## PATI TERMODIFIKASI ENZIM SEBAGAI ADITIF PROSES PEMBUATAN KERTAS
Jenni Rismijana*, Nina Elyani, Sari Farah Dina, * Peneliti Kelompok Kertas, Balai Besar Pulp dan Kertas

## ENZYME  MODIFIED  STARCH  FOR  PAPERMAKING  ADDITIVE

## Abstract
Modified starch is got by reaction of tapioca starch and local α -amylase enzyme, for 20 minutes at 65 0 C – 80 0 C temperature. α -amylase enzyme is varied 0,04 % - 0,1 % based on dry weight tapioca. The next step, the best enzyme modified-starch is applied into the acid and alkaline papermaking as additive along with tapioca starch and cationic starch as references.
The results showed the optimum condition is achived at 0,04 % enzyme and 70 0 C temperature. The  addition  of  1  %  modified  starch  to  alkaline  process  increase  tearing  strength  more  than  the references. At the same time the FPR value and tensile strength higher than tapioca starch but lower than cationic  starch.  The  other  properties  such  as  drainage  aid  and  water  penetration  is  better  in  alkaline process, but optical properties better in conventional process.
Key words : Paper additive, enzyme, modified starch, papermaking.

## Intisari
Pati modifikasi diperoleh dengan mereaksikan pati tapioka dan enzim lokal  α -amilase selama 20 menit pada variasi temperatur 65 0 C – 80 0 C. Variasi penambahan enzim 0,04 % - 0,1 % terhadap berat kering tapioka. Selanjutnya pati enzim  yang diperoleh pada kondisi optimum diaplikasikan sebagai aditif pada proses pembuatan kertas secara asam dan alkali dengan pembanding pati tapioka dan pati kationik.
Hasil  percobaan  modifikasi  pati  diperoleh  pati  enzim  yang  optimum  pada  kondisi  enzim  0,04  % dan temperatur 70 0 C. Hasil aplikasi menunjukkan bahwa penambahan 1 % pati modifikasi pada proses alkali mampu meningkatkan ketahanan sobek melebihi ke dua pembanding tersebut. Sementara itu nilai retensi  awal  (FPR)  dan  ketahanan  tariknya  lebih  tinggi  dari  pati  tapioka  tetapi  lebih  rendah  dari  pati kationik.  Sifat-sifat  lainnya  seperti  laju  drainase  dan  penetrasi  cairan (Cobb 60 )  lebih  baik  pada  proses alkali, sedangkan sifat optiknya lebih baik pada proses asam.
Kata kunci : Aditif kertas, enzim, pati modifikasi, pembuatan kertas.

## Pendahuluan
Pati    telah  lama  dipakai  sebagai  bahan penolong  dalam  proses  pembuatan  kertas. Penambahan  pati  ke  dalam  stok  kertas  selain bertujuan  untuk  meningkatkan  kekuatan  kering kertas juga untuk meretensi bahan-bahan seperti serat dan bahan kimia. Peningkatan retensi serat dan  bahan  kimia    terutama  pada  saat  proses pembentukan  lembaran  di  atas wire sangat diperlukan,  karena  retensi  bahan  yang tinggi
dapat  menurunkan  beban  pencemaran  ke  ling- kungan,  menekan  biaya  pengolahan  air  buangan pabrik, serta menghemat biaya pengadaan serat dan bahan kimia.
Berbagai  sistem  retensi  yang  digunakan umumnya  berbasis  polimer,  mulai  sistem  polimer tunggal, sistem polimer ganda sampai pengembangan  sistem  campuran  polimer  dengan mikro  partikel,  agar  keseimbangan  antara  retensi, drainase  dan  formasi  lembaran  yang  dihasilkan terjaga. Salah satu jenis polimer alam yang banyak
digunakan  dan  banyak  dijumpai  adalah  pati, berasal  dari  umbi-umbian  seperti  tapioka  dan kentang. Penambahan  pati dalam proses pembuatan  kertas  selain  sebagai  peretensi  juga dapat  berfungsi  sebagai  bahan  penguat  kertas. Untuk  meningkatkan  kinerja  polimer  alam  ini dalam meretensi bahan perlu dilakukan modifikasi terhadap pati.
Modifikasi  pati  dapat  dilakukan  dengan berbagai  cara  antara  lain  secara  fisika  atau secara  kimia. Salah  satu  cara  modifikasi  secara kimia  adalah  konversi  dengan  enzim.  Cara konversi  dengan  enzim  untuk  modifikasi  pati dengan viskositas  yang  rendah  dapat  dilakukan sendiri  di  pabrik  kertas.  Keuntungannya  biaya bahan  baku  ddan  proses  yang  digunakan  cukup rendah,  khususnya  kondisi    dapat  disesuaikan dengan  kondisi  pabrik,  dan  prosesnya  relatif mudah  dilaksanakan  dengan  bantuan  peralatan yang  dapat  dikendalikan  .  Modifikasi  pati dengan  enzim  telah  banyak  dilakukan  oleh produsen kertas  dibeberapa negara, termasuk di Indonesia  khususnya  untuk  surface  sizing  dan binder dalam proses coating.

## Tinjauan Pustaka

## Pati
Pati  merupakan polimer  alam  yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan mulai dari  bahan  pangan  sampai  bahan  industri.  Pati sebagai  butiran  yang  terdiri  dari unit  polimer glukosa,  mempunyai  persamaan  dan  perbedaan dengan  selulosa.  Unit  glukosa  pada  selulosa berikatan β 1 -4 yang menghasilkan struktur yang kuat  untuk  membentuk  ikatan  yang  baik. Pada pati, unit glukosa berikatan pada α 1-4 sehingga struktur molekulnya lebih fleksibel (1,2) .
Pati  berasal  dari  jagung,  kentang, tapioka, gandum, padi dan lain-lain. Karakteristik  fisik  pati  berupa  butiran  putih. Dispersinya  dalam  air  dapat  dipisahkan  ke dalam  dua  fraksi  dengan  menambahkan  pelarut polar atau alkohol, sehingga menghasilkan fraksi kecil yang komplek dan tidak larut yang disebut amilosa    dengan  rantai  lurus,  dan  fraksi  besar yang  dapat  larut  disebut  amilopektin  dengan rantai bercabang (3) .
Jumlah  kandungan  amilosa  dan  amilopektin dalam  pati  bervariasi  tergantung  jenis  tanaman
yang  menghasilkan  pati  tersebut.  Pati  yang  berasal dari  tanaman  kentang,  jagung  dan  gandum mempunyai  kandungan  amilosa  yang  lebih  besar (25%)  dari  pada  pati  yang  berasal  dari  tanaman padi  dan  tapioka  (17%) (4) .  Semakin  tinggi kandungan amilosa dalam pati maka  kelarutan pati semakin rendah, dan ketika diaplikasikan ke dalam kertas  dapat  memberikan  efek  pendispersian  yang kurang baik.
Pati  mempunyai  sifat  dapat  larut  dalam pelarut  polar  dan  cenderung  membentuk  ikatan hidrogen. Terbentuknya  ikatan  hidrogen  ini  karena adanya gugus hidroksil yang terdapat pada pati dan serat  saling  tarik  menarik  sehingga  membantu pembentukan  ikatan    serat-pati-serat.  Ikatan hidrogen  yang  terbentuk  sangat  dipengaruhi  oleh kandungan amilopektin dalam pati. Ikatan hidrogen yang berasal dari amilopektin mempunyai kekuatan lebih  tinggi  dibandingkan  yang  berasal  dari amilosa.  Selain  itu  jumlah  ikatan  serat-pati-serat dipengaruhi  oleh  baik  tidaknya  pati  didispersikan. Makin  baik  pendispersiannya  makin  banyak  pula jumlah ikatan yang terbentuk. Salah satu parameter yang digunakan untuk mengontrol tingkat pendispersian  ini  adalah  dengan  mengendalikan viskositas  pati (3). Untuk  itu  modifikasi  terhadap pati alam perlu dilakukan.

## Pati Modifikasi Sebagai Aditif Kertas
Pati  telah  digunakan  sebagai  bahan penolong pada proses pembuatan kertas baik secara asam  maupun  secara  alkali.  Penambahan  pati  ke dalam stok kertas selain bertujuan untuk meningkatkan  kekuatan  kering  kertas,  juga  untuk meretensi  bahan-bahan  seperti  serat  dan  bahan kimia  kertas (4) .  Efektifitas  pati  sebagai  aditif  akan meningkat dengan meningkatnya dispersi. Pada pati alam,  tingkat  dispersi  ini  sulit  dicapai  karena dipengaruhi oleh kadar amilosa dalam pati tersebut. Oleh  karena  itu  biasanya  dilakukan  modifikasi terhadap  pati  secara  kimia  melalui  beberapa  cara diantaranya  oksidasi,  kationisasi  dan  enzimisasi. Pati  hasil  oksidasi  dan  pati  enzim  umumnya digunakan  pada  size  pres  dan  formula  coating pigmen,  sedangkan  pati  kationik  sebagai  bahan penguat  kering  dan  peretensi (2) .Pada  modifikasi pati  dengan  enzim,  enzim  yang  ditambahkan  pada prinsipnya  bertidak  sebagai  biokatalis yang mempercepat  terjadinya  suatu  reaksi.  α -amilase merupakan  suatu  enzim  yang  mencairkan  dan
mendekstrinasi  pati  alam  dengan  tingkat sakarifikasi  minimal.  α -amilase  dapat  diperoleh dari  sejenis  tumbuhan  atau  biji-bijian  untuk membuat  bir  (barley  atau  malt),  dari  sejenis jamur,  dari  pankreas  binatang  atau  dari  bakteri. α -amilase  bakteri  yang  berasal  dari  strain selektif Bacillus  subtilis memiliki  derajat kestabilan lebih besar pada temperatur di atas 70 0 C  dibanding  α -amilase  lainnya.  Enzim  ini umumnya  cocok  untuk  pati  dengan  suhu gelatinisasi  lebih  tinggi.  dan  pH  optimum  ini berkisar  antara  6,6 – 7,0.  Enzim  bakteri  akan memiliki  kestabilan  terhadap  panas  pada  nilai pH yang lebih tinggi, sehingga perlu diperhatikan sisa enzim yang sudah dinonaktifkan  setelah  konversi  yang  diinginkan tercapai.  Tingkat  aktivitas  suatu  enzim  sangat ditentukan oleh kemurnian dari enzim itu sendiri dan  juga  umur  serta  kondisi  penyimpanan. Enzim  dapat  disimpan  pada  suhu  kamar  sampai batas  waktu  tertentu  untuk  mencegah  terjadinya perubahan pada enzim tersebut (5) .
Pada  saat  enzimisasi  terhadap  pati dilakukan, terjadi dua tahap perubahan. Pertama, tahap pencairan dengan enzim dimana mekanisme  kerjanya  mirip  dengan  pemberian gaya  geser  mekanis  yang  kuat pada  suatu  pati yang  berbentuk pasta. Granul-granul  pati  yang telah  mengembang  ini  kemudian  diputus.  Pada tahap  kedua,  terbentuk  produk  hasil  pemutusan yang  besar  dan  rantai  amilosa  diputus  secara acak  menjadi  bagian  kecil-kecil  dengan  berat molekul  yang  tinggi.  Meyer (6) menyatakan ba hwa pada konsentrasi α -amilase yang sedang, laju  reaksi  berkurang  karena  terbentuknya gabungan kristal-kristal yang berukuran submikroskopis  yang  tahan  terhadap  serangan enzim. Selanjutnya afinitas enzim akan berkurang  sejalan  dengan  berkurangnya  berat mol ekul.  Pada  amilopektin,  α -amilase  tidak menyerang  titik-titik  percabangannya  tetapi menyerang pada cabang-cabangnya.
Besarnya derajat konversi yang diinginkan    dapat  dideteksi  melalui  uji viskositas, uji penurunan kadar gula menggunakan  larutan  Fehling  atau  dengan  uji pewarnaan  dengan  Iodium  dalam  KI. Straton (6) menyatakan pemberian Iodium akan menghasilkan  warna  merah  ungu  atau  coklat sebagai  indikator  terbentuknya  dextrin. Bila terjadi  penurunan  terhadap  viskositas  pati  hasil
enzimisasi akan berdampak terhadap efek pendispersian yang lebih baik, sehingga memberikan luas kontak yang lebih efektif terhadap serat  dan  bahan  lain  yang  ditambahkan  pada pembuatan kertas.
Viskositas  larutan  pati  dapat  diatur  sesuai yang  diinginkan,  tetapi  pati  hasil  enzimisasi  masih memiliki  kelemahan  pada  sifat  meretensi  yang belum  maksimal. Hal ini dikarenakan molekul pati dan  serat  sama-sama  memiliki  muatan  negatif sehingga terjadi gaya tolak-menolak muatan. Untuk mengatasi  hal  tersebut,  maka  dikembangkan  pati kationik  yang  bermuatan  positif  sehingga  dengan serat  akan  memberikan  reaksi  tarik-menarik.  Pati kationik yang secara komersial dijumpai di pasaran diperoleh  sebagai  hasil  kationisasi  antara  pati dengan  pereaksi  yang  mempunyai  fungsi cation amine seperti  garam quartenery  ammonium atau tertiary  amine yang  digunakan  sebagai  grup kationik yang dapat mengikat serat.

## Bahan Dan Metoda

## Bahan
Bahan  baku  yang  digunakan  meliputi NBKP  (Needle  Bleached  Kraft  Pulp)  dan  LBKP  ( Leaf    Bleached  Kraft  Pulp).  Sedang  bahan  kimia yang  digunakan  adalah  pati  tapioka,  pati  kationik, enzim  α -amilase, bahan darih Alkyl Ketene Dymer (AKD), rosin size, alum, kalsium karbonat, kaolin, flokulan  (HMW  APAM)  dan  koagulan  (LMW CPAM).

## Metoda Pembuatan pati enzim
Pati  enzim  dibuat  menggunakan  enzim  α -amilase yang  belum  mengalami  purifikasi.  Pada  suspensi tapioka  dengan  konsentrasi  30  %  ditambahkan enzim 0,04 % - 0,1 % kemudian dipanaskan dengan suhu  65 0 C – 80 0 C  selama  20  menit. Selanjutnya suhu  dinaikkan  hingga  95 0 C – 99 0 C  selama  10 – 15  menit  untuk  menonaktifkan  enzim.  Untuk melihat  kinerja  pati  enzim  yang  dihasilkan,  maka pati  enzim  tersebut  diaplikasikan  sebagai  bahan penguat  pada  proses  pembuatan  kertas. Pati  enzim yang  diperoleh  pada  kondisi  optimum berdasarkan hasil  pengamatan  terhadap  viskositas, muatan,  pH dan sifat lembaran kertasnya, selanjutnya diaplikasikan sebagai aditif untuk pembuatan keras tulis-cetak.
Tabel  1.  Variasi  Modifikasi  Tapioka  dengan Enzim
SUHU, 0 C 65 70 75 80 DOSIS ENZIM (%) 0,04 0,06 0,08 0,10 0,04 0,06 0,08 0,10 0,04 0,06 0,08 0,10 0,04 0,06 0,08 0,10
Aplikasi Pati  Enzim Pada  Proses Pembuatan Kertas.
Lembaran  kertas  dengan  berat  dasar (gramatur)  70  g/m 2 dibuat  dari  campuran  pulp NBKP  dan  LBKP  dengan  perbandingan  1  :  3 yang masing-masing  pulp telah digiling sampai derajat  giling  sekitar  300  ml  CSF. Bahan  kimia yang  ditambahkan  untuk  proses  asam  adalah rosin  size  1%,  alum  2%  dan  bahan  pengisi berupa  kaolin  20%.  Untuk  proses  alkali  bahan kimia yang ditambahkan adalah AKD 0,6% dan bahan  pengisi  berupa  kalsium  karbonat  20%. Masing-masing  penambahan  didasarkan  pada berat kering serat.
Untuk sistem retensi dilakukan penambahan pati 1%,  koagulan  0,08%,  dan  flokulan  0,04% dengan  variasi  jenis  pati  seperti  terlihat  pada Tabel 2.
Terhadap stok (bubur kertas) dilakukan pengujian : pH, nilai retensi awal (FPR) dan laju pengeluaran  air  (drainase),  sedangkan  terhadap lembaran  kertas  dilakukan  pengujian  sifat  fisik, kekuatan dan optik.
Tabel 2. Variasi Percobaan Sistem Retensi
Variasi Jenis Pati 1 Pati tapioka 2 Pati enzim 3 Pati Kationik

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Karakteristik Pati Enzim
Hasil proses enzimisasi pati tapioka dengan enzim α -amilase  tertera  pada  Tabel  3. Dari  tabel tersebut  terlihat  bahwa  pati  hasil  enzimisasi mempunyai pH sekitar 6,73 – 7,16 yang berarti pH pati enzim yang dihasilkan cenderung netral sedikit alkali.  Sedangkan  viskositas  pati  hasil  enzimisasi berkisar antara 5 – 7 cP lebih rendah 2 – 3 cP dari pati alam tapioka. Sifat viskositas sangat berpengaruh  terhadap  pendispersian  pati.  Pati dengan  viskositas  rendah  lebih  mudah  terdispersi. Semakin baik pendispersian dari pati maka semakin banyak jumlah ikatan serat-pati-serat yang terbentuk.  Pada  proses  enzimisasi  ini  selain  terjadi penurunan  viskositas,  muatan  dari  pati  juga berubah kearah lebih positif yaitu dari muatan awal negatif 0,0080 meg/g menjadi negatif 0,0051 meq/g sampai  negatif  0,0056  meq/g.  Dengan  demikian proses  enzimisasi  terhadap  tapioka  selain  terjadi pemotongan  rantai  pati  yang  ditunjukkan  dengan turunnya  nilai  viskositas,  juga  terjadi  perubahan muatan pati kearah yang lebih positif.
Tabel 3. Karakteristik Pati Hasil Enzimisasi Pati modifikasi enzim pH Viskositas (cP) Muatan (meq/g) Suhu ( 0 C ) Dosis ( %) 65 0,04 0,06 0,08 0,10 6,83 6,73 6,81 7,04 5,00 6,25 6,00 5,50 - 0,0051 - 0,0051 - 0,0051 - 0,0055 70 0,04 0,06 0,08 0,10 7,14 7,06 7,15 7,13 5,00 7,00 5,50 6,50 - 0,0052 - 0,0053 - 0,0054 - 0,0056 75 0,04 0,06 0,08 0,10 6,95 7,01 7,07 6,89 5,25 5,00 5,25 7,00 - 0,0051 - 0,0054 - 0,0053 - 0,0055 80 0,04 0,06 0,08 0,10 6,82 7,10 7,15 7,16 6,25 5,25 6,00 7,00 - 0,0053 - 0,0052 - 0,0054 - 0,0056 Pati alam tapioka 7,06 9,00 - 0,0080

## Aplikasi Pati Enzim
Dilihat  dari  nilai  pH  pati  enzim  yang dihasilkan  cenderung  netral  sedikit  alkali,  dan untuk  melihat  kinerjanya  maka  pati  enzim tersebut  diaplikasikan  sebagai  bahan  penguat pada  proses  pembuatan  kertas  alkali,  sifat lembaran  yang  dihasilkan  dapat  dilihat  dalam Tabel  4.  Dari Tabel  4  terlihat  bahwa  peng- gunaan pati enzim menghasilkan sifat kekuatan lembaran  yang  cenderung  lebih  tinggi  dari penggunaan  pati  tapioka.  Indeks  tarik  berkisar antara  30,77 – 40,43  N.m/g, dengan  nilai paling  tinggi  dicapai  dari  penambahan  enzim 0,06% suhu 75 0 C . Kenaikan indeks tarik antara 1,5  % - 28,3  % dari    indeks  tarik  dengan  pati tapioka,  tetapi  masih  lebih  rendah  dari  indeks tarik dengan pati kationik (37,14 N.m/g ).
Indeks retak lembaran kertas menunjukkan nilai antara 1,43 – 1,96 kPa.m 2 /g, naik  sekitar  4,5  % - 46,3  %  dari  nilai  indeks retak  dengan  pati  tapioka (1,43 kPa.m 2 /g ), tetapi  relatif  masih  rendah  dibanding  indeks retak  dari  pati  kationik  (1,83 kPa.m 2 /g ). Kecuali  penggunaan  enzim  sebanyak  0.04% pada  suhu 70 0 C menghasilkan  indeks  retak lebih  tinggi  dari  indeks  retak  dengan  pati kationik.
Nilai indeks sobek lembaran antara 7,43 – 8,83  mN.m 2 /g  atau  naik  2,5  % - 21,8  % dari indeks  sobek  lembaran  yang  menggunakan  pati tapioka  (7,25 mN.m 2 /g)  .  Nilai  paling  tinggi diperoleh dari penggunaan enzim sebanyak 0,08% dengan  suhu  80 0 C dan  melampaui  nilai  indeks sobek  lembaran  dengan  pati  kationik  (7,31 mN.m 2 /g ) Sedangkan  ketahanan  lipat hasil  uji penggunaan pati enzim antara 6 – 10 kali atau naik 20 % - 120 % dari nilai ketahanan lipat lembaran yang  menggunakan  pati  tapioka  (5  kali),  namun masih relatif rendah dari ketahanan lipat lembaran menggunakan pati kationik (14 kali).
Kenaikan sifat lembaran yang menggunakan  pati  enzim  dimungkinkan  karena pati  enzim  mempunyai  viskositas  yang  lebih rendah  dari  pati  tapioka.  Dengan  viskositas  yang lebih  rendah  pati  enzim    dapat  lebih  baik terdispersi  dengan  merata  dan  ditunjang  dengan muatan  yang  lebih  positif,  maka  pati  enzim mampu  memberikan  ikatan  hidrogen  antar  serat atau ikatan serat-pati-serat  lebih  banyak. Penam- bahan  ikatan  hidrogen  ini  memperkuat  ikatan- ikatan  selulosik  dan  meningkatkan  kekuatan lembaran (3) .
Tabel 4. Sifat Lembaran Kertas
Pati  enzim Indeks Tarik N.m/g Indeks. Retak kPa.m 2 /g Indeks Sobek N.m 2 /kg Ketah. Lipat kali Derajat Putih % Opasitas % Cobb 60 g/m 2
Kadar. Abu
% Suhu ( 0 C) Dosis Enzim, % 65 0,04 0,06 0,08 0,10 40,37 38,45 32,00 34,68 1,75 1,54 1,43 1,49 7,93 8,00 7,92 6,96 6 7 7 10 76,8 75,4 78,4 78,3 88,8 88,9 88,7 88,6 17,67 18,19 20,44 18,43 10 14 13 16 70 0,04 0,06 0,08 0,10 36,05 34,23 32,23 34,19 1,96 1,43 1,71 1,49 7,94 8,22 8,50 8,40 6 6 8 10 79,6 76,6 76,2 79,1 88,5 88,4 88,3 88,2 18,90 15,90 15,40 15,00 15 12 14 15 75 0,04 0,06 0,08 0,10 36,77 40,43 34,20 30,77 1,49 1,58 1,51 1,51 7,95 7,76 7,15 7,05 6 7 8 10 79,2 75,5 77,4 75,9 88,7 88,9 88,7 88,7 23,43 18,75 21,90 20,55 13 14 10 11 80 0,04 0,06 0,08 0,10 28,50 38,17 36,23 35,93 1,50 1,50 1,51 1,48 7,18 7,48 8,83 8,00 6 7 7 8 79,7 76,5 75,6 76,0 88,7 88,6 88,7 88,5 20,60 19,15 19,55 18,50 12 16 12 10 Pati  alam tapioka 31,52 1,34 7,25 5 76,0 88,1 16,16 5 Pati kationik 37,14 1,83 7,31 14 79,5 88,8 15,4 18
Hasil  uji  kadar  abu  lembaran  yang menggunakan pati enzim berkisar antara 10 % – 16 %,  lebih  tinggi 2 – 3  kali  lipat  nilai dengan kadar  abu  lembaran  yang  menggunakana  pati tapioka.  Kontributor  utama  komponen  abu dalam lembaran kertas adalah filler. Peningkatan kadar  abu  menunjukkan  terjadinya  peningkatan retensi  filler  dalam  lembaran.  Pati  hasil enzimisasi memberikan keuntungan ganda yaitu berperan    pula  sebagai  peretensi  yang  dapat meretensi filler lebih banyak pada lembaran.
Secara  keseluruhan  dari  nilai  parameter uji yang dihasilkan, kondisi optimum dipilih dari penambahan enzim α -amilase  0,04 %  dan  suhu reaksi  70 0 C,  karena  pati  hasil  enzimisasinya mempunyai  viskositas  rendah  (5  cP)  dengan muatan  yang  lebih  kearah  positif  (- 0,0052 meq/g)  dan  pH  7,14.  Selain  itu  lembaran  yang dihasilkan  mempunyai  kadar  abu  cukup  tinggi (15%),  indeks  retak  dan  derajat  putih  tinggi masing-masing  1,96 kPa.m 2 /g dan  79,6%,  serta indeks  tarik  (36,05  N.m/g),  indeks  sobek  (7,94 Nm 2 /kg), opasitas  (88,5%)  yang  cukup  baik. Selanjutnya pati enzim ini diaplikasikan sebagai aditif dalam proses pembuatan kertas tulis-cetak secara  asam  dan  alkali. Sifat  lembaran  yang dihasilkan dapat  dilihat  pada Grafik  1  sampai dengan Grafik 7.

## Perlakuan  Aplikasi  Pati  Enzim sebagai Aditif

## Laju Drainase dan Retensi
Retensi  dan  drainase  merupakan  dua kondisi yang saling bertentangan, apabila retensi yang  dicapai  tinggi  maka  laju  drainase  akan menurun  begitu  pula  sebaliknya. Dari  Grafik  1 terlihat  adanya  penurunan  laju  drainase  stok pada stok  asam  akibat  penambahan  pati. Penurunan ini disebabkan terjadinya peningkatan  retensi  bahan  seperti  terlihat  pada Grafik  2.  Pada  kondisi  stok  alkali,  penggunaan pati enzim menghasilkan laju drainase lebih baik dibanding  pati  kationik  dan  pati  alam,  tetapi retensi  bahan  yang  dihasilkan  masih  rendah dibanding pati kationik. Tingginya laju drainase yang  dihasilkan  oleh  pati  enzim  ini  disebabkan karena adanya enzim selulase yang aktif kembali pada  kondisi  pH  alkali  mengingat  tingkat kemurnian  dari  enzim α -amilase  yang digunakan  rendah,  sehingga menghidrolisa selulosa  dari  fraksi  serat  halus  yang  terdapat
didalam  stok  kertas  bekas.  Dengan  berkurangnya fraksi  serat  halus  ini  akan  berdampak  positif terhadap perbaikan laju drainase, berarti memberikan  keuntungan  tersendiri  bagi  industri kertas yang menggunakan kertas bekas. Sebagaimana  diketahui tingginya  fraksi  serat  halus pada  kertas  bekas  akan  menghambat  proses pengeluaran  air  di  mesin  kertas  sehingga  untuk mengantisipasi putusnya lembaran biasanya kecepatan  pada  mesin  kertas  diturunkan.  Yang berarti produktivitas menurun.
Dari  Grafik  2  terlihat  bahwa  variasi penambahan  pati  enzim  ke  dalam  stok  kertas dibandingkan  blanko  dan  pati  alam,  dapat meningkatkan nilai retensi. Namun nilai retensinya masih  lebih  rendah  dibanding  dengan  penambahan pati  kationik. Adanya  muatan  positif  dari  pati kationik  serta  dengan  penambahan  koagulan  dan flokulan,  memberikan  reaksi  lebih  kuat  pada  efek koagulasi  dan  flokulasi  terhadap  serat  yang bermuatan  negatif  sehingga  meretensi  bahan  lebih banyak.
Jika  ditinjau  dari  sisi  proses  pembuatan kertas, penambahan pati enzim memberikan retensi bahan  dan  laju  drainase  stok  pada  proses  alkali lebih  tinggi  dibanding  proses  asam.  Hasil dari Grafik  1  terlihat bahwa pati  enzim  mempunyai keunggulan  sebagai drainage  aid terutama  pada stok  alkali,  sedangkan  dari  Grafik  2  terlihat potensinya sebagai peretensi yang cukup baik.
Grafik 1. Hasil Uji Laju Drainase Stok
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Stok asam Stok alkali Kondisi Proses Pembuatan Kertas Laju Drainase  ml/30 det Blanko Pati tapioka Pati enzim Pati kationik

## Grafik 2. Hasil Uji Retensi Stok
Penetrasi Cairan (Bilangan Cobb 60 ) Daya  serap  air  merupakan  salah  satu faktor  penting  dalam  penggunaan  kertas, terutama  pada  kertas  tulis-cetak,  untuk  itu ditambahkan  sejumlah  bahan  darih  dari  jenis tertentu seperti rosin dan alum pada proses asam atau  penggunaan  Alkyl  Ketene  Dimer  (AKD) atau  Alkenyl  Succinic  Anhydride  (ASA)  pada proses  alkali.  Efektifitas  pendarihan  yang dicapai merupakan indikator keberhasilan proses pendarihan  pada  sistem  yang  digunakan.  Dari Grafik  3,  terlihat  bahwa  penambahan  pati dibanding blanko memberikan dampak terhadap retensi  bahan  darih  yang  ditambahkan  terutama pada  proses  alkali.  Meskipun  ketiga  variasi  pati menghasilkan  bilangan  Cobb 60 cukup  baik seperti  dipersyaratkan  untuk  kertas  tulis-cetak yakni  maksimal  30  g/m 2 ,  tetapi  proses  alkali menghasilkan nilai Cobb 60 lebih rendah dibanding  proses  asam.  Hal  ini  dimungkinkan karena bahan darih AKD terdispersi cukup baik pada suasana alkali dan membentuk lapisan tipis di  atas  permukaan  serat  dan  bahan  pengisi sehingga  memberikan  daya  tahan  terhadap penetrasi  cairan  pada  permukaan  lembaran. Dengan  demikian  penggunaan  pati  enzim  pada proses  alkali  dimungkinkan  untuk  menurunkan dosis  penambahan  AKD  di  bawah  0,6% terhadap berat kering serat.
Grafik 3. Hasil Uji penetrasi Cairan (Bilangan
Cobb 60 ) Grafik 4. Hasil Uji Derajat Putih Grafik 5. Hasil Uji Opasitas
75 80 85 90 95 100 Stok asam Stok alkali K ondis i P ros es  P em buatan K ertas N il a i R e te n s i A w a l (F P R ), % B lank o P ati tapiok a P ati enz im P ati k ationik 0 5 10 15 20 25 30 35 Stok asam Stok alkali Kondisi Proses Pembuatan Kertas Bilangan Cobb 60, g/m2 Blanko Pati tapioka Pati enzim Pati kationik 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 S t o k   a s a m S t o k   a l k a l i K o n d is i  P r o s e s   P e m b u a t a n   K e r t a s Derajat Putih ,  % B l a n k o P a t i   t a p i o k a P a t i   e n z i m P a t i   k a t i o n i k 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 Stok asam Stok alkali Kondisi Proses Pembuatan Kertas Opasitas Cetak, % Blanko Pati tapioka Pati enzim Pati kationik

## Sifat Optik
Pada dasarnya pati dapat juga berfungsi sebagai  bahan  peretensi bagi  serat  halus  dan bahan pengisi, atau sebagai flokulan yang dapat membentuk flok dengan ukuran lebih besar dari fraksi bahan pengisi.
Secara  umum  jika  retensi  serat  halus  dan  bahan pengisi  meningkat  maka  akan  terjadi  kenaikan derajat  putih  dan  opasitas  lembaran.  Adanya flokulan  yang  ditambahkan  akan  membentuk flok  dengan  ukuran  yang  setara  dengan  jumlah penambahan flokulan tersebut. Ukuran flok yang lebih  besar  dari  fraksi  bahan  pengisi,  jika dikenai  cahaya  akan  menyebabkan penurunan koefisien penghamburan cahaya (light scattering coefficient).  Dengan  perkataan  lain,  jika  suatu partikel beraglomerasi membentuk flok berukuran  besar  maka  jumlah  permukaan  antar muka  dari  bahan  pengisi-udara  berkurang,  dan dalam  keadaan  demikian kemampuan  untuk menghamburkan  cahaya  berkurang  dengan cepat.  Daya  penghamburan  cahaya  yang maksimun  terjadi  jika  ukuran  partikel  yang menggumpal  tersebut  dalam  rentang  satu setengan  kali  panjang  gelombang  cahaya  yang dihamburkan.  Jadi  ukuran  flok  dan  formasi sangat mempengaruhi sifat optik suatu lembaran.
Untuk  nilai  derajat  putih  seperti  terlihat pada Grafik  4,  penambahan  ketiga  jenis  pati sebanyak  1%  ke  dalam  campuran  stok  yang telah  mengandung  koagulan  dan  flokulan memberikan  efek  penurunan  derajat  putih. Meskipun  demikian,  pati  enzim  pada  stok  asam memberikan  penurunan  lebih  kecil  dibanding pati  tapioka  dan  pati  kationik,  sedangkan  pada stok alkali relatif sama dengan pati kationik.
Pada Grafik 5 terlihat bahwa penambahan  pati  tapioka  terutama  pada  proses asam  menghasilkan  kenaikan  opasitas  lebih tinggi  dibanding  pati  kationik  dan  pati  enzim. Tetapi  pada  variasi  pati  enzim  baik  pada  proses asam maupun alkali tidak menunjukkan perubahan yang berarti terhadap opasitas.

## Sifat Kekuatan
Sifat  kekuatan  sangat  dipengaruhi  oleh panjang  serat,  jumlah  serat  dan  kualitas  ikatan antar serat. Kualitas ikatan antar serat dipengaruhi  oleh  formasi,  fibrilasi,  jumlah  serat halus dan bahan pengisi serta penambahan aditif
penguat. Semakin  tinggi  retensi  bahan  pengisi maka  ketahanan  tarik  lembaran  akan  turun  karena adanya  bahan  pengisi  akan  menghalangi  ikatan antar  serat. Retensi  serat  halus  dalam  batas-batas tertentu  serta  formasi  lembaran  yang  baik  juga memberikan  kontribusi  terhadap  perbaikan  sifat kekuatan  lembaran. Selain  itu,  khususnya  terhadap ketahanan  sobek,  fleksibilitas  lembaran  juga mempengaruhi nilai ketahanan sobek.
Dari  Grafik  6  terlihat  bahwa  pada  proses asam  dengan  ditambahkannya  pati  menurunkan ketahanan  sobek.  Sebaliknya  pada  proses  alkali, terutama  pada  variasi  penambahan  pati  enzim terjadi peningkatan ketahanan sobek.

## Grafik 6. Hasil Uji Indeks Sobek
Meningkatnya ketahanan sobek ini dikarenakan  penambahan  pati  enzim  dengan viskositas  lebih  rendah  dapat  meningkatkan pendispersiannya sekaligus menghasilkan lembaran yang lebih fleksibel.
Terhadap ketahanan tarik, penambahan ketiga jenis pati dapat meningkatkan ketahanan tarik lembaran. Dari Grafik 7 terlihat bahwa sebagai bahan penguat pati  kationik  memberikan  efek  interaksi  muatan yang  besar  terhadap  serat sehingga  menghasilkan kualitas ikatan antar serat lebih baik dibanding pati tapioka  dan  pati  enzim. Namun  demikian,  pati enzim  terlihat  memberikan  nilai  ketahanan  tarik lembaran  yang  lebih  baik,  terutama  pada  proses alkali. Dari  Grafik  6  dan  7  terlihat  bahwa  pati enzim mempunyai keunggulan dalam meningkatkan  kekuatan  lembaran  terutama  pada stok alkali.
0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 S t o k   a s a m S t o k   a lk a li K o n d is i  P r o s e s   P e m b u a t a n   K e r t a s Indeks Sobek, Nm2/g B la n k o P a t i  t a p io k a P a t i  e n z im P a t i  k a t io n ik

## Grafik 7. Hasil Uji Indeks Tarik

## KESIMPULAN
Dari  percobaan  penggunaan  pati  enzim  sebagai aditif  kertas,  dibandingkan  dengan pati  tapioka dan  pati  kationik,  dapat  diambil  beberapa kesimpulan sebagai berikut :
1. Aplikasi pati enzim secara keseluruhan pada proses  alkali  menghasilkan  sifat  stok  dan lembaran  yang  lebih  baik  dibandingkan yang diperoleh pada proses asam.
2. Dibandingkan  blanko,  pati  tapioka  dan  pati kationik,  pati  enzim  memberikan  laju drainase yang lebih besar.
3. Pati  enzim  dapat  meningkan  retensi  lebih banyak  bahan  dibandingkan  penggunaan pati  tapioka,  hanya  masih  lebih  rendah  bila dibandingkan dari pati kationik.
4. Penggunaan  pati  enzim  pada  stok  alkali menghasilkan daya tahan terhadap penetrasi air  (Cobb 60 )    lebih  baik  dari  yang  diperoleh pada stok asam.
5. Penggunaan  pati  sebagai  aditif  menurunkan derajat putih lembaran. Pati enzim memberikan  tingkat  penurunan  lebih  kecil dibanding  pati  tapioka  dan  pati  kationik untuk proses asam maupun alkali.
6. Pati  enzim  pada  proses  alkali  memberikan kontribusi  peningkatan  ketahanan  sobek lembaran  dibanding  pati  tapioka  dan  pati kationik.
7. Pati  enzim  pada  proses  alkali  dapat meningkatkan  ketahanan  tarik  lembaran dibanding  blanko  dan  pati  tapioka,  tetapi masih lebih rendah dari pati kationik.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Eklund,  D.  and  T.  Lindstrom:1991, Paper Chemistry  an  Introduction,  1 st English  edition, DT  Paper  Science  Publications,  Grankulla Finland.
2. Erceg, I.J., 1984, Starch in Paper Industry, vol. 34, no. 4, APPITA, North Sidney.
3. Casey,  J.P.;1990, Pulp  and  Paper  Chemistry and  Chemical  Technology, Vol.  3,  3 rd ed.,  A Wiley Interscience Publication, New York.
4. Scott,  W.E.,  1992, Wet  End  Chemistry  an Introduction, TAPPI Press, Atlanta
5. Schwalbe,  H.C.  and  E.P.  Gillan;  1957, Enzyme  Conversion  of  Starch,  Starch  and Starch  Product  in  Paper  Coating, TAPPI Monograph Series, no. 17
6. Straton, R.A.; 1989, Introduction Retention and Drainage Mechanism, Retention Drainage Short Course, TAPPI Press
7. Laleg,  M.  and  I.I.  Pikulik,  1993, Modified Starches  for  Increasing  Paper  Strength, JPPS. 19:6:J248
8. Halverson,  F., Retention  Aids-Drainage  Aids and  Floculant,  Chemical  Processing  Aids  in Papermaking, Practical Guide.
9. Freeman, W.L., 1996, Chemical Related Factor Influencing the Balance of Formation- Drainage  and  Retention,  TAPPI  Proceedings- Papermaker Conference, Florida.
10. Crouse, B.W. and D.G. Wimer, 1991, Alkaline Papermaking  and  Overview,  vol.  74,  TAPPI Journal.
11. Elyani  N.,SariFarah  Dina, 2000, Pemanfaatan Pati  pada  Proses  Pembuatan  Kertas,  Berita Selulosa, Vol.XXXVI, No. 1-2, 11-18
12. Rismijana  J.,  Yenni  Priantini,  Sri  Indriyanti, 2001, Modifikasi  Pati  Secara  Enzimatis  untuk Aditif pada Proses Pembuatan Kertas, Prosiding  Seminar Teknologi  Selulosa,  BBS Bandung, 45-51
0 5 10 15 20 25 30 35 Stok asam Stok alkali Kondisi Proses Pem buatan Kertas Indeks , Tarik Nm/g Blanko Pati tapioka Pati enzim Pati kationik