log i akselera tor dan proses bahan - bat anrepo-nkm.batan.go.id/2919/1/aplikasi mesin berkas...

8
Edisi khusus. Juli 2006 ISSN 14/1-1349 APLIKASI MESIN· BERKAS ELEKTRON DI PUSA T TEKNO- LOG I AKSELERA TOR DAN PROSES BAHAN - BAT AN Djoko S. Pudjorahardjo Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan. BATAN ABSTRAK APLIKASI MESIN BERKAS ELEKTRON DI PUSAT TEKNOLOGI A KSELERA TOR DAN PROSES BAHAN - BATAN. Mesin Berkas Elektron (MBE) di Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan (PTAPB) BAl/tN Yogyakarta mulai dioperasikan secara resmi pada bulan Desember 2003. MBI': dengan energi berkas elektron maksimum 3S0 keV ini merupakan MBE hasil rancangbangun para pene/iti dan teknisi di Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan yang ketika itu masih bernama Pusat Penelitian dan Pengemhangan Teknologi Maju. MBE ini termasuk MBE energi rendah (E $ SOO ke V). sehingga apabila mengacu pada kecenderungan teknologi MBE di dunia. maka MBE ini cocok untuk aplikasi di bidang industri. Aplikasi MBE di bidang industri banyak dilakukan untuk proses radiasi produk-produk industri. Saat ini MBE di PTAPB dapat dimanfaatkan untuk proses pelapisan permukaan, misalnya pada permukaan kayu untuk proses curing of coating. dan proses pengawetan bahan pangan, misalnya teplll1g terigu untuk memperpanjang umur simpan. Status aplikasi terse bill saat ini masih tahap lithang aplikasi awal. belzl1nsampai pada tahap produksi. Berdasarkan hasi/ /itbang aplikasi yang masih awal terselJllt. maka kedua jenis aplikasi tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan parameter operasi MBI':sebagai berikut: energi berkas elektron sekitar 300 ke V, arus berkas elektron sekitar 0, S mA dan kecepatan konveyor I cm/detik untuk proses curing of coating papan kayu dan 4 cm/detik untuk proses radiasi tepl/ng terigu. ABSTRACT APPLICATION OF ELECTRON BEAM MACHINE AT THE CENTER FOR ACCELERATOR AND MATERIAL PROCESS TECHNOLOGY-BATAN. Electron Beam Machine (EBM) at the Center for Accelerator and Material Process Technology BATAN Yogyakarta had been official(v operated since December 2003. The EBM with the maximum electron beam energy of 3S0 keV was designed and constructed by the researchers and engineers of the Center for Accelerator and Material Process Technology which was the Center for Research and Development of Advanced Technology. The EBM is categorized into the low energy EBM (E $ SOO keV). so ifwe refer to the trend of EBM technology in the world. the EBM of the Center for Accelerator and Material Process Technology is applicable for industry. The applications of EBM in industry are mostry for radiation processing of industrial products. Current(v the EBM of the Center for Accelerator and Material Process Technology is applicable for ,I'll/facecoating, e.g. curing of coaling of wood, as well as for food preservation. e,g. irradiation of wheat flour for extending the .vtorage life. The current status of these applications is still the preliminary applied research. Based on the results of the research. it i.vconcluded that the applied research can be conducted by using thefollowing EBM operation parameters: electron beam energy - 300 keV, electron beam current - O.S mA, conveyor velocity - I cm/sec for curing of coaling of wood. For iradiation processing of wheat flour we need conveyor velocity - 4 cm/sec, whereas the electron beam energy and electron beam current are more or less the same as the curing of coating process. PENOAHULUAN Mesin herkas elektron (MBE) merupakan mesin pemercepat partikcl di mana jenis partikcl yang dipcrcepat adalah elcktron. Di ncgara-ncgara maju MBE telah dimanfaatkan untuk hcrhagai kcpcrluan. Contohnya di bidang industri. MBE dimantltatkan untuk proscs radiasi produk-produk industri scpcrti bahan isolasi kabcl. lahung plaslik. ban mobil. dan lain-lain agar kualilasnya lebih unggul. Disamping itu MBE juga Prosiding Pertemllan dan Presentasi IImiah Teknologi Akselerator dan Aplikasinya I:'disi klll/,I·lIs . .filii 2006 : 70 - 77 dimanfaatkan untuk sill/ace treatment hchcrapa macam material scperti pita Illagnclik. kayu lapis. PCB. kertas. keraillik dekoratif. dan lain-lain. sterilisasi peralatan medis. kcmasan makanan dan buah-buahan agar tidak cepat husuk. serta untuk pengolahan gas buang industri agar tidak mel11- bahayakan lingkunganill. Di Indonesia tcknologi MBE mulai di- manfaatkan kurang Ichih pad a 2 dekadc yang lalu. tcrutama untuk proses pengeringan pada pclapisan 70

Upload: dangcong

Post on 25-Mar-2019

231 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: LOG I AKSELERA TOR DAN PROSES BAHAN - BAT ANrepo-nkm.batan.go.id/2919/1/Aplikasi Mesin Berkas Elektron Di Pusat...Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan. BATAN ABSTRAK APLIKASI

Edisi khusus. Juli 2006 ISSN 14/1-1349

APLIKASI MESIN· BERKAS ELEKTRON DI PUSA T TEKNO­LOG I AKSELERA TOR DAN PROSES BAHAN - BAT AN

Djoko S. PudjorahardjoPusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan. BATAN

ABSTRAK

APLIKASI MESIN BERKAS ELEKTRON DI PUSAT TEKNOLOGI AKSELERA TOR DAN PROSESBAHAN - BATAN. Mesin Berkas Elektron (MBE) di Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan(PTAPB) BAl/tN Yogyakarta mulai dioperasikan secara resmi pada bulan Desember 2003. MBI': denganenergi berkas elektron maksimum 3S0 keV ini merupakan MBE hasil rancangbangun para pene/iti danteknisi di Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan yang ketika itu masih bernama Pusat Penelitian

dan Pengemhangan Teknologi Maju. MBE ini termasuk MBE energi rendah (E $ SOO ke V). sehinggaapabila mengacu pada kecenderungan teknologi MBE di dunia. maka MBE ini cocok untuk aplikasi dibidang industri. Aplikasi MBE di bidang industri banyak dilakukan untuk proses radiasi produk-produkindustri. Saat ini MBE di PTAPB dapat dimanfaatkan untuk proses pelapisan permukaan, misalnya padapermukaan kayu untuk proses curing of coating. dan proses pengawetan bahan pangan, misalnya teplll1gterigu untuk memperpanjang umur simpan. Status aplikasi tersebill saat ini masih tahap lithang aplikasiawal. belzl1nsampai pada tahap produksi. Berdasarkan hasi/ /itbang aplikasi yang masih awal terselJllt.maka kedua jenis aplikasi tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan parameter operasi MBI':sebagaiberikut: energi berkas elektron sekitar 300 ke V, arus berkas elektron sekitar 0, S mA dan kecepatan konveyorI cm/detik untuk proses curing of coating papan kayu dan 4 cm/detik untuk proses radiasi tepl/ng terigu.

ABSTRACT

APPLICATION OF ELECTRON BEAM MACHINE AT THE CENTER FOR ACCELERATOR AND

MATERIAL PROCESS TECHNOLOGY-BATAN. Electron Beam Machine (EBM) at the Center forAccelerator and Material Process Technology BATAN Yogyakarta had been official(v operated sinceDecember 2003. The EBM with the maximum electron beam energy of 3S0 keV was designed andconstructed by the researchers and engineers of the Center for Accelerator and Material ProcessTechnology which was the Center for Research and Development of Advanced Technology. The EBM iscategorized into the low energy EBM (E $ SOO keV). so ifwe refer to the trend of EBM technology in theworld. the EBM of the Center for Accelerator and Material Process Technology is applicable for industry.The applications of EBM in industry are mostryfor radiation processing of industrial products. Current(vthe EBM of the Centerfor Accelerator and Material Process Technology is applicable for ,I'll/facecoating,e.g. curing of coaling of wood, as well as for food preservation. e,g. irradiation of wheat flour for extendingthe .vtorage life. The current status of these applications is still the preliminary applied research. Based onthe results of the research. it i.vconcluded that the applied research can be conducted by using thefollowingEBM operation parameters: electron beam energy - 300 keV, electron beam current - O.S mA, conveyorvelocity - I cm/sec for curing of coaling of wood. For iradiation processing of wheat flour we needconveyor velocity - 4 cm/sec, whereas the electron beam energy and electron beam current are more or lessthe same as the curing of coating process.

PENOAHULUAN

Mesin herkas elektron (MBE) merupakanmesin pemercepat partikcl di mana jenispartikcl yang dipcrcepat adalah elcktron.

Di ncgara-ncgara maju MBE telah dimanfaatkanuntuk hcrhagai kcpcrluan. Contohnya di bidangindustri. MBE dimantltatkan untuk proscs radiasiproduk-produk industri scpcrti bahan isolasi kabcl.lahung plaslik. ban mobil. dan lain-lain agarkualilasnya lebih unggul. Disamping itu MBE juga

Prosiding Pertemllan dan Presentasi IImiah TeknologiAkselerator dan Aplikasinya

I:'disi klll/,I·lIs. .filii 2006 : 70 - 77

dimanfaatkan untuk sill/ace treatment hchcrapamacam material scperti pita Illagnclik. kayu lapis.PCB. kertas. keraillik dekoratif. dan lain-lain.sterilisasi peralatan medis. kcmasan makanan danbuah-buahan agar tidak cepat husuk. serta untukpengolahan gas buang industri agar tidak mel11­bahayakan lingkunganill.

Di Indonesia tcknologi MBE mulai di­manfaatkan kurang Ichih pad a 2 dekadc yang lalu.tcrutama untuk proses pengeringan pada pclapisan

70

Page 2: LOG I AKSELERA TOR DAN PROSES BAHAN - BAT ANrepo-nkm.batan.go.id/2919/1/Aplikasi Mesin Berkas Elektron Di Pusat...Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan. BATAN ABSTRAK APLIKASI

Edisi khusus, Juli 2006 ISSN 14/1-1349

Agar masyarakat pengguna mempunyaigal1loaran yang jclas l1lengenai MBI': yang ada dil''1'AI'B, maka perlu disampaikan spesilikasi teknisMBE tersebut. Dengan demikian mereka dapalmeraneang suatu pemanfaatan dari MI3E tersebutsesuai dengan bidang penelitiannya. Adapunspesifikasi teknis MI3E yang ada di 1'1' APB sepertipada Tabel I.

tersebut dapat diselesaikan. Olch karena itu MBE diPTAPB ini harus dapat dimanfaatkan secaraoptimal, baik oleh para peneliti di lingkunganBAl'AN maupun dari Iuar BAT AN sepertiPerguruan Tinggi. Industri, dan lain-lain.

Pemanfaatan MI3E di PTAI'I3 yang optimaldapat terwujud apabila MAE tersebut sudah dikenalsecara luas oleh masyarakat pengguna. Saat inimasih sedikit pengguna yang mengenal MBE di1'1' APB, oleh karena itu perlu ada upaya sosialisasiuntuk mempromosikan MBE PTAPI3 oleh BArAN.Sosialisasi dapat berupa ceramah. seminar. pameran(open house), atau menggunakan media internet.Oalam makalah ini diinrormasikan oeberapa halmengenai MAE 350 keV/lO mA di PTAPB yangmeliputi spesifikasi 'teknis dan beoerapa kemung­kinan aplikasi yang dapat dilakukan dengan MBEterseout, dengan harapan MBE PTAI'B dapa!tersosialisasikan melalui Seminar Sehari Akselerator

ini kepada masyarakat pengguna. oaik dari I3ATANmaupaun dari luar AATAN.

kayu lapis dan parkel. vulkanisasi karel, polimeri­sasi, dan proses radiasi lainnya. Pelopor pemanfaat­an MBE untuk proses radiasi di Indonesia adalahBATAN, yaitu di kawasan Pusat Penelitian TenagaAtom (I'PTA) Pasar Jumat Jakarta. Oi sana terdapat2 ouah MBE masing-masing dengan energi 300 keV(tipe EPS 300 buatan NHV Jepang) dan 2 MeV(tipe GJ-2 ouatan SXFEM Cina). Selain BAT AN,industri ban mobil Indonesia seperti PT. GadjahTunggal dan Bridgestone juga sudah menggunakanMBE untuk meningkatkan mutu dari· produksi banmobil12J.

Oi I'usat Teknologi Akselerator dan ProsesBahan (PTAPB) BATAN Yogyakarta saat ini jugasudah ada MBE hasil rancangbangun sendiri.Kegiatan rancangbangun MBE 350 keV/lO mAdimulai pad a tahun 1997 hingga selesai dandircsmikan pengopcrasiannya oleh Menteri NegaraRisct dan Teknologi Republik Indonesia pada bulanOesember 2003. MBE ini merupakan kebanggaan8A TAN. khususnya 1'1' APB, karena mulai darilahap pCnlm:angan. pCl1louatan, pengkonslruksiankomponcn-komponen MBE hingga ujicobapcngopcrasian MBE diker:iakan sendiri oleh parapcncliti dan tcknisi I'TAI'B yang kctika ilu l1lasihoernama Pusat I'enclitian dan PcngcmoanganTeknologi Maju (P3TM).

Raneangoangun MBE ini dilaksanakan de­ngan prinsip learning by doing, yaitu melaksanakanrancangoangun MBE sambil belajar, baik melaluiliteratur, training di luar negeri maupun diklatakselerator yang diadakan di BATAN. Walaupundengan pendanaan yang tersendat-sendat tetapikarena tekad dan motivasi yang kuat untuk dapatmewujudkan sebuah MBE maka akhirnya MBE

SPESIFIKASI

PTAPB

TEKNIS MBE DI

Tabel 1. Spesifikasi Teknis MBE 350 key/tO mA di Pusat Teknologi Akseleratordan Proses Bahan.

Model BA-350/l 0/03

Energi elektron maksimum

350 keV

Arus elektron maksimum

10 mA

Ukuran berkas iradiasi

1200 mm x 60 mm

Oaya listrik

5 kVA

Kecepatan konvcyor

0,18 - 0,3 m/mcn it

Sumoer elektron

Tipe termionik, filamen dari tungsten, housing dari SS

Sumber tegangan tinggi

Tipe Cockroft-Walton, kapasitas 500 kV/20 mA

Sislem pemrokus

Lensa magnetik solenoid, panjang kumparan 100 em

Sistcm pemayar

Kumparan elcktromagnet. pole bcrbentuk trapcsium, medanmagnct maksimum 90 gauss.Jendela

Bahan titanium. tebal 50 11m

Sistcm vakum

Pompa rotari dan turbo molckul

APLIKASI MESIN BERKAS ELEKTRON 01 PUSAT TEKNO­LOGI A KSELERA TOR DAN PROSES BAHAN - BATAN

Ojoko S. PlIdjorahardjo

71

Page 3: LOG I AKSELERA TOR DAN PROSES BAHAN - BAT ANrepo-nkm.batan.go.id/2919/1/Aplikasi Mesin Berkas Elektron Di Pusat...Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan. BATAN ABSTRAK APLIKASI

Edisi khllslIs. Juli 2006

APLIKASI MBE DI PTAPB

MBE energi rendah (E :5 500 keY) banyakdimanfaatkan di bidang industri dan saat ini telahberkembang pesat, terutama dengan berkembangnyasistem instrumentasi dan kendali MBE berbasis

teknologi komputer yang memungkinkan peng­operasian MBE menjadi mudah sebagaimana tuntut­an dunia industri. Pemanfaatan MBE di bidangindustri antara lain adalah untuk proses pengeringanpad a pelapisan permukaan (curing of coating),pengawetan bahan-bahan makanan (food preser­vation), sterilisasi peralatan medis, pembentukanikatan silang (cross linking) pada bahan-bahanplastik, karet dan bahan isolasi kabel, polimerisasi,dan lain-lainPI. MBE yang ada di PTAPB merupa­kan MBE energi rendah (350 keY) sehinggamemungkinkan untuk dimanfaatkan di bidangindustri seperti tersebut di atas. Berikut diuraikan

beberapa aplikasi di bidang industri yang dapatdilakukan dengan MBE di PTAPB.

Aplikasi MBE Untuk Pelapisan Permukaan

!\plikasi MBE untuk pelapisan permukaan(surface coating) merupakan satu diantara sekianbanyak aplikasi teknologi MBE. Pelapisan per­mllkaan pada umumnya dilakukan dengan tujuanuntuk meningkatkan kllalitas permukaan suatumaterial sehingga sesuai dengan yang diinginkan.Kenyataan bahwa permukaan suatu material ataubarang setelah sekian lama digunakan akanmengalami kerusakan yang dapat disebabkan olehlingkllngan (misalnya korosi, oksidasi), ataudisebabkan oleh gesekan dengan benda lain. Olehkarena itu kemudian dilakukan pelapisan permukaanlIntlik meningkatkan kualitas permukaan barangtersebut sehingga lebih tahan terhadap pengaruhlingkllngan ataupun terhadap goresan. Disampingitu pclapisan permukaan juga dapat dilakukandengan tujuan agar permukaan barang menjadi lebihindah dan menarik sehingga akan meningkatkannilai jual barang tersebutl4J.

Pada proses pelapisan permukaan suatumaterial. berkas elektron berkelakuan sebagaisumber energi yang berfungsi untuk mempermudahatau mempercepat reaksi kimia yang diperlukandalam proses pelapisan permukaan. Pad a carakonvensional, reaksi kimia biasanya berlangsungmelalui inisiator bahan kimia dan energi panas.Tetapi dengan radiasi berkas elektron pemakaianbahan kimia dan panas sangat sedikit, baik jenismaupun kadamya, karena sudah terwakili oleh sum­ber radiasi elektron tersebut. Oleh karena itu

proscs-nya dapat dilakukan pada suhu kamar,disamping itu prosesnya mudah dikontrol/dipantau,sederhana, cepat, be bas pencemaran baik udara

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah TeknologiAkselerator dan Aplikasinya

Edisi khusus. Juli 2006 : 70 - 77

/SSN /4//-/349

maupun limbah padat, serta produk yang dihasilkantidak mengandung bahan beracun. Keuntungan laindari pelapisan permllkaan mcnggunakan M BEadalahl5J:

I. Ramah lingkungan, karena tidak menggllnakanlarutan bahan organik sehingga tidak te~iadi uapberacun yang dapat mencemari lingkungan.

2. Produktivitas tinggi. karena proses radiasiberlangsung sangal eepal dan kllalilas hasilnyasangat bagus sehingga sangal cocok lInlukaplikasi industri.

3. Untuk bahan-bahan subslral yang sensilifterhadap panas tidak menjadi masalah. karenaproses radiasi ini berlangsllng pada suhu kamar.

4. Prosesnya mudah dikendalikan melalui

pengaturan berkas elcktron yang keluar darimesin berkas elektron.

5. Untuk produksi masal maka biaya operasinyacukup murah.

Pada Tabel 2 ditampilkan perbandingan prosespelapisan permukaan menggunakan radiasiultraviolet, berkas eleklron dan eara konvensional(katalisator).

Pelapisan permukaan menggllnakan bcrkaselektron memerlukan sualll bahan pelapis yangdiseblll radiation curable materials. Bahan lerseblll

merupakan suatu cairan yang cllkup pekal. padaumumnya merupakan sllatu campuran alall formulayang terdiri dari bahan-bahan sebagai berikllli7J:

• Oligomer: berfungsi unluk memberikan sifal

dasar terhadap hasil pelapisan. Beberapa jenisoligomer antara lain adalah acrylated epG.\Y.acrylated polyester. acrylated urethane danacrylated silicone. Masing-masing jenis oligomertersebut memberikan sifat yang spesilik Icrhadaphasil pelapisan.

• Monofunctional monomer: berfungsi sebagaipengatur kepekatan radiation curable materials

dan mempercepat proses curing. Monojilllctionalmonomer hanya mempunyai sebuah unsaturated

structure atau double bond, sehingga bila tcrkenaradiasi akan cepat bereaksi dan menyatu denganmaterial yang diproses. Monojilllctional monomer

juga mempenagruhi sifat-sifat pelapisan.misalnya kekerasan dan neksibilitas.

• Multifunctional monomer: berfungsi untukmembentuk chemicals linkage atau cross linkingantara segment-segment oligomer.

• Inisiators: berfungsi untuk menginisialisasiproses cross linking; inisiators biasanya berupabahan kimia yang apabila terkena radiasi akanmengalami disosiasi menjadi radikal bebas yanglebih reaktif dibandingkan dengan radikal

72

Page 4: LOG I AKSELERA TOR DAN PROSES BAHAN - BAT ANrepo-nkm.batan.go.id/2919/1/Aplikasi Mesin Berkas Elektron Di Pusat...Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan. BATAN ABSTRAK APLIKASI

Edisi khusus. Juli 2006

monomer. Tetapi untuk proses radiasi menggu­nakan berkas elektron inisiators tidak diperlukan,karcna clcktron dapat langsung mcnimhulkanrcaksi cron' linking.

• Additives: hcrfungsi untuk memoditikasi per­

formance pclapisan dan meningkatkan sifat-sifat

ISSN f.l1I-1349

khusus. Misalnya, waxes untuk meningkatkanketahanan tcrhadap goresan, silicone oil danfatty acids mcningkatkan sifat-silllt slip dananti-blocking. Contoh-contoh lain dariadditives adalah stabilizers. color pigment .defoamer. adhesion promoter danJlalling agent.

Tabel 2. Perbandingan proses pelapisan permukaan menggunakan radiasi ultraviolet,berkas elektron dan cara konvensional (katalisator)161.

UltravioletBerkas ElektronKonvensional

Energi oengeringan (curin$!)3 - 6 eY50 - 350 keY-

Waktu pengeringan (curinJ;!)detik - menitdetikmenit - jam

Penetrasi

terbataslebih tebal-Efisicnsi energi

15%60%rclatif rcndahAtmosfcr radiasi

tidak oerlu inertinerttidak oerlu inertFotoinisiator

~5%tidak dperlukankatalisator ~ 5 %Kapasitas produksi

mediumtinggircndah

Jcnis pelapisantransparan/heningtransparan dan berwarna/opaktransparan dan

bcrwarnaPelindung untuk keamanan

sederhanakomplekssederhanaHarga alat

relatif rendahtinggirendah

Radiation curable materials bila dikenai radiasi

cncrgi tinggi seperti berkas elektron akan menjadisangat keras, karena akan terjadi suatu reaksi kimiayang mcmbentuk suatu susunan molekul tigadimensi. Permukaan bahan yang sudah terlapisidengan bahan semacam itu akan bersifat sangatkcras. tahan terhadap bahan-bahan kimia yangbersifat merusak, tahan terhadap abrasi atau keausandan tahan terhadap panas.

Pelapisan Permukaan K.ayu

Diantara pemanfaatan MBE untuk pelapisanpermukaan yang telah dapat dilakukanmenggunakan MBE di PTAPB adalah prosespengeringan pada pelapisan (curing of coating)permukaan kayu. Hal ini sebenarnya bukan halyang baru karena telah lama dilakukan di PusatAplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi (PA TIR)BATAN I'asar Jumat untuk pelapisan permukaanparquel (papan kayu untuk lantai). Dengan telahdapat dioperasikannya MBE 350 keY di PTAPBmaka sckarang proses pengeringan pada pelapisankaYlIjuga dapat dilakukan di PT APB.

I'emanfaatan teknologi MBE di industri per­kaYlIan Indoncsia sangat potensial karcna IndonesiaI11crupakan ncgara penghasil kayu yang bcsar didunia. Industri perkayuan di Indonesia berkembangdcngan pcsal scjalan dcngan kchijaksanaanpCl11crintah dalam usaha mengalihkan ekspor kayudari bcnluk gelondongan ke bentuk kayu jadi atausctcngah jadi. Hal tcrsebut terlihat dengan mening­katnya jumlah industri pengolah kayu menjadi

APUKASI MESIN BERKAS EI.EKTRON 01 PUSAT TEKNO­LOGI A KSELERATOR OAN PROSES BAHAN - BATAN

Djoko S. PlIdjorahardjo

barang jadi atau setengah jadi, misalnya kayu lapis.papan partikel, mebel. lantai kayu. panel dinding.dan sebagainyalSJ•

Pad a umumnya tujuan pelapisan permukaanpapan kayu ada 2 macam, yaitu untuk menamhahkeindahan dan meningkatkan kualitas permukaansehingga lebih tahan bahan kimia, tahan panas dantahan gores. Proses pelapisan papan kayu memer­lukan 2 tahap pekerjaan, yaitu pelapisan dasar (base

coaling) dan pelapisan atas (lop coating). Untukpelapisan dasar mula-mula papan kayu diamplas.kemudian dilapisi dengan oligomer dan selanjutnyadiiradiasi dengan berkas elektron. Untuk pelapisanatas, papan kayu yang telah diiradiasi tersebutdiamplas lagi, kemudian dilapisi dengan pelapis atas

. dan diiradiasi lagi. Keuntungan pelapisanperrnukaan kayu menggunakan MBE hiladibandingkan dengan cara konvensional adalahlsJ:

• Kecepatan produksi relatif tinggi sehingga ruangoperasi yang digunakan relatif lebh sempit.

• Bebas dari bahan pelarut yang menguap sehinggamengurangi masalah polusi udara

• Proses berlangsung pada suhu kamar sehinggadapat diterapkan pada substrat yang scnsitirterhadap panas. misalnya kertas.

• Daya rekat yang mcmuaskan karcna adcsinyamerllpakan ikatan kimia.

Teknik iradiasi berkaselektron sangat etisienuntuk pelapisan papan kayu. misalnya pad a

7J

Page 5: LOG I AKSELERA TOR DAN PROSES BAHAN - BAT ANrepo-nkm.batan.go.id/2919/1/Aplikasi Mesin Berkas Elektron Di Pusat...Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan. BATAN ABSTRAK APLIKASI

Edisi khusus. Juli 2006 /SSN /-111-/349

• Wujud fisis dari bahan pangan saat iradiasi.

• Jumlah organisme mula-mula: Illakin banyakjumlah organislllc maka suatu dosis radiasitertentu makin kurang efcktif.

• Komposisi bahan pangan: ada komposisi bahanpangan yang bersifat protektif terhadap radiasi(misal protein, catalase. scnyawa-senyawa nitrit.sulfite, sulfydryl).

sudah dimanfaatkan secara komersial adalah 60Co

dan 137Cs. Sinar X untuk iradiasi pangan dibatasienerginya sampai dengan 5 MeV, sedangkan berkaselektron dibatasi energinya sampai dengan 10 MeV.Baik sinar y, sinar X maupun berkas elektron akanmemberikan efek yang sarna terhadap bahan panganselama energi yang diberikan sarna. Sinar y dansinar X merupakan radiasi elektromagnetik yangapabila melalui suatu medium akan dikonversimenjadi elektron cepat melalui proses-proseshamburan Compton, serapan fotoelektrik danbentukan pasangan. Schingga reaksi di dalam bahan

pangan yang diiradiasi mcnggunakan sinar y dansinar X pada prinsipnya diambil alih oleh elektroncepat hasil konversi tersebutl9J. Ini berarti bahwareaksi yang ditimbulkan pada iradiasi panganmenggunakan sinar y dan sinar X pada prinsipnyasarna dengan iradiasi pangan menggunakan berkaselektron. Satu hal yang penting untuk diingat bahwaproses pengawetan bahan pangan menggunakansinar y, sinar X dan berkas elcktron tcrbukti tidakmenghasilkan ncutron, sehingga bahan pangan tidakmenjadi radio-aktif. Oleh karena itu iradiasimerupakan teknologi pengawetan bahan panganyang aman dan efektif.

Tujuan iradiasi bahan pangan pada umulllnyaadalah: (I) untuk Illembunuh serangga dan paras itpada bahan pangan seperti biji-bijian (padi, kacang.dan lain-lain). buah-buahan dan sayur-sayuran.daging, seafood, (2) untuk Illenunda pcrtunasanpada kentang dan bawang putih. (3) untuk menundapelllatangan buah-buahan dan sayur-sayuran, dan(4) untuk Illengurangi jUllllah Illikroorganisllle padaIllakanan. Dengan delllikian Illaka kerusakan padabahan pangan dapat diperkecil dan ulllur bahanpangan menjadi lebih panjang (Iebih awet). Dosisradiasi yang diperlukan pada iradiasi bahan pangantergantung pada tujuan dari proses iradiasi terscbut.Hal ini dapat diccrmati pada Tabcl 31101.

Efektifitas iradiasi untuk mcmbunuh baktcri

atau mikroorganisme pada dosis tcrtcntu ditentukanoleh beberapa faktor, yaitul 101:

produksi kayu lapis laminasi kertas (paperlaminated plywood). Teknik ini pada umumnyadilakukan pada permukaan papan kayu yang tidakmcmpunyai tekstur menarik dengan mengubahpenampilan menggunakan kertas motif tertentu.Dengan teknik iradiasi berkas elcktron maka prosespengeringan dapat dilakukan serentak untuklaminasi kertas (perekatan) dan pelapisanpermukaan kertas. Parameter operasi MBE diPTAPB untuk aplikasi pelapisan permukaan kayuadalah sebagai berikut: arus berkas elektron 0,5 mA,tcgangan tinggi 300 kV, keeepatan konveyor 0,9cm/dctik.

Aplikasi MBE Untuk Pengawetan Bahan Pangan

Bahan pangan merupakan kebutuhan pokokmanusia yang paling mendasar. Dengan adanyakrisis yang melanda Indonesia s~iak beberapa tahunterakhir ini pemenuhan kebutuhan bahan panganbagi masyarakat menjadi masalah nasidnal yangharus diselesaikan. Peningkatan produk bahanpangan merupakan suatu usaha. yang dapatdilakukan untuk mengatasi masalah tersebut.Namun peningkatan produk bahan pangan tidakakan berarti jika tidak disertai dengan peningkatankualitas dan memperkeeil prod uk yang hilang ataurusak pad a saat pasca panen. Penanganan bahanpangan selama musim panen, saat pemrosesan dansaat penyimpanan sering menjadi masalah yangdapat mempengaruhi kualitas bahan pangan,

terutama bila dikaitkan dengan usaha pencapaianketahanan pangan nasional dan komoditas ekspor.Oleh karena itu pengcm-bangan teknologipcnanganan bahan pangan, termasuk di dalamnyatcknologi pengawetan bahan pangan, harusmcndapatkan perhatian yang serius daripcmcrintah13].

Teknologi pcngawetan bahan panganberagam macamnya mulai dari cara yang sedcrhanayaitu pcnjcmuran dengan sinar matahari sampaiyang canggih yang mcmerlukan peralatan rum it dantcnaga yang teriatihlRI• Diantara beberapa macameara pengawetan bahan pangan adalah pengawetanbahan pangan menggunakan radiasi pengion, sinary, sinar X dan berkas clektron. Tcknologi iradiasiuntuk pengawetan bahan pangan yang kcmudianpopuler dcngan istilah iradiasi pangan (foodirradiatio/l) menjadi suatu alternati f bagipengawetan berbagai maeam prod uk pertanian danbahan pangan scperti padi. jagung, kacang, kedelai,lada. kakao. buah-buahan, kentang, sayur-sayuran.dan sebagainya.

Sinar y untuk iradiasi pangan berasal dariradioiso[op. saat ini radioisotop sumber sinar y yang

• Jenis mikroorganisme: untuk jenisnisme yang berbcda memcrlukanberbeda (lihat Tabel 4).

mikroorga­dosis yang

Prosiding Pertemllan dan Presentasi IImiali Teknologi11kselerator dan Aplikasinya

/:'disi klillslIs . .filii 2006 : 70 - 77

74

Page 6: LOG I AKSELERA TOR DAN PROSES BAHAN - BAT ANrepo-nkm.batan.go.id/2919/1/Aplikasi Mesin Berkas Elektron Di Pusat...Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan. BATAN ABSTRAK APLIKASI

Edisi khusus, Juli 2006 ISSN 14/1-1349

Tabel3. Kebutuhan dosis radiasi untuk beberapa macam pemanfaatan iradiasi pangan"OI,

Tujuan Iradiasi Dosis (kGy)Macam Bahanl'angan

I'cnccgahan pcrtunasan

0,03 - 0,15Kcntang, bawang putih, bawang mcrah, wortcl

Disinfcslasi, stcrilisasi

0,1-1Biji padi, kacang, buah-buahan, kakao

I'cnundaan pemalangan

0,5 - IPisang, pcpaya, mangga, asparagus, mushroom

Peningkatan kualitas

1-10Sayuran kering, alcohol beverage, biji kopi

Raduriza/ion

1-7Buah-buahan, produk pcrikanan. daging

Radicidalion

1-7Udang bcku, kaki katak beku. daging unggas

Decon/aminalion, saniliza/ion

3 -10Bumbu, sayuran kcring, plasma darah, egg powder, prcparat cnzim,gum arabic, corkRadapper/ i=a/ion

20 - 50Bahan makanan unluk diet (pasien, aSlronot), pakan hewan. bahanpengemas makanan. produk medis

Tabel4. Dosis iradiasi yang diperlukan untuk membunuh beberapajenis organisme"OI•

Jenis organisme/mikroorganisme Dosis yang diperlukan (kGy)

Serangga

0,22 - 0,93

Virus

10-40

Yeasts (fermen/alive)

4-9

Yeas/s (film)

3,7 - 18

Molds (spores)

1.3- II

Bakteri (sel pathogen): Mycobac/erium /uberculosis

1.4

S/aphylococcus aureus

1,4-7

Cornybac/erium diph/heriae

4,2Salmonella spp

3,7 - 4.8

Bakteri (sel saprophytes): Gram-negative:Escherichia coli

1-2,3

Pseudomonas aeruginosa

],6 - 2.3

Pseudomonas fluorescens

1,2 - 2,3

Enterobacter aerogenes

],4- ],8

Gram-positive: Lactobacillus spp

0,23 - 0,38

Stretococcus faecalis

],7 - 8,8Leuconos/oc dex/ranicum

0,9Sarcina lutea

3,7

Bac/erial spores: Bacillus sub/iI/us

12 - 18

Bacillus coagulans

]0

Clos/ridium botulinum (A)

19- 37

Clostridium bo/ulinum (E)

15 - 18

Clos/ridium perfringens

3,1

Putrefactive anaerobe 3679

23 - 50

Bacillus stearothermophilu.~

10- 17

AI'UKASI MESIN BERKAS ELEKTRON 01 PUSAT TEKNO­LOGI A KSELERA TOR DAN PROSES BAHAN - BATAN

Djoko S. Pudjorahardjo

75

Page 7: LOG I AKSELERA TOR DAN PROSES BAHAN - BAT ANrepo-nkm.batan.go.id/2919/1/Aplikasi Mesin Berkas Elektron Di Pusat...Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan. BATAN ABSTRAK APLIKASI

I,'disi kill/sm . .fuli 2006

lradiasi Bahan Pangan Menggunakan SoftElectron

Pengawetan bahan pangan menggunakanberkas c\ektron dari MBE di beberapa negara telahbanyak dilakukan. Sedangkan di Indonesia masihmerupakan metode baru sehingga perlu sosialisasimengenai pemanfaalan MBE unluk pengawelanbahan pangan. MBE sebagai sumber radiasi elektronlebih memberikan harapan terhadap daya lerimamasyarakat (public acceptance) dibandingkandcngan sinar y yang berasal dari radioisolOp. Pan­dangan masyarakat terhadap sesuatu yang bersifatradioaktif terlanjur kurang menyenangkan. Olehkarena itu pengawetan bahan pangan menggunakanberkas elcktron menjadi suatu altematif pemeeahanmasalah keamanan pangan[81.

Pcrbedaan penting an tara sinar y denganberkas clektron adalah kemampuan penetrasi didalam suatu bahan. Sinar y mempunyai kemampuanpenetrasi yang jauh lebih besar dibandingkandcngan elektron. Kemampuan penetrasi elektronmakin besar seiring dengan kenaikan energiclektron. Energi berkas elektron untuk iradiasibahan pangan dibatasi maksimum hingga 10 MeV.Penetrasi elektron dcngan energi 10 MeV adalahsekitar 4 em pada bahan dengan kerapatan Igram/em2 (air). Energi yang diberikan elektron'kepada bahan tergantung pada kedalaman elektrondi dahlm bahanl91•

Perbedaan penting lainnya antara sinar y

dengan berkas elektron adalah laju dosis. Sebagaieontoh, laju dosis sinar y dari sumber 6OCOadalah I

100 Gy/menit, sedangkan laju dosis berkaseleklron dari suatu MBE adalah 103 - 106 Gy/detik.Laju dosis dapat mempengaruhi efek iradiasi pad abahan pangan, dan perbedaan effektifitas iradiasipangan antara sinar y dengan berkas elektrondianggap berasal dari perbedaan l~ju dosisnya yangbegitu besarl91•

Tabel 5. Perbandingan antara iradiasi meng­gunakan sinar y dengan iradiasimenggunakan berkas elektronl91•

ISSN /./11-/3./9

Disamping kedua pcrbcdaan penting tcrscbutdi alas, masih ada bcbcrapa I~lklor perbcdaan antma

iradiasi menggunakan sinar y dengan iradiasimcnggunakan berkas elektron scpcrti ditampilkanpada Tabel 5. Dengan memperhatikan Tabel 5maka dapat disimpulkan bahwa iradiasimenggunakan bcrkas eicktron icbih mcngunlungkandaripada menggunakan sinar y.

Sebagian besar kontaminasi mikroorganismepad a dry food ingredient seperti biji-bijian. kaeang­kaeangan dan spices terletak pada permukaan.sehingga iradiasi untuk dekontaminasi eukupdipermukaannya saja. Untuk iradiasi terscbut dapatmenggunakan soft electron, yaitu elektron denganenergi E ~ 300 keV. Penetrasi soft electron padabahan pangan seperti tersebut di atas hanya padapermukaan, sehingga iradiasi hanya akanmembunuh mikroorganisme dipermukaan bahanpangan tanpa menurunkan kualilas bahan pangantersebutl91. Soft electron dapat dihasilkan olch MBEyang ada di PTAPB dengan mengendalikantegangan pemercepat tidak melampaui 300 kV.

MBE di PTAPB sudah dapat diaplikasikanuntuk iradiasi bahan pangan, misalnya yang telahdilakukan adalah iradiasi tepung terigu. Terigumerupakan bahan pangan berbasis tepung yangbanyak manfaatnya serta merupakan komoditasekspor. Aplikasi MBE untuk iradiasi lepung tcrigudi 1'1'APB saat ini masih pad a tahap awal. yaituuntuk mempel~iari proses iradiasi tepung tcrigumenggunakan soft electron dari MBE dengan tujuanuntuk memperpanjang umur simpan tepung terigul81•

Untuk pelaksanaan proses iradiasi tepung teriguselain MBE sebagai sumber radiasi soft electronmasih diperlukan peralatan tambahan yangmeliputjl81:

• Electron Spin Resonance (ESR) untuk mengukurradikal bebas

• Chromameter untuk mengukur der~ial pUlih -

• Spectrophotometer untuk mengukur der~iatpencoklatan

• Viskosimeter untuk mengukur kekentalan relatif

• Oven untuk mengukur kadar air dengan melodagravimetric

• Timbangan (neraca). alaI gdas dan alaIpenunjang lainnya.

PcrlcngkapanlambahanPcrawalan

Pcrsyaralan IcknisKcmampllancllclrasi

Perlll

RcndahRendah

Tinggi

TinggiTinggiRendah

KESIMPULAN

Dengan mempel~iari bcberapa tulisanmengenai aplikasi MBE untuk pclapisan pcrmukaandan untuk pengawetan bahan pangan. dan dengan

1',.osidillK I'ertemuan dan I'resentasi IImiah Teknologi.-' kse!('/'(/!o,. dall AfJlikasillya

I~'disikhl/SIlS, Juli 2006 : 70 - 77

76

Page 8: LOG I AKSELERA TOR DAN PROSES BAHAN - BAT ANrepo-nkm.batan.go.id/2919/1/Aplikasi Mesin Berkas Elektron Di Pusat...Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan. BATAN ABSTRAK APLIKASI

Edisi khuslIs. JIIIi 2006

mempertimbangkan status operasional MBE diPTAPB saat ini. maka dapat disimpulkan bahwaMBE di 1''1'APB pada prinsipnya dapat dimanfaat­kan untuk pelapisan permukaan (kayu, kertas,plastik. dll) dan pengawetan bahan pangan khusus­nya bahan pangan berbasis butiran atau tepung.Parameter operasi yang menentukan terhadap hasilaplikasi tersebut adalah dosis radiasi (dikendalikanmelalui arus berkas elektron) dan energi berkaselektron (dikendalikan melalui tegangan pemer­cepat).

Status pemanfaatan MBE di 1''1'APB saat inimasih tahap penelitian awal yang masihmemungkinkan untuk pengembangan lebih lanjut.Ill1plell1cnlasi pemanfaatan MBE di PTAPB unlukkcdua jcnis aplikasi terscbut di atas masihll1emcrlukan tambahan peralatan penunjang. Oleh·karcna itu agar MI3E di 1''1'APB ini dapat·dill1anfaalkan secara optimal perlu dukungan danayang memadai untuk pengadaan peralatanlall1bahan. Disamping itu perlu dilakukansosialisasi yang lcbih gencar agar keberadaan MBEdi PTAPB lebih dikenal olch masyarakat dan akanlerlarik unluk Il1cmanfaatkannya.

DAFT AR ACUAN

III DJOKO S. PUDJORAHARDJO. Teknologi,Hesin Berkas Elektron. Diktat Materi KuliahI3A'I'AN Accelerator School 2004, P3TM

BATAN. Yogyakarta. 7 -IS Juni 2004.

121 SUGIARTO DANU. Oasar-dasar Ap/ikasiMesin Berkas Elektron. Diktat Materi KuliahBAT AN Accelerator School 2004. P3TM

BATAN. Yogyakarta. 7 - IS'Juni 2004.

[3J SUDJATMOKO, Pemanfaatan TeknologiAkselerator Elektron (Mesin Berkas Elektron)

Energi Rendah Oalam Bidang Industri.

APLIKAS/ MES/N BERKAS ELEKTRON 0/ PUSAT TEKNO­LOG/ A KSELERA TOR DAN PROSES BAHAN - BATAN

Ojoko S. Pudjorahardjo

/SSN /4/1-/349

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiahTeknologi Akselcrator dan Aplikasinya. Vol.4, No. I, Oktober 2002.

14] DJOKO S. PUDJORAHARDJO. TeknologiMesin Berkas Elektron Untuk Proses

Perlakuan Permukaan (Surface Treatment),Diktat Pelatihan Teknologi Akselerator danAplikasinya (ATA-03). P3TM BATAN.Yogyakarta. 23 - 27 Juni 2003.

15] MUKHLlS AKHADI, Teknologi Po/imerisasi

Radiasi Untuk Peningkatan Mutu KaYI/.Tempo Intcraktif, Html

[61 SUGIARTO DANU. Ap/ikasi Mesin BerkasE1ektron Dalam Bidang Po/imer /ndustri.Diktat Materi Kuliah BArAN Accelerator

School 2004, P3TM I3ATAN. Yogyakarla, 7- IS Juni 2004.

[7] MEHDI 'I'AVAKOLI. et. al., New CoatingTechnologies for Wood Products. AnEvaluation and Review. Hlml.

[8] RINDY P. TANHINDARTO. Proseslradiosi Tepung ll'rigu f)enganMenggunukun A1esin BerkllS Oektron (350keV. 10 mA), Makalah dipresenlasikan pad aSeminar Nasional Teknologi dan AplikasiAkselerator . VIII. 1'3TM BATAN.Yogyakarta, 21 - 22 November 2005.

[9] TORU HAY ASH!. Food Irradiation. Inler­national Seminar on Nuclear Safely 2004.Radiation Application Course, RADA. JAERITokai. Jepang, January 17 - 2S. 2005.

[10] 0.1'. SNYDER and D.M. POLAND, FoodIrradiation Today. hltp://www.hi-lm.com.

77