• Tidak ada hasil yang ditemukan

PEMBUATAN BAHAN SEMIKONDUKTOR DARI SELULOSA MIKROBIAL MENGGUNAKAN MEDIA PRODUKSI LIMBAH TAHU NURUL ASNI

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Membagikan "PEMBUATAN BAHAN SEMIKONDUKTOR DARI SELULOSA MIKROBIAL MENGGUNAKAN MEDIA PRODUKSI LIMBAH TAHU NURUL ASNI"

Copied!
82
0
0

Teks penuh

(1)

TAHU

NURUL ASNI

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2006

(2)

MIKROBIAL MENGGUNAKAN MEDIA PRODUKSI LIMBAH

TAHU

NURUL ASNI

Tesis

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada

Program Studi Teknologi Industri Pertanian

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2006

(3)

Nama : Nurul Asni

NIM : F351030031

Disetujui Komisi Pembimbing

Dr. Ir. Khaswar Syamsu, M.Sc Ketua

Dr. Budhy Kurniawan Dr. Ir. Suprihatin,Dipl-Ing Anggota Anggota

Diketahui

Ketua Program Studi Teknologi Dekan Sekolah Pascasarjana Industri Pertanian

Dr. Ir. Irawadi Jamaran Prof. Dr. Ir. Syafrida Manuwoto, M.Sc

(4)

Penulis dilahirkan di Palembang pada tanggal 19 Januari 1965 dari pasangan suami istri Bapak Drs. Abdullah Murod (almarhum) dan Ibu Anisah serta merupakan anak ke empat dari tujuh bersaudara. Pendidikan formal penulis lalui di kota kelahiraan yaitu di Palembang, dimulai dari SD Negeri No. 4 Kebon Duku pada tahun 1972. Pada tahun 1978, penulis melanjutkan pendidikan SMP Negeri 1 Bukit Kecil, tamat tahun 1981. Pada tahun yang sama penulis melanjutkan pendidikan di SMA Negeri 1 Bukit Besar, tamat tahun 1984. Selanjutnya pada tahun yang sama penulis diterima sebagai mahasiswa pada jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya.

Pada tahun 1990 penulis diterima bekerja sebagai staf QC di pabrik cat Shinto paint Jakarta Utara dan pada tahun 1992 penulis diterima sebagai staf pengajar di Akademi Kimia Analisis Caraka Nusantara, Cimanggis Depok. Pada bulan Nopember 1993 penulis menikah dengan Drs. Djonaedi Saleh,Msi dan telah di karuniai seorang putri .

Pada tahun 2003 penulis diterima di Program Studi Teknologi Industri Pertanian IPB. Beasiswa pendidikan Pascasarjana diperoleh dari BPPs-DIKTI sampai tahun 2004, di bawah bimbingan Dr. Ir. Khaswar Syamsu,M.Sc, Dr. Ir. Suprihatin, Dipl-Eng dan Dr. Budhy Kurniawan. Pada saat mengikuti Program Pascasarjana IPB, penulis telah mengikuti beberapa seminar nasional dan internasional.

(5)

NURUL ASNI. Pembuatan Bahan Semikonduktor Dari Selulosa Mikrobial Menggunakan Media Produksi Limbah Tahu. Dibimbing KHASWAR SYAMSU, SUPRIHATIN dan BUDHY KURNIAWAN

Selulosa mikrobial hasil fermentasi limbah tahu cair (whey) merupakan selulosa murni yang mempunyai struktur kristal triklinat dan merupakan selulosa 1 α dengan derajat kristalinitas antara 27,95% sampai dengan 45,00%. Selulosa mikrobial ini mempunyai kuat tarik berkisar antara 281,57 kgf/cm2 sampai dengan 487,60 kgf/cm2 dan resistivitas listrik antara 6,28 ohm-m sampai dengan 20,47 ohm-m. Setelah mengalami doping iodium nilai resistivitas meningkat menjadi 601,45 ohm-m sampai 1273,28 ohm-m dan menjadikan selulosa mikrobial tersebut suatu material semikoduktor type- p.

ABSTRACT

NURUL ASNI. Semiconductor Material From Microbial Cellulose Using Tofu Whey as Production Media. Supervised by KHASWAR SYAMSU, SUPRIHATIN and BUDHY KURNIAWAN.

Microbial Cellulose which is produced from liquid tofu waste is pure cellulose which have the structure of crystal triklinat and the cellulose 1 α with cristalinity degree between 27,95 % up to 45,00 % . This Microbial Cellulose have the tensile strength between 281,57 kgf/cm2 up to 487,60 kgf /cm2 and electric resistivity between 6,28 ohm-m up to 20,47 ohm-m. After doping with iodium, the resistivity increase to 601,45 ohm-m up to 1273,28 ohm-m and the Microbial Cellulose has characteristics of material p-type semiconductor.

(6)

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Pembuatan Bahan Semikonduktor Dari Selulosa Mikrobial Menggunakan Limbah Tahu Sebagai Media Produksi, merupakan gagasan atau hasil penelitian tesis saya sendiri, dengan bimbingan komisi pembimbing, kecuali yang dengan jelas ditunjukkan oleh sumbernya.

Tesis ini belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar pada program sejenis di Perguruan Tinggi lain. Semua data dan informasi yang digunakan telah dinyatakan secara jelas dan diperiksa kebenarannya.

Penulis Nurul Asni

(7)

Alhamdulillah puji syukur kehadirat Allah Yang Maha Esa atas berkat, inayah dan ridho-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan tesis ini.Tesis ini disusun sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar Magister Sains, di Institut Pertanian Bogor.

Pada kesempatan ini dan dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr. Ir. Khaswar Syamsu MSc selaku ketua komisi pembimbing, Bapak Dr.Ir. Suprihatin Dipl-Eng dan Bapak Budhy Kurniawan sebagai anggota komisi pembimbing yang dengan sabar membimbing, memberi saran hingga tersusunnya tesis ini. Penulis juga berterima kasih kepada Bapak Dr. Irawadi Djamaran dan Ibu Dr. Ani Suryani selaku ketua dan sekretaris Program Studi Teknologi Industri Pertanian serta Bapak dan Ibu Staf administrasi dan staf Perpustakaan Teknologi Industri Pertanian yang telah banyak membantu penulis dalam penyelesaikan tesis ini. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr. Hikam selaku ketua Laboratorium Bersama Universitas Indonesia yang telah berkenan meminjamkan fasilitas Laboratorium selama penulis melakukan penelitian serta Bapak Dr. Bambang Sugiono, Bapak Mabe Siahaan,Msi dan seluruh staf laboratorium Pasca Ilmu Material Departemen Fisika Salemba UI. Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada Bapak Pamulih Prasetyo,Ssi, sebagai staf laboratorium Spektrometer Departemen Fisika UI yang telah banyak membantu penulis dalam menganalisa sampel dan juga Bapak Untung, Muhammad Nur, Haerudin, Abdul hamid dan Agus sebagai staf laboratorium bersama UPP-IPD UI. Kepada Bapak Soeprapto Hadiatmodjo Dipl-Eng, selaku Direktur Akademi Kimia Analisis Caraka Nusantara yang telah mengijinkan dan mendorong penulis untuk mengikuti pendidikan di Institut Pertanian Bogor. Selanjutnya penulis menyampaikan terima kasih kepada Fuad, Nida, Rency, Jumriah, Iphov, Yongki, Dodik dan seluruh rekan angkatan 2003 atas persahabatan, kritikan , semangat dan bantuannya.

(8)

segala pengorbanannya dan memberkahi hamba-hamba-Nya yang beriman. Amin Ya robbal’alamin.

Penulis

Nurul Asni

(9)

Halaman

DAFTAR TABEL ... vi

DAFTAR GAMBAR ... vi

DAFTAR LAMPIRAN ... viii

PENDAHULUAN ... 1

Latar belakang ... 1

Tujuan Penelitian ... 3

Ruang Lingkup Penelitian ... 3

Hipotesis ... 4

Manfaat Penelitian ... . ... 4

TINJAUAN PUSTAKA ... 5

Kedelai,Tahu dan Whey ... 5

Kedelai ... 5 Tahu ... 8 Whey ... 8 Iodin ... 9 Selulosa Mikrobial ... 10 Semikonduktor ... 12 Kegunaan Semikonduktor ... 19 Dioda ... 19 LED ... 21 Transistor ... 22 METODOLOGI PENELITIAN ... 26

Bahan dan Alat ... 26

Waktu dan Tempat Penelitian ... 26

Metoda Penelitian ... 27

Pembuatan Selulosa Mikrobial ... 27

Pemurnian Selulosa Mikrobial ... 27

Doping dengan Iodium (I2) ... 27

Metoda Pengujian dan Analisa ... 28

Pengujian Kekuatan Tarik ... 28

Pengujian Resistivitas Listrik Selulosa Mikrobial ... 29

Karakteristik Struktur Selulosa Mikrobial ... 31

Fourier Transform Infra Red (FTIR) Spektroscopy ... 31

X-Ray Difraktometer (XRD) ……… 32

Scanning Electron Microscope (SEM) ……… 33

Rancangan Percobaan ……….. 34

(10)

Analisa Resistivitas Listrik Sebelum Doping ....... 38

Analisa Struktur Molekul Selulosa Mikrobial (FTIR) ... 39

Analisa Struktur Molekul Selulosa Mikrobial (XRD) ... 41

Analisa Morfologi Selulosa Mikrobial (SEM) ... 44

Persiapan Doping Iodium ... 45

Analisa Resistivitas Listrik ... 46

Analisa Struktur Molekul Selulosa Mikrobial (FTIR) ... 47

Analisa Struktur Molekul Selulosa Mikrobial (XRD) ... 48

Analisa Morfologi Selulosa Mikrobial (SEM) ... 50

Analisa Tipe Semikonduktor ... 52

KESIMPULAN DAN SARAN ... 53

DAFTAR PUSTAKA ... 55 LAMPIRAN ... 58 iv

(11)

1 Komposisi kedelai per 100 gram bahan ... 6

2 Kandungan asam amino pada kedelai ... 7

3 Sifat-sifat iodine ... 9

4 Spektrum resistivitas dalam ohm meter (Ωm) ... 12

5 Sifat bahan pada susunan berkala ... 15

6 Tabulasi data spektrum difraksi sinar- X (selulosa mikrobial dan nata de coco) ... 42

7 Pengaruh konsentrasi iodium terhadap sudut difraksi dan kristalinitas dari selulosa mikrobial ... 51

DAFTAR GAMBAR

Halaman 1 Struktur pelikel selulosa ... 11

2 Struktur molekul selulosa ... 11

3 Teori pita energi dalam beberapa matrial ... 14

4 Jenis dan tipe semikonduktor ... 17

5 Teori pita energi semikonduktor ekstrinsik ... 18

6 Simbul dan struktur dioda ... 20

7 Dioda dengan bias maju ... 20

8 Simbul LED ... 21

9 Transistor N-P-N Junction dan P-N-P Junction ……… 22

10 Arus elektron transistor N-P-N Junction ……….. 24

11 Arus hole transistor P –N-P Junction ……… . 25

12 Rangkaian four point probe ……… 30

(12)

16 Selulosa mikrobial setelah dikeringkan ... 36

17 Diagram kuat tarik selulosa mikrobial hasil fermentasi selama 5,7,10 dan 15 hari ... 37

18 Kurva pertumbuhan selulosa mikrobial nata de soya ... 38

19 Diagram nilai resistivitas listrik selulosa mikrobial hasil fermentasi selama5, 7, 10 dan 15 hari ... 39

20 Spektrum transmisi FTIR Selulosa Mikrobial hasil fermentasi selama 5,7, 10 dan 15 hari ... 40

21 Spektrum transmisi FTIR dari nata de coco ... 41

22 Pola difraksi sinar-X selulosa mikrobial hasil fermentasi selama 5, 7, 10 dan 15 hari ... 43

23 XRD nata de coco ... 43

24 Morfologi selulosa mikrobial fermentasi 10 hari , 750 X ... 44

25 Morfologi Bactrial Cellulose ……... 45

26 Selulosa mikrobial fermentasi 10 hari, didoping I2 1,25%w/w .. 45

27 Diagram resistivitas listrik sSelulosa mikrobial fermentasi 10 hari didoping I2 0,50 %w/w ; 0,75 %w/w ; 1,00%w/w dan 1,25%w/w ………. 47

28 Spektrum transmisi FTIR selulosa mikrobial didoping I2 0,00%w/w ; 0,50%w/w ; 0,75%w/w ; 1,00%w/w dan 1,255w/w ... 48

29 Pola difraksi sinar-X selulosa mikrobial yang didoping pada berbagai konsentrasi I2 ... 50

30 Fermentasi 10 hari yang didoping I2 1% w/w ... 51

31 Fermentasi 10 hari yang didoping I2 1,25% w/w ... 51

(13)

1 Massa selulosa mikrobial dalam berbagai waktu fermentasi

dengan luas 660 cm2 ... 58

2 Nilai kuat tarik selulosa mikrobial metode ASTM 638-00 ... 58 3 Hasil resistivitas listrik selulosa mikrobial ... 59 4 Cara menentukan kristanilitas selulosa mikrobial dengan

menggunakan rumus Gaussian ... 62 5 Analisa sidik ragam ... 64 6 Skema proses pembuatan selulosa mikrobial ... 67

7 Skema proses pembuatan semikonduktor selulosa mikrobial .... 68

(14)

I.

PENDAHULUAAN

1.1Latar Belakang

Kemampuan menguasi bidang science teknologi tinggi merupakan syarat mutlak bagi suatu negara, untuk memasuki negara industri baru. Salah satu bidang teknologi tinggi yang sangat mempengaruhi peradaban manusia di abad ini adalah teknologi material dan hampir semua peralatan didalam kehidupan manusia bertumpu pada teknologi elektronika. Salah satu komponen penting di dalam teknologi elektronika terbuat dari suatu material yang dikenal sebagai semikoduktor.

Perkembangan teknologi elektronika maju sangat pesat dan telah menjadi tulang punggung dalam dunia modern. Kemajuan sangat cepat ini terjadi setelah ditemukan material semikonduktor yang memberikan banyak sifat listrik yang unik dan hampir dapat memecahkan semua persoalan elektronika. Dengan ditemukan material semikonduktor maka komponen elektronika menjadi sangat ringan, kompak dan persatuan luas mempunyai kepadatan rangkaian yang sangat tinggi.

Material semikonduktor dipergunakan pada industri komputer (57%), peralatan komunikasi (17%), peralatan elektronik rumah tangga (15%) dan untuk keperluan lain,seperti untuk peralatan militer, otomotif dan mesin industri sekitar (11%) (Akhadi, 2004).

Menurut Akhadi (2004), material semikonduktor dapat dibuat dari polimer yang didoping dengan suatu unsur pada golongan IA dan VIIA pada sistem periodik. Dalam bidang energi polimer elektrolit padat (solid polymer electrolyte) dapat digunakan untuk pembuatan sel fotoelektro kimia. Polimer ini dibuat dari polietilen oksida yang di doping dengan kalium Iodida (KI) dan Iodium(I2).

Selulosa merupakan bahan organik dan merupakan suatu polimer yang mempunyai massa molekul besar. Selulosa mikrobial sebagai semikonduktor dapat dibuat dari pemanfatan limbah cair tahu yang berupa whey. Limbah cair ini (whey) merupakan faktor negatif yang dapat mencemari lingkungan. Jika

(15)

ditinjau dari komposisi kimia, ternyata whey masih mengandung nutrien (protein, karbohidrat dan bahan lainnya) serta juga mengandung vitamin B terlarut dalam air.

Melalui proses fermentasi bakteri Acetobacter xylinum,selulosa mikrobial yang didoping dengan suatu unsur yang terdapat pada sistem periodik seperti polimer sintetik lain akan merupakan material biosemikonduktor dengan beberapa keunggulan antara lain (1) tidak mencemari lingkungan (2) tidak bersifat toksik (3) relatif lebih murni tidak seperti selulosa pada kayu (4) mempunyai sifat mekanik yang kuat baik dalam keadaan basah maupun dalam keadaan kering. Dengan melihat beberapa keunggulan tersebut biosemikonduktor patut dikembangkan lebih lanjut, dikarenakan bahan bakunya berlimpah dan terbuang sebagai limbah.

Biosemikonduktor telah menjadi perhatian dalam dunia penelitian sejak 50 tahun lalu. Bahan biosemikonduktor (fermentasi whey) dengan kandungan karbon,hidrogen dan oksigen mempunyai ikatan molekul lemah (ikatan kovalen) dalam keadaan solid, sehingga dapat menjadikan bahan organik sebagai bahan isolator dan semikonduktor. Bahan organik semikonduktor juga bersifat photoconductive dibawah sinar biasa.

Penelitian organik LED (Light Emitting Diode) mulai mendapat perhatian sejak penelitian dari Eastman Kodak (1987) dengan molekul kecil sebagai bahannya, kemudian peneliti dari Cambride (1990) dengan menggunakan polymer sebagai bahannya. Peneliti dari Jepang (Fuke, et al, 1999) atau berdasarkan hak paten United States 5,933,508 (1993), telah berhasil membuat membran polimer dari selulosa mikrobial. Membran yang berkualitas tinggi ini sedang dikembangkan nilai komersialnya untuk pembuatan sound system dan alat musik bermutu tinggi.

Perusahaan Sony bekerjasama dengan Ajinomoto membangun pertama kali diafragma untuk audio speaker dengan menggunakan mikrobial selulosa. (hak paten United States 4,742,164 (1986). Penggunaan mikrobial selulosa ini dapat memberikan perbaikan pada membran tranduser suara yang memberikan frekuensi tinggi diatas jangkauan frekuensi suara (Donald G.W et. al.,1999).

(16)

Pembuatan selulosa mikrobial dari whey sebagai biosemikonduktor mempunyai suatu nilai tambah dimana dari selulosa mikrobial ini banyak digunakan tidak hanya dalam bidang elektronik, tapi juga dapat di manfaatkan dalam bidang lain misalnya dalam bidang kedokteran (proses dialysis) ultrafiltrasi, dan industri untuk pembuatan air tawar dari air laut (desalinasi air laut).

1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan Umum penelitian ini adalah memanfaatkan limbah tahu sehingga menghasilkan suatu nilai tambah karena limbah cair tahu (whey) bagi produsen tahu kebanyakan dibuang dan dapat mencemari lingkungan karena menimbulkan bau yang kurang enak.

Tujuan khusus penelitian ini yaitu untuk mengetahui karakteristik selulosa mikrobial (nata de soya) sebagai semikonduktor dengan melihat kekuatan tarik, resistivitas listrik, bentuk struktur dan tipe semikonduktor berdasarkan lama fermentasi dan penambahan unsur Iodium (I2).

1.3 Ruang Lingkup Penelitian

a. Mengetahui pengaruh lama fermentasi terhadap karakteristik selulosa mikrobial antara lain kekuatan tarik (tensile strength), resistivitas listrik menggunakan metode Van Der Pouw serta melihat struktur selulosa mikrobial dengan menggunakan alat SEM (Scanning Electron Microscop), FTIR (Fourier Transform Infra Red), dan XRD ( X-Ray Difractometer).

b. Mengetahui pengaruh penambahan Iodium (I2) pada beberapa taraf konsenterasi terhadap karakteristik semikonduktor (sifat resistivitas listrik, bentuk struktur dan type semikonduktor).

Penelitian ini diharapkan dapat menjelaskan hubungan antara bentuk struktur selulosa mikrobial dengan sifat resistivitas listrik sebelum dan sesudah dilakukan doping dengan Iodium (I2).

(17)

1.4 Hipotesis

a. Perbedaan lama fermentasi berpengaruh pada kekuatan tarik, bentuk struktur dan sifat elatisitas suatu selulosa mikrobial (nata de soya).

b. Perbedaan konsentrasi unsur Iodium berpengaruh terhadap sifat kelistrikan dan sifat mekanik.

1.5 Manfaat Penelitian

Semikonduktor yang sekarang banyak digunakan dalam bentuk semikonduktor anorganik seperti: Boron Nitrid, Diamond, Germanium, Galium Arsenide dan lain-lain. Semikonduktor organik mulai mendapat perhatian dari kalangan peneliti maupun industri seperti: Polipropilen, Polianilin dan lain-lain.

Biosemikonduktor adalah material Semikonduktor yang dibuat melalui fermentasi whey dengan menggunakan bakteri Acetobacter Xylinum dan didoping dengan iodium. Whey merupakan limbah cair yang dibuang dan untuk memberikan nilai tambah serta mengurangi pencemaran lingkungan maka dibuat semikonduktor. Adapun biosemikonduktor yang dibuat ini mempunyai beberapa keunggulan dalam arti sifatnya yang ramah lingkungan yaitu mudah hancur oleh aktivitas mikroba tanah sehingga tidak merusak lingkungan serta bahan baku (whey) yang tersedia dalam jumlah melimpah.

(18)

II.

TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Kedelai, Tahu, dan Whey

2.1.1 Kedelai

Saat ini kedelai merupakan salah satu tanaman multiguna karena dapat digunakan sebagai pangan, pakan, maupun bahan baku berbagai industri manufaktur dan olahan. Pada awalnya, kedelai dikenal dengan beberapa nama botani, yaitu Glycine soja dan Soja max. Pada tahun 1948 telah disepakati bahwa nama botani yang dapat diterima dalam istilah ilmiah, yaitu Glysine. Max L. Merril. Kedelai merupakan tanaman dataran rendah dan daerah pertumbuhannya sampai 500 m dari permukaan laut, tumbuh baik pada iklim panas dengan curah hujan 20 mm/bulan.

Tanaman kedelai umumnya tumbuh tegak, berbentuk semak dan merupakan tanaman semusim. Secara umum waktu tanam kedelai di lahan kering dimulai pada awal musim hujan, yaitu antara bulan Oktober atau November (musim tanam 1). Untuk musim tanam ke-2, dilakukan sekitar bulan Februari atau Maret. Untuk lahan sawah, permulaan waktu tanam antara akhir bulan Februari sampai pertengahan Maret (musim kemarau 1) dan untuk penanaman ke-2 mulai awal bulan Juni sampai pertengahan Juli (Adisarwanto,2005).

Saat panen ditentukan oleh umur sesuai varietas kedelai yang ditanam dan ada perubahan warna polong, yaitu dari kehijauan menjadi coklat kekuningan. Panen dilakukan jika lebih dari 95% polong kedelai sudah berubah menjadi coklat kekuningan dan jumlah daun tersisa pada tanaman hanya sekitar 5 -10%. Waktu panen disesuaikan dengan varietas kedelai dan untuk setiap daerah berbeda-beda. Penentuan waktu panen yang tepat sangat berpengaruh terhadap kualitas biji yang dihasilkan. Pengunduran waktu panen 1-2 hari akan mengakibatkan kadar air biji lebih rendah yaitu antara 12-13%, cuaca juga berpengaruh terhadap kuantitas dan mutu kedelai (Adisarwanto,2005).

(19)

Perkembangan tanaman kedelai selama 10 tahun terakhir memperlihatkan penurunan yang cukup besar, lebih dari 50%, baik dalam luas areal maupun produksinya. Pada tahun 1992, luas areal tanaman kedelai mencapai 1,6 juta ha, sedangkan pada tahun 2003, luas areal hanya 600.000 ha. Total produksi selama periode yang sama menurun dari 1,9 juta ton menjadi 700 ribu ton. Hal ini disebabkan oleh faktor teknis dan soasial ekonomi. Faktor teknis antara lain kualitas benih, cara tanam, cara pemeliharaan tanaman, panen dan penangan pascapanen. Sedangkan faktor sosial ekonomi antara lain luas pemilikan lahan, status tanaman kedelai, modal dan risiko (Adisarwanto, 2005). Jenis kedelai yang digunakan untuk memproduksi tahu ada 4 jenis yaitu kedelai kuning, kedelai hitam, kedelai coklat dan kedelai hijau. Jenis kedelai yang berwarna kuning banyak digunakan oleh produsen tahu, karena rasanya disenangi oleh konsumen . Setiap 100 g biji kedelai mengandung protein lebih besar dari 34,9 gr. Syarat untuk produksi tahu meliputi antara lain :

• Bebas dari kotoran ( batu, kerikil,ranting dll)

• Biji kedelai tidak luka atau bebas dari serangan hama • Biji kedelai tidak memar

• Kulit biji kedelai tidak keriput

Sebagai bahan makanan yang relatif murah dan bergizi juga sangat berkhasiat bagi pertumbuhan dan menjaga kondisi sel-sel tubuh. Kedelai banyak mengandung unsur dan zat makanan penting seperti protein, lemak, karbohidrat dan air seperti terangkum pada Tabel 1.

Tabel 1. Komposisi kedelai per 100 gram bahan

Komponen Kadar % 1. Protein 2. Lemak 3. Karbohidrat 4. Air 35 – 45 18 – 32 12 – 30 7 Sumber : Adisarwanto, 2005

(20)

Menurut Liu (1997) Kedelai juga mengandung komponen minor seperti fitat, isoflavon senyawa pencegah kanker dan penyakit lainnya, asam lemak esensial (asam linoleat dan asam linolenat) dan asam lemak lainnya (asam oleat,asam palmitat dan asam stearat). Kandungan asam amino pada kedelai dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Kandungan asam amino pada kedelai

Sumber: Considine and Considine,1982

Asam amino Kandungan (mg/100 g kedelai) Isoleusin Leusin Lisin Metionin Sistein Fenilalanin Tirosin Treonin Triptofan Valin Arginin Histidin Alanin Asam aspartat Asam glutamate Glisin Prolin Serin 1889 3232 2653 525 552 2055 1303 1603 532 1995 3006 1051 1769 4861 7774 1736 2281 2128

(21)

Kandungan asam amino esensial (leusin,lisin dan isoleusin) pada kedelai cukup tinggi, sedangkan kandungan asam amino sulfur seperti metionin dan sistein pada kedelai tergolong rendah. Metionin mempunyai kandungan asam amino yang paling rendah pada kedelai diikuti dengan sistein dan triptofan (Liu, 1997).

2.1.2 Tahu

Tahu telah populer sejak 2000 tahun yang lalu selama Dinasti Han Barat, kemudian diperkenalkan ke negara lain seperti Korea dan Jepang. Kemudian kedua negara tersebut mengembang jenis tahu mereka sendiri yaitu tahu Korea dan tahu Jepang (winarno,2002). Tahu adalah hasil koagulasi dari susu kedelai yang dilanjutkan dengan proses pengepresan. Hasilnya menyerupai keju lunak berwarna putih. Produk olahan nabati ini mempunyai kandungan protein cukup tinggi. Menurut Winarno (2002) dalam setiap 100g tahu terdapat 89-90% air, protein 5-8%, lemak 3-4%, karbohidrat 2-4 %.

Metode pembuatan tahu diperkirakan telah tercipta oleh Liu An dari Dinasti Han di Cina sekitar 164SM. Baru 500 tahu kemudian, metode tersebut disebarkan ke Jepang dan negara-negara lainnya (Liu,1997). Berbagai jenis tahu dan tipe tahu dibuat berdasarkan dua tahapan yaitu pertama pembuatan susu kedelai dan yang kedua susu kedelai diendapakan dan dipres sehingga terbentuklah tahu. Perlakuan lebih lanjut terhadap gumpalan tahu tersebut dapat beraneka ragam yang kemudian menghasilkan berbagai jenis tahu yang kini telah banyak beredar dipasarkan (Winarno,2002).

2.1.3 Whey (limbah cair tahu)

Pada proses pembuatan tahu akan dihasilkan limbah berupa limbah padat dan limbah cair. Limbah padat adalah ampas tahu yang merupakan sisa penyaringan tahu waktu penggilingan kedelai. Limbah cair tahu atau whey tahu adalah air buangan sisa pengendapan atau penggumpalan tahu waktu pembuatannya (Enie et al.,1993).

(22)

Menurut Enie et al. (1993), ekstraksi protein kedelai dengan air panas pada tahap pembuatan susu kedelai menyebabkan 79-82% (bb) kandungan protein kedelai terekstrak. Protein yang terekstrak pada susu kedelai tidak semuanya dapat menggumpal, sisa protein yang tidak menggumpal dan zat yang tidak larut dalam air akan terdapat dalam whey tahu yang dihasilkan, termasuk lesitin dan oligosakarida. Linaya dan Sangkanparan (1982) mengemukakan bahwa whey tahu dapat digunakan sebagai konsentrat karena mengandung padatan total 1% (bb), protein 0,22% (bb), karbohidrat 0,1 % (bb) , lemak 0,02 % (bb) dan abu 0,2% (bb).

Menurut Winarno (2002) dari 0,45 Kg kedelai dapat menghasilkan 3,6 Kg tahu dan limbah cair dari tahu (whey) sebanyak 3,78 liter. Menurut BPS (2001) jumlah anggota produsen tahu di Indonesia sebanyak 10094, setiap anggota membutuhkan kedelai 5000 ton pertahunnya, sehingga dapat diperkirakan jumlah limbah cair tahu yang disebut juga whey dalam setiap tahunnya dapat menghasilkan 40.000 m3 whey. Jika whey tahu tidak dimanfaatkan akan dapat menyebabkan pencemaran lingkungan karena membusuknya senyawa-senyawa organik tersebut, sedangkan pemanfaatannya masih sangat terbatas. Apabila ke dalam whey ditambahkan Acetobacter Xylinium akan terbentuk nata yang merupakan bahan baku untuk pembuatan semikonduktor.

2.2. IODIN (I)

Iodin adalah salah satu unsur yang terdapat di dalam golongan VIIA, mempunyai nomor atom 53 yang di dalam sistem periodik disebut sebagai unsur halogen. Halogen adalah unsur non logam yang paling reaktif, berbau, berwarna, beracun, serta tidak terdapat bebas di alam. Dalam keadaan bebas unsur halogen terdapat sebagai molekul diatomik. Sifat iodine yang lain dapat dilihat pada Tabel 3.

(23)

Tabel 3. Sifat – sifat Iodin Nomor atom Massa atom Titik lelehOC Massa jenis 25OC(gr cm-3) Warna Konfigurasi electron Keelektonegatifan Jari-jari ion (Angstrom) Jari-jari atom (Angstrom) Kalor lebur (Kj mol-1)

53 126,90447 113,5 4,93 Ungu- hitam [Kr]4d105s25p5 2,66 2,20 1,33 15,78 Sumber: Brady, 1994

Iodin digunakan sebagai doping dalam penentuan type semikonduktor. Adapun sifat yang mempengaruhinya antara lain nomor atom untuk menentukan elektron valensi atau elektron terluar dari suatu atom, titik didih diperlukan untuk proses difusi pada selulosa mikrobial, sedangkan jari-jari ion diperlukan untuk melihat kemungkinan substitusi unsur didalam struktur kristal.

Selain iodin dapat juga digunakan unsur lain dalam pendopingan, seperti unsur Natrium, Kalium. Kedua unsur ini terletak dalam golongan IA dalam tabel sistem periodik. Jika selulosa mikrobial didoping dengan unsur dari golongan IA maka akan menghasilkan semikonduktor type - n, hal ini disebabkan unsur pada golongan IA akan melepaskan satu elektron atau kelebihan satu elektron. Jika Selulosa mikrobial didoping dengan menggunakan unsur golongan VIIA, seperti unsur Iodin, Flour, Brom. Pada unsur golongan VIIA akan terjadi kekurangan satu elektron maka semikonduktor yang dihasilkan adalah semikonduktor type-p.

2.3Selulosa Mikrobial

Selulosa mikrobial adalah jenis selulosa yang dihasilkan oleh bakteri seperti Acetobacter Xylinum. Selulosa merupakan polimer linier glukosa yang terikat dalam ikatan ß-1,4 glikosida. Selulosa ini bebas lignin, bobot molekulnya tinggi, sifat kristalinnya tinggi, derajat polimerisasi tinggi, mempunyai kekuatan tarik dan ketahanan tinggi, serta sangat hidrofilik (Brown, 1989).

(24)

Gambar 1. Struktur Molekul Selulosa (water structur and behavior / cellulose / home -http: // www.isbu.ac.uk / water / search)(11/04/05)

Bakteri Acetobacter Xylinum adalah bakteri Gram negatif yang dapat menghasilkan serat-serat selulosa sehingga membentuk suatu jaringan yang tipis diantara udara dan air/ cairan yang disebut pelikel. Ketebalan pelikel yang terbentuk tergantung pada masa pertumbuhan mikroba. Pelikel yang berada pada permukaan udara terdiri dari pita-pita yang mengandung kristalin yang tinggi yang mempunyai lebar 40 – 100 nm, pita tersebut tersusun atas bagian mikrofibril melalui ikatan hidrogen. Pembentukan pelikel dapat diperjelaskan dari gambar 2 dibawah ini.

(25)

Menurut Meshitsuka dan Isogai (1996), bahan yang mengandung selulosa biasanya berbentuk struktur kristalin, sehingga air tidak dapat masuk ke dalam daerah aktif kristalin pada suhu kamar. Selulosa mikrobial mengandung dua struktur kristalin yaitu selulosa 1α dan selulosa 1β . Selulosa 1 α adalah satu unit sel triklinat mengandung satu rantai selulosa yang mengandung selulosa 60%, sedangkan selulosa 1β adalah satu unit sel monoklinat mengandung dua rantai selulosa.

Pertumbuhan selulosa mikrobial terjadi karena terbentuknya serat yang terus terjadi dari sel bakteri sehingga terbentuk jaringan serat yang sangat rapat dan tebal. Serat yang bercabang-cabang dan tersusun rapat ini menyebabkan selulosa mikrobial mempunyai sifat yang kenyal, alot dan tahan terhadap gaya untuk merentangkan (Sidirjo,1996).

Selulosa mikrobial dapat dibuat menjadi lembaran dengan mengeringkan di udara di atas tempat yang rata dengan luas tertentu. Mengeringkan selulosa sampai kadar air kurang dari 1 % membutuhkan biaya yang besar, tetapi gugus OH dalam air lebih reaktif daripada gugus OH yang terdapat pada komponen lignoselulosa, sehingga hidrolisis berlangsung lebih cepat daripada substitusi. Suhu (<150OC) yang dibutuhkan untuk reaksi sempurna harus cukup rendah sehingga tidak terjadi degradasi serat (Rowel,1996).

2.4 Semikonduktor

Suatu material dapat mempunyai tiga sifat kelistrikan yaitu konduktor, semikonduktor dan isolator. Bahan isolator tidak dapat mengalirkan arus listrik sama sekali karena elektron valensinya tidak bebas bergerak di dalam material. Keadaan ini disebabkan tingkat energi valensi dan tingkat energi konduksinya berbeda jauh sehingga elektron untuk pindah memerlukan energi yang sangat tinggi. Konduktor merupakan penghantar listrik yang baik karena tingkat energi velensi dan tingkat energi konduksinya saling bertumpang tindih sehingga untuk pindah tempat elektron hanya memerlukan energi yang sangat rendah. Semikonduktor merupakan sifat kelistrikan suatu material diantara isolator dan konduktor dan mempunyai pita energi larangan sebesar kira-kira 2,5eV (elektron

(26)

volt). Hambatan listrik suatu material merupakan suatu ukuran bagaimana sulitnya elektron mengalir. Semikonduktor mempunyai hambatan listrik antara 10-4<ρ< 108Ohm m (Runyan,1975).

Tabel 4. Spektrum Resistivitas (hambatan listrik) dalam ohm meter (Ω m ) 10-8 Ag, Cu, Au

10-6 Fe,Al, Kawat Nichrom Konduktor

10-4 10-2 Se, Ge 1 102 Semikonduktor 104 Si, 106 CuO 108 Marmer 1010 Gelas 1012 Ebonit Isolator 1014 Keramik 1016 Gelas Silikon Sumber: Rio., et al 1999

Dalam teori pita menjelaskan perbedaan sifat kelistrikan suatu material. Elektron menduduki tingkat energi dari tingkat energi yang paling rendah sampai tingkat energi yang paling tinggi. Beberapa tingkat energi ”terlarang” ditempati oleh elektron. Tingkat energi yang diijinkan cenderung membentuk suatu pita. Tingkatan yang paling tinggi terisi pada T= 0K dikenal sebagai pita valensi. Elektron di dalam pita valensi tidak berpartisipasi pada proses konduktivitas. Lebih dulu tingkatan kosong di atas pita valensi dikenal sebagai pita konduksi. Pada konduktor tidak terdapat sela energi (daerah terlarang untuk

(27)

elektron) karena pita valensi dan pita konduksi saling tumpang tindih sehingga membiarkan elektron bebas untuk mengambil bagian proses konduktivitas. Isolator mempunyai suatu sela energi yang jauh lebih besar dari energi termal elektron, sedang material semikonduktor mempunyai sela energi sekitar 2,5 eV. Pada gambar 3 di bawah menunjukkan perbedaan antara logam, semikonduktor dan isolator dalam kaitan dengan pemisahan pita energi (Jacobs and Kilduff. 1997). Pita Konduksi Konduktor Pita Valensi Pita Konduksi Semikonduktor

Eg (energi gap/pita larangan) Pita Valensi

Pita Konduksi Isolator

Eg (energi gap/pita larangan) Pita Valensi

Gambar 3 Teori Pita Energi dalam beberapa material (Jacobs and Kilduff, 1997) Unsur semikonduktor murni terdiri dari atom yang sejenis seperti Germanium (Ge) dan Silikon (Si). Atom ini terikat bersama-sama oleh ikatan kovalen, sedemikian sehingga masing-masing atom berbagi suatu elektron dengan tetangga terdekat dan membentuk ikatan yang kuat. Semikonduktor campuran dibuat dari dua atau lebih unsur-unsur. Contoh umum adalah Galium

(28)

Arsenide (GaAs) atau Indium Phosphide (InP). Semikonduktor campuran ini terletak pada golongan III dan V dalam sistem periodik unsur kimia. Di dalam semikonduktor campuran, perbedaan di dalam elektro-negatif merupakan suatu kombinasi ikatan kovalen dan ikatan ionik. Ternary Semikonduktor dibentuk oleh penambahan suatu unsur dengan kwantitas kecil (1/3) kepada campuran, sebagai contoh AlxGa1-XAs. Tulisan di bawah garis x mengacu pada isi campuran logam material, proporsi material yang ditambahkan dan proporsi yang digantikan dengan material campuran logam. Penambahan mencampur logam ke semikonduktor dapat diperluas meliputi quaternary material seperti GaxIn(1-X)AsyP(1-Y) atau GaInNAs dan bahkan quinternary material seperti GaInNAsSb. Tulisan di bawah garis menandakan unsur-unsur proporsi pembuat campuran. Campuran logam semikonduktor dengan cara ini mengijinkan kisi-kisi dan sela energi mengatur jarak kristal untuk dipilih sesuai penggunaan (Jacobs and Kilduff, 1997).

Contoh semikonduktor :

• Aluminium Gallium Arsenide (AlxGa1-xAs) • Diamod

• Gallium Arsenide

• Gallium Indium Arsenide Phosphide (Ga1-xInxAs1-yPy) • Gallium Nitride

• Germanium • Silikon

(29)

Tabel 5. Sifat Bahan Pada Susunan Berkala Sumber: Brady,1995 Golongan I II Logam III IV V Metaloid VI

VII Non Logam VIII

Sumber: Brady, 1994

Semikonduktor intrinsik merupakan material semi penghantar sangat murni. Struktur material Semikonduktor ini tidak berisi atom lain. Semikonduktor campuran dapat berupa semikonduktor intrinsik. Pada suhu kamar, energi yang berkenaan dengan energi termal atom mengijinkan sejumlah kecil elektron untuk mengambil bagian dalam proses. Tidak seperti konduktor yang hambatan listrik akan naik karena temperatur naik, pada material semikonduktor hambatan akan turun bila temperatur naik. Pada semikonduktor ketika temperatur naik energi yang berhubungan dengan energi termal elektron akan meningkat dan membiarkan lebih banyak elektron untuk melanggar pita larangan didalam pita konduktor. Ketika suatu elektron memperoleh energi cukup untuk lepas akan meninggalkan suatu lowongan di belakang yang mungkin diisi oleh elektron lain. Lowongan ini sebagai pengangkut muatan positif kedua dan dikenal sebagai suatu lubang/hole. Ketika elektron mengalir sepanjang semikonduktor, membuat suatu lubang arus dengan arah kebalikan. Jika ada n elektron bebas di (dalam) suatu semikonduktor intrinsik, maka harus ada pula n lubang. Lubang dan elektron yang diciptakan dengan cara ini dikenal

(30)

sebagai pembawa muatan intrinsik. Konsentrasi pembawa atau rapatan muatan menggambarkan banyaknya pembawa muatan setiap unit volume. Hubungan ini dapat dinyatakan seperti n = p dengan n adalah banyaknya elektron dan p banyaknya lubang setiap unit volume t. Variasi di dalam pita larangan antara material semikonduktor berbeda berarti kadar pembawa intrinsik pada temperatur juga berbeda (Jacobs and.Kilduff, 1997).

Intrinsic p-type n-type

Gambar 4 Jenis dan tipe semikonduktor (Jacobs and.Kilduff, 1997)

Suatu semikonduktor ekstrinsik dapat dibentuk dari suatu semikonduktor intrinsik oleh ketidakmurnian atom yang ditambahkan kepada kristal dalam suatu proses pembuatan. Untuk mengambil contoh yang paling sederhana, adalah Silisium. Silisium termasuk dalam golongan IV dalam daftar sistem periodik kimia dan mempunyai elektron konduksi. Di dalam kristal masing-masing atom berbagi suatu elektron dengan suatu atom tetangga. Di dalam suatu semikonduktor intrinsik, unsur Boron, Aluminium dan Galium semua mempunyai tiga elektron di dalam pita konduksi. Ketika suatu proporsi kecil dari atom ini, (kurang dari 1 dalam 106), disatukan ke dalam kristal dopant atom mempunyai suatu jumlah tidak cukup ikatan untuk berbagi ikatan dengan seluruh atom Silisium. Salah satu dari atom Silisium mempunyai suatu lowongan untuk suatu elektron. Hal ini akan menciptakan suatu lubang yang berperan dalam suatu proses. Dopant itu menciptakan lubang dikenal sebagai akseptor. Semikonduktor ekstrinsik jenis ini dikenal sebagai p-type menciptakan pengangkut muatan positif. Unsur-Unsur yang berada digolongan V dari sistem

(31)

periodik unsur kimia seperti P, Sb mempunyai suatu elektron ekstra di dalam pita konduksi. Ketika ditambahkan sebagai dopant ke Silisium intrinsik, dopant atom memberi suatu elektron tambahan kepada kristal tersebut. Dopant itu menambahkan elektron kepada kristal dikenal sebagai penderma dan semikonduktor material disebut n-type (Jacobs and Kilduff, 1997).

Pembuatan semikonduktor campuran sedikit agak rumit. Efek dopant atom tergantung lokasi yang diduduki oleh atom pada kisi-kisi. Di dalam golongan III dan golongan V semikonduktor, atom dari golongan III bertindak sebagai suatu akseptor ketika menduduki lokasi suatu golongan IV, sedang atom di dalam golongan V bertindak sebagai penderma ketika mereka menggantikan atom dari golongan IV. Ketidakmurnian ini dikenal sebagai ketidakmurnian ion atom. Di dalam penyajian pita energi, penderma dan akseptor membentuk tingkatan di dalam daerah energi larangan.

Pita Konduksi

Ed Tingkat Donor Ea Tingkat Aseptor Pita Valensi

Gambar 5 Teori pita energi semikonduktor ekstrinsik (Jacobs and.Kilduff, 1997) Tingkat ketidakmurnian ini dikenal sebagai ketidak murnian dalam zat cair. Donor merupakan suatu elektron yang mengorbit di suatu lokasi kisi-kisi, sedang akseptor merupakan suatu orbit lubang di sekitar suatu lokasi kisi-kisi dengan muatan positif. Energi yang diperlukan ke ionisasi pengangkut ini sangat sedikit dibanding energi ikat atom hidrogen karena massa efektif lebih kecil dan radius pengangkut mengorbit lebih besar dari atom hidrogen. Energi gap, Eg,

(32)

pada semikonduktor ekstrinsik tergantung pada banyaknya atom dopan dan permitivitas material intrinsik yang dapat dirumuskan sebagai berikut:

) 4 ( 2 2 2 2 0 4 πε ε n e m E e g h =

Eg = energi gap / celah energi / energi larangan (joule) me = massa elektron ( 9,11x10-31 kg)

e = muatan elektron ( 1,6x 10-19 C)

ε = permitivitas listrik medium (C/V-m)

ħ = konstanta Planck ( 6,63x10-34 J-detik) n = banyaknya atom dopant

εo = permitivitas listrik di ruang hampa (8,854x10-12 C/V-m)

Energi donor,Ed, merupakan pengurangan energi gap dari semikonduktor intrinsik akibat adanya atom dopan

kbTEd kbT eV 40 1 ≈ T = Temperatur kamar (K) kb = konstanta Boltzman (1,38x10-23 J K-1 )

Suatu perkiraan kasar untuk temperatur ionisasi berada pada temperatur -kamar. Pada awalnya ketika temperatur rendah, eksitasi dari penderma dan akseptor merupakan satu-satunya sumber pengangkut yang mencakup daya konduksi yang disebabkan oleh keadaan luar. Didalam kondisi ini pembuatan semikonduktor menentukan apakah semikonduktor merupakan n-type atau p-type.

2.4 Kegunaan Semikonduktor 2.4.1 Dioda

Penggunaan semikonduktor adalah untuk instrument atau komponen elektronik misalnya untuk dioda, transistor dan lain-lainnya. Dioda termasuk

(33)

komponen elektronika yang terbuat dari dua bahan semikonduktor yang berbeda type yaitu type-p dan type-n disebut juga dengan P-N junction, mempunyai fungsi yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini.

Anoda Katoda Depletion layer ++ ++P ++ ++ -- N -- --

--Gambar 6 Simbol dan struktur dioda (PN junction) (Rio., et al 1999)

Dari Gambar 6 menunjukkan sambungan PN dengan sedikit porsi kecil yang disebut lapisan deplesi (depletion layer), dimana terdapat kesetimbangan hole dan elektron. Pada posisi P banyak terbentuk hole- hole siap menerima elektron, sedangkan di sisi N banyak terdapat elektron –elektron yang siap untuk bebas. Lalu jika diberi bias positif, yaitu dengan memberi tegangan potensial yang lebih besar dari sisi N, maka elektron dari sisi N dengan serta merta akan bergerak untuk mengisi hole disisi P, maka akan terbentuk hole pada sisi N karena ditinggal elektron, ini disebut aliran hole dari P menuju N, jika menggunakan terminologi arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran arus listrik dari sisi P ke sisi N, seperti yang diperlihatkan dalam gambar 7.

-- + - ++ ++P ++ ++ -- N -- --

(34)

Jika polaritas tegangan dibalik yaitu dengan memberikan bias negatif (reverse bias), sisi N mendapat polaritas tegangan lebih besar dari sisi P. Akibatnya tidak akan terjadi perpindahan elektron atau aliran hole dari P ke N maupun sebaliknya. Baik hole maupun elektron masing-masing tertarik ke arah kutub yang berlawanan, bahkan lapisan deplesi (depletion layer) semakin besar dan menghalangi terjadinya arus. Dengan tegangan bias maju yang kecil dioda sudah menjadi konduktor. Tidak diatas 0 volt tetapi memang tegangan beberapa volt diatas nol baru bisa terjadi konduksi. Silikon mempunyai tegangan konduksi diatas 0,7 volt yaitu kira-kira 0,2 volt batas minimum untuk dioda yang terbuat dari bahan Germanium. Untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkan arus, namun memang ada batasnya sampai beberapa puluh bahkan ratusan volt baru terjadi breakdown, dimana dioda tidak dapat lagi menahan aliran elektron yang terbentuk di lapisan deplesi.

2.4.2. LED (Light Emiting Dioda)

LED (Light Emiting Dioda) merupakan komponen yang dapat mengeluarkan emisi cahaya. LED merupakan produk temuan lain selain dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda tetapi elektron yang menerjang sambungan P-N juga melepaskan energi berupa panas dan energi cahaya. Untuk mendapatkan cahaya pada semikonduktor, doping yang dipakai adalah germanium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula ( Rio.,et al 1999 ).

Anoda Katoda

Gambar 8 Simbol LED (Rio., et al 1999)

Pada saat ini warna-warna cahaya LED yang banyak adalah warna merah, kuning dan hijau sedangan warna biru sangat langka. Pada dasarnya

(35)

semua warna dihasilkan, namun akan menjadi sangat mahal dan tidak efisien. Dalam memilih LED selain warna, yang juga perlu diperhatikan tegangan, arus maksimum dan daya disipasi. Rumah (chasing) LED dan bentuknya juga bermacam-macam, ada yang persegi empat, bulat dan lonjong.

2.4.3 Transistor

Transistor adalah alat semikonduktor yang digunakan sebagai penguat (amplifier), pemotong (switching on/off), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus input dan tegangan inputnya, memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sumber listriknya (Rio., et al 1999).

Transistor merupakan dioda dengan dua sambungan (junction). Sambungan itu membentuk transistor PNP maupun NPN. Ujung-ujung terminalnya berturut-turut disebut emitor, base dan kolektor. Base selalu berada ditengah, diantara emitor dan kolektor. Transistor ini disebut transistor bipolar, karena struktur dan prinsip kerjanya tergantung dari perpindahan elektron di kutub negatif mengisi kekurangan elektron (hole) di kutub positif, bi =2 dan polar = kutub.William Schockley pada tahun 1951 yang pertama kali menemukan transistor bipolar.

C B E B C E C B E N P N P N P E B C

(36)

Dimana :

P = Ion positif (proton) N = Ion negatif (elektron) B = Base

C = Kolektor E = Emitor

Transistor adalah komponen yang bekerja sebagai sakelar (switch on/off) dan juga sebagai penguat (amplifier). Transistor bipolar adalah inovasi yang menggantikan transistor tabung (vacum tube). Selain dimensi transistor bipolar relatif kecil, disipasi dayanya juga lebih kecil sehingga dapat bekerja pada suhu yang lebih dingin. Dalam beberapa aplikasi, transistor tabung masih digunakan terutama pada aplikasi audio, untuk mendapatkan kualitas suara yang baik. Namun konsumsi dayanya sangat besar terutama untuk dapat melepaskan elektron, teknik yang digunakan adalah pemanasan filamen seperti lampu pijar (Rio., et al 1999).

Transistor bipolar memiliki dua junction yang dapat disamakan dengan penggabungan dua buah dioda. Emitor - base adalah satu junction dan base-kolektor junction lainnya. Seperti pada dioda, arus akan mengalir jika diberi bias positif, yaitu jika tegangan pada material P lebih positif daripada material N (forward bias). Pada gambar 10 transistor NPN junction, junction base-emitor diberi bias positif sedangkan base-kolektor mendapat bias negatif (reverse bias).

(37)

+ B = base C = kolektor - C E = emitor B + E - N P N E B C IB = Arus base IB IC = Arus kolektor IE ICBO IC IE = Arus emitor - + - + ICBO = Arus base-kolektor VEB = tegangan pada emitor VEB VCB VCB = tegangan pada kolektor Gambar 10 Arus elektron transistor NPN (NPN junction)

Base-emitor mendapat bias positif seperti dioda, elektron mengalir dari emitor menuju base. Kolektor pada rangkaian ini lebih positif sebab mendapat tegangan positif. Oleh sebab itu kolektor ini lebih positif menuju base seperti dioda. Lebar base tipis hanya sebagian elektron yang dapat bergabung dengan hole yang ada pada base. Sebagian besar akan menembus lapisan base menuju kolektor, dengan alasan ini mengapa jika dua dioda digabungkan tidak dapat menjadi sebuah transistor, yang disebabkan lebar base harus sangat tipis sehingga dapat diterjang oleh elektron.

Jika tegangan base-emitor dibalik (reverse bias), maka tidak terjadi aliran elektron dari emitor menuju kolektor. Jika pelan-pelan keran base diberi bias maju (forward bias), elektron mengalir menuju kolektor dan besarnya sebanding dengan besar arus bias base yang diberikan. Jadi arus base mengatur banyaknya

(38)

elektron yang mengalir dari emitor menuju kolektor. Ini disebut efek penguat transistor sebab arus base yang kecil menghasilkan arus emitor-kolektor yang lebih besar (arus yang lebih kecil mengontrol aliran arus yang lebih besar). Base mengatur pemebukaan dan penutupan aliran arus emitor-kolektor (switch on/off) (Rio., et al 1999).

Pada transistor PNP, fenomena yang sama dapat dijelaskan dengan memberikan bias seperti yang ditunjukkan pada gambar 11. Dalam hal ini yang disebut perpindahan arus adalah arus hole.

B = base - C = kolektor C E = emitor + B - E + B E P N P C IB = arus base IC = arus kolektor IB IC IE = arus emitor

IE VCB = tegangan pada kolektor + - + - VEB = tegangan pada emitor

VEB VCB

(39)

III.

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 BAHAN DAN ALAT

A. Bahan

Bahan yang digunakan untuk pembuatan nata de soya atau selulosa mikrobial adalah whey tahu yang diambil dari produsen tahu di daerah Kelapa Dua Cimanggis Depok. Adapun bahan lainnya adalah urea, gula pasir, KH2PO4, MgSO4, asam asetat glasial. Nata de soya atau selulosa mikrobial di inkubasi dengan bakteri Acetobacter xylinum dengan waktu fermentasi antara 5 ; 7 ; 10 dan 15 hari. Iodium (I2) yang ditambahkan sebagai material doping semikonduktor dengan konsentrasi 0,5 ; 0,75 ; 1,00 dan 1,25 % w/w.

B.Alat

Alat yang dipergunakan dalam penelitian adalah Neraca analitis (Sartorius), pemanas listrik (hot plate) , alat penghancur , batang pengaduk, mortal, oven, thermometer dan alat–alat instrumentasi Tensil Strength Tester (ASTM D 638- 00), SEM (Scanning Electron Microscope)(Jeol JSM-5310 LV), XRD (X-Ray Difractometer) (Phlips PW 3710), FTIR (Fourier Transform Infra Red Spectroscopy) (Shimadzu DTA-50), adalah alat instrumentasi untuk pengujian kekuatan tarik dan karakteristik selulosa mikrobial, sedangkan untuk pengujian konduktivitas dan tipe semikonduktor dengan alat Four Point Probe (Jandel 4410 j1 525378554) dan Hot Probe.

3.2 WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN

Penelitian ini dilaksanakan selama sembilan bulan dari persiapan sampai penyusunan laporan akhir yaitu mulai bulan Januari 2005 sampai September 2005. Tempat penelitian dilakukan di beberapa laboratorium antara lain di Laboratorium Fisika FMIPA UI di Depok dan di Salemba serta laboratorium AKACN Kelapa dua Cimanggis Depok.

(40)

3.3 METODA PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan dalam dua tahap. Pertama fermentasi nata dari whey yang berdasarkan perbedaan lamanya fermentasi dengan parameter uji kekuatan tarik, sifat struktur molekul. Tahap kedua penambahan unsur Iodium dalam selulosa mikrobial dengan parameter pengujian sifat resistivitas listrik, type semikonduktor dan bentuk struktur selulosa mikrobial.

A.Pembuatan Selulosa Mikrobial

Selulosa mikrobial dapat dibuat dari bahan baku air kelapa dan limbah cair produksi tahu (whey). Selulosa mikrobial dari air kelapa disebut nata de coco dan yang dari whey disebut nata de soya. Bentuk, warna dan tekstur tidak jauh berbeda. Selulosa mikrobial adalah biomassa yang sebagian besar terdiri dari selulosa, berbentuk agar dan berwarna putih, yang berasal dari pertumbuhan Acetobacter xylinum pada permukaan media cair yang asam dan mengandung gula. Untuk pembuatan selulosa mikrobial dapat dilihat pada lampiran 6.

B. Pemurnian Selulosa mikrobial

Pemurnian selulosa mikrobial dilakukan berdasarkan US Patent 4742164 (Iguchi, et al) (1986). Nata de soya (selulosa mikrobial) diuji berdasarkan lamanya fermentasi 5 ; 7 ; 10 dan 15 hari dengan ketebalan 5mm. Produk dicuci dengan air beberapa kali, lalu dipres dengan pres hidraulik, dikeringkan dalam oven pada temperatur 100OC selama 2 jam. Pengujian sifat karakteristik produk dilakukan dengan alat Tensile Strength Tester metode ASTM D638-00 (American Society for Testing and Material), FTIR ,XRD Phlips PW 3710 dan SEM.

C. Doping Dengan Iodium (I2)

Doping adalah memberikan atau penyusupan suatu unsur terhadap material murni, sehingga material tersebut mengalami ketidakmurnian. Doping dilakukan dengan menggunakan difusi sentering (Jacobs and Kilduff,1997), yaitu pemanasan suatu bahan campuran yang mula-mulanya mempunyai partikel

(41)

kecil kemudian menjadi partikel yang besar sehingga mempunyai ikatan yang kuat. Selulosa mikrobial (nata de soya) yang telah murni dengan ukuran partikel 50 mesh dilarutkan dalam larutan iodium dengan konsentrasi 0,5%w/w; 0,75%w/w ; 1,00%w/w dan 1,25%w/w. Larutan diaduk selama 2 jam menggunakan magnetik Stirer, lalu dicetak diatas stainless steel dengan ketebalan 0,5 mm, setelah itu dikeringkan dalam oven pada temperatur 100OC selama 5 jam .

3.4. Metode Pengujian dan Analisa A. Pengujian Kekuatan Tarik

Pengukuran kekuatan tarik dilakukan untuk mengetahui harga elastisitas dari suatu bahan semikonduktor yang dibuat. Pengujian kekuatan tarik dilakukan di Balai Besar Kemasan dan Kimia (BBKK) yang terletak di Pasar Rebo, Jakarta Timur. Metode pengujian yang dilakukan menggunakan metode ASTM (American Society for Testing and Material) D 638-00. Sampel dibentuk dengan menggunakan ukuran standar yaitu panjang 20 cm , lebar 1,5 cm. Alat yang dipergunakan yaitu tensile strength tester, dengan cara sampel ditarik hingga putus. A Fx Modulus(%)= Tegangan putus = A F Dimana % 100 . 1 x L L L putus an Perpanjang o o − =

Fx = beban yang diperlukan untuk menarik cuplikan sejauh x (Kgf)

F = beban yang diperlukan untuk menarik sehingga cuplikan putus (Kgf)

A = luas penampang kerja (m2)

Lo = panjang cuplikan awal (m)

(42)

B. Pengujian Resistivitas Listrik Selulosa Mikrobial

Resistivitas listrik suatu material dapat dianalisis dengan menggunakan metode Van Der Pouw yaitu mengukur besar arus listrik yang mengalir dalam suatu material dengan cara memberikan harga beda potensial berbeda-beda. Dengan menggunakan hukum Ohm akan didapatkan nilai hambatan listrik material yang nilainya tergantung pada geometri dan resistivitas listrik material (Runyan,1975). Rangkaian Four Point Probe (metode Van Der Pouw) ditunjukkan seperti pada gambar 12.

A l i iR V = = ρ Dimana :

V = beda potensial (volt) i = arus listrik (amper)

ρ = resistivitas listrik (ohm-m) l = panjang (m)

A = luas penampang kerja (m2)

Dari nilai resistivitas listrik ini dapat dihitung nilai koefisien konduktivitas listrik material karena nilai resistivitas listrik ,ρ, berbanding terbalik dengan nilai koefisien konduktivitas listrik (σ).

(43)

Material A

V

Gambar 12. Rangkaian Four Point Probe metode Van Der Pouw (Runyan,1975)

Jajaran empat probe berjarak masing masing S dipasang diatas semikonduktor. Sumber tegangan dipasang pada dua probe terluar untuk menghasilkan arus I dan voltmeter dihubungkan pada dua probe yang ditengah untuk mengukur tegangan jatuh V.

ρ = 2π S . V/I S = 0.5 mm atau 1mm Dimana :

V = beda potensial (volt) I = arus listrik (amper)

S = jarak antara dua jarum (probe) (meter) ρ = resistivitas listrik Ohm meter (Ω-m)

Keuntungan dari penentuan resistivitas listrik dengan metode ini adalah (1) mudah dan cepat (2) tidak memperhatikan geometri sample (3) tidak memerlukan kontak yang permanen. Untuk menentukan type n atau type p dari suatu semikonduktor dapat digunakan metode dua probe panas dan dingin yang disebut hot probe (gambar 13). Jika terjadi arus listrik, jarum galvanometer akan bergerak ke arah positif atau negatif. Di tempat kontak antara probe panas dan sampel akan terjadi peningkatan jumlah pembawa muatan, elektron untuk tipe n dan hole untuk type p. Pembawa muatan akan bergerak kearah probe dingin yang dihubungkan ke salah satu kutub galvanometer, sedangkan kutub yang lain dihubungkan ke probe panas. Jika terjadi polarisasi yang sesuai, jarum akan

(44)

bergerak ke arah kutub positif galvanometer (ke kanan). Tempat kontak antara probe panas dan sampel probe panas menjadi positif jika sampel adalah type n, dan menjadi negatif jika sampel adalah type p.

+ -

B A

type p

µA

Gambar 13. Two Point Probe, A = Jarum Probe panas, B = Jarum Probe dingin(Runyan,1975)

C. Karakteristik Struktur Selulosa Mikrobial

1. Fourier Transform Infra Red (FTIR) Spectroscopy

Fourier Transform Infra Red (FTIR) Spectroscopy merupakan suatu alat analisis struktur material yang menggunakan sifat absorbsi energi berdasarkan energi rotasi dan vibrasi atom dari molekul. Kedua energi tersebut equivalent dengan energi elektromagnet pada daerah infra merah (IR). 12

2

1

ω

I

v

=

h

untuk gerak rotasi atom

22 2

2

1

ω

o

A

v

=

h

untuk gerak vibrasi atom Dimana :

ħ = konstanta Planck (6,63x10-34 J - detik) ν = frekuensi gelombang elektromagnet (hertz) I = momen inertia molekul (kg-m2)

(45)

ω1 = kecepatan sudut putar (rad/detik) ω2 = frekuensi sudut getar (hertz) Ao = amplitudo getar (meter)

Peralatan FTIR menggunakan sifat interferensi dari dua gelombang yang koheren (gelombang yang melalui cuplikan dan gelombang yang tidak melalui cuplikan) dan dari hasil interferensi tersebut dapat diketahui ikatan karbon yang terjadi pada cuplikan dengan cara mengukur panjang gelombang absorbsi atau transmisi dari gelombang IR (Infra Red) yang dipergunakan. Disini dapat dipergunakan cuplikan dalam bentuk cairan, membran atau dalam bentuk bubuk yang dipadatkan ditambah dengan KBr.

2. X-Ray Difraktometer (XRD)

X – Ray Difraktometer (XRD) merupakan suatu alat analisis material yang menggunakan teori difraksi dengan menggunakan sinar X. Sinar-X mempunyai panjang gelombang yang sangat pendek (1 x 10-2 nm < λ < 10 nm) dan lebih pendek dari jarak antar atom yang menyusun material sehingga gelombang ini dapat menembus material atau terjadi pelenturan gelombang. Panjang gelombang yang dipergunakan tergantung pada target material yang berada dalam tabung sinar- X yang ditunjukkan seperti gambar 14. Didalam analisis material disini dipergunakan hukum Bragg yaitu :

2 d sin θ = m λ Dimana :

d = jarak antara bidang kisi (m) θ = sudut difraksi (derajat)

m = orde (biasanya dipergunakan 1) λ = panjang gelombang sinar- X (n m)

(46)

Gambar 14. Difraksi Sinar-X pada material (Cullity and Stock, 2001)

Peralatan XRD dipergunakan untuk menganalisis struktur material baik secara kuantitatif maupun kualitatif. Sampel disini dapat langsung dalam bentuk membran atau dalam bentuk bubuk yang dipadatkan. Di dalam penelitian ini penggunaan XRD dilakukan pada suatu cuplikan untuk mengetahui struktur selulosa mikrobial tersebut apakah merupakan polimer kristalin atau non kristalin, disamping itu juga untuk mengetahui perubahan struktur yang terjadi pada selulosa mikrobial setelah mengalami perubahan susunan atom.

3. Scanning Electron Microscope ( SEM )

Scanning Electron Microscope (SEM) merupakan suatu alat pembesar untuk melihat benda yang sangat kecil. Alat ini menggunakan sifat difraksi elektron terhadap suatu material dan hanya untuk melihat bentuk permukaan suatu material. Perbesaran disini tergantung pada energi elektron yang dipergunakan. Sifat dualisme partikel disini dipergunakan untuk merubah energi elektron dengan energi gelombang elektromagnet, yang dapat dipergunakan rumus sebagai berikut:

2 2 1 v m hv = Dimana :

h = konstanta Planck ( 6,63x10-34 J/det)

ν = frekuensi gelombang elektromagnet (hertz) m = massa elektron (9,11x10-31 Kg)

(47)

3.5 Rancangan Percobaan

Penentuan karakteristik membrane selulosa sebagai semikonduktor dilakukan melalui rancangan percobaan acak lengkap satu faktor, yaitu lamanya fermentasi. Lamanya fermentasi terdiri dari 4 taraf yaitu 5 ; 7 ; 10 dan 15 hari. Dari hasil tersebut diambil hasil fermentasi yang terbaik, yang nantinya akan dipergunakan untuk didoping dengan Iodium, sedangkan untuk konsenterasi larutan Iodium terdiri dari 4 taraf yaitu 0,5 ; 0,75 ; 1,0 dan 1,25 % w/w.

Rancangan percobaan selulosa mikrobial sebelum dan sesudah doping mempunyai model rancangan percobaan yang sama. Model umum untuk rancangan tersebut sebagai berikut (Mattjik., et al ,2002).

Yij = µ + τi + ∈(ij) Dimana : i = 1,2,3,4 dan j = 1,2

Yij = Hasil pengamatan pada perlakuan ke-i , dan ulangan ke-j µ = Rata – rata umum

τi = Pengaruh perlakuan ke-i

∈(ij) = Galat, pengaruh acak pada perlakuan ke-i dan ulangan ke-j Pengamatan yang dilakukan meliputi kuat tarik dan resistivitas listrik. Untuk melihat perbedaan pengaruh antara perlakuan yang satu dengan yang lainnya digunakan taraf (α= 5%) dan apabila hasil uji berpengaruh nyata dilanjutkan dengan Uji Duncan dengan taraf α = 5 %.

(48)

IV.

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. PERSIAPAN BAHAN BAKU 1. Pemurnian Selulosa Mikrobial

Selulosa mikrobial (nata de soya) yang dihasilkan dari fermentasi 5 ; 7 ; 10 dan 15 hari mempunyai sifat kekenyalan dan ketebalan tertentu. Rata-rata nata yang dihasilkan mempunyai ketebalan 0,5 – 1,0 cm, berwarna putih kekuningan, lalu dimurnikan dengan cara dicuci berulang-ulang dengan air, sehingga warnanya berubah menjadi putih (Gambar 15). Menurut (Meshitsuka dan Isogai) (1996) pemurnian bahan selulosa dilakukan untuk mendapatkan kandungan selulosa 1α yang tinggi. Selulosa 1 α adalah satu unit sel triklinat satu rantai yang mengandung selulosa 60 %. Selulosa mikrobial murni diperlukan agar tidak mempengaruhi hasil tipe semikonduktor pada waktu proses doping..

Gambar 15. Selulosa mikrobial sebelum dikeringkan

Nata yang dihasilkan kemudian dipress dengan press hidraulik dengan gaya 3 Kilo Newton, sehingga ketebalan nata menjadi sekitar 1-5 mm. Setelah dipress nata diletakkan diatas kaca, dipanaskan dalam oven pada temperatur 100OC sehingga diperoleh ketebalan nata sekitar 0,1 - 0,3 mm. Nata kemudian berbentuk lembaran tipis berupa nata kering (gambar 16).

(49)

Gambar 16. Selulosa Mikrobial setelah dikeringkan

2. Analisa Kuat Tarik (Sebelum didoping)

Nata yang diperoleh mempunyai ketebalan sekitar 0,1 – 0,3 mm. Pengujian analisis kuat tarik dilakukan di Balai Besar Kertas dan Kemasan (BBKK), Pasar Rebo Jakarta Timur, menggunakan metode ASTM (American Society for Testing and Material) D- 638-00. Gambar 17 menunjukkan kuat tarik selulosa mikrobial dari berbagai lama waktu fermentasi. Indentifikasi kuat tarik merupakan faktor yang penting dari suatu bahan, karena dapat menentukan berapa gaya yang dibutuhkan untuk menarik suatu bahan dan seberapa panjang bahan tersebut memanjang (elongasi) sebelum putus. Suatu bahan dengan elongasi rendah, kuat tarik tinggi maka cendrung bersifat mudah patah (rapuh).

Dari gambar 17, terlihat bahwa kuat tarik selulosa mikrobial makin lama fermentasi nilai kuat tarik bertambah dan maksimum terjadi pada waktu fermentasi 10 hari, kemudian nilai kuat tarik mengalami penurunan kembali. Hal ini disebabkan pada waktu fermentasi 5 hari merupakan fase adaptasi. Menurut (Gumbira Said,1987) selama fase ini massa sel dapat berubah tanpa adanya suatu perubahan jumlah sel. Pada fermentasi 7 hari merupakan fase pertumbuhan dan fermentasi 10 hari merupakan fase pertumbuhan yang seimbang dan mantap dan laju pertumbuhan spesifik µ konstan. Sedangkan pada fermentasi 15 hari pertumbuhan pelikel agak lambat,hal ini dimungkin jumlah nutrisi yang tersedia bagi bakteri berkurang dan ada kemungkinan terjadi

(50)

kontaminasi atau nutrien pengotor pada waktu pembentukan nata, sehingga pertumbuhan dari mikroba tidak dapat berkembang dengan baik.

Menurut Kamide et al. (1989) Acetobacter xylinium memiliki kurva pertumbuhan menyerupai kurva pertumbuhan bakteri pada umumnya yaitu terdiri dari 4 fase ; fase awal, fase logaritma, fase stasioner dan fase kematian (gambar 18). Pembentukan selulosa mulai terjadi pada awal fase stasioner. Sedangkan menurut Yamanaka et al., (1989), pelikel yang dihasilkan oleh A. Aceti pada media ekstrak ragi (yeast extract) akan semakin tebal dengan semakin lama fermentasi. Walaupun ketebalan pelikel terus bertambah namun kandungan selulosa hanya meningkat sampai hari ke 10 dan setelah itu kandungan selulosa tidak berubah.

Menurut (Alaban, 1962) ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi pada pembuatan selulosa mikrobial. Faktor- faktor tersebut antara lain sumber gula, suhu fermentasi, tingkat keasaman media, lama fermentasi yang dilakukan

Hasil analisis statistika terhadap nilai kuat tarik menunjukkan tidak terdapat perbedaan nyata akibat lamanya waktu fermentasi.(lampiran 5).

0 100 200 300 400 500 Kuat tarik (kgf/cm2) 1 2 3 4

Lama fermentasi (hari)

5 7 10 15

Gambar 17 Diagram kuat tarik selulosa mikrobial hasil fermentasi selama 5, 7, 10 dan 15 hari

(51)

2.2

2.25

2.3

2.35

2.4

2.45

2.5

2.55

2.6

2.65

2.7

0

2

4

6

8

10

12

14

16

hari

lo

g

m

a

ssa se

l

e

f

g

d

h

c

b

a

a – b Fase Lag b – d Fase Log e – f Fase Stasioner g – h Fase Kematian Gambar 18. Kurva pertumbuhan selulosa mikrobial nata de soya.

3. Analisa Resistivitas Listrik (Sebelum didoping)

Analisis Resistivitas Listrik dengan menggunakan Four Point Probe atau metode empat titik di lakukan di Laboratorium Instrumentasi Fisika UI Depok. Penentuan harga resistivitas listrik disini sangat penting untuk menentukan sifat kelistrikan suatu material. Dari gambar 19 terlihat bahwa nilai resistivitas listrik dari selulosa mikrobial sebelum didoping dengan waktu fermentasi yang semakin lama, mengalami kenaikan dan maksimum pada

(52)

fermentasi 10 hari setelah itu nilai resistivitas listrik turun kembali. Nilai resistivitas listrik yang didapat berkisar antara 6,28 Ω-m sampai dengan 20,47

Ω-m dan ini berada di daerah semikonduktor (10-4 < ρ < 108 Ω-m). Bardasarkan data pada tabel 4 semikonduktor selulosa mikrobial yang diperoleh mendekati harga resistivitas silikon.

Berdasarkan hasil analisis statistika resistivitas listrik ada perbedaan nyata terhadap lamanya waktu fermentasi (lampiran 5).

0 5 10 15 20 25 Resistivitas listrik (ohm-m) 1 2 3 4

Lama fermentasi (hari)

5 7 10 15

Gambar 19 Diagram nilai resistivitas listrik selulosa mikrobial hasil fermentasi 5, 7, 10 dan 15 hari

4. Analisa Struktur Molekul Selulosa Mikrobial (FTIR) (sebelum didoping) Dengan menggunakan Spectrometric Indentification of Organic Compounds.Dari gambar 20 didapatkan hasil analisis spektrum transmisi FTIR selulosa mikrobial (nata de soya) menunjukkan bahwa ada gugus OH, pada daerah bilangan gelombang 3464,1cm-1, gugus hidrogen pada daerah bilangan gelombang 2895,8 cm-1, gugus C-H alkana pada daerah bilangan gelombang 1644,6 cm-1, gugus ikatan C-O eter pada daerah bilangan gelombang 1352cm-1 dan gugus alkohol pada daerah bilangan gelombang 1026,9 cm-1.

(53)

Dari hasil lima waktu fermentasi yang berbeda pada pembuatan selulosa mikrobial tersebut tidak terlihat adanya pergeseran bilangan gelombang spektrum transmisi pada FTIR. Keadaan ini menunjukkan bahwa struktur ikatan pada selulosa mikrobial yang dihasikan tidak mengalami perubahan walaupun ada perbedaan lama waktu fermentasi. Tinggi rendahnya spektrum transmisi FTIR pada suatu bilangan gelombang tertentu menunjukkan kwantitas dari selulosa mikrobial. Pengukuran intensitas spektrum transmisi disini menggunakan selulosa mikrobial murni tanpa campuran sehingga perbedaan tinggi rendahnya spektrum transmisi yang didapat dikarenakan adanya perbedaan ketebalan sampel.

Spektrum ini memberikan hasil yang mirip dengan spektrum yang ditunjukkan oleh Nata de Coco (Gambar 21). Dengan demikian dapat dikatakan bahwa selulosa mikrobial yang dihasilkan (nata de soya) memberikan hasil FTIR yang mirip dengan Nata de Coco, walaupun penggunaan dari bahan bakunya berbeda. CH OH CH C-O C-OH

fermentasi 5 hari fermentasi 7 hari fermentasi 10 hari fermentasi 15 hari Gambar 20 Spektrum transmisi FTIR dari selulosa mikrobial hasil fermentasi selama 5 , 7, 10 dan 15 hari

Gambar

Tabel 1. Komposisi kedelai per 100 gram bahan
Tabel 2. Kandungan asam amino pada kedelai
Tabel  3. Sifat – sifat Iodin  Nomor atom  Massa atom  Titik leleh O C  Massa jenis 25 O C(gr cm -3 )  Warna  Konfigurasi electron  Keelektonegatifan  Jari-jari ion (Angstrom)  Jari-jari atom (Angstrom)  Kalor lebur (Kj mol -1 )
Gambar 2. Struktur Pelikel Selulosa (Brown, 1989)
+7

Referensi

Dokumen terkait

[r]

Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada ikan sidat yang sehat mempunyai nilai leukosit yang lebih kecil (3.453 sel/mm3) dibandingkan ikan sidat yang telah diinfeksi

[r]

Himpunan Peraturan Daerah Provinsi Kepulauan Bangka Belitung Tahun 2015 1... Himpunan Peraturan Daerah Provinsi Kepulauan Bangka Belitung Tahun 2015

[r]

Himpunan Peraturan Daerah Provinsi Kepulauan Bangka Belitung Tahun 2015 29 Untuk mencapai tujuan keselamatan dan keamanan penerbangan serta perlindungan masyarakat di sekitar

[r]

1 Himpunan Peraturan Daerah Provinsi Kep.. Bangka Belitung