bab i revisi 20 oktober

BAB I PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang Indonesia merupakan negara kepulauan yang terdiri dari 13.600 pulau dengan garis pantai sepanjang 81.000 km. Hampir dua pertiga dari luas negara Republik Indonesia terdiri dari laut, sehingga negara RI dikatakan sebagai negara maritim. Kondisi perairan Indonesia yang luas dan subur mencerminkan potensi hasil laut yang cukup tinggi. Disamping fauna laut yang beraneka ragam, dijumpai juga flora laut seperti algae yang dapat dimanfaatkan untuk makanan, obat-obatan dan bahan baku farmasi lainnya. Keanekaragaman ini merupakan sebuah tantangan besar bagi bangsa Indonesia untuk mengembangkan teknik pengelolaan sumber daya wilayah pesisir. Salah satunya dengan mengembangkan pembudidayaan algae (ganggang). Dalam perkembangannya dapat dikembangkan industri k-Karaginan dari ganggang merah. Pakar Budidaya Perikanan Universitas Haluoleo (Unhalu) Kendari, Sulawesi Tenggara, Prof Dr La Ode Muhammad Aslan mengatakan, trend produksi rumput laut Indonesia cenderung meningkat selama lima tahun terakhir (2006-2010). Diantara 33 provinsi di Indonesia, ada lima provinsi pemasok rumput laut terbesar yaitu, Nusa Tenggara Timur sebesar (606.273 ton), diikuti Sulawesi Selatan (648.528 ton), Sulawesi Tengah (287.263 ton), Bali (129.095 ton) dan Sulawesi Tenggara (123.486 ton). Menurut Aslan yang juga Dekan Fakultas Ilmu Kelautan dan Perikanan itu, rumput laut sebagai komoditi perdagangan dunia umumnya diperdagangkan dalam bentuk rumput laut kering, atau produk yang dapat langsung dikonsumsi seperti karaginan. Sudah saatnya sektor ini mendapat prioritas utama sebagai salah satu produk andalan yang dapat menghasilkan devisa negara. Apalagi lautan Indonesia memiliki potensi rumput laut yang luar biasa. Jenis spesiesnya saja ada 555 spesies. Selain itu rumput laut di Indonesia termasuk yang terbaik dibanding dari negara-negara lain,

Bab I Pendahuluan

Ì-2

karena wilayah perairan pantai tempat rumput laut itu tumbuh rata-rata belum tercemar baik dari pencemar domestik (rumah tangga) ataupun pencemar non domestik (pabrik, industri, dan lain-lain). Berbagai keunggulan komparatif ini bisa menjadikan rumput laut sebagai komoditas andalan. Pemanfaatan rumput laut dalam industri pengolahan pangan maupaun non pangan pun semakin beragam. Mulai dari suplemen rumput laut untuk kesehatan, bahan makanan, bahan baku produk kecantikan hingga bioenergy. Salah satu industri olahan rumput laut tersebut antara lain bisa dilihat pada industri karaginan. Karaginan merupakan produk olahan rumput laut yang menjadi komoditas perdagangan dunia dan permintaan pasarnya semakin meningkat. Ironisnya, pemenuhan kebutuhan karaginan dalam negeri sampai saat ini dilakukan dengan cara mengimpor. Besarnya nilai impor karaginan Indonesia dari tahun ke tahun terus meningkat. Rumput laut kering (karaginan) berguna sebagai bahan baku industri makanan, es krim, pasta gigi dan tekstil. Jika rumput laut ini tidak diimbangi dengan produksi dalam negeri maka nilai impor karaginan Indonesia akan semakin besar. Pada tahun 2008 impor karaginan mencapai 755,305 ton senilai 5.732.593 US $, dan tahun 2009 impor karaginan mencapai 735,260 ton senilai 4.860.549 US $. Pada periode Januari-April 2010 impor karaginan mencapai angka 265,780 ton dengan nilai 1.927.416 US $ (Biro Pusat Statistik). Di pasar dunia, harga tepung karaginan satu bulan terakhir ini melonjak sampai 12 dollar-14 dollar AS per kilogram dari harga normal 8 dollar AS per kg

Laporan Pra Desain Pabrik Karaginan Jurusan Teknik Kimia FTI-ITS

Bab I Pendahuluan

Ì-3

(Kompas, 25 Oktober 2007). Pengolahan rumput laut yaitu Eucheuma cottonii menjadi karaginan misalnya, Farid Maruf dari BRKP (Badan Riset Kelautan dan Perikanan-Departemen Kelautan dan Perikanan) memberi gambaran dicapai 20 hingga 30 kali lipat peningkatan nilai tambahnya. Bila dijual dalam bentuk bahan baku harganya 0,3 dollar AS/kg. Namun, dalam bentuk SRC (semi refined carrageenan) berharga 6 dollar AS/kg dan menjadi 10 dollar AS/kg dalam bentuk jadi sebagai bubuk karaginan (kompas, 23 Juli 2003). Diharapkan dengan didirikannya Pabrik Karaginan dapat memenuhi kebutuhan karaginan di pasar dunia terutama di dalam negeri. Selain itu juga untuk menambah devisa negara dari sektor industri rumput laut.

I.2 Tinjauan Bahan Baku dan Produk Rumput laut yang biasanya dibuat sebagai bahan baku pembuatan kappakaraginan adalah jenis rumput laut dari kelas Rhodophyceae (ganggang merah) yaitu dari jenis Eucheuma cottonii.

I.2.1 Eucheuma cottonii sebagai bahan baku Sumber karaginan yang terbanyak bisa diperoleh dari rumput laut jenis Chondrus crispus. Namun jenis ini tidak dapat hidup di Indonesia karena untuk hidupnya memerlukan suhu dingin. Jenis yang potensial untuk dibudidayakan sebagai sumber bahan baku karaginan adalah jenis Eucheuma cottonii dan Eucheuma spinosum. Sebagai bahan baku utama pada pabrik karaginan ini dipilih


Bab I Pendahuluan

Ì-4

Eucheuma cottonii yang merupakan spesies yang paling banyak mengandung kappakaraginan. Menurut Mubarak dalam Suryadi (1993) klasifkasi rumput laut jenis Eucheuma cottoni adalah sebagai berikut: Kingdom : Plantae Divisio Classis Ordo Familia Genus Spesies : Thallophyta/ Rhodophyta : Rhodophyceae : Gigartinales : Solieraceae : Eucheuma : Eucheuma cottoni atau Eucheuma alvarezii (Doty) atau Kappaphycus alvarezii (Doty) Rumput laut Eucheuma cottonii mengandung komposisi kimia seperti karbohidrat, air, mineral, sedikit lemak dan protein. Adapun komposisi kimia Eucheuma cottonii dapat dilihat pada Tabel I.1 Tabel I.1 Komposisi Kimia Rumput Laut Eucheuma cottonii Komponen Kadar Air Protein Lemak Karbohidrat Abu Kadar (%) 16,69 2,48 4,30 63,19 23,04


Bab I Pendahuluan

Ì-5

Gambar I.1 Euchema cottonii Ciri-ciri Eucheuma cottonii adalah thallus dan cabang-cabangnya berbentuk silindris atau pipih, percabangannya tidak teratur dan kasar (sehingga merupakan lingkaran) karena ditumbuhi oleh nodulla atau spine untuk melindungi gametan. Ujungnya runcing atau tumpul berwarna coklat ungu atau hijau kuning. Spina Eucheuma cottonii tidak teratur menutupi thallus dan cabang-cabangnya. Permukaan licin, cartilaginous, warna hijau, hijau kuning, abau-abu atau merah. Penampakan thallus bervariasi dari bentuk sederhana sampai kompleks (Ditjenkan Budidaya, 2004). Menurut Aslan (1998), Eucheuma cottonii memiliki proses

perkembangbiakan secara vegetatif dan generatif. Pada proses perkembangbiakan secara vegetatif, setiap bagian dari rumput laut yang terpotong dapat tumbuh menjadi organisme baru yang sifatnya sama seperti induknya. Perkembangbiakannya bisa dilakukan dengan bantuan manusia yaitu stek. Syarat cabang rumput laut yang bisa untuk stek yaitu thallus yang masih muda, segar, berwarna cerah dan mempunyai percabangan yang banyak, tidak tercampur lumut atau kotoran serta bebas dari penyakit. Sedangkan perkembangbiakan secara generatif adalah perkembangbiakan dengan spora. Aslan (1998) menambahkan bahwa pada proses perkembangbiakan


Bab I Pendahuluan

Ì-6

secara generatif, rumput laut yang diploid (2n) menghasilkan spora yang haploid (n). Spora ini kemudian menjadi 2 jenis rumput laut yaitu jantan (n) dan betina (n) yang tidak mempunyai alat gerak. Selanjutnya dijelaskan bahwa rumput laut jantan akan menghasilkan sperma dan rumput laut betina akan menghasilkan sel telur. Apabila kondisi lingkungan memenuhi syarat, maka akan terbentuk zigot dari perkawinan tersebut. Zigot ini yang akan tumbuh menjadi tanaman rumput laut. Rumput laut dikatakan bermutu baik, jika mempunyai rendemen serta kekuatan gel yang tinggi. Salah satu parameter yang sangat menentukan mutu rumput laut adalah umur panen. Umur panen rumput laut untuk jenis Eucheuma cottonii adalah 45 - 55 hari (6 8 minggu). Hasil penelitian menunjukan bahwa pada umur tersebut produksi rumput laut paling tinggi dengan rendemen karaginan serta kekuatan gel yang optimal. Karaginan merupakan karbohidrat hasil proses fotosintesa, sebelum umur 45 hari proses fotosintesa rumput laut digunakan untuk pertumbuhan, sebaliknya setelah rumput laut berumur lebih dari 50 hari proses fotosintesa digunakan untuk regenerasi tunas baru. Panen yang dilakukan sebelum umur panen yang optimal akan berpengaruh terhadap rendahnya rendemen karaginan serta tingkat kekuatan gel karaginan yang dihasilkan. Rumput laut Eucheuma di Indonesia umumnya tumbuh di perairan yang mempunyai rataan terumbu karang. la melekat pada substrat karang mati atau kulit


Bab I Pendahuluan

Ì-7

kerang ataupun batu gamping di daerah intertidal dan subtidal. Tumbuh tersebar hampir di seluruh perairan Indonesia. Wilayah potensial untuk pengembangan budidaya rumput laut Eucheuma terletak perairan pantai Nanggro Aceh Darusalam (Sabang); Sumatera Barat (Pesisir Selatan, Mentawai); Riau (Kepulauan Riau,Batam); Sumatera Selatan; Bangka Belitung, Banten (dekat Ujung Kulon, Teluk Banten/P. Panjang); DKI Jakarta (Kepulauan Seribu); Jawa Tengah (Karimun Jawa), Jawa Timur (Situbondo dan Banyuwangi Selatan, Madura); Bali (Nusa Dua/Kutuh Gunung Payung, Nusa Penida,Nusa Lembongan) dan Buleleng; Nusa Tenggara Barat (Lombok Barat dan Lombok Selatan, pantai Utara Sumbawa Besar, Bima, dan Sumba); Nusa Tenggara Timur (Maumere, Larantuka, Kupang, P. Rotiselatan); Sulawesi Utara; Gorontalo; Sulawesi Tengah; SulawesiTenggara; Sulawesi Selatan; Kalimantan Barat; Kalimantan Selatan(Pulau Laut); Kalimantan Timur; Maluku (P. Seram, P. Osi, Halmahera,Kep. Aru dan Kei); Papua (Biak, Sorong). Di Selat Madura, Jawa Timur memiliki perairan laut yang potensial untuk pengembangan budidaya rumput laut. Potensi tersebut tersebar di sepanjang Pantai Madura Kepulauan dan Bawean Kepulauan. Potensi perairan laut yang tersebar terdapat di Kabupaten Sumenep yaitu Kecamatan Dungkek, Gapura, Giligenting, Seronggi Raas, Sapekan dan Pulau Kangean sekitar @ 750 Ha. (Soemarno, M.S.www.multiplycontent.com)

I.2.2 Tinjauan Bahan Pembantu


Bab I Pendahuluan

Ì-8

1. Kalium Hidroksida (KOH) Kalium hidroksida (KOH) mempunyai nama lain yaitu potassium hidroksida, Caustic potash,Potash lye, Potassia, Potassium hydrate. Properti fisika dan kimia sebagai berikut : Berat molekul : 56,1056 Melting point : 420 C Boiling point Densitas : 1327 C : 2,044 g/cm3 o o

Berupa padatan putih Larut dalam air 110 g/100 mL (25 C) dan 178 g/100 mL (100 C) Larut dalam alkohol, gliserol, larut dalam eter, cairan amonia. (www.wikipedia.com)

2. Kalium Hidroksida (KOH) Properti fisika dan kimia sebagai berikut : Berat molekul Melting point Boiling point Densitas : : : : 74,5513 700 C 1.500 C 1.984 g/cm3 o o

Tidak berwarna dan tidak berbau Larut dalam air dan eter Tidak bereaksi dengan air


Bab I Pendahuluan

Ì-9

I.2.3

Karaginan Karaginan merupakan polisakarida yang diekstraksi dari rumput laut merah

dari genus Chondrus, Eucheuma, Gigartina, Hypnea, Iradea dan Phyllophora. Polisakarida ini merupakan galaktan yang mengandung ester asam sulfat antara 20 -30% dan saling berikatan dengan ikatan (1,3) dan (1,4) glikosidik secara berselang seling. Karaginan dibedakan dengan agar berdasarkan kandungan sulfatnya, karaginan mengandung minimal 18% sulfat sedang agar-agar hanya mengandung sulfat 3-4% (Food Chemical Codex, 1974). Dalam dunia perdagangan karginan dibagi menjadi 3 jenis, yaitu kappa, iota dan lamda karaginan. Kappa karaginan dihasilkan dari rumput laut jenis Eucheuma cottonii, sedang iota-karaginan dihasilkan dari Eucheuma spinosum. Karaginan digunakan sebagai stabilisator, pengental, pembentuk gel, pengemulsi, pengikat dan pencegah kristalisasi dalam industri makanan dan minuman, farmasi, kosmetik dan lain-lain.Menurut Hellebust dan Cragie (1978), karaginan terdapat dalam dinding sel rumput laut atau matriks intraselulernya dan karaginan merupakan bagian penyusun yang besar dari berat kering rumput laut dibandingkan dengan komponen yang lain. Jumlah dan posisi sulfat membedakan macam-macam polisakarida Rhodophyceae, seperti yang tercantum dalam Federal Register, polisakarida tersebut harus mengandung 20 % sulfat berdasarkan berat kering untuk diklasifikasikan sebagai karaginan. Berat molekul karaginan tersebut cukup tinggi yaitu berkisar 100 - 800 ribu (deMan,1989).


Bab I Pendahuluan

Ì-10

Karaginan merupakan getah rumput laut yang diperoleh dari hasil ekstraksi rumput laut merah dengan menggunakan air panas (hot water) atau larutan alkali pada temperatur tinggi (Glicksman,1983). Karaginan merupakan nama yang diberikan untuk keluarga polisakarida linear yang diperoleh dari alga merah dan penting untuk pangan. Doty (1987), membedakan karaginan berdasarkan kandungan sulfatnya menjadi dua fraksi yaitu kappa karaginan yang mengandung sulfat kurang dari 28 % dan iota karaginan jika lebih dari 30 %. Winarno (1996) menyatakan bahwa kappa karaginan dihasilkan dari rumput laut jenis Eucheuma cottonii, iota karaginan dihasilkan dari Eucheuma spinosum, sedangkan lambda karaginan dari Chondrus crispus, selanjutmya membagi karaginan menjadi 3 fraksi berdasarkan unit penyusunnya yaitu kappa, iota dan lambda karaginan. Kappa karaginan tersusun dari (1,3)-D-galaktosa-4-sulfat dan (1,4)-3,6anhidro-D-galaktosa. Karaginan juga mengandung D-galaktosa-6-sulfat ester dan 3,6-anhidro-D-galaktosa-2-sulfat ester. Adanya gugusan 6-sulfat, dapat menurunkan daya gelasi dari karaginan, tetapi dengan pemberian alkali mampu menyebabkan terjadinya transeliminasi gugusan 6-sulfat, yang menghasilkan 3,6-anhidro-Dgalaktosa. Dengan demikian derajat keseragaman molekul meningkat dan daya gelasinya juga bertambah (Winarno,1996).


Bab I Pendahuluan

Ì-11

Gambar I.2 Struktur Kimia Kappa-Karaginan (cPKelco ApS 2004)

Iota karaginan ditandai dengan adanya 4-sulfat ester pada setiap residu Dglukosa dan gugusan 2-sulfat ester pada setiap gugusan 3,6-anhidro-D- galaktosa. Gugusan 2-sulfat ester tidak dapat dihilangkan oleh proses pemberian alkali seperti kappa karaginan. Iota karaginan sering mengandung beberapa gugusan 6-sulfat ester yang menyebabkan kurangnya keseragaman molekul yang dapat dihilangkan dengan pemberian alkali. (Winarno,1996)

Gambar I.3 Struktur kimia iota karaginan (cPKelco ApS 2004)


Bab I Pendahuluan

Ì-12

Lambda karaginan berbeda dengan kappa dan iota karaginan, karena memiliki residu disulpat (1-4) D-galaktosa, sedangkan kappa dan iota karaginan selalu memiliki gugus 4-fosfat ester (Winarno,1996).

Gambar I.4 Struktur dasar lambda karaginan (cPKelco ApS 2004).

Monomer-monomer dalam setiap fraksi karaginan dihubungkan oleh jembatan oksigene melalui ikatan -1,4 glikosidik. Monomer-monomer yang telah berikatan tersebut digabungkan bersama monomer-monomer yang lain melalui ikatan -1,3 glokisidik yang membentuk polimer. Ikatan 1,3 glikosidik dijumpai pada bagian monomer yang tidak mengandung sulfat yaitu monomer D-galaktosa-4sulfat dan D-galaktosa-2-sulfat. Ion sulfat tidak pernah ada pada atom C3, ikatan 1,4 glikosidik terdapat pada bagian monomer yang mengandung jembatan anhidro yaitu monomer-monomer 2,6-anhidro-D-galaktosa-2-sulfat dan 3,6-anhidro-D-galaktosa serta pada D-galaktosa-2,6-disulfat (Glicksman,1983). Tabel I.1 Perbedaan Manomer Kappa-, Iota-, dan Lambda-Karaginan Fraksi karaginan Monomer


Bab I Pendahuluan

Ì-13

Kappa

D-galaktosa 4-sulfat 3,6-anhidro-D-galaktosa

Iota

D-galaktosa 4-sulfat 3,6-anhidro-D-galaktosa 2-sulfat

Lambda

D-galaktosa 2-sulfat D-galaktosa 2,6-disulfat

Sumber: Towle (1973) Gugus hidroksil dan sulfat pada karaginan bersifat hidrofilik sedangkan gugus 3,6-anhidro-D-galaktosa lebih hidrofobik. Lambda karaginan mudah larut pada semua kondisi karena tanpa unit 3,6-anhidro-D-galaktosa dan mengandung gugus sulfat yang tinggi. Karaginan jenis iota bersifat lebih hidrofilik karena adanya gugus 2-sulfat dapat menetralkan 3,6-anhidro-Dgalaktosa yang kurang hidrofilik. Karaginan jenis kappa kurang hidrofilik karena lebih banyak memiliki gugus 3,6anhidro-D-galaktosa (Towle 1983; cPKelco ApS, 2004). Secara khusus, karaginan memiliki sifat-sifat yang sangat mendominasi dan karena sifat-sifat tersebut karaginan banyak digunakan dalam berbagai industri terutama dalam aplikasi pangan. Sifat-sifat tersebut antara lain : a. Kelarutan Karaginan memiliki karakteristik kelarutan yang berbeda dari koloid hidrofilik pada umumnya. Kelarutan karaginan dalam air tergantung dari jenis karaginan,suhu, pH, kandungan ion, dan bahan terlarut lain. Karaginan jenis


Bab I Pendahuluan

Ì-14

kappa bersifat kurang hidrofilik karena lebih banyak memiliki gugus 3,6-anhidroD-galaktosa (Towle 1983; cPKelco ApS 2004). Suryaningrum (1988) menyatakan bahwa karaginan dapat membentuk gel secara reversibel artinya dapat membentuk gel pada saat pendinginan dan kembali cair pada saat dipanaskan. Pembentukan gel disebabkan karena terbentuknya struktur heliks rangkap yang tidak terjadi pada suhu tinggi Kelarutan kappakaraginan dalam berbagai medium dapat dilihat pada tabel berikut; Tabel I.2 Kelarutan Kappa-Karaginan pada Berbagai Medium Medium Air panas Air dingin Susu panas Susu dingin Susu dingin (Tetrasodium pyrophosphate) Larutan gula pekat Larutan garam pekat Pelarut organic b. Viskositas dan Berat Molekul Viskositas karaginan bergantung pada konsentrasi, suhu, adanya zat terlarut yang lain, tipe karaginan, serta berat molekulnya. Karaginan yang dijual secara komersial umumnya mempunyai viskositas antara 5 sampai 800 cps. Viskositas larutan karaginan terutama disebabkan oleh sifat karaginan sebagai polielektrolit. Gaya tolakan (repulsion) antar muatan-muatan negatif sepanjang rantai polimer yaitu gugus sulfat, mengakibatkan rantai molekul Kappa-Karaginan Larut di atas 60 C Larut dalam garam Na Larut Kental Mengental atau membentuk gel Larut dalam keadaan panas Tidak larut Tidak larut+ 0


Bab I Pendahuluan

Ì-15

menegang. Karena sifat hidrofiliknya, polimer tersebut dikelilingi oleh molekulmolekul air yang terimobilisasi, sehingga menyebabkan larutan karaginan bersifat kental (Guiseley et al. 1980). Moirano (1977) mengemukakan bahwa semakin kecil kandungan sulfat, maka nilai viskositasnya juga semakin kecil, tetapi konsistensi gelnya semakin meningkat. Adanya garam-garam yang terlarut dalam karaginan akan menurunkan muatan bersih sepanjang rantai polimer. Penurunan muatan ini menyebabkan penurunan gaya tolakan (repulsion) antar gugus-gugus sulfat, sehingga sifat hidrofilik polimer semakin lemah dan menyebabkan viskositas larutan menurun. Viskositas larutan karaginan akan menurun seiring dengan peningkatan suhu sehingga terjadi depolimerisasi yang kemudian dilanjutkan dengan degradasi karaginan (Towle 1973).

Gambar I.5 Perbandingan antara berat molekul dan viskositas Keterangan : A. Karaginan dengan kandungan utama garam natrium B. Karaginan dengan kandungan utama garam kalsium


Bab I Pendahuluan

Ì-16

(FAO Team, 1990) c. Gelling dan Melting Temperature Menurut Fardiaz (1989), pembentukan gel adalah suatu fenomena penggabungan atau pengikatan silang rantai-rantai polimer sehingga terbentuk suatu jala tiga dimensi bersambungan. Selanjutnya jala ini menangkap atau mengimobilisasikan air di dalamnya dan membentuk struktur yang kuat dan kaku. Sifat pembentukan gel ini beragam dari satu jenis hidrokoloid ke jenis lain, tergantung pada jenisnya. Gel mempunyai sifat seperti padatan, khususnya sifat elastis dan kekakuan. Kappa-karaginan dan iota-karaginan merupakan fraksi yang mampu membentuk gel dalam air dan bersifat reversible yaitu meleleh jika dipanaskan dan membentuk gel kembali jika didinginkan. Proses pemanasan dengan suhu yang lebih tinggi dari suhu pembentukan gel akan mengakibatkan polimer karaginan dalam larutan menjadi random coil (acak). Bila suhu diturunkan, maka polimer akan membentuk struktur double helix (pilinan ganda) dan apabila penurunan suhu terus dilanjutkan polimer-polimer ini akan terikat silang secara kuat dan dengan makin bertambahnya bentuk heliks akan terbentuk agregat yang bertanggung jawab terhadap terbentuknya gel yang kuat (Glicksman 1969). Jika diteruskan, ada kemungkinan proses pembentukan agregat terus terjadi dan gel akan mengerut sambil melepaskan air. Proses terakhir ini disebut sineresis


Bab I Pendahuluan

Ì-17

(Fardiaz 1989). Gelling temperature dari -karaginan dan iota- karaginan dapat dilihat pada Gambar 1.6 .

Gambar I.6 Gelling temperature dari -karaginan dan iota- karaginan Kemampuan pembentukan gel pada kappa dan iota karaginan terjadi pada saat larutan panas yang dibiarkan menjadi dingin karena mengandung gugus 3,6anhidrogalaktosa. Adanya perbedaan jumlah, tipe dan posisi gugus sulfat akan mempengaruhi proses pembentukan gel. Kappa karaginan dan iota karaginan akan membentuk gel hanya dengan adanya kation-kation tertentu seperti K, Rb dan Cs . Kappa karaginan sensitif terhadap ion kalium dan membentuk gel kuat dengan adanya garam kalium, sedangkan iota karaginan akan membentuk gel yang kuat dan stabil bila ada ion Ca2+, akan tetapi lambda karaginan tidak dapat membentuk gel (Glicksman 1983). Potensi membentuk gel dan viskositas larutan karaginan akan menurun dengan menurunnya pH, karena ion H+ membantu proses hidrolisis ikatan glikosidik pada molekul karaginan (Angka dan Suhartono 2000).+ +


Bab I Pendahuluan

Ì-18

Konsistensi gel dipengaruhi beberapa faktor antara lain: jenis dan tipe karaginan, konsistensi, adanya ion-ion serta pelarut yang menghambat pembentukan hidrokoloid (Towle 1973). d. Stabilitas pH Karaginan dalam larutan memiliki stabilitas maksimum pada pH 9 dan akan terhidrolisis pada pH dibawah 3,5. Pada pH 6 atau lebih umumnya larutan karaginan dapat mempertahankan kondisi proses produksi karaginan (cPKelco ApS 2004). Hidrolisis asam akan terjadi jika karaginan berada dalam bentuk larutan, hidrolisis akan meningkat sesuai dengan peningkatan suhu. Larutan karaginan akan menurun viskositasnya jika pHnya diturunkan dibawah 4,3 (Imeson 2003). Kappa dan iota karaginan dapat digunakan sebagai pembentuk gel pada pH rendah, tetapi tidak mudah terhidrolisis sehingga tidak dapat digunakan dalam pengolahan pangan. Penurunan pH menyebabkan terjadinya hidrolisis dari ikatan glikosidik yang mengakibatkan kehilangan viskositas. Hidrolisis dipengaruhi oleh pH, temperatur dan waktu. Hidrolisis dipercepat oleh panas pada pH rendah. (Moirano 1977). Karaginan umumnya digunakan pada industri makanan, khususnya sebagai emulsifier. Karaginan juga mempunyai kemampuan dengan konsentrasi rendah mengikat coklat ke dalam susu coklat. Karaginan, biasanya diproduksi dalam


Bab I Pendahuluan

Ì-19

bentuk garam Na, K, Ca. Jenis karaginan tersebut dapat berfungsi sebagai bahan pembentuk gel, pengemulsi, bahan pengental, penstabil, dan bahan pengikat. Rumus bangun karaginan sebagai berikut :

Gambar I.6 Struktur karaginan (Imeson, 2000)

Tabel I.3 Penerapan Karaginan dalam Produk - Produk dengan Bahan Dasar Air


Bab I Pendahuluan

Ì-20

Tabel I.4 Penerapan Karaginan dalam Produk Produk dengan Bahan Dasar Susu

Fungsi karaginan sebagai perekat pasta gigi menyaingi penggunaan Sodium carboxy methyl cellulose (SCMC) karena keunggulan kualitasnya dan penampilan karaginan dalam pasta gigi. Karaginan juga sangat penting dalam industri makanan binatang perairan (pet food), penyegar udara (air freshener), dan daging dalam hamburger sebagai substitusi lemak. Komposisi komponen penyusun karaginan dapat dilihat pada tabel berikut ini :

Tabel I.5 Komposisi Komponen Penyusun Karaginan dan Sifat Umum Karaginan Komponen penyusun Air Viskositas Kadar sulfat Kadar abu tak larut asam Abu Komposisi (%) 8 12 33.3 22Laporan Pra Desain Pabrik Karaginan 32 12 18 23Jurusan Teknik Kimia FTI-ITS

Bab I Pendahuluan

Ì-21

Beberapa sifat umum dari karaginan antara lain : SIFAT-SIFAT Kelarutan Air panas Air dingin Susu panas Susu dingin Larutan gula Larutan garam Larutan organic Larut suhu > 70 C Larut garam Na Larut Kental Larut (panas) Tidak larut Tidak larut+ o

KAPPA

IOTA Larut suhu > 70 C Larut garam Na Larut Kental Susah larut Larut (panas) Tidak larut+ o

LAMBDA Larut Larut semua garam Larut Lebih kental Larut (panas) Larut (panas) Tidak larut

Pembentukan Gel Efek kation membentuk gel kuat membentuk gel kuat Tidak dengan adanya K Tipe Gel pH netral dan Stabil alkali pH asam Terhidrolisis (panas). Stabil (gel) Terhidrolisis Stabil Stabil+

membentuk

dengan adanya Ca

2+

gel

Stabilitas

I.3 Sejarah dan Perkembangan Industri Karaginan Di Indonesia


Bab I Pendahuluan

Ì-22

Dewasa ini kebutuhan akan karaginan terus mengalami peningkatan sejalan dengan meningkatnya kebutuhan akan industri sebagai bahan dalam industri makanan, obat-obatan, kosmetik, tekstil, cat, dan industri lainnya. Karaginan, telah dikenal sejak abad 19 dan semula dikembangkan dari rumput laut merah kecil Irish Moss yang biasa tumbuh di perairan dingin. Industri karaginan berkembang pesat dengan ditemukannya berbagai jenis rumput laut lain yang mengandung karaginan tinggi dan dapat dibudidayakan di perairan tropis dengan biaya relatif murah. Volume pasar sekitar 15.000-20.000 ton / tahun dengan penyebaran Eropa (35 %), Asia Pasifik (25 %), Amerika Utara (25 %) dan Amerika Selatan (15 %). Penggunaan karaginan mayoritas untuk industri makanan dan kosmetika. Industri karaginan di Indonesia didirikan sejak tahun 1988. Menurut Asosiasi Pengusaha Budaya dan Industri Rumput Laut Indonesia (APBIRI), sampai pada tahun 1994 jumlah industri karaginan sebanyak 8 perusahaan yang memproduksi karaginan jenis refined maupun jenis semi refined dengan kapasitas terpasang 2.245 ton/tahun untuk semi refined dan 410 ton/tahun untuk jenis refined karaginan. Data industri karaginan yang terdapat di Indonesia dapat dilihat pada Tabel 1.5: Tabel 1.6 Industri karaginan yang ada di Indonesia Nama Perusahaan Bantimurung Produksi Semi Refined (ton) 5/powder Produksi Refined (ton) 20 Bahan Baku (ton)


Bab I Pendahuluan

Ì-23

Galic Seamatech Phoenix Karaginan murni SIA Centram Indoking Jumlah(Purwoto, H, Jurnal BPPT)

1200/powder 600/cheeps 100/cheeps 240/cheeps 100/powder 2245 Indonesia industri pengolahan

10 180 120 100 410 karaginan murni

4200 3600 300 35 960 1800 800 11715 sudah mulai

Di

dikembangkan di Lombok dan Sulawesi Selatan, yang hasil produknya sebagian diekspor dan sebagian digunakan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri. Produksi karaginan di Indonesia sekitar 4000 - 4500 ton, untuk ekspor sekitar 3200 - 3500 ton dan sisanya dipasarkan di dalam dalam negeri. Kebutuhan dalam negeri masih kurang dan selama ini dipenuhi dari impor ( Teknologi Pemanfaatan Rumput Laut, Dept.Kelautan dan Perikanan). Dibandingkan dengan negara-negara lain penghasil rumput laut yang mengandung karaginan, maka rumput laut yang mengandung karaginan di Indonesia termasuk kedua terbesar setelah Filipina.

I.4 Penggunaan Karaginan Karaginan memiliki banyak kegunaan, diantaranya sebagai bahan pembentuk gel, pengemulsi, bahan pengental, penstabil, dan bahan pengikat. Selain kegunaan dalam industri makanan, karaginan juga digunakan dalam manufaktur keramik, dalam farmasi, dan pupuk. 1. Industri makanan


Bab I Pendahuluan

Ì-24

Produk pangan yang dihasilkan meliputi cokelat, bakso, sosis, kue, biskuit, roti, mie, es krim, saus, kecap, serta daging olahan tanpa tulang (nugget). - Beer/wine/vinega : Mempercepat dan memperbaiki kejernihan. - Chocolate milk drink : Stabilizer dan memperbaiki viskositas. - Ice cream : Mencegah pembentukan kristal es dan memperbaiki rasa. - Sauces, dressing : Mengentalkan dan memperbaiki viskositas. - Daging dan unggas: Penstabil emulsi air/minyak selama proses preparasi, pemasakan dan penyimpanan serta mencegah denaturasi protein. - Mie : Meningkatkan daya tahan akibat over cooking dan dapat mengurangi jumlah pemakaian telur tanpa penurunan kualitas. (http://iinparlina.wordpress.com)

2. Industri Farmasi Mencegah kanker. Mengkonsumsi rumput laut yang kaya akan kandungan serat, selenium dan seng dapat mereduksi estrogen. Disinyalir level estrogen yang terlalu tinggi dapat mendorong timbulnya kanker. Penelitian yang dilakukan terhadap penderita kanker di Amerika menunjukkan bahwa wanita yang melakukan diet ketat dengan mengkonsumsi serat tinggi dan mengurangi asupan lemak dari daging dan susu mempunyai level estrogen yang rendah. Hal ini didukung oleh hasil penelitian Harvard School of Public Health Amerika telah membuktikan bahwa pola konsumsi wanita Jepang yang selalu menambahkan


Bab I Pendahuluan

Ì-25

rumput laut dalam menu makannya, menyebabkan wanita premenopause di Jepang mempunyai peluang tiga kali lebih kecil terkena kanker payudara dibandingkan dengan wanita Amerika. Mencegah penyakit stroke. Mengkonsumsi rumput laut dapat menyerap kelebihan garam pada tubuh sehingga dapat mengurangi tekanan darah tinggi pada seseorang. Mencegah terjadinya penurunan kecerdasan. Kandungan vitamin, mineral, asam amino dan enzym dalam rumput laut sangat potensial sebagai anti oksidan yang berperan dalam penyembuhan dan peremajaan kulit. Vitamin A (beta carotene) dan vitamin C bekerja sama dalam memelihara kolagen, sedangkan kandungan protein dari rumput laut penting untuk membentuk jaringan baru pada kulit. Mencegah terjadinya penuaan dini dan menjaga kesehatan kulit. Kandungan iodium pada rumput laut yang sangat tinggi dapat mengatasi defisiensi iodium pada tubuh yang berdampak pada penurunan kecerdasan seseorang. Sebagai makanan diet. Serat pada rumput laut bersifat mengenyangkan dan kandungan

karbohidratnya sukar dicerna sehingga akan menyebabkan rasa kenyang lebih lama. Disamping itu, serat pada rumput laut juga dapat membantu


Bab I Pendahuluan

Ì-26

memperlancar proses metabolisme lemak sehingga akan mengurangi resiko obesitas, menurunkan kolesterol darah dan gula darah. Sebagai antioksidan dan meningkatkan kekebalan tubuh. Kandungan klorofil dan vitamin C pada rumput laut (ganggang hijau) berfungsi sebagai anti oksidan sehingga dapat membantu membersihkan tubuh dari reaksi radikal bebas yang sangat berbahaya sehingga dapat meningkatkan sistem kekebalan tubuh. Sistem kekebalan tubuh yang kuat akan dapat menguruangi gejala alergi. Mencegah gejala osteoporosis. Rumput laut mengandung kalsium sepuluh kali lebih tinggi dibandingkan dengan susu, sehingga rumput laut sangat tepat dikonsumsi untuk mengurangi dan mencegah gejala osteoporosis. Mencegah penyakit gangguan pencernaan. Rumput laut juga membantu pengobatan tukak lambung, radang usus besar, susah buang air besar dan gangguan pencernaan lainnya.

3. Industri-indistri lain Dalam industry suspense dan slurry, karaginan berinteraksi sangat baik dengan pigmen seperti kalsium karbonat, dikalsium fosfat, silica, dan alumina. Dalam kenyataannya, iota karaginan akan berfungsi seperti dispersan pada pigmen-pigmen kalsium dengan kadar solid yag tinggi (72 79%), sehingga


Bab I Pendahuluan

Ì-27

merupakan dispersan yang lebih efektif daripada dispersan lain yang sudah dipakai di industry (mial Dispex N40). Dalam industry anti-icer, ethylene glycol dan polyol lain telah lama digunakan untuk menghilangkan akumulasi es dan salju dari peralatan. Tanpa adanya polimer thickening, larutan glikol akan cepat mongering sehingga proteksi yang dihasilkan juga akan berkurang. Karaginan sangat larut dalam air panas atau campuran glikol sehingga sangat efektif dipakai. Karaginan berinteraksi dengan glikol sehingga bisa berperan sebagai thickener untuk berbagai jenis fluida. Untuk sistem anti-icers, sistem hendaknya tidak beracun dan aman terhadap lingkungan, sehingga penggunaan polimer thickening sangatlah terbatas. Karaginan sendiri bersifat tidak beracun, food grade, dana aman untuk lingkungan. Dalam industri kertas, karaginan bisa digunakan untuk memperkuat serat selulosa sehingga meningkatkan kualitas produk kertas. Selain itu karaginan juga bisa dipakai dalam industry tekstil dan karpet, boikatalis, air freshener, dan sebagainya. Penggunaan karaginan akan bertambah makin meluas dan makin banyak di masa yang akan datang, sehingga permintaan terhadap hasil pengolahan rumput laut ini akan terus meningkat di masa mendatang. Prosentasi penggunaan karaginan dalam industri bisa dilihat pada Tabel I.6 Tabel I.7 Persentase Penggunaan Karaginan dalam Industri


Bab I Pendahuluan

Ì-28

Aplikasi Dairy Meat and poultry Water gels PES food grade Toothpaste Lain-lain Total I.4 Standar Mutu Karaginan 50.000 50.000 80.000 20.000 20.000

Ton 110.000 33 15 15 25 6 6 100

%

330.000

Standar mutu karaginan merupakan ketetapan atau persyaratan yang menjadi acuan dalam industri pengolahan karaginan. Indonesia belum mempunyai standar mutu karaginan tetapi secara internasional telah dikeluarkan spesifikasi mutu karaginan sebagai persyaratan minimum yang diperlukan bagi suatu industri pengolahan baik dari segi teknologi maupun dari segi ekonomi yang meliputi kualitas hasil ekstraksi rumput laut (Doty, 1986 dalam Sodikin, 2010). Menurut Agricultur Organization (FAO), Food Chemicals Codex (FCC), dan European Economic Community (EEC), standar mutu karaginan yang baik yaitu memiliki kadar air maksimal 12 %, kekuatan gel 685,50 13,43 dyne/cm (gel karaginan komersial) dan kadar abu sebesar 15-40 (FAO;EEC) dan 18-40 (FCC) (A/S Kobenhvsn Pektinfabrik, 1978). Untuk lebih jelasnya standar mutu karaginan menurut FAO, FCC dan EEC dapat dilihat pada tabel 4 dibawah ini.

Tabel 1.8 Spesifikasi Mutu Karaginan Spesifikasi Zat volatil (%) Sulfat (%) Kadar abu (%) Viskositas (cP) Kadar Abu Tidak Larut Logam Berat : FAO Maks. 12 15-40 15-40 Min. 5 Maks. 1 FCC Maks. 12 18-40 Maks. 35 Maks. 1 EEC Maks. 12 15-40 15-40 Maks. 2


Bab I Pendahuluan

Ì-29

Pb (ppm) As (ppm) Cu (ppm) Zn (ppm) Kehilangan karena pengeringan (%)

Maks. 10 Maks. 3 Maks. 12

Maks. 10 Maks. 3 Maks. 12

Maks. 10 Maks. 3 Maks. 50 Maks. 25 -

Sumber : A/S Kobenhvns Pektifabrik (1978)

I.6 Perkiraan Kapasitas Penentuan kapasitas produksi pabrik karaginan ditentukan berdasarkan jumlah kebutuhan dalam negeri. Data kebutuhan karaginan diambil dari data Dinas Perikanan dan Kelautan antara tahun 2003 sampai 2009 yaitu sebagai berikut: Tabel I.9 Data Dinas Perikanan dan Kelautan terhadap Kebutuhan Karaginan TAHUN 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 EKSPOR 27286 33786 43168 57443 62998 69324 63772 IMPOR 15133 18729 42400 34593 42400 78473 59686 KONSUMSI 238000 256600 276800 298700 322500 PRODUKSI 59850 59700 1543502 49350 32000 24300 570920 -

Tabel 1.10 Perhitungan Ekspor Karaginan Tahun 2014 TAHUN EKSPOR 2003 27286 2004 33786 2005 43168 2006 57443 2007 62998 2008 69324 2009 63772 i rata-rata = i 0,2382 0,2777 0,3307 0,0967 0,1004 -0,0801 0,1606


Bab I Pendahuluan

Ì-30

Tabel 1.11 Perhitungan Impor Karaginan Tahun 2014 TAHUN IMPOR 2003 15133 2004 18729 2005 42400 2006 34593 2007 42400 2008 78473 2009 59686 i rata-rata = i 0,2376 1,2639 -0,1841 0,2257 0,8508 -0,2394 0,3591

Tabel 1.12 Perhitungan Produksi Karaginan Tahun 2014 TAHUN PRODUKSI 2003 59850 2004 59700 2005 54350 2006 49350 2007 32000 2008 24300 2009 57092 i rata-rata = i -0,0025 -0,0896 -0,0920 -0,3516 -0,2406 1,3495 0,0955

Tabel 1.13 Perhitungan Konsumsi Karaginan Tahun 2014 TAHUN KONSUMSI 2006 238000 2007 256600 2008 276800 2009 298700 2010 322500 i rata-rata = i 0,0782 0,0787 0,0791 0,0797 0,0789

Pabrik direncanakan beroperasi pada tahun 2014, sehingga prediksi peluang kapasitas untuk tahun tersebut dapat dihitung dengan persamaan berikut : V' = V ( 1 + i) Keterangan:N


Bab I Pendahuluan

Ì-31

V = Volume produk pada tahun 2014 V = Volume produk pada tahun 2009 i = Pertumbuhan rata-rata produk pada tahun 2003-2009 N = Selang waktu dari tahun 2003-2009 Dari persamaan diatas didapatkan prediksi produksi, ekspor, impor dan konsumsi Karaginan tahun 2014 sebagai berikut : Produksi tahun 2011 Ekspor tahun 2011 Impor tahun 2011 Konsumsi tahun 2011 = = 90.092,258 ton/tahun 134.292,05 ton/tahun

= 276.746,25 ton/tahun = 437.001,28 ton/tahun

Dari data prediksi produksi, ekspor, impor dan konsumsi diatas dapat dihitung perkiraan kapasitas pabrik yang didirikan pada tahun 2011 sebagai berikut : Perkiraan kapasitas = (Konsumsi + Ekspor) - (Produksi + Impor) = 22584822,4971 kg/tahun = 22584,822 ton/tahun

I.4 Penentuan Lokasi Dalam menetapkan lokasi atau letak suatu pabrik ada beberapa faktor yang harus dipertimbangkan. Faktor-faktor serupa juga berlaku dalam pendirian pabrik karaginan. Faktor-faktor yang menjadi dasar pertimbangan pemilihan lokasi pendirian pabrik karaginan ini antara lain : 1. Faktor transportasi


Bab I Pendahuluan

Ì-32

Pemilihan lokasi pabrik diusahakan dekat dengan sarana transportasi yang memadai seperti jalan utama dan pelabuhan sehingga transportasi untuk perolehan bahan baku maupun pendistribusinya tidak menjadi suatu masalah. 2. Faktor bahan baku Bahan baku utama yang berupa Eucheuma cottonii mudah didapat dari pembudidayaan di kabupaten Sumenep karena dekat dengan sumber ganggang laut dan ditunjang oleh mudahnya transportasi. 3. Faktor pemasaran Transportasi yang menunjang membuat hasil produk perusahaan ini dapat dipasarkan dengan mudah dan diusahakan lokasi pabrik dekat dengan daerah pemasaran. 4. Faktor persediaan daya (power) Tersedianya fasilitas tenaga listrik dari PLN yang memadai dan murah di daerah ini sangat mendukung proses produksi. 5. Faktor tenaga kerja Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mendukung proses cukup banyak. Tenaga kerja ini dengan mudah dapat diperoleh karena lokasi pabrik tidaklah terlalu jauh dari pemukiman penduduk. 6. Faktor persediaan air Tersedia air yang memadai diperlukan baik untuk sanitasi, maupun untuk kebutuhan proses/utilitas.


Bab I Pendahuluan

Ì-33

Berdasarkan pertimbangan diatas, maka pabrik ditetapkan akan didirikan di daerah Madura, kabupaten Sumenep yang merupakan salah satu kabupaten di Provinsi Jawa Timur yang potensial untuk pengembangan rumput laut.


bab i revisi 20 oktober

Documents