PENGETAHUAN BAHAN AGROINDUSTRI (TIN250)

DEFINISIPolimer: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

POLIMEROleh: Oleh: Tim Pengajar MK PBA Erliza Hambali, E. Gumbira Said, Titi C. Sunarti, Hambali, Sa id, Sunarti, Ono Suparno Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor 2009

Polimer Alami = Biopolimer = Polimer Organik: Polimer yang dihasilkan atau diturunkan dari sumber daya alam yang dapat diperbarui, dapat diuraikan dan tidak menghasilkan racun1

Sumber : http://books.biopolymer.net/

2

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

KETERTARIKAN INDUSTRI BIOPOLIMER Sumber daya alam yang tak terbatas Bio-compatible and biodegradable (dapat diuraikan) Mempunyai sifat mekanis yang baik Telah dirancang dan yang dioptimalkan secara alami untuk memenuhi suatu tugas tertentu Mudah untuk membuat turunannya dengan sifat seperti yang diinginkan3 4

KATEGORI POLIMER ALAMI1. Starch (Pati) 2. Rubber 3. Khitosan 4. Cellulose 5. Protein 6. Lignin

Potensi bahan baku polimer dari sumberdaya terbarukan di Indonesia(1) Glikan/karbohidrat Selulosa Pati dan glikogen Khitin dan khitosan

(3) Gliserida Lesitin Sorbitan dan polisorbat

(2) Protein Kolagen Kasein Keratin

(4) Polimer alami lainnya Karet Lignin Resin dan gum

5

6

1

Karet (Rubber)Nama lain: elastomer Karet dapat direnggangkan dan dapat kembali seperti bentuk semula

Karet (Rubber)

Beberapa polimer yang termasuk dalam elastomer: polyisoprene atau natural rubber (polimer alami) polybutadiene polyisobutylene Polimer sintetik polyurethanes7

http://www.o2.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.

Kebun karet Penyadapan getah karet

9

10

PERKEMBANGAN INDUSTRI PENGOLAHAN KARET DI INDONESIAA 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

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 3CV dan SIR 3WF 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

A

2

SPESIFIKASI PERSYARATAN MUTU BAHAN OLAH KARET (BOKAR), SNI 06-2047-1998No Jenis Uji Satuan Lateks Kebun 1 Karet kering (K) (min) -Mutu I -Mutu II Ketebalan (T) (maks) maks) -Mutu I -Mutu II -Mutu III Kebersihan (B) % % 28 20 Persyaratan Sit Slab Lump

SKEMA STANDAR INDONESIAN RUBBER (SIR) 1988 Surat Keputusan Menteri Perdagangan No. 184/Kp/VI/88 Tanggal 25 Juni 1988SKEMA Spesifikasio o

SIR 3CV

SIR 3L Lateks

SIR 3WF

SIR 5 Koagulum Lateks Tipis

SIR 10 Koagulum lapangan 0.10 0.75 0.80 0.60 30 60 -

SIR 20 Koagulum Lapangan 0.20 1.00 0.80 0.60 30 50 -

Kadar kotoran, % maks (b/b) kotoran, b/b) Kadar abu, % maks (b/b) abu, b/b) Kadar zat menguap, % maks (b/b) menguap, b/b) Nitrogen, (%) maks (b/b) b/b) Plastisitas awal (Po), min Plastisity Retention Indeks (PRI), min Uji kemantapan viskositas/ASHT (satuan viskositas/ASHT (satuan Wallace maks.) maks.) Viskositas Money ML(1 + 4) 100oC) 4 Warna (lovibond) lovibond) Cure

0.03 0.50 0.80 0.60 30 60 8 *) **)

0.03 .0.50 0.80 0.60 30 75 6.0 **)

0.03 0.50 0.80 0.60 30 75 **)

0.05 0.50 0.80 0.60 30 70 Hijau bergaris coklat Transparan Putih susu 0,03 0,01 108oC

-

-

-

o o o o

2

mm mm mm -

Tidak terddapat kotoran -

3 5 10 Tidak terdapat kotoran Asam semut

50 100 150 Tidak terdapat kotoran Asam semut/ semut/ alamiah

50 100 150 Tidak terdapat kotoran Alamiah

o

o o o

3

Warna lambang Warna pembungkus plastik Warna pita plastik Tebal plastik pembungkus (mm) Titik leleh plastik pembungkus bandela,maks

Hijau Trasnspa ran Jingga 0,03 0,01 108oC

Hijau Transpar an Transpar an 0,03 0,01 108oC

Hijau Transpar an Putih susu 0,03 0,01 108oC

Coklat Transparan Putih susu 0,03 0,01 108oC

Merah Transparan Putih susu 0,03 0,01 108oC14

4

Koagulan

-

13

Industri Pengolahan Karet Alam di Palembang

Bokar di lokasi pabrik karet Banjarmasin15 16

17

18

3

Industri Pengolahan Karet Alam di Pekanbaru

19

20

EKSPOR KARET ALAM INDONESIA (Rata-rata per tahun) (Ratatahun)

Jenis Mutu Lateks Pekat RSS SIR-crumb rubber : SIRSIR 3 SIR 5 SIR 10 SIR 20 SIR Lainnya Lain-lain LainTotal

Volume (Ton) 16.460 52.100 36.262 7.332 67.602 1.251.811 28.478 3.790 1.453.509

Proporsi (%) 1,13 3,58 2,49 0,50 4,65 86,12 1,95 0,26 100,00Rubber S8 400 K

Latex21

Polyisoprene (Natural rubber)22

RUBBER PRODUCTMolded Rubber Products Extruded Rubber Products Rubber Sheets Inflatable Seals Food Grade Products PTFE Products

Chitosan

23

24

4

ChitosanProduk terdeasetilasi dari kitin yang merupakan biopolimer alami kedua terbanyak di alam setelah selulosa Terdapat dalam serangga, krustasea, dan fungi (Sanford dan Hutchings, 1987)

Struktur KhitosanCH2OH O H H O OH H H OH H H H H O CH2OH O

H

NH2

H

NH2

Sumber: Knorr (1984)

Kitosan potensial sebagai: 1. Antimikroba; senyawa ini merupakan polimer alami diharapkan aman bagi manusia 2. sebagai bahan pengawet makanan pengganti formalin25http://www.ristek.go.id/

26

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

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

27

28

ChitinChitin merupakan bahan alami yang tahan air yang diperoleh dari hewat berkulit keras seperti ketam, udang, bermacam kutu busuk, dan dinding sel jamurSumber-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%

Struktur Kimia Chitin (Knorr, 1984)

29

30

http://www.ristek.go.id/

5

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 KhitinSumber : 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 molekul yang terdiri dari dua rantai sejajar dan satu rantai tidak sejajar-khitin -khitin

-khitin

Bentuk , , dan -khitin

32

Proses Pembuatan Khitin dari Kulit Udang (Bastaman, 1989)

Manfaat Khitinsebagai 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) al., dapat menyerap bahan berprotein yang terdapat dalam air limbah industri pengolahan pangan (Bough, 1975)3334

Kandungan Khitin dari Berbagai Macam SumberNo. Kepiting biru Kepiting merah Lobster Nephros Lobster Nomarus Udang 2. Golongan Insecta Lipas Kumbang Belalang Ulat Sutra 35c 27-35c 2720c 33,7c36

Jenis

Kandungan Khitin (%) 14a 1,3-1,8b 1,369,8c 60,8-77,0c 60,869,1c

1. Golongan Crustaceae

35

6

No. Clam shell Kulit Kerang

Jenis

Kandungan Khitin (%) 6,1 3,6 41 42d 18,5d 20,1d 2,9d

3. Golongan Molusca

Rangka dalam cumi-cumi cumi4. Golongan Mikroorganisme Aspergillus niger Penicillium notatum Penicillium chrysogenum Saccharomyces cerevisiaeKeterangan : 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)

Lignin

37

38

DefinisiLignin: 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 tinggi, struktur dengan membentuk asam format, metanol, metanol, asam asetat, aseton, vanilin dan lain-lain. Sedangkan asetat, aseton, lainbagian lainnya mengalami kondensasi (Judoamidjojo et al., 1989) al.,

Struktur Lignin

4039

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

Komposisi Lignin pada lindi hitam kraft kayu lunakBagian/Komponen Lignin Asam-asam hidroksi AsamAsam format Asam asetat Ekstraktif Senyawa-senyawa lain SenyawaKandungan (% padatan kering) 46 30 8 5 7 4

Sumber : Sjostrom (1981) dalam Damat (1989)

42

41

7

PRODUKSI DUNIAStarch

43

2004 World production totalled 60 million t

44

PRODUKSI DUNIASugarProduksi 2004/05 WORLD Developing countries Latin America & Caribbean Africa Near East Far East Oceania Developed countries Europe EU (25) North America CIS in Europe Oceania Others 142.5 99.6 49.9 5.3 6.1 37.9 0.4 43.0 21.8 21.0 7.4 5.0 5.6 3.2 2005/06 147.8 106.0 50.7 5.0 6.3 43.7 0.4 41.8 20.4 19.7 8.0 4.5 5.3 3.6 Konsumsi 2005 145.1 97.4 26.5 8.1 11.1 51.6 0.1 47.8 20.2 18.1 10.4 11.4 1.4 4.5 2006 148.0 100.1 27.0 8.3 11.4 53.2 0.1 48.0 20.2 18.1 10.4 11.5 1.445

PRODUKSI DUNIARubberProduction Year Natural Rubber 6,440 6,470 6,850 6,872 6,739 7,261 7,345 7,992 8,645 8,682 Synthetic Rubber 9,760 10,080 9,880 10,336 10,819 10,485 10,882 11,448 11,978 11,965 Total Rubber 16,200 16,550 16,730 17,208 17,558 17,746 18,227 19,440 20,623 20,647 Natural Rubber 6,110 6,470 6,570 6,646 7,315 7,223 7,546 7,967 8,319 8,742 Consumption Synthetic Rubber 9,590 10,010 9,870 10,196 10,764 10,253 10,723 11,381 11,860 11,917 Total Rubber 15,700 16,480 16,440 16,842 18,079 17,476 18,269 19,348 20,179 20,65946

1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

4.5

http://www.lgm.gov.my/nrstat/T1.htm

8