Isolasi Cellulose Nanofibers Dari Bagas Sorgum (Sorghum bicolor L Moench) Dengan Ultrafine grinders

Costa, Don Pedro Sandhyacartenz Tossano da and Ika Atsari Dewi,, STP, MP and Dr. Lisman Suryanegara,, M.Agr (2022) Isolasi Cellulose Nanofibers Dari Bagas Sorgum (Sorghum bicolor L Moench) Dengan Ultrafine grinders. Sarjana thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Tanaman sorgum (Sorghum bicolor L Moench) merupakan tanaman serealisa asal Afrika yang saat ini mulai banyak dibudidayakan di Indonesia. Tanaman ini memiliki kemampuan adaptasi yang luas dan dapat dipanen dalam 16-18 minggu. Sorgum banyak dimanfaatkan dalam ekstraksi nira yang menyisakan bagas sorgum. Dimana bagas ini mengandung selulosa dengan kadar yang mencapai 45% namun belum banyak dimanfaatkan. Selulosa merupakan polimer alam yang terdiri dari monomer D-glukosa yang saling terhubung dengan ikatan β (1→4) serta memiliki sifat psikokimia yang baik seperti sifat mekanik dan stabilitas termal yang tinggi serta biodegradibilty. Sifat-sifat tersebut dapat meningkat dalam selulosa berukuran nano atau biasa disebut nanoselulosa. Salah satu jenis nanoselulosa adalah Cellulose nanofibers (CNF) yang dapat diisolasi dengan ultrafine grinders. Penelitian terdahulu menunjukan bahwa bahan baku yang berbeda membutuhkan kondisi jarak antar cakram pada ultrafine grinders yang berbeda juga dalam menghasilkan CNF. Penelitian ini bertujuan mengisolasi dan mengkarakterisasi cellulose nanofibers dari bagas sorgum menggunakan ultrafine grinders. Serat selulosa diisolasi dari serbuk bagas sorgum dengan alkalinisasi menggunakan natrium hidroksida (NaOH) 10% b/v, proses pemutihan menggunakan hidrogen peroksida (H2O2) 30% v/v dan kemudian dengan alkaline hydrogen peroksida (AHP). Serat yang telah dinetralkan kemudian disimpan di dalam akuades untuk penyimpanan dalam bentuk suspensi. Komposisi kimia lignoselulosa dianalisis dengan metode Van Soest dan analisis FT-IR untuk mengevaluasi pengaruh masing-masing tahapan isolasi selulosa. Cellulose nanofibers dapat diproduksi dengan metode ultrafine grinders menggunakan super mass colloider grinder Masuko Sangyo grinders dengan perlakuan berbeda yaitu jarak antar cakram -10;-30;-50;-70;-90;-110 μm dengan masing-masing lima siklus di setiap perlakuan. Pengaruh dari perbedaan perlakuan dievaluasi menggunakan pengujian morfologi dengan FESEM dan indeks kristalinitas dengan XRD. Data dimensi akan dianalisis secara statistik ANOVA menggunakan model rancangan acak lengkap non-faktorial pada aplikasi SPSS 16.00. Masing-masing perlakuan jarak antar cakram akan mendapatkan 3 kali ulangan sehingga akan didapatkan total 18 kombinasi. Analisis komposisi kimia lignoselulosa bagas sorgum menunjukan kandungan α- selulosa, hemiselulosa, dan lignin secara berturut-turut sebanyak 35,06%, 20,07%, dan 11,25%. Perlakuan kimia yang diterapkan ddalam penelitian ini dapat meningkatkan kandungan selulosa hingga mencapai 86,92% serta dapat mengurangi kadar hemiselulosa dan lignin hingga mencapai 6,69% dan 0,61%. CNF dengan ukuran terkecil ditemukan pada perlakuan jarak antar cakram -110 μm dan didapatkan rerata sebesar 0,065 ± 0,0094 nm. Hasil pengujian ANOVA menunjukan nilai Fhitung>0,05 sehingga faktor perbedaan jarak antar cakram pada ultrafine grinders memberikan pengaruh nyata terhadap ukuran diameter serat yang dihasilkan. Namun indeks kristalinitas CNF yang dihasilkan secara keseluruhan menurun jika dibandingkan dengan selulosa dimana kristalinitas tertinggi didapatkan oleh perlakuan F yaitu sebesar 57,25% dan kristalinitas terendah didapatkan oleh perlakuan B yaitu 46,51 %. Analisis komponen kimia menunjukan bahwa selulosa yang dihasilkan pada penelitian ini termasuk sangat tinggi yaitu 86,92%. Analisis dimensi menunjukan perbedaan jarak antar cakram dapat mempengaruhi ukuran diameter CNF yang dihasilkan, dimana semakin kecil jarak antar cakram pada ultrafine grinders akan menghasilkan ukuran diameter yang lebih kecil. Hal ini terjadi akibat proses fibrilasi yang berat pada serat selulosa. Kristalinitas yang diukur pada CNF setelah proses fibrilasi oleh ultrafine grinders ditemukan menurun dibandingkan pada selulosa tanpa proses fibrilasi (kontrol). Kata kunci: bagas sorgum, cellulose nanofibers, nanoselulosa, ultrafine grinders

English Abstract

Sorghum (Sorghum bicolor L Moench) is a cereal plant from Africa which is currently widely cultivated in Indonesia. This plant has a wide adaptability and can be harvested within 16-18 weeks. Sorghum is widely used in the extraction of sorghum juice which leaves sorghum bagasse. Where this bagasse contains cellulose that reach 45% but has not been widely utilized. Cellulose is a natural polymer consisting of D-glucose monomers linked together by β bonds (1→4) and has good psychochemical properties such as mechanical properties and high thermal stability and biodegradability. These properties can be increased in nano-sized cellulose or commonly called nanocellulose. One type of nanocellulose is Cellulose nanofibers (CNF) which can be isolated with ultrafine grinders. Previous studies have shown that different raw materials require different distance gap between the grinders disk for ultrafine grinders to produce CNF. This study aims to isolate and characterize cellulose nanofibers from sorghum bagasse using ultrafine grinders. Cellulose fiber was isolated from sorghum bagasse powder by alkalinization using sodium hydroxide (NaOH) 10% w/v, bleaching process using hydrogen peroxide (H2O2) 30% v/v and then with alkaline hydrogen peroxide (AHP). The neutralized fiber is then stored in distilled water for storage in suspension form. The chemical composition of lignocellulosic was analyzed using the Van Soest method and FT-IR analysis to evaluate the effect of each stage of cellulose isolation. Cellulose nanofibers can be produced using the ultrafine grinders method using the super mass colloider grinder Masuko Sangyo grinders with different treatments, namely the distance gap between the discs -10;-30;-50;- 70;-90;-110 μm with five cycles each in each treatment . The effect of different treatments was evaluated using morphological testing with FESEM and crystallinity index with XRD. Dimension datawill be analyzed statistically by ANOVA using a non-factorial completely randomized design model on the SPSS 16.00 application. Each gap distance treatment will get 3 replications so that a total of 18 combinations will be obtained. Analysis of the chemical composition of sorghum bagasse lignocellulosic showed that the contents of α-cellulose, hemicellulose, and lignin were 35.06%, 20.07%, and 11.25%, respectively. The chemical treatment applied in this study increased the cellulose content up to 86.92% and reduced the hemicellulose and lignin levels up to 6.69% and 0.61%. CNF with the smallest size was found in the treatment of -110 μm inter-disc spacing and obtained an average of 0.065 ± 0.0094 nm. The results of the ANOVA test showed that the value of Fcount> 0.05 so that the factor of the difference in the distance between the discs on the ultrafine grinders had a significant effect on the size of the resulting fiber diameter. However, the overall crystallinity index of CNF decreased when compared to cellulose where the highest crystallinity was obtained by treatment F, which was 57.25%, and the lowest crystallinity was obtained by treatment B, namely 46.51%. Chemical component analysis showed that the cellulose produced in this study was very high, namely 86.92%. The dimensional analysis shows that the difference in the distance between the discs can affect the diameter of the resulting CNF, where the smaller the distance between the discs on ultrafine grinders, the smaller the diameter. This occurs due to the heavy fibrillation process in cellulose fibers. Crystallinity measured on CNF after fibrillation process by ultrafine grinders was found to be decreased compared to cellulose without fibrillation process (control).

Item Type:	Thesis (Sarjana)
Identification Number:	0522100341
Uncontrolled Keywords:	bagas sorgum, cellulose nanofibers, nanoselulosa, ultrafine grinders,cellulose nanofibers, nanocellulose, sorghum bagasse, ultrafine grinders
Subjects:	300 Social sciences > 338 Production > 338.1 Agriculture > 338.16 Production efficiency
Divisions:	Fakultas Teknologi Pertanian > Teknologi Industri Pertanian
Depositing User:	soegeng sugeng
Date Deposited:	24 Jan 2023 02:56
Last Modified:	24 Jan 2023 02:56
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/196854

Text (DALAM MASA EMBARGO) Don Pedro Sandhyacartenz Tossano da Costa.pdf Restricted to Registered users only until 31 December 2024. Download (8MB)

Actions (login required)

View Item