Sumber Aneka Karya Abadi - Your trusted partner for laboratory instrument

Search
Uji Kasein pada Kertas : Tips Aman Menggunakan Metode Kjeldahl

Uji Kasein pada Kertas : Tips Aman Menggunakan Metode Kjeldahl

Monday, 08 June 2020

Dalam Industri kertas, penggunaan bonding agent atau bahan perekat sangat penting untuk mengoptimalkan kualitas produk. Telah dijelaskan pada artikel sebelumnya bahwa gelatin dapat dijadikan sebagai zat perekat pada kertas. Selain gelatin, protein lain yang dapat digunakan pada kertas adalah kasein. Berfungsi sama seperti gelatin, penambahan kasein dengan komposisi tepat juga dapat mengoptimalkan kualitas kertas yang dihasilkan. Efek yang muncul umumnya sama dari setiap bahan perekat terhadap produk kertas yaitu jika bahan perekat yang ditambahkan kurang, maka produk kertas yang dihasilkan akan mudah sobek dan jika bahan perekat yang ditambahan berlebih, maka dapat menyebabkan produk kertas yang dihasilkan bersifat kaku dan retak ketika dilipat. Oleh sebab itu, perlu dilakukan monitoring komposisi untuk bahan perekat yang digunakan. Berdasarkan Standard Technical Association of Pulp and Paper Industry (TAPPI) nomor T418-05-06, pengujian setiap bahan perekat organik golongan protein dapat dilakukan dengan menggunakan metode kjeldahl, termasuk pada uji kasein.

Kasein merupakan senyawa protein susu yang memiliki kelarutan rendah pada pH asam. Dalam hal ini kasein diisolasi dengan menurunkan pH susu hingga 4.5 menggunakan asam mineral atau menggunakan kultur bakteri Lactobacillus. Ditinjau dari strukturnya yang ditunjukkan pada Gambar 1, terlihat bahwa kasein memiliki banyak gugus polar dengan hidrofilisitas tinggi sehingga kasein dapat menunjukkan daya rekat yang baik pada berbagai substrat seperti kayu, kaca ataupun kertas. Kasein yang biasa digunakan sebagai bahan perekat berukuran 30 – 60 mesh. Selain sebagai zat perekat, kasein juga dimanfaatkan sebagai pelapis (coating agent) pada kertas mengkilap dan juga sebagai ilustrasi halftone.

Gambar 1 . Struktur Kimia Kasein

 

Analisa Kasein dengan Metode Kjeldahl

 

Kasein termasuk dalam kategori senyawa nitrogen organik, dan menurut ASTM D982-16 sebagian besar jenis senyawa nitrogen organik pada kertas dapat ditentukan dengan menggunakan metode Kjeldahl. Hal ini sejalan dengan standard TAPPI yang merekomendasikan metode Kjeldahl untuk melakukan uji kasein pada kertas. Selain metode kjeldahl, kasein juga dapat diuji dengan beberapa metode seperti metode dumas (metode pembakaran/ Combution method). Namun kelebihan metode kjeldahl adalah mudah dilakukan dan biaya kebutuhan analisa maupun perawatan instrument yang relatif lebih murah dibandingkan metode dumas.

Adapun tahapan metode kjeldahl terdiri dari destruksi (digestion), destilasi (distillation) dan titrasi (titration). Meski metode kjeldahl dapat digunakan untuk analisa kasein pada kertas, namun perlu menjadi catatan penting bahwa metode ini hanya dapat digunakan jika tidak terdapat senyawa nitrogen lainnya seperti resin ataupun polimer golongan amida pada sampel kertas. Sebagai tambahan, katalis yang digunakan pada pengujian kertas sedikit berbeda dari katalis pada uji kjeldahl pada umumnya. Keseluruhan tahap metode kjeldahl ini dapat dijabarkan sebagai berikut :

1.Tahap Destruksi (Digestion)

Tahap ini merupakan tahap awal metode kjeldahl dimana sampel didestruksi dengan menggunakan katalis dalam larutan asam sulfat pekat pada suhu tinggi (berkisar 420ºC) selama waktu tertentu. Sesuai dengan TAPPI nomor T418-05-06 dan ASTM D982-16 bahwa katalis yang dapat digunakan adalah Merkuri Oksida (HgO), natrium tiosulfat dan garam sulfat, namun semua bahan ini dapat digantikan dengan penggunaan katalis VST. Penggunaan VST lebih aman, hal ini karena katalis VST tidak menggunakan merkuri melainkan menggunakan selenium. Reaksi yang terjadi pada tahap ini yaitu :

Perlu menjadi catatan bahwa gas asam yang dikeluarkan selama proses destruksi ini berbahaya untuk tubuh dan analis harus mengupayakan agar tidak terjadi kebocoran sistem selama proses destruksi berlangsung.

 

2.Tahap Destilasi (Distillation)

Tahap selanjutnya setelah proses destruksi adalah tahap destilasi yang dapat dilakukan baik dengan cara konvensional yaitu menggunakan glassware maupun menggunakan instrument. Pada tahap ini ammonium sulfat yang dihasilkan pada proses destruksi diubah menjadi gas ammonia (NH3) melaui proses destilasi uap dengan penambahan larutan natrium hidroksida (NaOH) dan akhirnya gas ditangkap oleh larutan asam borat sehingga menghasilkan warna . Reaksi yang terjadi pada tahap ini adalah sebagai berikut :

3.Tahap Titrasi (Titration)

Secara singkat, titrasi pada metode kjeldahl merupakan titrasi asam basa (alkalimetri) yang dilakukan dengan menggunakan indikator bromkresol hijau (bromcresol green) dan metil merah (methyl red). Tahap ini dapat dilakukan dengan buret glassware ataupun dengan Instrument. Jika menggunakan buret glassware maka analis perlu menghitung kadar nitrogen secara manual dengan menggunakan rumus 1. Persamaan reaksi yang terjadi pada tahap ini adalah sebagai berikut :

Rumus 1

Dengan 

V1       adalah volume titran yang terpakai untuk menitar sampel (mL) ;

V2       adalah volume titran yang terpakai untuk menitar blanko (mL) ;

N         adalah normalitas Titran yang digunakan (N);

f          adalah faktor pengenceran;

W        adalah bobot sampel yang dianalisa (g);

14.008 adalah masa Atom relatif Nitrogen (g/mol).

 

Keseluruhan tahap metode kjeldahl ini dapat dilakukan secara konvensional dengan menggunakan glassware maupun secara modern dengan menggunakan instrument. Namun tidak sedikit pelaku industri yang beralih dari cara konvensional ke cara modern. Hal ini membuktikan bahwa penggunaan instrument dapat mengoptimalkan analisa kjeldahl yang dilakukan ditinjau dari waktu yang dibutuhkan untuk preparasi dan analisa, hasil analisa, maupun dari segi keselamatan.

 

Tips Aman Analisa Menggunakan Metode Kjeldahl

 

Meski hampir semua metode pengujian kimia tergolong berbahaya dan tidak terkecuali metode kjeldahl, namun dengan pengelolaan dan pengerjaan yang tepat metode ini dapat digunakan dengan aman. Adapun tips aman dalam melakukan analisa kjeldahl adalah sebagai berikut :

1. Pilih alat yang tepat dan sesuai dengan kebutuhan analisa.

2. Lakukan kalibrasi pada semua rangkaian alat kjeldahl yang digunakan, terutama pada alat destruksi (digester). Hal ini untuk memantau apakah alat masih dalam keadaan baik untuk mencegah terjadinya adanya ketidak sesuaian suhu ataupun overheating saat analisa berlangsung.

3. Jika menggunakan instrument digester kjeldahl, pastikan seluruh ruang terisi oleh tabung atau penutup agar kebocoran gas asam tidak terjadi.

4. Hindari untuk menggunakan alat bantu hanya ruang asam untuk proses destruksi. Gunakan juga alat bantu seperti scrubber dan pompa sirkulasi untuk menanggulangi gas asam yang dihasilkan selama proses destruksi berlangsung, dan pastikan rangkaian telah terpasang dengan baik. Hal ini untuk menghindari kecelakaan kerja akibat gas asam yang bocor.

5. Hindari menggunakan rangkaian alat destilasi glassware karena beresiko tinggi dalam menyebabkan kecelakaan kerja. Selain itu, adanya kebocoran sistem destilasi juga dikhawatirkan terjadi jika menggunakan rangkaian alat destilasi glassware sehingga penggunaan instrument lebih direkomendasikan.

6. Lakukan titrasi sesegera mungkin setelah didapatkan hasil destilasi, hal ini mencegah hilangnya gas NH3 yang ada pada larutan, dan dilarang mengocok larutan hasil destilasi sebelum ditambahkannya titran. Jika gas NH3 menguap, maka hasil pengujian tidak akurat, selain itu gas NH3 juga tergolong berbahaya. Namun pemilihan Instrument destilasi yang dilengkapi dengan titrator dapat dijadikan sebagai referensi.

7. Penggunaan alat automatic titrator lebih direkomendasikan dibandingkan dengan penggunaan titrasi secara manual. Hal ini guna untuk mengurangi kesalahan yang terdapat pada analisa karena titrasi manual memungkinkan adanya human error seperti penglihatan warna yang bersifat subjektif dan kesalahan paralaks dalam melihat miniskus.

 

 

Referensi :

American Standard Testing and Material. 2016. ASTM D982- 16 “ Standard Test Method for Organic Nitrogen in Paper and Paperboard”

Audic, Jean-Luc, dkk. 2003. Non-Food Applications of Milk Components and Dairy Co-products : A Review, EDP Science, Lait 83, 417 – 438

Carolyn N. Bye. 1990. Hand book of Addhesives : Chapter 7 Casein and Mixed Protein Adhesives. New York : Van Nostrand Reinhold

Guo, Mingruo dan Guorong Wang. 2016. Reviw : Milk Protein Polymer and Its Application in Environmentally Safe Adhesives, polymer, vol 8, 324

Setyanto, R.Hari, Ilham Priyadithama, dan Maryani. 2011. Pengaruh Faktor Jenis Kertas, Jenis Perekat, dan Kerapatan Komposit terhadap Kekuatan Impak pada Komposit Panel Serap Bising Berbahan Dasar Limbah Kertas, Mekanika, volume 10 No.1

TAPPI Standard T418 05-61. Organic Nitrogen in Paper, modified by reducing to the half the quantity of mercury catalyst.

TAPPI Standards and Suggested Methods. Technical Association of the Pulp and Paper Industry. Atlanta, Georgia, USA.

Previous Article

Refraktometer : Analog atau Digital?

Friday, 05 June 2020
VIEW DETAILS

Next Article

Monitoring Boiler Feed Water

Monday, 15 June 2020
VIEW DETAILS