-OH dapat

menurunkan nilai 1tion sehingga daya serap air menurun

Efek salinitas

Pada umumnya kapasitas absorpsi SAP lebih rendah ketika dalam larutan

garam Efek salinitas dilakukan menggunakan larutan NaCI 01 1 M dan pola

scrapannya disajikan pad a Gambar 9 Pola swelling SAP daJam larutan garam

mengikuti persamaan Swelling = k Isaltr dimana k=swelling pada konsentrasi

garam tinggi n=mengukur ketergantungan swelling pada konsentrasi garam Pola

swelling dari SAP onggok-g-AAm mengikuti persamaan Swelling = 2906

[NaClro1s dengan k=2906 dan n=035 hal ini mengindikasikan bahwa

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan SAP

- iOO

~ 90

= 80 S c 70 600

tl ell 50 40lt11-ell 30

i

000 050 l00 LSO NaCl

Gambar 9 Pola serapan ait oari SAP paJa berbagai konsentrasi Nae

Prosiding Hasif-fIi PII1tlililill PS ul

KESIMPULAN

Onggok memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi 8270 dan

berpotensi untuk dimodifikasi melalui grafting-crosslinking dengan akrilamida

menjadi soil conditioner Parameter yang berpengaruh dalam proses graftingshy

crosslinking dari hasil optimasi dengan rancangan fractional factorial adalah

konsentrasi monomer (akrilamida) pada rentang 60-90 crosslinker (MBA) pada

rentang 15-35 mg dan Inisiator (APS) pada rentang 200-300 mg Kinetika

Sweeling produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan saponifikasi) mengikuti

Voigt-based equation atau exponential association 2 sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St 31809 (1 - e-1715 t) r2 0936 ~ sesudah Saponifikasi

Parameter laju (r) untuk produk grafting tanpa dan dengan saponifikasi

dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109 dan 059 menit Pola

absorpsi air dari soil conditioner terhadap variasi pH mengikuti persamaan

kudartik y=-4060+2368x-158x2 r2=0968 dan serapan air maksimum dicapai

berdasarkan persamaan tersebut diperoleh pada pH 75 Pola swelling dalam

larutan gamm (efek salinitas) dari soil conditioner mengikuti persamaan dan

Swelling = 2906 [NaClro35 dengan k=2906 dan pound1=035 yang mengindikasikan

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini didanai oleh kementerian riset dan teknologi Indonesia dan

dukungan LPPM IPB

DAFT AR PUST AKA

[AOAC] Association of Official Analytical Chemist 1999 Official Methods of Ana(vsis ~lAOAC International 8th ed Maryland AOAC InternationaL

Badan Pusat Statistik (BPS) 2009 Luas Panen Produktivitas dan Produksi Ubi Kayu Menurut Provinsi 2009 A vail able from huplwwwbpsgojdtab_

413

7

Prosiding flui~llwil PelldirialllPH lUll

subview php tabel= I ampdaftar= Iampid_subyek~53ampnotab=14 [Access November 2011]

Ebru AI G GuClu T B iyim S Emik and S 6zgumu~ 2008 Synthesis and properties of starch-graft-acrylic acidlNa-montmorillonite superabsorbent nanocomposite hydro gels 1 Appl Polym Sci 109(1)16-22 001 101002app27968

Hua S and A Wang 2009 Synthesis characterisation and swelling behaviours of sodium alginate-g-poly(acrylic acid)sodium humate superabsorbent Carbohydr Polym 75 79-84

Hon DN 1982 Gmji Copolimerization of Lignocellulosic Fibers Washington DC American Chemical Society

Horkay E I Tasaki and P 1 Basser 2000 Osmotic Swelling of Polyacrylate Hydrogels in Physiological Salt Solutions Biomacromolecules 1 84-90

Khalil ML and S Farag 1998 Utilization of some starch derivatives in heavy metal ion removal ] Appl Polym Sci 6945-50

Lanthong P R Nuisin and S Kiatkamjornwong 2006 Graft copolymerization characterization and degradation of cassava starch-g-acrylamideitaconic acid superabsorbents Carbohydr Polym 66229-245

Li A JP Zhang and AQ Wang (2007) Utilization (~fstrch and clay for the preparation otsllperabsorbell composite Biores Technol 98327-332

Mond G and DH Solomon 2006 The Chemist) of Radical Polymerizatioll 2nd

EdnElsevier Inc

N akason C T Wohmang A Kaesaman and S Kiatknmjornwong 2010 Preparation of cassava starch-graft-polyacrilamide superabsorbents and associated composites by reactive blending Carbohydr Polym 81 348-357

Nikmawati 1999 Pola konsumsi pangan tingkat kecukupan gizi dan status gizi kaitannya dengan budaya makan onggok pada masyarkat Cirellndell Cimahi Jawa Barat [tesis] Bogor Fakultas Ekologi Manusia Institor Pertanian Bogor

Pouriavadi A R Soleyman GhR Bardajee and F Seidi20 10 y-Irradiation Synthesis of a Smart Hydrogel Optimization Using Taguchi Method and Investigation of Its Swell ing Behavior Transactions c- Chemislly and Chemical Engineering 17( I ) 15-23

POURJAV ADI A and Gh R MAHDAVINIA2006 Superabsorbency pHshySensitivity and Swelling Kinetics of Partially Hydrolyzed Chitosan-gshypoly(Acrylamide) Hydrogels Turk 1 Chelll 30595 608

ProsidillK Hasil-Hasil Pellelilial11PB 011

Pratama AG 2009 Mempelajari Pengaruh Konsentrasi Ragi Instan dan Waktu Fermentasi Terhadap Pembuatan Alkohol dari Ampas Ubi Kayu (Manihot utilisma) [skripsiJ Medan Fakultas Pertanian-USU

Swantomo D K Megasari and R Saptaaji 2008 Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron Jurnal Fisika Nuklir 2 143shy156

Teli MD and NG Waghmare 2009 Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste Carbohydr Polym 78492-496

Wallace A and GA Wallace 1986 Effects of very low rates of synthetic soil conditioners on soils J Soil Sci 141324-327

Zhang 1 A Li and A Wang 2006 Study on superabsorbent composite VI Preparation characterization and swelling behaviors of starch phosphateshygraft-acrylamideattapulgite superabsorbent composite Carbohydr polym 65(2)150-158

Zhang 1 G Wang and A Wang 2007 Preparation and Properties of Chitosanshyg-poly(acrylic acid)Montmorillonite Superabsorbent Nanocomposite via in Situ Intercalative Polymerization J Indust Eng Chem Res 46(8)2497--2502

415

Page 18: 1111111111'1 - IPB University · 2015. 9. 2. · swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=0.5 menit, yang menggambarkan

Prosiding HasimiddotHasil Penealall PB IJ

perbandingan laju dan kapasitas absorpsi dari onggok-g-AAm SAP lebih besar

dari diapers komersial dan sanitary napkins (Gambar 7

o 50

onggok-g-AAm SAP

100 TJ50 200 250Imes

300

I

Gambar 7 Absorpsi napkins

air dari onggok-g-Aam SAP diapers komersial dan sanitary

Pola absorpsi air terhadap

Kajian pola absorpsi

variasi pH

air dari soil conditioner pada berbagai nitai pH

menggunakan larutan Hel dan NaOH dengan rentang pH 2-12 Pola serapan air

meningkat pada rentang pH 1-7 dan menurun kembali pada pH 9-12 (Gambar 8) 2serta mengikuti persamaan kudartik y=-4060+2368x-lS8x r2=0968 Serapan

air maksimum dicapai pada rentang pH 7-9 dan berdasarkan persamaan tersebut

diperoleh serapan maksimum pada pH 7S Daya serap soil conditoner menurun

pada kondisi asam dan basa Hal ini berkaitan dengan swelling osmotic pressure

(Horkay et at 2000 Kaith et ai 2010) Tekanan swelling untuk hidrogel

9bermuatan lemah mengikuti persamaan berikut Trion = RT IeCi - q)

dimana Ci9 dan q masing-masing adalah konsentrasi molar ion di dalam dan

diluar gel yang swelling R konstanta gas dan T=suhu

5000 c 0 40000 0 o- 3000Ilgt tIO otii111_ 2000 (II III 1000 3

00

deg 155 10pH

Gambar 8 Pola serapan air SAP pada berbagai nilai pH

tIl

lrosidillg Hisil-HasO PenciirialllPB 2011

Serapan air maksimum soil conditioner dicapai pad a pH netral karena pada

kondisi ini konsentrasi ion dalam larutan diluar gel (eksternal) dapat diabaikan

sehingga 1tion menjadi besar dan mengakibatkan serapan menjadi besar Selain itu

tolakan elektrostatik antar ion karboksilat dalam soil conditioner membantu

meningkatkan serapan air Dalam medium pH asam nilai 1tion sangat kecil karena

ion karboksilat menjadi terprotanasi (Kaith et al 20 1 0) karenanya tolakan ion

karboksilat ternetralkan sehingga gel tidak dapat swelling Dalam medium bas a

gugus ~COOH terdissosiasi sempurna tetapi konsentrasi Na+ dan-OH dapat

menurunkan nilai 1tion sehingga daya serap air menurun

Efek salinitas

Pada umumnya kapasitas absorpsi SAP lebih rendah ketika dalam larutan

garam Efek salinitas dilakukan menggunakan larutan NaCI 01 1 M dan pola

scrapannya disajikan pad a Gambar 9 Pola swelling SAP daJam larutan garam

mengikuti persamaan Swelling = k Isaltr dimana k=swelling pada konsentrasi

garam tinggi n=mengukur ketergantungan swelling pada konsentrasi garam Pola

swelling dari SAP onggok-g-AAm mengikuti persamaan Swelling = 2906

[NaClro1s dengan k=2906 dan n=035 hal ini mengindikasikan bahwa

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan SAP

- iOO

~ 90

= 80 S c 70 600

tl ell 50 40lt11-ell 30

i

000 050 l00 LSO NaCl

Gambar 9 Pola serapan ait oari SAP paJa berbagai konsentrasi Nae

Prosiding Hasif-fIi PII1tlililill PS ul

KESIMPULAN

Onggok memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi 8270 dan

berpotensi untuk dimodifikasi melalui grafting-crosslinking dengan akrilamida

menjadi soil conditioner Parameter yang berpengaruh dalam proses graftingshy

crosslinking dari hasil optimasi dengan rancangan fractional factorial adalah

konsentrasi monomer (akrilamida) pada rentang 60-90 crosslinker (MBA) pada

rentang 15-35 mg dan Inisiator (APS) pada rentang 200-300 mg Kinetika

Sweeling produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan saponifikasi) mengikuti

Voigt-based equation atau exponential association 2 sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St 31809 (1 - e-1715 t) r2 0936 ~ sesudah Saponifikasi

Parameter laju (r) untuk produk grafting tanpa dan dengan saponifikasi

dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109 dan 059 menit Pola

absorpsi air dari soil conditioner terhadap variasi pH mengikuti persamaan

kudartik y=-4060+2368x-158x2 r2=0968 dan serapan air maksimum dicapai

berdasarkan persamaan tersebut diperoleh pada pH 75 Pola swelling dalam

larutan gamm (efek salinitas) dari soil conditioner mengikuti persamaan dan

Swelling = 2906 [NaClro35 dengan k=2906 dan pound1=035 yang mengindikasikan

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini didanai oleh kementerian riset dan teknologi Indonesia dan

dukungan LPPM IPB

DAFT AR PUST AKA

[AOAC] Association of Official Analytical Chemist 1999 Official Methods of Ana(vsis ~lAOAC International 8th ed Maryland AOAC InternationaL

Badan Pusat Statistik (BPS) 2009 Luas Panen Produktivitas dan Produksi Ubi Kayu Menurut Provinsi 2009 A vail able from huplwwwbpsgojdtab_

413

7

Prosiding flui~llwil PelldirialllPH lUll

subview php tabel= I ampdaftar= Iampid_subyek~53ampnotab=14 [Access November 2011]

Ebru AI G GuClu T B iyim S Emik and S 6zgumu~ 2008 Synthesis and properties of starch-graft-acrylic acidlNa-montmorillonite superabsorbent nanocomposite hydro gels 1 Appl Polym Sci 109(1)16-22 001 101002app27968

Hua S and A Wang 2009 Synthesis characterisation and swelling behaviours of sodium alginate-g-poly(acrylic acid)sodium humate superabsorbent Carbohydr Polym 75 79-84

Hon DN 1982 Gmji Copolimerization of Lignocellulosic Fibers Washington DC American Chemical Society

Horkay E I Tasaki and P 1 Basser 2000 Osmotic Swelling of Polyacrylate Hydrogels in Physiological Salt Solutions Biomacromolecules 1 84-90

Khalil ML and S Farag 1998 Utilization of some starch derivatives in heavy metal ion removal ] Appl Polym Sci 6945-50

Lanthong P R Nuisin and S Kiatkamjornwong 2006 Graft copolymerization characterization and degradation of cassava starch-g-acrylamideitaconic acid superabsorbents Carbohydr Polym 66229-245

Li A JP Zhang and AQ Wang (2007) Utilization (~fstrch and clay for the preparation otsllperabsorbell composite Biores Technol 98327-332

Mond G and DH Solomon 2006 The Chemist) of Radical Polymerizatioll 2nd

EdnElsevier Inc

N akason C T Wohmang A Kaesaman and S Kiatknmjornwong 2010 Preparation of cassava starch-graft-polyacrilamide superabsorbents and associated composites by reactive blending Carbohydr Polym 81 348-357

Nikmawati 1999 Pola konsumsi pangan tingkat kecukupan gizi dan status gizi kaitannya dengan budaya makan onggok pada masyarkat Cirellndell Cimahi Jawa Barat [tesis] Bogor Fakultas Ekologi Manusia Institor Pertanian Bogor

Pouriavadi A R Soleyman GhR Bardajee and F Seidi20 10 y-Irradiation Synthesis of a Smart Hydrogel Optimization Using Taguchi Method and Investigation of Its Swell ing Behavior Transactions c- Chemislly and Chemical Engineering 17( I ) 15-23

POURJAV ADI A and Gh R MAHDAVINIA2006 Superabsorbency pHshySensitivity and Swelling Kinetics of Partially Hydrolyzed Chitosan-gshypoly(Acrylamide) Hydrogels Turk 1 Chelll 30595 608

ProsidillK Hasil-Hasil Pellelilial11PB 011

Pratama AG 2009 Mempelajari Pengaruh Konsentrasi Ragi Instan dan Waktu Fermentasi Terhadap Pembuatan Alkohol dari Ampas Ubi Kayu (Manihot utilisma) [skripsiJ Medan Fakultas Pertanian-USU

Swantomo D K Megasari and R Saptaaji 2008 Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron Jurnal Fisika Nuklir 2 143shy156

Teli MD and NG Waghmare 2009 Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste Carbohydr Polym 78492-496

Wallace A and GA Wallace 1986 Effects of very low rates of synthetic soil conditioners on soils J Soil Sci 141324-327

Zhang 1 A Li and A Wang 2006 Study on superabsorbent composite VI Preparation characterization and swelling behaviors of starch phosphateshygraft-acrylamideattapulgite superabsorbent composite Carbohydr polym 65(2)150-158

Zhang 1 G Wang and A Wang 2007 Preparation and Properties of Chitosanshyg-poly(acrylic acid)Montmorillonite Superabsorbent Nanocomposite via in Situ Intercalative Polymerization J Indust Eng Chem Res 46(8)2497--2502

415

Page 19: 1111111111'1 - IPB University · 2015. 9. 2. · swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=0.5 menit, yang menggambarkan

lrosidillg Hisil-HasO PenciirialllPB 2011

Serapan air maksimum soil conditioner dicapai pad a pH netral karena pada

kondisi ini konsentrasi ion dalam larutan diluar gel (eksternal) dapat diabaikan

sehingga 1tion menjadi besar dan mengakibatkan serapan menjadi besar Selain itu

tolakan elektrostatik antar ion karboksilat dalam soil conditioner membantu

meningkatkan serapan air Dalam medium pH asam nilai 1tion sangat kecil karena

ion karboksilat menjadi terprotanasi (Kaith et al 20 1 0) karenanya tolakan ion

karboksilat ternetralkan sehingga gel tidak dapat swelling Dalam medium bas a

gugus ~COOH terdissosiasi sempurna tetapi konsentrasi Na+ dan-OH dapat

menurunkan nilai 1tion sehingga daya serap air menurun

Efek salinitas

Pada umumnya kapasitas absorpsi SAP lebih rendah ketika dalam larutan

garam Efek salinitas dilakukan menggunakan larutan NaCI 01 1 M dan pola

scrapannya disajikan pad a Gambar 9 Pola swelling SAP daJam larutan garam

mengikuti persamaan Swelling = k Isaltr dimana k=swelling pada konsentrasi

garam tinggi n=mengukur ketergantungan swelling pada konsentrasi garam Pola

swelling dari SAP onggok-g-AAm mengikuti persamaan Swelling = 2906

[NaClro1s dengan k=2906 dan n=035 hal ini mengindikasikan bahwa

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan SAP

- iOO

~ 90

= 80 S c 70 600

tl ell 50 40lt11-ell 30

i

000 050 l00 LSO NaCl

Gambar 9 Pola serapan ait oari SAP paJa berbagai konsentrasi Nae

Prosiding Hasif-fIi PII1tlililill PS ul

KESIMPULAN

Onggok memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi 8270 dan

berpotensi untuk dimodifikasi melalui grafting-crosslinking dengan akrilamida

menjadi soil conditioner Parameter yang berpengaruh dalam proses graftingshy

crosslinking dari hasil optimasi dengan rancangan fractional factorial adalah

konsentrasi monomer (akrilamida) pada rentang 60-90 crosslinker (MBA) pada

rentang 15-35 mg dan Inisiator (APS) pada rentang 200-300 mg Kinetika

Sweeling produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan saponifikasi) mengikuti

Voigt-based equation atau exponential association 2 sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St 31809 (1 - e-1715 t) r2 0936 ~ sesudah Saponifikasi

Parameter laju (r) untuk produk grafting tanpa dan dengan saponifikasi

dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109 dan 059 menit Pola

absorpsi air dari soil conditioner terhadap variasi pH mengikuti persamaan

kudartik y=-4060+2368x-158x2 r2=0968 dan serapan air maksimum dicapai

berdasarkan persamaan tersebut diperoleh pada pH 75 Pola swelling dalam

larutan gamm (efek salinitas) dari soil conditioner mengikuti persamaan dan

Swelling = 2906 [NaClro35 dengan k=2906 dan pound1=035 yang mengindikasikan

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini didanai oleh kementerian riset dan teknologi Indonesia dan

dukungan LPPM IPB

DAFT AR PUST AKA

[AOAC] Association of Official Analytical Chemist 1999 Official Methods of Ana(vsis ~lAOAC International 8th ed Maryland AOAC InternationaL

Badan Pusat Statistik (BPS) 2009 Luas Panen Produktivitas dan Produksi Ubi Kayu Menurut Provinsi 2009 A vail able from huplwwwbpsgojdtab_

413

7

Prosiding flui~llwil PelldirialllPH lUll

subview php tabel= I ampdaftar= Iampid_subyek~53ampnotab=14 [Access November 2011]

Ebru AI G GuClu T B iyim S Emik and S 6zgumu~ 2008 Synthesis and properties of starch-graft-acrylic acidlNa-montmorillonite superabsorbent nanocomposite hydro gels 1 Appl Polym Sci 109(1)16-22 001 101002app27968

Hua S and A Wang 2009 Synthesis characterisation and swelling behaviours of sodium alginate-g-poly(acrylic acid)sodium humate superabsorbent Carbohydr Polym 75 79-84

Hon DN 1982 Gmji Copolimerization of Lignocellulosic Fibers Washington DC American Chemical Society

Horkay E I Tasaki and P 1 Basser 2000 Osmotic Swelling of Polyacrylate Hydrogels in Physiological Salt Solutions Biomacromolecules 1 84-90

Khalil ML and S Farag 1998 Utilization of some starch derivatives in heavy metal ion removal ] Appl Polym Sci 6945-50

Lanthong P R Nuisin and S Kiatkamjornwong 2006 Graft copolymerization characterization and degradation of cassava starch-g-acrylamideitaconic acid superabsorbents Carbohydr Polym 66229-245

Li A JP Zhang and AQ Wang (2007) Utilization (~fstrch and clay for the preparation otsllperabsorbell composite Biores Technol 98327-332

Mond G and DH Solomon 2006 The Chemist) of Radical Polymerizatioll 2nd

EdnElsevier Inc

N akason C T Wohmang A Kaesaman and S Kiatknmjornwong 2010 Preparation of cassava starch-graft-polyacrilamide superabsorbents and associated composites by reactive blending Carbohydr Polym 81 348-357

Nikmawati 1999 Pola konsumsi pangan tingkat kecukupan gizi dan status gizi kaitannya dengan budaya makan onggok pada masyarkat Cirellndell Cimahi Jawa Barat [tesis] Bogor Fakultas Ekologi Manusia Institor Pertanian Bogor

Pouriavadi A R Soleyman GhR Bardajee and F Seidi20 10 y-Irradiation Synthesis of a Smart Hydrogel Optimization Using Taguchi Method and Investigation of Its Swell ing Behavior Transactions c- Chemislly and Chemical Engineering 17( I ) 15-23

POURJAV ADI A and Gh R MAHDAVINIA2006 Superabsorbency pHshySensitivity and Swelling Kinetics of Partially Hydrolyzed Chitosan-gshypoly(Acrylamide) Hydrogels Turk 1 Chelll 30595 608

ProsidillK Hasil-Hasil Pellelilial11PB 011

Pratama AG 2009 Mempelajari Pengaruh Konsentrasi Ragi Instan dan Waktu Fermentasi Terhadap Pembuatan Alkohol dari Ampas Ubi Kayu (Manihot utilisma) [skripsiJ Medan Fakultas Pertanian-USU

Swantomo D K Megasari and R Saptaaji 2008 Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron Jurnal Fisika Nuklir 2 143shy156

Teli MD and NG Waghmare 2009 Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste Carbohydr Polym 78492-496

Wallace A and GA Wallace 1986 Effects of very low rates of synthetic soil conditioners on soils J Soil Sci 141324-327

Zhang 1 A Li and A Wang 2006 Study on superabsorbent composite VI Preparation characterization and swelling behaviors of starch phosphateshygraft-acrylamideattapulgite superabsorbent composite Carbohydr polym 65(2)150-158

Zhang 1 G Wang and A Wang 2007 Preparation and Properties of Chitosanshyg-poly(acrylic acid)Montmorillonite Superabsorbent Nanocomposite via in Situ Intercalative Polymerization J Indust Eng Chem Res 46(8)2497--2502

415

Page 20: 1111111111'1 - IPB University · 2015. 9. 2. · swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=0.5 menit, yang menggambarkan

Prosiding Hasif-fIi PII1tlililill PS ul

KESIMPULAN

Onggok memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi 8270 dan

berpotensi untuk dimodifikasi melalui grafting-crosslinking dengan akrilamida

menjadi soil conditioner Parameter yang berpengaruh dalam proses graftingshy

crosslinking dari hasil optimasi dengan rancangan fractional factorial adalah

konsentrasi monomer (akrilamida) pada rentang 60-90 crosslinker (MBA) pada

rentang 15-35 mg dan Inisiator (APS) pada rentang 200-300 mg Kinetika

Sweeling produk grafting-crosslinking (tanpa dan dengan saponifikasi) mengikuti

Voigt-based equation atau exponential association 2 sebagai berikut

9136 t) r2St = 2330 (1 - e-O = 0963 ~ Sebelum Saponifikasi

St 31809 (1 - e-1715 t) r2 0936 ~ sesudah Saponifikasi

Parameter laju (r) untuk produk grafting tanpa dan dengan saponifikasi

dengan ukuran partikel 100 mesh berturut-turut sebesar 109 dan 059 menit Pola

absorpsi air dari soil conditioner terhadap variasi pH mengikuti persamaan

kudartik y=-4060+2368x-158x2 r2=0968 dan serapan air maksimum dicapai

berdasarkan persamaan tersebut diperoleh pada pH 75 Pola swelling dalam

larutan gamm (efek salinitas) dari soil conditioner mengikuti persamaan dan

Swelling = 2906 [NaClro35 dengan k=2906 dan pound1=035 yang mengindikasikan

perubahan konsentrasi garam diatas 035 M tidak memberikan pengaruh terhadap

serapan

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini didanai oleh kementerian riset dan teknologi Indonesia dan

dukungan LPPM IPB

DAFT AR PUST AKA

[AOAC] Association of Official Analytical Chemist 1999 Official Methods of Ana(vsis ~lAOAC International 8th ed Maryland AOAC InternationaL

Badan Pusat Statistik (BPS) 2009 Luas Panen Produktivitas dan Produksi Ubi Kayu Menurut Provinsi 2009 A vail able from huplwwwbpsgojdtab_

413

7

Prosiding flui~llwil PelldirialllPH lUll

subview php tabel= I ampdaftar= Iampid_subyek~53ampnotab=14 [Access November 2011]

Ebru AI G GuClu T B iyim S Emik and S 6zgumu~ 2008 Synthesis and properties of starch-graft-acrylic acidlNa-montmorillonite superabsorbent nanocomposite hydro gels 1 Appl Polym Sci 109(1)16-22 001 101002app27968

Hua S and A Wang 2009 Synthesis characterisation and swelling behaviours of sodium alginate-g-poly(acrylic acid)sodium humate superabsorbent Carbohydr Polym 75 79-84

Hon DN 1982 Gmji Copolimerization of Lignocellulosic Fibers Washington DC American Chemical Society

Horkay E I Tasaki and P 1 Basser 2000 Osmotic Swelling of Polyacrylate Hydrogels in Physiological Salt Solutions Biomacromolecules 1 84-90

Khalil ML and S Farag 1998 Utilization of some starch derivatives in heavy metal ion removal ] Appl Polym Sci 6945-50

Lanthong P R Nuisin and S Kiatkamjornwong 2006 Graft copolymerization characterization and degradation of cassava starch-g-acrylamideitaconic acid superabsorbents Carbohydr Polym 66229-245

Li A JP Zhang and AQ Wang (2007) Utilization (~fstrch and clay for the preparation otsllperabsorbell composite Biores Technol 98327-332

Mond G and DH Solomon 2006 The Chemist) of Radical Polymerizatioll 2nd

EdnElsevier Inc

N akason C T Wohmang A Kaesaman and S Kiatknmjornwong 2010 Preparation of cassava starch-graft-polyacrilamide superabsorbents and associated composites by reactive blending Carbohydr Polym 81 348-357

Nikmawati 1999 Pola konsumsi pangan tingkat kecukupan gizi dan status gizi kaitannya dengan budaya makan onggok pada masyarkat Cirellndell Cimahi Jawa Barat [tesis] Bogor Fakultas Ekologi Manusia Institor Pertanian Bogor

Pouriavadi A R Soleyman GhR Bardajee and F Seidi20 10 y-Irradiation Synthesis of a Smart Hydrogel Optimization Using Taguchi Method and Investigation of Its Swell ing Behavior Transactions c- Chemislly and Chemical Engineering 17( I ) 15-23

POURJAV ADI A and Gh R MAHDAVINIA2006 Superabsorbency pHshySensitivity and Swelling Kinetics of Partially Hydrolyzed Chitosan-gshypoly(Acrylamide) Hydrogels Turk 1 Chelll 30595 608

ProsidillK Hasil-Hasil Pellelilial11PB 011

Pratama AG 2009 Mempelajari Pengaruh Konsentrasi Ragi Instan dan Waktu Fermentasi Terhadap Pembuatan Alkohol dari Ampas Ubi Kayu (Manihot utilisma) [skripsiJ Medan Fakultas Pertanian-USU

Swantomo D K Megasari and R Saptaaji 2008 Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron Jurnal Fisika Nuklir 2 143shy156

Teli MD and NG Waghmare 2009 Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste Carbohydr Polym 78492-496

Wallace A and GA Wallace 1986 Effects of very low rates of synthetic soil conditioners on soils J Soil Sci 141324-327

Zhang 1 A Li and A Wang 2006 Study on superabsorbent composite VI Preparation characterization and swelling behaviors of starch phosphateshygraft-acrylamideattapulgite superabsorbent composite Carbohydr polym 65(2)150-158

Zhang 1 G Wang and A Wang 2007 Preparation and Properties of Chitosanshyg-poly(acrylic acid)Montmorillonite Superabsorbent Nanocomposite via in Situ Intercalative Polymerization J Indust Eng Chem Res 46(8)2497--2502

415

Page 21: 1111111111'1 - IPB University · 2015. 9. 2. · swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=0.5 menit, yang menggambarkan

7

Prosiding flui~llwil PelldirialllPH lUll

subview php tabel= I ampdaftar= Iampid_subyek~53ampnotab=14 [Access November 2011]

Ebru AI G GuClu T B iyim S Emik and S 6zgumu~ 2008 Synthesis and properties of starch-graft-acrylic acidlNa-montmorillonite superabsorbent nanocomposite hydro gels 1 Appl Polym Sci 109(1)16-22 001 101002app27968

Hua S and A Wang 2009 Synthesis characterisation and swelling behaviours of sodium alginate-g-poly(acrylic acid)sodium humate superabsorbent Carbohydr Polym 75 79-84

Hon DN 1982 Gmji Copolimerization of Lignocellulosic Fibers Washington DC American Chemical Society

Horkay E I Tasaki and P 1 Basser 2000 Osmotic Swelling of Polyacrylate Hydrogels in Physiological Salt Solutions Biomacromolecules 1 84-90

Khalil ML and S Farag 1998 Utilization of some starch derivatives in heavy metal ion removal ] Appl Polym Sci 6945-50

Lanthong P R Nuisin and S Kiatkamjornwong 2006 Graft copolymerization characterization and degradation of cassava starch-g-acrylamideitaconic acid superabsorbents Carbohydr Polym 66229-245

Li A JP Zhang and AQ Wang (2007) Utilization (~fstrch and clay for the preparation otsllperabsorbell composite Biores Technol 98327-332

Mond G and DH Solomon 2006 The Chemist) of Radical Polymerizatioll 2nd

EdnElsevier Inc

N akason C T Wohmang A Kaesaman and S Kiatknmjornwong 2010 Preparation of cassava starch-graft-polyacrilamide superabsorbents and associated composites by reactive blending Carbohydr Polym 81 348-357

Nikmawati 1999 Pola konsumsi pangan tingkat kecukupan gizi dan status gizi kaitannya dengan budaya makan onggok pada masyarkat Cirellndell Cimahi Jawa Barat [tesis] Bogor Fakultas Ekologi Manusia Institor Pertanian Bogor

Pouriavadi A R Soleyman GhR Bardajee and F Seidi20 10 y-Irradiation Synthesis of a Smart Hydrogel Optimization Using Taguchi Method and Investigation of Its Swell ing Behavior Transactions c- Chemislly and Chemical Engineering 17( I ) 15-23

POURJAV ADI A and Gh R MAHDAVINIA2006 Superabsorbency pHshySensitivity and Swelling Kinetics of Partially Hydrolyzed Chitosan-gshypoly(Acrylamide) Hydrogels Turk 1 Chelll 30595 608

ProsidillK Hasil-Hasil Pellelilial11PB 011

Pratama AG 2009 Mempelajari Pengaruh Konsentrasi Ragi Instan dan Waktu Fermentasi Terhadap Pembuatan Alkohol dari Ampas Ubi Kayu (Manihot utilisma) [skripsiJ Medan Fakultas Pertanian-USU

Swantomo D K Megasari and R Saptaaji 2008 Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron Jurnal Fisika Nuklir 2 143shy156

Teli MD and NG Waghmare 2009 Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste Carbohydr Polym 78492-496

Wallace A and GA Wallace 1986 Effects of very low rates of synthetic soil conditioners on soils J Soil Sci 141324-327

Zhang 1 A Li and A Wang 2006 Study on superabsorbent composite VI Preparation characterization and swelling behaviors of starch phosphateshygraft-acrylamideattapulgite superabsorbent composite Carbohydr polym 65(2)150-158

Zhang 1 G Wang and A Wang 2007 Preparation and Properties of Chitosanshyg-poly(acrylic acid)Montmorillonite Superabsorbent Nanocomposite via in Situ Intercalative Polymerization J Indust Eng Chem Res 46(8)2497--2502

415

Page 22: 1111111111'1 - IPB University · 2015. 9. 2. · swelling dari SAP dalam air suling mengikuti persamaan exponential-association dengan parameter laju (r)=0.5 menit, yang menggambarkan

ProsidillK Hasil-Hasil Pellelilial11PB 011

Pratama AG 2009 Mempelajari Pengaruh Konsentrasi Ragi Instan dan Waktu Fermentasi Terhadap Pembuatan Alkohol dari Ampas Ubi Kayu (Manihot utilisma) [skripsiJ Medan Fakultas Pertanian-USU

Swantomo D K Megasari and R Saptaaji 2008 Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron Jurnal Fisika Nuklir 2 143shy156

Teli MD and NG Waghmare 2009 Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste Carbohydr Polym 78492-496

Wallace A and GA Wallace 1986 Effects of very low rates of synthetic soil conditioners on soils J Soil Sci 141324-327

Zhang 1 A Li and A Wang 2006 Study on superabsorbent composite VI Preparation characterization and swelling behaviors of starch phosphateshygraft-acrylamideattapulgite superabsorbent composite Carbohydr polym 65(2)150-158

Zhang 1 G Wang and A Wang 2007 Preparation and Properties of Chitosanshyg-poly(acrylic acid)Montmorillonite Superabsorbent Nanocomposite via in Situ Intercalative Polymerization J Indust Eng Chem Res 46(8)2497--2502

415