Perlakuan Sonikasi Terhadap Kitosan : Viskositas dan Bobot Molekul Kitosan.Kencana, Ardila Lara

URI: http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/11456

Date: 2009

Abstract:

Penggunaan kitosan telah meluas di berbagai bidang mulai dari pengolahan limbah,

biomedis, kosmetik, hingga pangan. Aplikasi kitosan di berbagai bidang tersebut sedikit

banyak dipengaruhi oleh bobot molekul (BM) dan derajat deasetilasi (DD) kitosan. Dalam

bidang medis contohnya, terutama dalam pengembangan sistem penghantaran obat, bobot

molekul mempengaruhi laju pelepasan obat dalam tubuh. Degradasi polimer kitosan yaitu

viskositas, BM, dan struktur kristal akibat perlakuan sonikasi telah dipelajari. Kitosan yang

digunakan memiliki karakteristik DD sebesar 73,894%, viskositas intrinsik 462,27 ml/g dan

BM sebesar 8,95 x 105 g/mol. Pencirian karakteristik DD kitosan dilakukan dengan

karakterisasi FTIR dan pengukuran viskositas menggunakan viskometer bola jatuh Gilmont.

Perlakuan sonikasi diberikan dengan ultrasonics processor Cole-Palmer 20 kHz 130 watt

dengan variasi waktu lama sonikasi 2, 4, 6, 8, dan 60 menit dengan pulsa nyala 5 detik mati

1 detik. Konsentrasi larutan kitosan tidak divariasikan, yaitu 2% (b/v) pada pelarut asam

asetat 2% (v/v). Sebagai surfaktan digunakan Tween80 dengan konsentrasi 2% (v/v) dengan

perbandingan larutan kitosan dan Tween80 sebesar 2:1. Viskositas kitosan setelah sonikasi

mengalami penurunan linear pada 8 menit pertama dan setelah 60 menit penurunan

viskositas terlihat signifikan terhadap viskositas awal. Bobot molekul yang dihitung melalui

persamaan Mark-Houwink yang menghubungkan BM dengan viskositas intrinsik juga

menunjukkan adanya penurunan BM kitosan. Viskositas intrinsik dan BM setelah disonikasi

selama 2, 4, 6, 8, dan 60 menit masing-masing adalah sebesar 475.04; 475.50; 434.89;

381.17; 213.81 ml/g dan 6,68x105; 6,69x105; 6,15x105; 5,42x105; 3,8x10-4 g/mol. Pola

XRD menunjukkan adanya perubahan struktur kitosan dari bentuk anhydrous menjadi amorf

sementara spektra inframerah (IR) tidak menunjukkan adanya gugus selain gugus yang

dimiliki kitosan dan tidak adanya perubahan DD. Gambar SEM memperlihatkan bentuk

partikel yang bulat namun menggumpal yang diduga akibat kurangnya Tween80 sebagai

pengemulsi larutan yang juga diperkuat dari pola XRD dan spektra IR yang tidak

menunjukkan adanya Tween80 dalam sampel. Kata kunci: sonikasi, kitosan, viskositas,

derajat deasetilasi, bobot molekul.

http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/11456

Proses sonikasi dan hidrotermal dapat menurunkan berat molekul kitosan menjadi molekul yang lebih kecil dan bernilai ekonomis. Berat molekul kitosan yang dihasilkan pada degradasi sistem kitosan - air

tidak mengalami perubahan yang signifikan. Untuk itu adanya penambahan asam asetat sebagai pelarut kitosan, diharapkan menjadi katalis dalam reaksi degradasi ini. Tujuan penelitian ini adalah untuk mempelajari pengaruh penambahan asam asetat pada degradasi kitosan dengan metode sonikasi, hidrotermal, dan gabungan kedua metode tersebut, serta melihat karakter produk oligomer kitosan. Penelitian ini diawali dengan melarutkan kitosan ke dalam larutan asam asetat 0,05 � 1% v/v, dengan komposisi 1% massa kitosan per volume larutan asam asetat. Selanjutnya dilakukan proses sonikasi dan hidrotermal. Proses sonikasi yang disertai dengan penambahan asam asetat ini dapat menurunkan berat molekul kitosan dari 3,7x106 menjadi 2,8 x 104 Da. Pada proses sonikasi banyak menghasilkan glukosamin dan komponen yang muncul pada retention time 7 . Proses hidrotermal menghasilkan glukosamin pada penambahan 0,3% dan 0,5% asam asetat. Sedangkan N,n-diasetilchitobiose dihasilkan pada penambahan asam asetat 1%. Pada proses ini pengukuran viskositas intrinsik cenderung turun sesuai dengan konsentrasi asam asetat yang digunakan. Kombinasi proses sonikasi dan hidrotermal banyak menghasilkan laktosa.

Alt. DescriptionSonication and hydrothermal process are able to reduce molecular weight of chitosan to become economically smaller molecules. Decreasing of molecular weight of chitosan did not significantly produce from degradation in chitosan-water system only. Thus, addition of acetic acid as a solvent could become a catalyst in degradation process. The purpose of this research is to study the influence of acetic acid on degradation chitosan with sonication, hydrothermal and combination of both. Beside is to know the characters of this chitosan oligomers product. At first, chitosan dissolved in aqueous acetic acid 0,05 � 1% v/v with composition 1% w/v, and followed with sonication and hydrothermal process. Sonication in addition of acetic acid decreased molecular weight of chitosan from 3,7x106 to 2,8 x 104 Da. Sonication process produced glucosamine and component with retention time 7. Hydrothermal process produced glucosamine for 0,3% and 0,5% v/v acetic acid addition. N,n-diacetylchitobiose is produced with addition of 1% v/v acetic acid. Combination of sonication and hydrothermal process excessively produced lactose.http://digilib.its.ac.id/ITS-Master-23003140000723/32872

Mcm41 http://elib.pdii.lipi.go.id/katalog/index.php/searchkatalog/byId/109096

kristalisasi http://id.wikipedia.org/wiki/Kristalisasi

Kristalisasi adalah proses pembentukan bahan padat dari pengendapan larutan,melt (campuran leleh), atau lebih jarang pengendapan langsung dari gas. Kristalisasi juga merupakan teknik pemisahan kimia antara bahan padat-cair, di mana terjadi perpindahan massa (mass transfer) dari suat zat terlarut (solute) dari cairan larutan ke fase kristal padat.

Karakter proses kristalisasi ditentukan oleh termodinamika dan faktor kinetik, yang bisa

membuat proses ini sangat bervariasi dan sulit dikontrol. Faktor-faktor seperti tingkat

ketidakmurnian, metoda penyamburan, desain wadah, dan profil pendinginan bisa

berpengaruh besar terhadap ukuran, jumlah dan bentuk kristal yang dihasilkan.

Ambil sebagai contol sebuah molekul yang terletak di dalam kristal yang murni dan

sempurna, yang kemudian dipanasi dari luar. Pada titik suhu tertentu, melukul ini

mendadak harus keluar dari posisinya, dan struktur komplex yang terbentuk sekitar

molekul ini ambruk jadinya. Menurut buku termodinamika, sebuah bahan adalah

meleleh jika peningkatan entropi, S, pada sebuah sistem melalui pengacakan molekul-

molekul di dalam ruang (spatial randomization of the molecules) lebih besar nilainya

dari entalpi, H, disebabkan oleh pecahnya gaya-gaya dari kemasan kristal.

Hal ini terjadi jika suhu jalan meningkat. Dengan dasar yang sama, kalau suhu

campuran leleh diturunkan, sebuah molekul akan duduk kembali dalam posisi struktur

kristal. Tingkat Entropi berkurang karena naiknya tingkat keteraturan molekul-molekul

di dalam ruang sistem dikompensasi jauh lebih tinggi oleh panas dari pengacakan

daerah luar sekitar ruang, karena dibebaskannya panas fusi; yang berarti entropi

semesta naik nilainya.

Tetapi cairan-cairan yang didinginkan dan bertingkah seperti diatas merupakan

kekecualian dan bukan hal umum, kendati hukum termodinamika kedua, kristalisasi

biasanya terjadi pada suhu yang lebih rendah (supercooling). Ini hanya bisa berarti

bahwa sebuah kristal lebih mudah dirusak daripada dibentuk. Dan ini juga berarti,

biasanya lebih mudah melarutkan sebuah kristal sempurna di dalam pelarut daripada

membentuk sebuah kristal sempurna kembali dari larutan itu.

Selanjutnya, nukleasi (pembentukan butiran inti) dan pertumbuhan sebuah kristal

terjadi dibawah pengaruh kinetik, dan bukan termodinamik.

http://kimiacorner.blogspot.com/2013/04/kristalisasi.html

PENGERTIAN KRISTALISASI

Kristalisasi adalah proses pembentukan bahan padat dari pengendapan larutan, melt (campuran

leleh), atau lebih jarang pengendapan langsung dari gas. Kristalisasi juga merupakan teknik

pemisahan kimia antara bahan padat-cair, di mana terjadi perpindahan massa (mass transfer) dari

suat zat terlarut (solute) dari cairan larutan ke fase kristal padat.

Pemisahan dengan teknik kristalisasi didasari atas pelepasan pelarut dari zat terlarutnya dalam

sebuah campuran homogeen atau larutan, sehingga terbentuk kristal dari zat terlarutnya. Proses

ini adalah salah satu teknik pemisahan padat-cair yang sangat penting dalam industri, karena

dapat menghasilkan kemurnian produk hingga 100%.

MEKANISME PEMBENTUKAN KRISTAL

1.      Pembentukan Inti

Inti kristal adalah partikel-partikel kecil bahkan sangat kecil yang dapat terbentuk secara cara

memperkecil kristal-kristal yang ada dalam alat kristalisasi atau dengan menambahkan benih

kristal ke dalam larutan lewat jenuh.

2.      Pertumbuhan Kristal

Pertumbuhan kristal merupakan gabungan dari dua proses yaitu :

Transportasi molekul-molekul atau (ion-ion dari bahan yang akan di kristalisasikan) dalam

larutan kepermukaan kristal dengan cara difusi. Proses ini berlangsung semakin cepat jika derajat

lewat jenuh dalam larutan semakin besar.

Penempatan molekul-molekul atau ion-ion pada kisi kristal. Semakin luas total permukaan

kristal, semakin banyak bahan yang di tempatkan pada kisi kristal persatuan waktu.

SYARAT - SYARAT KRISTALISASI

            Larutan harus jenuh

Larutan yang mengandung jumlah zat berlarut berlebihan pada suhu tertentu, sehingga kelebihan

itu tidak melarut lagi. Jenuh berarti pelarut telah seimbang zat terlarut atau jika larutan tidak

dapat lagi melarutkan zat terlarut, artinya konsentrasinya telah maksimal kalau larutan jenuh

suatu zat padat didinginkan perlahan-lahan, sebagian zat terlarut akan mengkristal, dalam arti

diperoleh larutan super jenuh atau lewat jenuh 

            Larutan harus homogen

Partikel-partikel yang sangat kecil tetap tersebar merata biarpun didiamkan dalam waktu lama.

       Adanya perubahan suhu

Penurunan suhu secara dratis atau kenaikan suhu secara dratis tergantung dari bentuk kristal

yang didinginkan. 

METODE KRISTALISASI

        Pendinginan

Untuk bahan-bahan yang kelarutannya berkurang dratis dengan menurunnya temperatur, kondisi

lewat jenuh dapat dicapai dengan pendinginan larutan panas yang jenuh.

       Pemanasan

Untuk bahan-bahan yang kelarutannya berkurang sedikit dengan menurunnya suhu.Kondisi

lewat jenuh dapat dicapai dengan penguapan sebagian pelarut.

      Pemanasan dan Pendinginan

Metode ini merupakan gabunga dari dua metode diatas. Larutan panas yang Jenuh dialirkan

kedalam sebuah ruangan yang divakumkan. Sebagian pelarut menguap, panas penguapan

diambil dari larutan itu sendiri, sehingga larutan menjadi dingin dan lewat jenuh. Metode ini

disebut kristalisasi vakum. 

       Penambahan bahan (zat) lain.

Untuk pemisahan bahan organic dari larutan seringkali ditambahkan suatu garam. Garam ini

larut lebih baik daripada bahan padat yang dinginkan sehinga terjadi desakan dan membuat baha

padat menjadi terkristalisasi.

 

   1. Dalam keadaan cair atom-atom tidak memiliki susunan teratur dan selalu mudah bergerak,

temperaturnya relative lebih tinggi dan memiliki energi yang cukup untuk mudah bergerak.Dengan turunnya temperatur maka energi atom aka semakin rendah, makin sulit bergerak dan

mulai mengatur kedudukannya relatif terhadap atom lain, mulai membentuk inti kristal pada

tempat yang relative leih tinggi.

   3. Inti akan menjadi pusat kristalisasi, dengan makin turun temperature makin banyak atom yang

ikut bergabung dengan inti yang sudah ada atau membentuk inti baru.   

    LANGKAH - LANGKAH KRISTALISASI

1.      Larutan sample zat padat dilarutkan dalam pelarut panas.

2.      Bubuhkan sedikit norit.

3.      Larutan tersebut dijenuhkan kembali.

4.      Saring kembali dengan pemanas air.

5.      Didinginkan larutan tersebut hingga es mencair.

6.      Saring kristal tersebut.