Optimasi Konsentrasi H2O2 dan Waktu Bleaching pada Pembuatan Benang Pakan dari Lidah Mertua (Sansevieria trifasciata L.)
Optimization of Concentration of H2O2 and the Bleaching Time in Making Weft Yarn from Sansevieria trifasciata L.
Exsien Setyorini 1), Nur Hidayat 2), Nur Lailatul Rahmah2)
1)* Jurusan Teknologi Industri Pertanian, FTP – Universitas Brawijaya 2) Staf Pengajar Jurusan Teknologi Industri Pertanian, FTP – Universitas Brawijaya
Penulis Korespondensi : email : [email protected]
ABSTRAK
Sansevieria memiliki potensi untuk bahan baku benang pakan karena serat yang panjang
dan relatif kuat. Agar dapat dijadikan sebagai bahan baku pembuatan benang, tanaman
Sansevieria harus melalui beberapa tahapan yaitu ekstraksi serat (degumming), dan bleaching.
Serat Sanseviera hasil degumming berwarna putih kekuning-kuningan yang diakibatkan oleh lignin dan hemiselulosa. Oleh karena itu, setelah proses degumming perlu dilakukan proses
bleaching. Bleaching merupakan proses peningkatan derajat kecerahan sehingga menstabilkan
warna dengan menggunakan H2O2. Tujuan penelitian ini adalah mendapatkan konsentrasi
H2O2 dan lama waktu bleaching yang optimum untuk menghasilkan benang pakan dari serat
tanaman Sansevieria dengan nilai kekuatan tarik dan kecerahan serta mengetahui perencanaan unit produksi benang pakan dari sansevieria. Penelitian dilakukan menggunakan Rancangan Komposit Terpusat dengan menggunakan dua faktor yaitu konsentrasi H2O2 (2; 4; dan 6 % b/v)
dan waktu bleaching (60; 90; dan 120 menit). Respon yang dikehendaki dari serat yang dihasilkan adalah nilai kekuatan tarik dan tingkat kecerahan. Hasil perlakuan yang optimum yaitu pada persentase larutan H2O2 4,97 % (v/v) dan lama waktu bleaching 100,31 menit dengan
kekuatan tarik 304,08 gram-force dan tingkat kecerahan 67,15%. Karakteristik fisik benang pakan yaitu rendemen 1,54% dan kekuatan mulur 9,6%. Perencanaan unit produksi benang pakan meliputi penentuan kapasitas produksi, kebutuhan bahan baku dan bahan pembantu, proses produksi, serta sanitasi dan pengolahan limbah.
Kata Kunci : benang pakan, H2O2, optimasi, serat Sansevieria, waktu bleaching ABSTRACT
Sansevieria has a potential to raw material of yarn feed because it has long fibers and relatively strong. In order to be used as raw material for yarn, Sansevieria plants must go through several stages of the extraction fiber (degumming) and bleaching. Sanseviera fiber degumming the yellowish-white in color caused by lignin and hemicellulose. Therefore, after the degumming, bleaching process needs to be done. Bleaching is a process of increasing the degree of brightness thus stabilize the color by using H2O2. The purpose of this study is to get the concentration of H2O2 and bleaching the optimum length of time to produce weft of Sansevieria plant fibers with tensile strength values and brightness as well as knowing the weft production planning unit of Sansevieria. The research was done by the Composite Centered Design using two factors: the concentration of H2O2 (2, 4, and 6% w / v) and the bleaching time (60: 90; and 120 minutes). The desired response of the resulting fiber are the value of tensile strength and brightness levels. The results of treatment was optimum on the percentage of 4.97% H2O2 solution (v / v) and the duration of bleaching 100.31 minutes with a tensile strength of 304.08 grams-force and the brightness of 67.15%. Physical characteristics of the weft yield 1.54% and 9.6% creep strength. The planning of weft production unit involves the determining of the production capacity, the need for raw materials and auxiliary materials, production processes, as well as sanitation and waste treatment. Keywords: bleaching, H2O2 , optimization, Sansevieria fiber, yarn feed
PENDAHULUAN
Benang pakan merupakan benang yang dibutuhkan dalam pembuatan kain tenun. Benang pakan terdiri satu helai benang panjang yang dibalikkembalikan pada tepi kain. Benang terbuat dari serat alam maupun buatan (sintetik). Saat ini
serat alam alternatif sudah mulai
digunakan sebagai pengganti serat sintetik dan telah banyak diaplikasikan pada industri tekstil. Hal ini berkaitan dengan ketersediaan yang cukup melimpah di alam dan dapat dibudidayakan oleh manusia (renewable). Beberapa jenis serat alam dari tumbuhan yang telah dikembangkan sebagai bahan baku tekstil atau benang di antaranya adalah rami, abaka, nanas, lidah mertua, dan beberapa jenis tanaman lainnya (Hidayat, 2008).
Lidah mertua atau lebih dikenal dengan Sansevieria merupakan salah satu tanaman berpotensi menghasilkan serat yang selama ini pemanfaatannya masih sebatas tanaman hias. Jenis serat Sansevieria hampir sama dengan serat daun nanas yaitu memiliki karakteristik serat tidak mudah rapuh, mengkilat, dan panjang sehingga memudahkan penataan pada
pembuatan benang. Berdasarkan
keunggulan tersebut Sansevieria berpotensi sekali untuk keperluan industri berbasis serat. Agar dapat dijadikan sebagai bahan
baku pembuatan benang, tanaman
Sansevieria harus diolah untuk diambil
seratnya. Pengambilan serat tanaman melalui beberapa tahapan yaitu ekstraksi
serat (degumming), pengelantangan
(bleaching), dan penguraian serat
(Tirtosuproho et al., 2011).
Serat Sanseviera hasil proses
degumming berwarna putih
kekuning-kuningan (Udeani and Angela, 2011). Menurut Jayanudin et al. (2010) warna kekuningan tersebut diakibatkan oleh
lignin dan hemiselulosa karena
mengandung senyawa kromofor yaitu gugus yang memberikan warna pada senyawa aromatik. Oleh karena itu, setelah proses degumming perlu dilakukan proses
bleaching. Bleaching merupakan proses
peningkatan derajat kecerahan sehingga menstabilkan warna selama penyimpanan. Terdapat beberapa jenis bahan kimia seperti klorin (Cl2), kalsium hidrogen sulfit
(Ca(HSO3)2), hidrogen peroksida (H2O2),
dan sodium perborat (NaBO3) yang
berfungsi sebagai bleaching agent (Jayanudin
et al., 2010). Namun jenis bleaching agent
yang sering digunakan adalah larutan hidrogen peroksida (H2O2).
Selama ini bleaching pada serat
tanaman Sansevieria belum pernah
dilakukan. Bleaching menggunakan H2O2
selama waktu tertentu pada serat
Sansevieria bertujuan untuk mengamati
pengaruh H2O2 dan lama waktu bleaching
terhadap kualitas serat dengan cara mengamati sifat fisik dan perubahan warna. Hasil penelitian ini diharapkan dapat diperoleh suatu kondisi optimum dari benang yang dihasilkan sehingga dapat menjadi alternatif bahan baku dan acuan dalam perencanaan unit produksi benang pakan dari Sansevieria.
BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan April sampai Juli 2012 di
Laboratorium Teknologi Agrokimia
Jurusan Teknologi Industri Pertanian, dan
Laboratorium Pengujian Mutu dan
Keamanan Pangan, Jurusan Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Brawijaya.
Bahan
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah daun Sansevieria, larutan NaOH, dan larutan H2O2.
Alat
Hot plate (Merk Labinco L-32), beaker glass, gelas ukur, timbangan digital (Merk
AND GR-200), oven, Tensile Strength Meter (Merk Imada 2P-200N) dan Colour Reader (Merk Minolta CR-10).
Batasan Masalah
Permasalahan yang dikaji dalam penelitian ini dibatasi :
1. Sumber serat yang digunakan berasal dari tanaman Sansevieria trifasciata L. dewasa dengan panjang > 50 cm. 2. Karakter produk akhir berbentuk serat
tarik, derajat kecerahan, kekuatan mulur, dan rendemen.
3. Variable yang dijadikan obyek
penelitian adalah optimasi
penambahan larutan H2O2 dalam batas
2% hingga 6% dan lama waktu
bleaching terhadap serat Sansevieria
dalam batas 60 hingga 120 menit. 4. Bahan kimia yang digunakan adalah
jenis p.t (pro technic).
5. Perencanaan unit produksi yang dikaji
meliputi penentuan kapasitas
produksi, bahan baku dan bahan pembantu, proses produksi, dan pengolahan limbah.
Rancangan Percobaan
Rancangan penelitian yang
digunakan dalam Metode Respon
Permukaan adalah Rancangan Komposit Terpusat (Central Compoosit Design) dengan menggunakan dua faktor yaitu konsentrasi H2O2 dan waktu bleaching. Sesuai dengan
metode Respon Permukaan dua faktor maka pengulangan dilakukan pada titik tengah (X=0) sebanyak 5 kali. Pada konsentrasi H2O2 4% v/v (X1=0) dan lama
pemasakan 90 menit (X2=0). Nilai α dipilih
k=2 adalah 2k/4 = 22/4 = 1,414. Selanjutnya
tahapan untuk menentukan level dari masing-masing faktor dalam percobaan dijelaskan sebagai berikut:
1. Menentukan rancangan faktorial 22
(pengaruh dari dua faktor) sebagai percobaan ordo pertama dan ditetapkan level-level yang akan diteliti sebagai berikut:
a. Faktor penambahan konsentrasi
bahan pelarut (K) dengan level faktor:
1. Konsentrasi larutan H2O2 2% v/v
(X1 = -1)
2. Konsentrasi larutan H2O2 6% v/v
(X1 = 1)
b. Faktor lama bleaching (T) dengan level faktor:
1. Lama Bleaching 60 menit (X2 = -1)
2. Lama Bleaching 120 menit (X2 = 1)
2. Ditetapkan level-level faktor yang sesuai dengan titik pusat X1 = 0 dan X2 = 0.
Pada faktor penambahan prosentase larutan diketahui levelnya bereturut-turut yaitu 2 % v/v (X1 = -1), 6% v/v (X1
= 1), dan 4% v/v (X1 = 0) sebagai titik
tengahnya dengan jarak antara level faktor adalah 2%, sehingga hubungan antara variabel X1 dengan variabel asli
dapat dinyatakan sebagai berikut: X1 =K−4
2 , K=2X1+4 ………(1)
Pada faktor lama pemasakan, hubungan variabel X2 dengan variabel asli dapat
diketahui dengan cara yang sama sehingga dapat dinyatakan seperti berikut:
X2 =T−90
30 , T=30X2+90………… (2) 3. Menentukan level-level faktor yang
bersesuaian dengan nilai –α = -1,414 dan α = 1,414 dengan perhitungan melalui hubungan variabel X1 dan X2 dengan
variabel asli dalam persamaan (1) dan (2).
Dari persamaan (1) diketahui bahwa: Untuk X1 = -1,414, maka
K = 3(-1,414) + 4 = 0,242 Untuk X1 = 1,414, maka
K = 3(1,414) + 4 = 8,242
Dari persamaan (2) diketahui bahwa: Untuk X2 = -1,414, maka
T = 30(-1,414) + 90 = 47,58 Untuk X2 = 1,414, maka
T = 30(1,414) + 90 = 132,42 Pengkodean dan level asli (variabel bebas) pada Tabel 1 berikut:
Tabel 1. Rancangan Penelitian
No
Variabel Asli K: Persentase
Larutan (%) Bleaching (menit) T: Waktu
1 2 60 2 2 120 3 6 60 4 6 120 5 4 90 6 4 90 7 4 90 8 4 90 9 4 90 10 0,242 90 11 8,242 90 12 4 47,57 (47’ 34”) 13 4 132,43 (132’25”)
Pelaksanaan Penelitian
Pelaksanaan penelitian mengenai pembuatan benang pakan dari Sansevieria dengan tahapan sebagai berikut :
1. Sansevieria dipotong 50 cm kemudian ditimbang seberat 100 gram. Setelah itu dicuci dengan air bersih.
2. Perebusan dengan larutan NaOH bertujuan untuk mengekstraksi serat
Sansevieria. Pada proses ektraksi, air
yang digunakan sebanyak 250 ml,
kemudian dilakukan penambahan
larutan NaOH 6,2% (b/v). Perebusan dilakukan selama 63 menit pada suhu 100o C.
3. Sansevieria yang sudah direbus
kemudian didinginkan. Setelah itu dicuci agar serat Sansevieria terpisah dari lignin. Pencucian menggunakan air
sebanyak 2000 ml agar dapat
mengurangi kandungan lignin yang dapat menyebabkan warna kuning pada benang yang dihasilkan.
4. Serat Sansevieria yang diperoleh
kemudian di-bleaching menggunakan larutan Hidrogen peroksida (H2O2)
sesuai dengan hasil komputasi desain komposit terpusat.
5. Serat dicuci dengan air mengalir, setelah itu dikeringkan pada suhu 60 oC selama
3 jam. .
Analisis Hasil Penelitian
Penelitian terhadap benang pakan
dilakukan untuk menganalisis atau
mempelajari hasil yang telah dicapai setelah diperoleh titik optimal terhadap nilai kecerahan, kekuatan tarik, kekuatan mulur, dan rendemen.
Analisis Statistik
Pengolahan data menggunakan
program Design-Expert DX 7.1.6. Data dimasukkan dalam rancangan komposit terpusat dengan dua faktor dan lima pengulangan di titik tengah dengan respon kekuatan tarik dan nilai kecerahan benang pakan. Data diolah sesuai dengan prosedur dalam program Design-Expert DX 7.1.6.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pengujiian kekuatan tarik benang pakan dari Sansevieria diperoleh data seperti pada Tabel 2.
Tabel 2. Data Respon Kekuatan Tarik
No
Variabel Asli Respon
K: Persentase Larutan (%) T: Waktu Bleaching (menit) K. Tarik (gram-force) 1 2 60 193,88 2 2 120 336.73 3 6 60 255,12 4 6 120 316,33 5 4 90 406,12 6 4 90 365,31 7 4 90 591,84 8 4 90 355,13 9 4 90 367,35 10 1,17 90 232,63 11 6,83 90 212,24 12 4 47,57 (47’ 34”) 228,57 13 4 132,43 (132’25”) 122,45
Tabel 2. menunjukkan bahwa ada peningkatan kekuatan tarik seiring dengan lamanya waktu bleaching. Berdasarkan analisis ragam (Tabel 3) diketahui bahwa model yang signifikan adalah kuadratik dengan waktu bleaching sebagai faktor yang berpengaruh nyata terhadap respon kekuatan tarik dengan persamaan :
Y = -480,84278 + 18,52124X2 – 0,10165X22
Tabel 3. Hasil Analisis Ragam (ANOVA) untuk Respon Kekuatan Tarik
Sumber
Keragaman Nilai F Nilai P Keterangan
Model 2,15 0,1734 Not significant
A-Persentase Larutan H2O2 1,864E -003 0,9668 Not significant B- Waktu
bleaching 0,038 0,8516 Not significant
AB 0,17 0,6904 Not significant
A2 4,40 0,0740 Not significant
B2 7,44 0,0294 Significant
Residual
Lack of Fit 0,94 0,4996 Not significant
Std Dev. 98,31
R2 0,6055
Persentase larutan H2O2 tidak
berpengaruh nyata terhadap nilai kekuatan tarik benang karena selisih persentase yang
kecil dari larutan H2O2 memiliki
kemampuan yang relatif sama dalam bereaksi terhadap serat. Hal tersebut sama dengan penelitian Fuadi dan Sulistya (2008) yaitu penggunaan larutan H2O2 dengan
selisih 2% antarperlakuan tidak menunjukkan perbedaan yang berarti.
Lama waktu bleaching memiliki pengaruh nyata secara kuadratik terhadap respon kekuatan tarik benang. Umumnya, perlakuan bleaching agent terhadap serat
akan semakin reaktif dengan
memperpanjang waktu reaksi. Dalam hal ini, waktu lebih berpengaruh nyata terhadap nilai kekuatan tarik karena waktu yang terlalu lama akan merusak serat. Hal tersebut dibuktikan oleh Onggo dan Astuti
(2005) pada penelitiannya yaitu
pengambilan serat daun nenas bahwa waktu bleaching terlalu lama menurunkan kekuatan tarik serat yang dihasilkan.
Pada nilai AB ditunjukkan nilai yang tidak signifikan, dimana interaksi antara konsentrasi larutan dan lama waktu
bleaching tidak berpengaruh nyata terhadap
nilai kekuatan tarik. Hal ini menunjukkan bahwa kedua faktor tersebut tidak saling mempengaruhi namun salah satu faktor yaitu lama waktu bleaching memiliki pengaruh terhadap kekuatan tarik benang. Kondisi dapat terjadi karena faktor konsentrasi larutan yang berada pada rentang optimum 1-10% (Tutus, 2004) sehingga nilai kekuatan tarik benang yang dihasilkan tidak jauh berbeda. Pengaruh waktu bleacing terhadap respon kekuatan tarik dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Grafik Lama Bleaching terhadap Respon Kekuatan Tarik
Gambar 1 menunjukkan bahwa nilai kekuatan tarik meningkat seiring dengan bertambahnya lama waktu bleaching. Waktu merupakan faktor penting dalam proses
bleaching karena perendaman serat pada
larutan bleaching agent selama batas waktu tertentu akan meningkatkan nilai kekuatan
tarik. Proses bleaching dalam waktu yang lama akan mendegradasi gum sisa proses
degumming. Sebab semakin lama proses
perendaman, gum yang terdiri dari hemiselulosa, lignin dan pektin akan larut dalam larutan H2O2 (Onggo dan Astuti,
2005).
Hilangnya gum akan meningkatkan gaya adhesi antar mikrofibril penyusun serat sehingga serat lebih bersih dan kompak. Menurut Subramaniam dan
Natarajaman. (1990), gaya adhesi
berhubungan dengan gaya friksi serat. Semakin tinggi gaya friksi serat, maka gaya adhesi semakin meningkat, sehingga serat akan lebih tahan terhadap terhadap gesekan. Friksi adalah gaya yang timbul untuk menahan gesekan antar dua bidang
kontak sehingga berkaitan dengan
kekuatan tarik benang yang dihasilkan. Namun, nilai kekuatan tarik mengalami penurunan karena waktu bleaching yang terlalu lama. Hal tersebut disebabkan oleh rusaknya rantai-rantai selulosa pada serat sehingga kekuatan serat menjadi turun (Onggo dan Astuti 2005).
Data hasil pengujian tingkat
kecerahan benang yang tersaji pada Tabel 4.
Tabel 4. Data Respon Tingkat Kecerahan
No
Variabel Asli Respon K: Persentase Larutan (%) T: Waktu Bleaching (menit) Kecerahan (%) 1 2 60 64,1 2 2 120 68,9 3 6 60 67,1 4 6 120 70,5 5 4 90 67,1 6 4 90 68,8 7 4 90 70,4 8 4 90 68,9 9 4 90 69,2 10 1,17 90 67,2 11 6,83 90 68,7 12 4 47,57 (47’ 34”) 63,5 13 4 132,43 (132’25”) 67,1
Pada respon tingkat kecerahan, menunjukkan bahwa terjadi peningkatan
nilai kecerahan seiring dengan
meningkatnya waktu bleaching.
Berdasarkan analisis ragam pada Tabel 5 diketahui bahwa model yang signifikan adalah linear dengan waktu bleaching
sebagai faktor yang berpengaruh nyata terhadap tingkat kecerahan benang dengan persamaan sebagai berikut :
Z= +61,59931 + 0,071290 X2.
Tabel 5. Hasil Analisis Ragam (ANOVA) untuk Respon Tingkat Kecerahan
Sumber
Keragaman Nilai F Nilai P Keterangan
Model 14,16 0,0012 Significant A-Persentase Larutan H2O2 3,79 0,0803 Not significant B- Waktu Bleaching 24,53 0,0006 Significant Residual
Lack of Fit 1,11 0,4805 Not
significant
Std Dev. 1,22
R2 0,7390
Persentase larutan H2O2 tidak
berpengaruh nyata terhadap tingkat kecerahan. Peningkatan kecerahan benang pada berbagai persentase larutan H2O2
tidak menunjukkan perbedaan yang berarti. Hal tersebut dapat disebabkan oleh pH yang tinggi akibat penggunaan NaOH pada proses degumming sehingga larutan H2O2 mudah terdekomposisi yang akhirnya
tidak memberikan efek terhadap tingkat kecerahan (Fuadi dan Sulistya, 2008).
Lama waktu bleaching menunjukkan hasil yang signifikan. Hal ini menunjukkan lama waktu bleaching memiliki pengaruh nyata terhadap tingkat kecerahan benang. Sesuai pernyataan Sulistya (2008), bahwa semakin lama waktu bleaching terhadap serat selulosa akan menghasilkan nilai kecerahan semakin tinggi. Pengaruh waktu
bleaching terhadap tingkat kecerahan dapat
dilihat pada Gambar 2.
Berdasarkan Gambar 2. dapat diketahui bahwa semakin lama waktu
bleaching, maka tingkat kecerahan semakin
tinggi. Seperti pernyataan Fuadi dan Sulistya (2008), semakin lama proses
bleaching dengan persentase larutan
bleaching tertentu maka tingkat kecerahan
semakin meningkat. Hal tersebut
dikarenakan bleaching agent terhadap serat semakin reaktif dengan waktu reaksi yang lama.
Gambar 2. Grafik Lama Bleaching terhadap Respon Tingkat Kecerahan
Proses bleaching dengan waktu yang lebih lama akan membuat larutan H2O2
semakin reaktif. Di dalam air, H2O2 akan
terurai menjadi ion H+ dan OOH-. Ion
OOH- merupakan oksidator kuat yang
berperan pada proses bleaching serat karena zat warna alam yang merupakan senyawa organik yang mempunyai ikatan rangkap dioksidasi menjadi senyawa yang lebih sederhana atau menjadi senyawa yang mempunyai ikatan tunggal, sehingga dihasilkan serat yang lebih cerah (Andra cit Jayanudin, 2010). Pernyataan ini juga didukung oleh Jayanudin (2010) bahwa semakin lama waktu perendaman serat di dalam larutan H2O2 maka semakin banyak
pula ion oksidator dalam proses bleaching, sehingga mengakibatkan banyak oksidator yang dapat memutus ikatan Cα-Cβ molekul lignin sisa proses degumming menjadi veratryl alcohol.
Optimasi Respon Nilai Kekuatan Tarik dan Tingkat Kecerahan pada Desain Komposit Terpusat
Tujuan dari optimasi ini adalah untuk mengoptimalkan respon nilai kekuatan tarik dan tingkat kecerahan dalam batas pengaruh persentase larutan H2O2 dan lama waktu bleaching pada
daerah percobaan yang lebih luas, dengan batasan-batasan yang ditentukan sesuai tujuan yang diharapkan.
Penentuan batasan untuk persentase larutan H2O2 dan lama waktu bleaching
merupakan faktor yang digunakan pada
rancangan percobaan, maka nilai
batasannya sesuai dengan perlakuan dalam
percobaan. Persentase larutan H2O2
dan batas atas 6% (v/v). Lama waktu
bleaching memiliki batas bawah 60 menit
dan batas atas 120 menit. Dalam kisaran-kisaran tersebut ingin dicapai nilai kekuatan tarik dan tingkat kecerahan yang optimal.
Penentuan batas bawah dan atas
respon kekuatan tarik ditentukan
berdasarkan SNI 08-0033-2006 persyaratan mutu benang tunggal kapas untuk tenun yang berkisar antara 125-760 gram-force. Nilai kekuatan tarik yang ingin diperoleh adalah maksimal. Sedangkan penentuan batas bawah dan atas respon tingkat kecerahan adalah berdasarkan penelitian Nainggolan (2009) bahwa bleaching serat selulosa, tingkat kecerahan yang dicapai berkisar antara 60-70% pada satu kali tahap
bleaching. Solusi hasil komputasi dengan
batasan yang berdasarkan standar
dibandingkan dengan batasan yang
berdasarkan data penelitian. Penentuan batas atas dan batas bawah berdasarkan standar dan data penelitian tersaji pada Tabel 6.
Tabel 6. Batasan Optimasi Respon Nilai Kekuatan Tarik dan Tingkat Kecerahan
Berdasarkan batasan-batasan yang ditentukan pada Tabel 6, maka diperoleh solusi optimal hasil komputasi dengan bantuan Design Expert DX 7.1.6 seperti pada Tabel 7.
Tabel 7. Solusi Hasil Komputasi Design
Expert DX7.1.6
Kriteria Nilai
Persentase H2O2 (%) 4,97
Lama Bleaching (menit) 100,31
K. tarik (gf) 354,24
T. Kecerahan (%) 68,75
Ketepatan 0,562
Keterangan Selected
Dari Tabel 7 di atas terdapat solusi optimal. Menurut Montgomery (2002),
fungsi desirability adalah untuk
menentukan derajat ketepatan hasil solusi optimal. Semakin mendekati satu semakin tinggi nilai ketepatan optimasinya. Dalam optimasi yang dilakukan berdasarkan batasan standar diperoleh nilai ketepatan 0,562 atau dapat dikatakan bahwa tingkat ketepatan optimasi sebesar 56,2%.
Verifikasi Kondisi Optimum Hasil Prediksi Model
Dari solusi hasil komputasi,
kemudian dilakukan verifikasi dan didapat hasil verifikasi tersaji pada Tabel 7.
Tabel 8. Perbandingan Prediksi Model dan Hasil Penelitian kondisi Optimum
Prediksi Verifikasi Hasil Kekuatan
Tarik
(gram-force) 354,24 304,08 Tingkat
Kecerahan(%) 68,75 67,15
Berdasarkan Tabel 8, dapat diketahui bahwa hasil verifikasi berada di bawah nilai prediksi. Nilai kekuatan tarik benang memiliki selisih 14,2% dari nilai prediksi yaitu 304,08 gram-force dan tingkat kecerahan hasil validasi memiliki selisih 2,33% dari nilai prediksi yaitu 67,15 %. Nilai ini tidak memiliki perbedaan pada hasil komputasi. Sebab, nilai prediksi masing-masing respon masih terdapat pada range antara 104,08-604,44 gram-force untuk kekuatan tarik dan 65,61-71,90 % untuk tingkat kecerahan. Sehingga berdasarkan verifikasi model, hasil yang diperoleh telah memenuhi persyaratan.
Kriteria Nama Tujuan Batas Atas Bawah
Faktor larutan (%) Persentase In Range 2 6 Faktor Waktu Bleaching (menit) In range 60 120 Respon Kekuatan tarik (gram-force) Maksimal 125 760 Respon Tingkat kecerahan (%) Maksimal 60 70
Selain analisis nilai kekuatan tarik dan tingkat kecerahan, pada kondisi optimum juga dilakukan pengamatan terhadap beberapa parameter lain yang meliputi rendemen dan kekuatan mulur. Hasil beberapa parameter pada kondisi optimum tersaji pada Tabel 9.
Tabel 9. Data Analisis Kondisi Optimum
Parameter Hasil
Nilai Kekuatan Tarik 304,08 gram-force
Nilai Kekuatan Mulur 9,6 %
Tingkat Kecerahan 67,15 %
Rendemen 8,94 %
Analisis terhadap hasil verifikasi
kondisi optimum bertujuan untuk
mengetahui karakteristik fisik benang.
Perencanaan Unit Produksi Benang Pakan dari Sansevieria
Kapasitas Produksi
Salah satu faktor penentuan
kapasitas produksi yaitu batasan
permintaan dengan perhitungan market
share (Aifrid, 2012). Pada tahap awal
pengembangan serat alternatif dari
tanaman Sansevieria diharapkan mampu mensubtitusi 15% dari serat Agave yang mampu diproduksi Indonesia yaitu 642 ton per tahun atau sekitar 34% dari jumlah serat Agave yang dibutuhkan setiap tahunnya (Santoso, 2009). Sehingga dalam satu tahun serat yang dihasilkan oleh
tanaman Sansevieria harus mampu
mencapai sekitar 15% dari 642 ton atau sebesar 96 ton. Sansevieria adalah 3,7 ton per hari yang dapat diperoleh dari 0,4 hektar lahan (1 hektar menghasilkan 8,3 ton tanaman Sansevieria).
Bahan Baku
Bahan baku utama pembuatan benang pakan yaitu tanaman Sansevieria
trifasciata yang memiliki tinggi 50-75 cm.
Proses sortir dilakukan dengan pemilihan bahan baku yang memenuhi kriteria dengan memotong batang tanaman yang memiliki ukuran > 50 cm dan tidak rusak.
Bahan Pembantu
Bahan pembantu yang digunakan dalam proses produksi benang pakan adalah air, bahan kimia NaOH dan larutan
H2O2. Kebutuhan air untuk proses ekstraksi
dan bleaching masing-masing adalah 1:3 dari bahan. Kebutuhan air untuk ekstraksi yaitu sebesar 11.100 liter air per hari. Sedangkan kebutuhan air untuk bleaching lebih sedikit karena bahan yang diproses berupa serat yang terpisah dari lignin sehingga memiliki biomassa yang jauh lebih sedikit yaitu sekitar 10% serat basah dari bahan baku atau sebanding dengan 0,37 ton. Kebutuhan air untuk bleaching sekitar 1.100 liter air.
Kebutuhan NaOH per hari yaitu 6,2% (b/v) dari kebutuhan air untuk ekstraksi atau sebanyak 0,67 ton NaOH. Sedangkan H2O2 kebutuhan H2O2 per
harinya yaitu 4,97% (v/v) dari kebutuhan air bleaching atau sebanyak 54,67 liter larutan H2O2.
Proses Produksi
Satu siklus proses produksi
membutuhkan waktu sekitar 180 menit dengan kapasitas maksimal 2 ton bahan baku sehingga untuk mencapai kapasitas produksi per hari (3,7 ton) dilakukan dua tahapan proses produksi. Diagram alir proses produksi benang pakan dari
Sansevieria adalah sebagai tersaji pada
Gambar 3.
Gambar 3. Diagram Alir Proses Pembuatan Benang Pakan dari Sanseviaria Air 5 x bahan Air 3 x bahan H2O2 (4,97%) Air 3x bahan NaOH 6,2% b/v Air 5 x bahan Pencucian Bleaching pada suhu 80oC
(100,31 menit) Benang pakan Pengeringa n Sansevieria Pencucian Degumming 63 menit (100oC) Penimbangan) Penguraian Benang
Proses utama yang dilakukan untuk mengasilkan benang pakan terdiri dari
persiapan bahan, ekstraksi serat
(degumming), pencucian dan penyaringan (washing and screening), pengelantangan
(bleaching), pencucian (washing),
pengeringan, dan penguraian serat.
Sanitasi dan Pengolahan Limbah
Sanitasi pada unit pengolahan benang pakan dilakukan pada beberapa hal meliputi sanitasi mesin dan peralatan. Sanitasi mesin dan peralatan dilakukan setiap hari untuk menjaga kebersihan dan menjaga keadaan mesin dan peralatan agar tetap baik. Tujuan lain dari sanitasi yaitu menjaga kinerja mesin dan peralatan agar tetap optimal.
Limbah yang dihasilkan pada proses pembuatan benang pakan dari Sansevieria terdiri limbah cair dan padat. Limbah padat adalah gum yang dihasilkan pada proses
degumming. Sedangkan limbah cair merupakan hasil samping dari proses pencucian setelah tahap bleaching. Dengan rendemen 1,5% menunjukkan bahwa jumlah limbah berupa gum yang dihasilkan sebesar lebih dari 90% dari bahan. Jumlah limbah gum ditambah limbah cair menghasilkan limbah dalam volume yang besar. Sementara limbah yang dihasilkan
tidak dapat langsung dibuang ke
lingkungan karena karakteristik limbah tidak sesuai dengan kondisi lingkungan. Parameter BOD5, TSS dan COD limbah proses pengambilan serat selulosa yang dikelantang (di-bleaching) berturut-turut sebagai berikut 60, 60, dan 300 mg/L (Santi, 2004).
KESIMPULAN
Solusi hasil optimum yaitu pada persentase larutan H2O2 4,97 % (v/v) dan
lama waktu bleaching 100,31 menit dengan kekuatan tarik 304,08 gram-force dan tingkat kecerahan 67,15%. Karakteristik fisik benang pakan yaitu rendemen 1,54% dan kekuatan mulur 9,6%.
Perencanaan unit produksi benang pakan dari Sansevieria meliputi penentuan kapasitas produksi sebesar 3,7 ton per hari, bahan pembantu NaOH (b/v) sebesar 0,67 ton per hari dan H2O2 (v/v) 54,67 liter per
hari.
DAFTAR PUSTAKA
Aifrid. 2012. Aspek Teknis dan Teknologis. Diakses pada tanggal 6 Juli 2012. kk.mercubuana.ac.id/files/16005-6-387796818363.pdf
.
Fuadi, A.M. dan H. Sulistya. 2008. Pemutihan Pulp dengan Hidrogen Peroksida. Jurnal Reaktor 12 (2) : 123-128.
Hidayat, P. 2008. Teknologi Pemanfaatan Daun Nanas sebagai Alternatif Bahan Baku Tekstil. Yogyakarta. Teknoin 13 (2) : 31-35.
Jayanudin, R. Hartono, dan N. H. Jamil. 2010. Pengaruh Waktu Konsentrasi Pemutihan Serat Daun Nanas Menggunakan Hidrogen Peroksida. Jurusan Teknik Kimia Fakultas
Teknik Universitas Diponegoro.
Semarang. 20: 1-6.
Montgomery, D.C. 2002. Design and Analysis of Experiments, John Wiley and Sons, Inc. New York.
Nainggalon, Y. 2009. Studi Analisis Peningkatan Kecerahan Pulp pada
Tahap Klorinasi dan
EkstraksiPeroksida di PT. Toba Pulp Tbk. Skripsi. USU.
Onggo, H. dan T. Astuti. 2005. Pengaruh Sodium Hidroksida dan Hidrogen Peroksida terhadap Rendemen dan Warna Pulp dari Serat Daun Nenas. Pusat Penelitian Fisika-Lembaga Ilmu Penetahuan Indonesia (LIPI). Bandung. Jurnal Ilmu dan Teknologi
Kayu Tropis 3 (1) : 37-43.
Santi, D. N. 2004. Pengelolaan Limbah Cair pada Industri Penyamakan Kulit Industri Pulp Dan Kertas Industri Kelapa Sawit. e-USU Repository. Universitas Sumatera Utara.
Santoso, B. 2009. Peluang Pengembangan Agave sebagai Sumber Serat Alam. Balai Penelitian Tanaman Tembakau
dan Serat. Jurnal Perspektif 8 (2) : 84-95.
SNI. 2006. Benang Ring Tunggal Kapas. Diakses pada tanggal 04 Juli 2012. http://pustan.bpkimi.kemenperin.g o.id/files/SNI%2008-0033-2006.pdf. Subramaniam, V. and K. S. Natarajaman.
1990. Frictional Properties of Siro Spun Yarn. Textile Research Journal 24 (1) : 1-8.
Susana, E. 2012. Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rambut Palsu dengan Cara Kimia dan Biologi Aerob. Diakses pada tanggal 2 Agustus 2012.
http://eprints.undip.ac.id/11457/1/ Artikel_Lap_Penelitian.pdf.
Tirtosuproho, S., B.W. Winarto, dan M. Sahid. 2011. Peluang Pengembangan Rami untuk Suplemen Kapas. http://balittas.litbang.deptan.go.id/i nd/images/kapasrami/peluang%20 pengembangan%20rami.pdf. Diakses tanggal 15 November 2011.
Tutus, A. 2004. Bleaching of Rice Straw Pulps with Hidrogen Peroxide.
Journal of Biological Sciences 8 :
1327-1329.
Udeani and N. Angela. 2011. Extraction and Textile Qualities of Fibers from Some Xerophytic Plants. Asian Journal of
