METODE PENELITIAN
3.1. Alat dan bahan
3.1.1. Alat
- Gelas kaca Pyrex
- Pipet tetes
- Indikator Universal Macherey-Nagel
- Oven Memmert - Desikator - Panci - Kompor Hock - Batang Pengaduk - Erlenmeyer Pyrex - Wadah kaca 4000 cm3 - Pinset - Plat cetakan - Alumunium foil - Botol semprotan - Ember - Corong
- Neraca analisis Ohaus
- Botol akuades - Spatula - Botol kaca - Furnace Fischer - Ayakan 60 mesh
- Hot plate PMC 502 Series - Magnetik stirer
- Mikrometer Sekrup Digital Mitutoyo
- Termometer Fisher
- Wiremesh Alfa Aesar
- Blender National
- Bunsen
- Freeze drier Edward
- Seperangkat alat SEM - Seperangkat alat TGA
- Seperangkat alat uji tensil Gotech Al-7000M - Benang
- Kertas saring
3.1.2. Bahan
- Air kelapa tua - Air kelapa muda
- Strain Acetobacter xylinum
- Akuades
- NaOCl (Natrium Hipoklorit) Merck
- NaOH (Natrium Hidroksida) Merck
- CHCl3 (Kloroform) p.a Merck
- HCl (Asam Klorida) p.a Merck
- Metanol Merck
- N-heksan p.a Merck
- (NH4)2C2O4(Ammonium Oksalat) Merck
- Na2SO3 (Natrium Sulfit) Merck
- CH3COOH (Asam Asetat Glasial) p.a Merck
- Gula pasir
24
3.2. Prosedur Penelitian 3.2.1. Pengambilan sampel
Sampel limbah air kelapa diperoleh dari pasar tradisional Pringgan Medan. Tanaman kelapa dengan spesies Cocos Nucifera L. dan sampel limbah kulit jeruk keprok diperoleh dari Rumah Makan Komda, Jl. Zainul Arifin Medan. Jeruk keprok tersebut diperoleh dari Desa Siberteng, Kecamatan Barusjahe, Kabupaten Karo.
3.2.2. Pembuatan larutan pereaksi 3.2.2.1. Pembuatan larutan NaOH 2%
Ditimbang 20 g NaOH(s), kemudian dilarutkan dengan akuades di dalam labu takar 1
liter, dan diencerkan hingga garis tanda.
3.2.2.2. Pembuatan larutan NaOH 2,5%
Ditimbang 25 g NaOH(s), kemudian dilarutkan dengan akuades di dalam labu takar 1
liter, dan diencerkan hingga garis tanda.
3.2.2.3. Pembuatan larutan NaOCl 1,75%
Ditimbang 17,5 g NaOCl(s), kemudian dilarutkan dengan akuades di dalam labu takar 1
liter, dan diencerkan hingga garis tanda.
3.2.2.4. Pembuatan larutan NaOCl 2,5%
Ditimbang 25 g NaOCl(s), kemudian dilarutkan dengan akuades di dalam labu takar 1
liter, dan diencerkan hingga garis tanda.
3.2.2.5. Pembuatan larutan Na2SO3 2%
Ditimbang 20 g Na2SO3(s), kemudian dilarutkan dengan akuades di dalam labu takar 1
3.2.2.6. Pembuatan larutan (NH4)2C2O4 0,5%
Ditimbang 5 g (NH4)2C2O4(s), kemudian dilarutkan dengan akuades di dalam labu
takar 1 liter dan diencerkan dengan aquadest sampai garis tanda.
3.2.2.7. Pembuatan larutan HCl 0,05 N
Dipipet 4,2 mL HCl(aq), kemudian dilarutkan dengan akuades di dalam labu takar 1
liter dan diencerkan dengan aquadest sampai garis tanda.
3.2.3. Pembuatan Stater Selulosa Bakteri
Media kultur untuk produksi selulosa bakteri, setiap liter dari air kelapa tua ditambahkan 3 g urea, 10 g gula pasir, dan 10 mL air kelapa muda. Media kultur ini dimasak diatas kompor hingga mendidih, setelah itu didinginkan hingga temperatur kamar. Keasaman dari media diatur menjadi pH=4 dengan menambahkan CH3COOH
glasial. Bibit dari bakteri Acetobacter xylinum diinokulasi ke dalam media kultur statis selama 7 hari pada temperatur 28oC dalam botol kaca yang telah disterilisasi.
3.2.4. Penumbuhan Gel Selulosa Bakteri (Nata de coco)
Media kultur untuk produksi selulosa bakteri, setiap liter dari air kelapa tua ditambahkan 3 g urea, 10 g gula pasir, dan 10 mL air kelapa muda. Media kultur ini dimasak di atas kompor hingga mendidih, setelah itu didinginkan hingga temperatur kamar. Keasaman dari media diatur menjadi pH=4 dengan menambahkan CH3COOH
glasial. Bibit dari bakteri Acetobacter xylinum diinokulasi ke dalam media kultur statis selama 14 hari pada temperatur 28oC dalam media kaca 20cm x 20cm yang telah disterilisasi.
3.2.5. Purifikasi Gel Selulosa Bakteri
Setelah dihasilkan beberapa gel selulosa bakteri, dibiarkan dalam saringan untuk membiarkan cairan dari dalam gel untuk melewati saringan tanpa adanya perlakuan.
26
Gel yang ada dicuci dengan air keran yang mengalir , kemudian gel tersebut direndam selama 1 malam dengan NaOH 2,5 %, setelah itu direndam dengan NaOCl 2,5 %. Setelah itu, gel selulosa bakteri dicuci dengan air keran untuk menghilangkan pelarut yang ada hingga pH mencapai kondisi netral (Gea, et. al, 2007).
3.2.6. Desintegrasi Gel Selulosa bakteri
Disintegrasi gel selulosa bakteri dilakukan dengan cara memotong-motong gel selulosa bakteri (nata de coco), kemudian dihaluskan dengan blender. Ditentukan kadar air dari gel selulosa bakteri.
3.2.7. Preparasi Kulit Jeruk
Kulit jeruk dibersihkan dengan air. Dikeringkan di bawah sinar matahari sampai kering. Kemudian dihaluskan dengan blender 3 menit hingga menjadi serbuk halus.
3.2.8. Isolasi Selulosa dari Kulit Jeruk
Serbuk kulit jeruk 40 g diekstraksi dengan larutan azeotrope kloroform-heksana (72:28) pada suhu 69oC selama 10 jam dalam alat soklet (Bicu et. al., 2011). Kemudian diekstraksi dengan air panas pada suhu 60oC selama 4 jam, (NH4)2C2O4
0,5% pada suhu 80oC selama 4 jam, dan larutan HCl 0,05 N pada suhu 80oC selama 2 jam (Habibi et. al., 2008). Setelah itu disaring dan ampas dicuci hingga filtrat netral. Selanjutnya didigesti dengan 300 mL larutan yang mengandung NaOH 2% dan Na2SO3 2% pada suhu 50oC selama 1 jam. Kemudian disaring dan ampas dicuci
sampai netral. Selanjutnya dilakukan pemutihan dengan 250 mL larutan NaOCl 1,75% pada temperatur mendidih selama 0,5 jam. Kemudian disaring dan ampas dicuci sampai pH filtrat netral. Setelah itu, dilakukan pemurnian selulosa dari sampel dengan 500 mL larutan NaOH 17,5% pada suhu 80oC selama 0,5 jam. Kemudian disaring, dicuci hingga filtrat netral. Dilanjutkan dengan pemutihan dengan NaOCl 1,75% pada suhu 60oC selama 5 menit (Harahap, 2012). Ditentukan kadar air dari selulosa yang diperoleh.
3.2.9. Pencampuran Selulosa Bakteri dengan Selulosa dari Kulit Jeruk
Pembuatan Nanokertas dilakukan dengan pencampuran selulosa bakteri dan selulosa yang diisolasi dari kulit jeruk dengan perbandingan A(100:0%), B(80:20%), C(60:40%), D(50:50%) dan E(0:100%) berdasarkan perhitungan berat keringnya. Campuran tersebut diaduk selama 2 jam kemudian disaring dan ditempatkan diatas plat cetakan. Campuran yang telah dicetak dijemur selama 2 hari.
Berat teoritis setiap formulasi adalah 1 g, dengan penambahan carboxyl cethyl cellulose (CMC) sebayak 0,2 g pada setiap formula. Perbandingan Selulosa bakteri : selulosa kulit jeruk masing-masing formulasi adalah :
Formula A = (100 : 0%) Formula B = ( 80 : 20%) Formula C = ( 60 : 40%) Formula D = ( 50 : 50%) Formula E = ( 0 : 100%) Perhitungan :
Kadar air selulosa bakteri (SB)
Pengujian kadar air dilakukan dengan metode gravimetri dimana sampel dipanaskan pada suhu 110oC selama 2 jam dan didinginkan didalam desikator. Kemudian ditimbang hingga berat sampel konstan. Berikut persamaan penentuan kadar air :
% Kadar air= x 100 %...(3.1)
Berdasarkan persamaan diatas, diperoleh kadar air sebesar 95,47 %, dan kadar selulosa didalam selulosa bakteri sebesar 4,53 %.
Kadar air selulosa kulit jeruk (KJ)
Dengan perlakuan yang sama dengan selulosa bakteri, diperoleh kadar air dalam selulosa kulit jeruk sebesar 94,37 %, dan kadar selulosa didalam kulit jeruk sebesar 5,63 %.
28
Berdasarkan perhitungan terhadap berat kering masing- masing sampel, maka massa sampel pada perbandingan selulosa bakteri yang telah dihaluskan dengan selulosa kulit jeruk; A(100:0 %), B(80:20 %), C(60:40 %), D(50:50 %) dan E(0:100 %) ditunjukkan pada Tabel 3.1 di bawah ini.
No. Komposisi Nanokertas (%) Massa BC (g) Massa KJ (g) 1. 100 SB : 0 KJ 17,66 - 2. 80 SB : 20 KJ 14,12 2,84 3. 60 SB : 40 KJ 10,59 5,68 4. 50 SB : 50 KJ 8,83 7,1 5. 0 SB : 100 KJ - 14,2
Tabel 3.1 Komposisi selulosa bakteri dan selulosa kulit jeruk pada tiap-tiap variasi perbandingan
3.3. Parameter yang diamati 3.3.1. Penentuan kadar air
Pengujian kadar air dilakukan dengan metode gravimetri dimana sampel nanokertas dipanaskan pada suhu 110oC didalam oven selama 2 jam dan didinginkan didalam desikator. Kemudian nanokertas ditimbang hingga berat sampel konstan. Dihitung % kadar air dengan persamaan (3.1).
3.3.2. Uji Morfologi
Nanokertas yang telah dicetak, diamati dengan pengamatan mikroskopik menggunakan SEM diawali dengan merekatkan sampel dengan stab yang terbuat dari logam spesimen older. Kemudian setelah sampel dibersihkan dengan alat peniup, sampel dilapisi dengan emas dan palladium dalam mesin dionspater yang bertekanan 1492 x 10-2 atm. Sampel selanjutnya dimasukkan ke dalam ruangan yang khusus dan kemudian disinari dengan pancaran elektron bertenaga 15 kV sehingga sampel mengeluarkan elektron sekunder dan elektron terpental yang dapat dideteksi dan detektor scientor yang kemudian diperkuat dengan suatu rangkaian listrik yang menyebabkan timbulnya gambar chatode ray tube (CRT). Pemotretan dilakukan setelah memilih bagian tertentu dari objek (sampel) dan perbesaran yang diinginkan sehingga diperoleh foto yang baik dan jelas.
3.3.3.Uji Tensil
Uji tensil dilakukan dengan menggunakan mesin Instron Gotech Al-7000M untuk mengukur modulus elastisitas dan kemuluran. Sebelum uji dilakukan, sampel disiapkan dengan panjang dan tebal sampel sekitar 50,0 mm dan 15 mm. Kedua sisi nanokertas dijepit pada alat untuk ditarik oleh beban yang ditentukan massanya. Kecepatan pengukuran 1 mm/menit dan dilakukan pengujian sebanyak tiga kali untuk setiap sampel.
30
3.3.4. Uji Ketahanan Termal
Karakterisasi ini menggunakan metode Thermogravimetri yang dilakukan dengan
Perkin Elmer Pyris TGA 7, kecepatan scan 20 oC /min dalam jarak temperatur 20-800
o
C. Sampel tersebut diuji di bawah aliran gas nitrogen. Uji ini digunakan untuk mengetahui perubahan berat nanokertas dengan perubahan suhu tertentu.
3.4. Bagan Penelitian
3.4.1. Pembuatan Stater Selulosa Bakteri
Disaring
Dimasukkan kedalam panci Ditambahkan 6 g urea
Ditambahkan 20 g gula pasir Ditambahkan 20 mL air kelapa muda Dipanaskan sambil diaduk hingga larut
Didinginkan
Ditambahkan CH3COOH glacial
hingga pH=4
Dimasukkan kedalam 10 botol kaca yang telah disterilisasi
Ditambahkan 200 mL stater
bakteri Acetobacter xylinum
Diinokulasi pada temperatur 28oC selama 8 hari
2 liter air kelapa tua
Residu Filtrat
Media selulosa bakteri
32
3.4.2 Pembuatan Selulosa bakteri (Nata de coco)
Disaring
Dimasukkan kedalam panci Ditambahkan 3 g urea
Ditambahkan 10 g gula pasir Ditambahkan 10 mL air kelapa muda Dipanaskan sambil diaduk hingga larut
Didinginkan
Ditambahkan CH3COOH glacial
hingga pH=4
Dimasukkan kedalam media kaca 20 cm x 20 cm yang telah disterilisasi
Ditambahkan 100 mL stater
bakteri Acetobacter xylinum
Diinokulasi pada temperatur 28oC selama 14 hari
1 liter air kelapa tua
Residu Filtrat
Media selulosa bakteri
3.4.3 Purifikasi dan Disintegrasi Selulosa Bakteri
Dicuci dengan air
Direndam dengan 2,5% NaOH selama 1 malam Direndam dengan 2,5% NaOCl selama 1 malam Dicuci dengan air kembali
Dihaluskan dengan blender Dihitung % kadar airnya Gel selulosa bakteri
34
3.4.4 Isolasi Selulosa dari Kulit Jeruk Keprok
Dibungkus dalam kertas saring
Diekstraksi dengan larutan azeotrope kloroform- heksana (72:28) pada suhu 69oC selama 10 jam dalam alat soklet (Bicu et. al., 2011)
Diekstraksi dengan air panas pada suhu 60oC selama 4 jam Disaring dan dicuci hingga filtrat netral
Diekstraksi dengan (NH4)2C2O4 0,5% pada suhu 60oC
selama 4 jam
Disaring dan dicuci hingga filtrat netral
Diekstraksi dengan HCl0,05 N pada suhu 80oC selama 2 jam Disaring dan dicuci hingga filtrat netral (Habibi et. al., 2008)
Didigesti dengan 750 mL larutan yang mengandung NaOH 2% dan Na2SO3 2% pada suhu 50o selama 1 jam
Disaring dan dicuci hingga filtrat netral
Diputihkan dengan 250 mL larutan NaOCl 1,75% pada suhu mendidih selama 0,5 jam
Disaring dan dicuci hingga filtrat netral
Ditambahkan 500 mL NaOH 17,5% dan dipanaskan pada suhu 80oC selama 1 jam
Disaring dan dicuci hingga filtrat netral
Diputihkan dengan NaOCl 1,75% pada suhu 60oC selama 5 menit
Disaring dan dicuci benar-benar dengan aquadest (Harahap, 2012) Dihitung % kadar airnya
40 g Serbuk Kulit Jeruk Keprok
Residu Filtrat Selulosa Basah Residu Filtrat Residu Filtrat Residu Filtrat Residu Filtrat Residu Filtrat Residu Filtrat
3.4.5 Pencampuran Selulosa Bakteri yang telah dihaluskan dengan Selulosa yang diisolasi dari Kulit Jeruk
Dicampurkan kedua bahan berdasarkan berat keringnya dengan perbandingan A(100 SB:0 KJ), B(80 SB:20 KJ), C(60 SB:40 KJ), D(50 SB:50 KJ) dan E(0 SB:100 KJ)
Distirer selama 2 jam hingga homogen Dicetak diatas plat cetakan dan dijemur
selama 2 hari Selulosa bakteri yang telah
dihaluskan
Selulosa yang diisolasi dari kulit jeruk
Nanokertas (selulosa bakteri + selulosa kulit jeruk + CMC)
Uji Kadar air Uji Morfologi (SEM)
Uji Termal Uji Tensil CMC
36