PENGETAHUAN BAHAN AGROINDUSTRI TIN 250 POLIMER Oleh Tim

PENGETAHUAN BAHAN AGROINDUSTRI (TIN 250) POLIMER Oleh: Tim Pengajar MK PBA Erliza Hambali, E. Gumbira Sa’id, Titi C. Sunarti, Ono Suparno Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor 2011 1

DEFINISI Polimer: senyawa yang disusun oleh molekul-molekul yang dicirikan oleh pengulangan berlipat ganda dari satu atau lebih jenis atom atau grup atom (biasa disebut unit penyusun) memberikan seperangkat sifat yang tidak bervariasi oleh penambahan satu atau beberapa unit penyusunnya Polimer Alami = Biopolimer = Polimer Organik: Polimer yang dihasilkan atau diturunkan dari sumber daya alam yang dapat diperbarui, dapat diuraikan dan tidak menghasilkan racun Sumber : http: //books. biopolymer. net/ 2

Aplikasi Polimer Industri kemasan (plastik) Sandang (rayon, nilon, tekstil) Mekanis & elektronika (elastomer) Makanan (bahan tambahan, bahan pengawet, perasa) Farmasi (bahan tambahan, kemasan/ kapsul) 3

KETERTARIKAN INDUSTRI BIOPOLIMER ü Sumber daya alam yang tak terbatas ü Bio-compatible and biodegradable (dapat diuraikan) ü Mempunyai sifat mekanis yang baik ü Telah dirancang dan yang dioptimalkan secara alami untuk memenuhi suatu tugas tertentu ü Mudah untuk membuat turunannya dengan sifat seperti yang diinginkan 4

KATEGORI POLIMER ALAMI 1. Starch 2. Rubber 3. Khitosan 4. Cellulose 5. Protein 6. Lignin 5

Potensi bahan baku polimer dari sumberdaya terbarukan di Indonesia (1) Glikan/karbohidrat Selulosa Pati dan glikogen (3) Gliserida – Lesitin – Sorbitan dan polisorbat Khitin dan khitosan (2) Protein Kolagen Kasein Keratin (4) Polimer alami lainnya – – – Karet Lignin Resin dan gum 6

Karet (Rubber) 7

Karet (Rubber) Nama lain: elastomer Karet dapat direnggangkan dapat kembali seperti bentuk semula Beberapa polimer yang termasuk dalam elastomer: • polyisoprene atau natural rubber (polimer alami) • polybutadiene • polyisobutylene Polimer sintetik • polyurethanes http: //www. o 2. org/ideas/cases/biopolymers. html 8

Polyisoprene - Natural Rubber Poliisoprena atau karet alami: salah satu polimer alami yang paling terkenal Bahan ini dapat dimanfaatkan untuk membuat sepatu boot tahan air, ban, peluru/bola, bola basket, dll. 9

Kebun karet Penyadapan getah karet 10

PERKEMBANGAN INDUSTRI PENGOLAHAN KARET DI INDONESIA Pada awal pengusahaannya, petani karet menghasilkan jenis produk karet konvensional, yakni Ribbed Smoked Sheet (RSS), berupa karet lembaran tipis yang diasap Unit-unit pengolahan mulai dari penggilingan sampai dengan rumah asap berada di sekitar lokasi kebun petani dan dilakukan sendiri oleh petani atau petani secara berkelompok Pola produksi seperti ini mendorong petani, baik secara individu maupun kelompok, mengintegrasikan usahataninya dengan unit pengolahan pada skala kecil Pada tingkat petani, bentuk produk karet yang diperdagangkan sudah dalam bentuk komoditas primer, yakni pada umumnya dalam bentuk RSS (produk setengah jadi relatif tahan simpan). 11 A

A Pemerintah mulai mengintroduksi dan mendorong tumbuhnya industri karet remah (crumb rubber) yang merupakan jenis karet spesifik secara teknis (technically specified rubber) Jenis produk karet remah Indonesia disebut Standard Indonesian Rubber (SIR). Jenis mutu SIR : (1) karet kualitas tinggi (high grades) SIR 3 L, SIR 3 CV dan SIR 3 WF yang dibuat dari bahan olah lateks di perkebunan besar (2) mutu rendah (low grades) SIR 10 dan SIR 20 yang dibuat dari bahan olah karet yang membeku secara alami yang umumnya dihasilkan dari perkebunan rakyat Pusat-pusat pengolahan karet remah yang menggunakan bahan olah karet rakyat dibangun dengan kapasitas yang besar dan umumnya berada di sekitar kota besar (ibu kota provinsi atau kabupaten) 12

SPESIFIKASI PERSYARATAN MUTU BAHAN OLAH KARET (BOKAR), SNI 06 -2047 -1998 No Jenis Uji Satuan Persyaratan Lateks Kebun Sit Slab Lump % % 28 20 - - - 1 Karet kering (K) (min) -Mutu II 2 Ketebalan (T) (maks) -Mutu III mm mm mm - 3 5 10 50 100 150 3 Kebersihan (B) - Tidak terddapat kotoran Tidak terdapat kotoran 4 Koagulan - - Asam semut/ alamiah Alamiah 13

SKEMA STANDAR INDONESIAN RUBBER (SIR) 1988 Surat Keputusan Menteri Perdagangan No. 184/Kp/VI/88 Tanggal 25 Juni 1988 SKEMA SIR 3 CV SIR 3 L SIR 3 WF Lateks Spesifikasi o Kadar kotoran, % maks (b/b) SIR 5 SIR 10 SIR 20 Koagulum Lateks Tipis Koagulum lapangan Koagulum Lapangan 0. 03 0. 05 0. 10 0. 20 o Kadar abu, % maks (b/b) 0. 50 0. 75 1. 00 o Kadar zat menguap, % maks (b/b) 0. 80 o Nitrogen, (%) maks (b/b) 0. 60 o Plastisitas awal (Po), min 30 30 30 o Plastisity Retention Indeks (PRI), min 60 75 75 70 60 50 o Uji kemantapan viskositas/ASHT (satuan Wallace maks. ) 8 - - - o Viskositas Money ML(1 + 4’) 100 o. C) *) - - - o Warna (lovibond) - 6. 0 - - o Cure **) **) - - - Hijau bergaris coklat Warna lambang Hijau Coklat Merah Warna pembungkus plastik Trasnspa ran Transparan Transparan Warna pita plastik Jingga Transpar an Putih susu Tebal plastik pembungkus (mm) 0, 03 0, 01 0, 03 0, 01 Titik leleh plastik pembungkus bandela, maks 108 o. C 14

Bokar di lokasi pabrik karet Banjarmasin 15

Industri Pengolahan Karet Alam di Palembang 16

17

18

Industri Pengolahan Karet Alam di Pekanbaru 19

20

EKSPOR KARET ALAM INDONESIA (Rata-rata per tahun) Jenis Mutu Volume (Ton) Proporsi (%) Lateks Pekat 16. 460 1, 13 RSS 52. 100 3, 58 36. 262 7. 332 67. 602 1. 251. 811 28. 478 2, 49 0, 50 4, 65 86, 12 1, 95 3. 790 0, 26 SIR-crumb rubber : l SIR 3 l SIR 5 l SIR 10 l SIR 20 l SIR Lainnya Lain-lain Total 1. 453. 509 100, 00 21

Rubber S 8 Latex 400 K Polyisoprene (Natural rubber) 22

RUBBER PRODUCT • Molded Rubber Products • Extruded Rubber Products • Rubber Sheets • Inflatable Seals • Food Grade Products • PTFE (Polytetrafluoroethylene) Products 23

Chitosan 24

Chitosan Produk terdeasetilasi dari kitin yang merupakan biopolimer alami kedua terbanyak di alam setelah selulosa Terdapat dalam serangga, krustasea, dan fungi (Sanford dan Hutchings, 1987) Kitosan potensial sebagai: 1. Antimikroba; senyawa ini merupakan polimer alami diharapkan aman bagi manusia 2. sebagai bahan pengawet makanan pengganti formalin 25 http: //www. ristek. go. id/

Struktur Khitosan CH 2 OH O H H O OH H H NH 2 H Sumber: Knorr (1984) 26

27 Proses Pembuatan Khitosan dari Kulit Udang (Suptijah et. All. , 1992)

Chitin Poly (1, 4)-N-asetil-D-glukosamin atau yang lebih dikenal dengan nama khitin merupakan salah satu biopolimer polisakarida yang tersedia sangat banyak di alam 28

Chitin merupakan bahan alami yang tahan air yang diperoleh dari hewat berkulit keras seperti ketam, udang, bermacam kutu busuk, dan dinding sel jamur Sumber-sumber chitin di alam : Fungi 5 -20% Worms 20 -38% Squids/Octopus 3 -20% Scorpions 30% Spiders 38% Cockroaches 35% Water Beetle 37% Shrimps 40% Silk Worm 44% Hermit Crab 69% Edible Crab 70% 29 http: //www. ristek. go. id/

Struktur Kimia Chitin (Knorr, 1984) 30

Karakteristik Khitin • Berbentuk kristal putih • Tidak larut dalam air, tidak larut dalam asam organik, basa pekat dan pelarut organik lainnya • Khitin larut dalam asam pekat, seperti asam sulfat, asam nitrit, asam fosfat, dan asam formiat anhidrida Sumber: Muzzarelli (1986) 31

Jenis-Jenis Khitin Sumber : Rudall, 1969 • -khitin – Kristal polimorf dengan susunan rantai molekul yang tidak sejajar dengan ikatan sangat kuat • -khitin – rantai molekulnya tersusun sejajar • -khitin – disusun oleh tiga buah rantai molekul yang terdiri dari dua rantai sejajar dan satu rantai tidak sejajar -khitin Bentuk , , dan -khitin 32

33 Proses Pembuatan Khitin dari Kulit Udang (Bastaman, 1989)

Manfaat Khitin sebagai bioaktivitas atau surfaktan dapat memacu pertumbuhan bakteri penghasil laktase yang biasa hidup di dalam organ pencernaan bayi (Austin et al. , 1981) sebagai sumber zat makanan khitin dapat menurunkan kadar kolesterol (Knorr, 1984) dapat dimanfaatkan untuk menangani cemaran logam beracun dan zat pewarna tekstil yang terakumulasi dalam perairan berpotensi sebagai bahan antibiotika dan benang operasi yang aman (Austin et al. , 1981) dapat menyerap bahan berprotein yang terdapat dalam air limbah industri pengolahan pangan (Bough, 1975) 34

35

Kandungan Khitin dari Berbagai Macam Sumber No. Jenis 1. Golongan Crustaceae Kandungan Khitin (%) Kepiting biru Kepiting merah Lobster Nephros 69, 8 c Lobster Nomarus 60, 8 -77, 0 c Udang 2. Golongan Insecta 14 a 1, 3 -1, 8 b 69, 1 c Lipas 35 c Kumbang 27 -35 c Belalang 20 c Ulat Sutra 33, 7 c 36

No. Jenis Kandungan Khitin (%) 3. Golongan Molusca Clam shell 6, 1 Kulit Kerang 3, 6 Rangka dalam cumi-cumi 41 4. Golongan Mikroorganisme Aspergillus niger Penicillium notatum 18, 5 d Penicillium chrysogenum 20, 1 d Saccharomyces cerevisiae 2, 9 d Keterangan : a = berdasar berat basah b = berdasar berat kering c = berdasar berat bahan organik pada kulit luar d = berdasar berat kering dari dinding sel Sumber : Naczk dan Shiroshi (1981) 42 d 37

Lignin 38

Definisi Lignin: senyawa polymer tiga dimensi yang terdiri dari unit phenil propane yang diikat dengan C-O-C dan C-C Polymer lignin tidak dapat dikonversi ke monomernya tanpa mengalami perubahan pada bentuk dasar Lignin yang melindungi selulosa bersifat tahan terhadap hidrolisis disebabkan oleh adanya ikatan alkil dan ikatan eter Pada suhu tinggi, lignin dapat mengalami perubahan struktur dengan membentuk asam format, metanol, asam asetat, aseton, vanilin dan lain-lain. Sedangkan bagian lainnya mengalami kondensasi (Judoamidjojo et al. , 1989) 39

Struktur Lignin 40

Manfaat Lignin yang dapat dimanfaatkan sebagai: bahan perekat bahan pengisi karet bahan baku vanilin 41

Komposisi Lignin pada lindi hitam kraft kayu lunak Bagian/Komponen Lignin Asam-asam hidroksi Asam format Asam asetat Ekstraktif Senyawa-senyawa lain Kandungan (% padatan kering) 46 30 8 5 7 4 Sumber : Sjostrom (1981) dalam Damat (1989) 42

43

PRODUKSI DUNIA Starch 2004 World production totalled 60 million t 44

PRODUKSI DUNIA Sugar WORLD Produksi 2004/05 Konsumsi 2005/06 2005 2006 142. 5 147. 8 145. 1 148. 0 Developing countries 99. 6 106. 0 97. 4 100. 1 Latin America & Caribbean 49. 9 50. 7 26. 5 27. 0 Africa 5. 3 5. 0 8. 1 8. 3 Near East 6. 1 6. 3 11. 1 11. 4 Far East 37. 9 43. 7 51. 6 53. 2 Oceania 0. 4 0. 1 Developed countries 43. 0 41. 8 47. 8 48. 0 Europe 21. 8 20. 4 20. 2 EU (25) 21. 0 19. 7 18. 1 North America 7. 4 8. 0 10. 4 CIS in Europe 5. 0 4. 5 11. 4 11. 5 Oceania 5. 6 5. 3 1. 4 Others 3. 2 3. 6 4. 5 45 4. 5

PRODUKSI DUNIA Rubber Production Year Natural Rubber Synthetic Rubber Consumption Total Rubber Natural Rubber Synthetic Total Rubber 1996 6, 440 9, 760 16, 200 6, 110 9, 590 15, 700 1997 6, 470 10, 080 16, 550 6, 470 10, 010 16, 480 1998 6, 850 9, 880 16, 730 6, 570 9, 870 16, 440 1999 6, 872 10, 336 17, 208 6, 646 10, 196 16, 842 2000 6, 739 10, 819 17, 558 7, 315 10, 764 18, 079 2001 7, 261 10, 485 17, 746 7, 223 10, 253 17, 476 2002 7, 345 10, 882 18, 227 7, 546 10, 723 18, 269 2003 7, 992 11, 448 19, 440 7, 967 11, 381 19, 348 2004 8, 645 11, 978 20, 623 8, 319 11, 860 20, 179 2005 8, 682 11, 965 20, 647 8, 742 11, 917 20, 659 46 http: //www. lgm. gov. my/nrstat/T 1. htm