Indonesian Sugar Research Journal Volume 4 No 5 page: 43-55 p-ISSN: 2775-2100 e-ISSN: 2798-5415

## Optimasi Proses Bleaching Selulosa Ampas Tebu dengan Menggunakan Metode Respon
Permukaan
Processing Optimimization of Cellulose Bleaching for Sugarcane Bagasse using Response Surface Method
Simping Yuliatun 1) , Zalma Attaya 2) dan Kiki Febrianto 2) 1) Pusat Penelitian Perkebunan Gula Indonesia, Pasuruan
2) Universitas Brawijaya, Malang
Alamat korespondensi, Email: simping7@gmail.com

## ABSTRAK
Ampas tebu dapat dijadikan sebagai bahan baku produksi α-selulosa. Penelitian ini bertujuan untuk  mengetahui  pengaruh  konsentrasi  NaOCl  dan  waktu  pemanasan  terhadap  kandungan lignin pada sampel dengan parameter nilai bilangan kappa yang terkecil. Rancangan percobaan yang  digunakan  adalah  rancangan Central  Composite  Design (CCD)  dengan  2  faktor  yaitu konsentrasi  NaOCl  (3%,  4%,  5%)  dan  waktu  pemanasan  (60  menit,  120  menit,  180  menit) menggunakan fitur assistant pada aplikasi minitab 19 sehingga diperoleh 18 satuan percobaan. Data  dianalisis  dengan  menggunakan Response  Surface  Method  (RSM )  untuk  menentukan perlakuan  terbaik.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  perlakuan bleaching optimum diperoleh dengan  variasi konsentrasi NaOCl 5% dan waktu pemanasan selama 123,03  menit dengan nilai bilangan kappa 15,11 dan kadar lignin 3,50%. Kadar  -selulosa yang diperoleh 87,94%. Hasil FTIR menunjukkan bahwa α-selulosa belum murni, masih terdapat lignin.
Kata kunci : ampas tebu, bleaching, selulosa, metode RSM

## ABSTRACT
Sugarcane bagasse could be used as raw materials for α-cellulose production. This research aims to determine the effect of NaOCl concentration (3%, 4%, 5%) and reflux time (60 minutes, 120  minutes,  180  minutes)  on  the  lignin  content  in  samples  with  the  smallest  kappa  number parameters. The experimental design used was a Central Composite Design (CCD) design with 2 factors, NaOCl concentration and heating time using the assistant feature in the Minitab 19 application  to  obtain  18  experimental  units.  Data  was  analyzed  using  the  Response  Surface Method (RSM) to determine the best treatment. The research results showed that the optimum bleaching treatment was obtained by varying the NaOCl concentration of 5% and heating time of 123.03 minutes with a kappa number value of 15.11 and a lignin content of 3.50%. The  - cellulose content obtained was 87.94%. FTIR results show that α-cellulose is not pure, there contains small lignin.
Keywords : sugarcane bagasse, bleaching, cellulose, RSM method

## PENDAHULUAN
Karboksimetil selulosa (CMC) merupakan  turunan  selulosa  yang  sering digunakan  sebagai  penstabil  emulsi  pada bidang  industri.  CMC  digunakan  sebagai bahan tambahan makanan untuk mengubah tekstur  menjadi  lebih  kental  (Young  dan Dejager,  2018).  CMC  digunakan  dalam industri  kosmetik,  produk  kertas,  keramik, perekat,  termasuk  bahan  makanan  dan farmasi.  CMC  dengan  kemurnian  tinggi digunakan sebagai pengental pada makanan. Bahan makanan yang ditambahkan CMC proses pengendapannya menjadi lebih lambat karena nilai viskositas meningkat. Penggunaan CMC pada makanan biasa ditambahkan dalam pembuatan  dalam  jelly,  pasta  dan  es  krim untuk  memperbaiki  kestabilan  emulsi (Kamal, 2010). CMC dapat bereaksi dengan logam  berat  sehingga  sering  digunakan sebagai  bahan  baku  dalam  pembuatan biofilm  dan  bioplastik  (Tavares et  al ., 2019). CMC digunakan sebagai bahan baku bioplastik  karena  struktur  rantai  polimer dan berat molekul tinggi (Tongdeesoontom et  al. ,  2011).  CMC  dengan  kemurnian tinggi yang dapat digunakan dalam industri makanan dan farmasi (Othman et al ., 2021).
Ampas  tebu  merupakan  sumber selulosa  yang  potensinya  besar  dan keberadaannya  cukup  melimpah.  Ampas tebu  merupakan  hasil  samping  dari  proses pemerahan  nira  tebu  dari  batang-batang tebu.  Jumlah  ampas  tebu  sekitar  30-34% dari jumlah tebu yang digiling atau diproses (Anomin,  2007).  Komposisi  ampas  tebu meliputi selulosa 32-45%, hemiselulosa 20- 32%,  lignin  16-32%,  abu  1,0-9,0%,  bahan ekstrakstif  <10%  (  Asl  et  al.,  2017, Kurniawan dan Yuliatun, 2008). Kandungan selulosa tersebut dapat ditingkatkan  dengan  isolasi  selulosa  dari ampas tebu.
Proses bleaching bertujuan  untuk mendapatkan  kemurnian  selulosa  yang tinggi.  Kemurnian  selulosa  sebesar  80% bisa  diperoleh  dengan  optimasi  dalam proses bleaching . Bleaching bekerja dengan
mengilangkan  zat  warna  yang  tidak dibutuhkan.  Prinsip  proses bleaching adalah  mereaksikan  sampel  yang  masih mengandung  sisa  lignin  dengan  bahan pemutih  disertai  dengan  pemanasan  dan pengadukan.  Pemanasan  dan  pengadukan menyebabkan  rantai  lignin  yang  panjang pada  sampel  dapat  terdegradasi  menjadi rantai lignin pendek. Degradasi rantai lignin memudahkan  lignin  larut  dalam  air  atau alkali pada proses pencucian (Sumada et al. , 2011).
Lignin  yang  terdegradasi  akan  larut dalam larutan pemasak dan berubah warna menjadi  lebih  gelap  (Yang et  al. ,  2007). Warna akhir cairan pemasak yang menguning  menandakan  bahwa  sebagian lignin telah larut pada saat proses bleaching berlangsung. Bleaching dilakukan  untuk menambah derajat keputihan dengan menggunakan  bahan  kimia  ( bleaching agent )  seperti  klorin,  klorin  dioksida, peroksida, hipoklorit dan oksigen (Sumada et al. , 2011).
Peningkatan konsentrasi larutan
NaOCl  dapat  menyebabkan  peningkatan laju  delignifikasi  pada  delignifikasi  I maupun delignifikasi II ( bleaching ), sehingga  akan  mengakibatkan  kelarutan selulosa menjadi meningkat (Nawangsari et al., 2019).  Apabila  kadar  lignin  dalam sampel  besar,  maka  konsentrasi  larutan pemasak  juga  harus  besar.  Kadar  lignin dalam  sampel  juga  mempengaruhi  waktu reaksinya, semakin besar kadar lignin yang terkandung  dalam  sampel  maka  waktu reaksinya juga akan semakin lama (Sumada et al ., 2011). Bilangan  kappa  atau  bilangan  kappa merupakan  metode  yang  digunakan  untuk menentukan  kadar  lignin  dalam  sampel pulp dengan menghitung banyaknya volume (dalam milliliter) kalium permanganat  yang  dibutuhkan  oleh  satu gram pulp kering  untuk  menentukan  serta mengindikasikan  kandungan  lignin  di dalam pulp (Ardina,  2018).  Kalium permanganat  merupakan  oksidator  yang cukup  kuat  dalam  larutan  yang  bersifat
asam sehingga memiliki kemampuan untuk mengoksidasi  sisa  lignin  di  dalam  pulp sehingga  kadar  lignin  dalam  suatu  sampel pulp dapat diketahui dengan menggunakan titrasi kappa (Anonim, 1983).
Nilai  bilangan kappa berbanding lurus  dengan  nilai  kadar  lignin.  Semakin tinggi nilai bilangan
kappa mengindikasikan  bahwa  jumlah  lignin dalam pulp semakin  tinggi.  Jumlah  lignin yang  tinggi  akan  mempengaruhi  kualitas mutu dari suatu pulp . Oleh karena itu, dalam proses  isolasi  α-selulosa  dibutuhkan kandungan lignin yang rendah agar kadar α- selulosanya semakin tinggi (Ardina, 2018). Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengkaji pengaruh optimasi bleaching isolasi selulosa  dari  ampas  tebu  sebagai  bahan baku CMC.

## METODE
Waktu dan tempat penelitian Penelitian
ini dilakukan di Laboratorium Penelitian Pasca Panen, Pusat Penelitian  Perkebunan  Gula  Indonesia (P3GI).  Waktu  penelitian  ini  dilakukan pada  bulan  September  sampai  Desember 2021.
Bahan dan alat Bahan  yang  digunakan  ampas  tebu diperoleh  dari  P3GI.  Bahan  kimia  yang digunakan  adalah  etanol,  metanol,  natrium hidroksida,  kalium  permanganat,  kalium iodida, kalium dikromat, asam trikloroasetat,  natrium  hipoklorit,  asam asetat glasial dan asam sulfat.
Alat  yang  digunakan  gelas  arloji, pipet  ukur,  gelas  ukur,  gelas  baker,  kertas saring,  oven,  corong  gelas,  pipet  volume, desikator,  pengaduk  magnet, magnetic stirrer ,  labu  ukur,  aluminium  foil,  pH meter, water  bath ,  termometer,  ayakan, blender,  corong  Buchner,  neraca  analitik, hot  plate , stopwatch ,  spektrofotometer Fourier Transform Infrared (FTIR).
Metode penelitian Rancangan  penelitian  ini  adalah
rancangan acak lengkap dengan 2 faktorial yaitu konsentrasi larutan sodium hipoklorit (NaOCl)  dan  waktu  pemanasan.  Faktor konsentrasi  larutan  NaOCl  dilakukan  3 variasi yaitu 3%, 4%, dan 5%. Faktor waktu pemanasan (refluks) ada 3 variasi yaitu 60,
120 dan 180 menit.
Persiapan sampel ampas tebu dilakukan dengan pencucian bahan, pengeringan dan pembuatan serbuk dengan ukuran 30 mesh. Kadar air ampas dianalisis dengan metode gravimetri.
Proses  isolasi  selulosa  dilakukan dalam 3 tahap yaitu delignifikasi, bleaching dan  dehemiselulosa  (Ohwoavworhua  dan Adelakun, 2005 dengan modifikasi). Proses delignifikasi  dilakukan  pada  ampas  tebu dengan  menambahkan  larutan  NaOH  2% dan direfluks pada suhu 80 o C selama 2 jam. Kemudian campuran disaring untuk memisahkan  residu  dan  filtrat.  Residu dicuci  dengan  akuades  hingga  pH  netral, kemudian  dikeringkan.  Residu  kering digunakan untuk proses bleaching .
Proses bleaching dilakukan  pada ampas  tebu  hasil  proses  delignifikasi dengan menambahkan larutan NaOCl (3%, 4%, dan 5%) dan direfluks pada suhu 80°C selama  60,  120  dan  180  menit.  Setiap perlakuan dilakukan dalam 3 kali ulangan.
Kemudian campuran disaring untuk memisahkan  residu  dan  filtrat.  Residu padatan  dicuci  dengan  akuades  hingga  pH netral,  kemudian  dikeringkan.  Residu kering digunakan untuk proses pengendapan alfa selulosa.
Proses  dehemiselulosa  bertujuan untuk  mengendapkan alfa selulosa. Residu padatan dari proses bleaching ditambahkan larutan  NaOH  17,5%  dan  direfluks  pada suhu  80°C  selama  60  menit.  Selanjutnya campuran  disaring  dan  dicuci  dengan akuades  untuk  memisahkan  residu  dari filtrat.  Residu  padatan  kering  dianalisis bilangan  kappa,  kadar  lignin,  kadar  alfa selulosa dan dikarakterisasi dengan spektroskopi FTIR.

## Pengujian Bilangan Kappa
Sebanyak  2  g  sampel  ditambahkan
250 ml akuades dan 50 ml larutan KMnO 4 0,1  N  serta  50  ml  larutan  H 2 SO 4 4N  dan biarkan 10 menit. Larutan KI 1N sebanyak 10  ml  ditambahkan  ke  dalam  campuran, kemudian  dititrasi dengan  larutan Na 2 S 2 O 3 0,2  N  sampai  larutan  berubah  warna menjadi kuning. Indikator amilum ditambahkan 8 tetes hingga berubah warna menjadi  biru.  Campuran  dititrasi  dengan larutan  Na 2 S 2 O 3 0,2  N  berubah  warna menjadi  bening.  Volume  tiosulfat  dicatat dan  dihitung  dengan  menggunakan  rumus pengujian bilangan kappa kemudian didapatkan  hasil  (Anonim,  1983  dengan modifikasi).
Rumus pengujian bilangan kappa ( K ):
𝐾 = 𝑃 𝑥 𝑓 𝑤 𝑃 = (𝑏 − 𝑎)𝑁 0,1
Keterangan:
P = banyaknya permanganat yang diperlukan oleh sampel f = faktor koreksi permanganat b = volume tiosulfat untuk titrasi blangko (ml) a = volume tiosulfat untuk titrasi sampel (ml) N = konsentrasi tiosulfat W = berat sampel
Kadar lignin (%) dihitung dari persamaan berikut :
(Zhao et al. , 2010, Gonçalves et al. , 2005)
Keterangan: y= kadar lignin (%) x= bilangan kappa
Pengujian Kadar Alfa Selulosa Prosedur pengujian kadar α-selulosa (TAPPIT  203  om-99  dengan  sedikit modifikasi) (Anonymous, 2009). Sebanyak 1,5  g  sampel  ditambahkan  100  ml  larutan
NaOH 17,5%, dan diaduk selama 30 menit. Saring sampel untuk memisahkan filtrat dan residu.  Filtrat  15  ml  ditambahkan  10  ml larutan  kalium  dikromat  0,5  N  dan  40  ml larutan asam sulfat pekat 96-98% dipanaskan  pada  suhu  125-130  °C  selama 15 menit. Campuran ditambahkan 2-4 tetes indikator feroin dan dititrasi dengan larutan ferroamonium-sulfat 0,1 N hingga berubah warna menjadi ungu. Volume ferroamonium-sulfat  yang  terpakai  dicatat dan  hitung  menggunakan  rumus  titrasi kadar  alfa  selulosa.  Pembuatan  blanko dilakukan  dengan  mengganti  filtrat pulp dengan 7,5 ml larutan NaOH 17,5% dan 7,5 ml akuades.
Kadar α-selulosa ditentukan dengan perhitungan menggunakan rumus:
𝑥 = 100 −   6,85 (𝑉 2 − 𝑉 1 ) 𝑥 𝑁 𝑥 20
𝐴 𝑥 𝑊
Keterangan: x = kadar selulosa (%) V1 = volume feroammonium sulfat untuk titrasi blanko V2 = volume feroammonium sulfat untuk titrasi sampel N = normalitas feroammonium sulfat W= berat sampel A= volume filtrat
Analisis FTIR (Ganzoury et al. , 2015). Spektroskopi Fourier  Transform Infrared (FTIR) merk Shimadzu FIR-8400S digunakan  untuk  mengevaluasi  gugus- gugus fungsional karakteristik pada sampel ampas  tebu  dan  selulosa  hasil  isolasi. Spektra  FTIR  diamati  pada  kisaran transmitansi 600 cm -1 hingga 4000 cm -1 .

## Analisis Data
Analisis data dilakukan
menggunakan  metode Response  Surface Methodology (RSM).  Desain  penelitian yang  digunakan berupa  desain  dari rancangan Central  Composite  Design (CCD)  menggunakan  aplikasi  minitab  19.
y = 1.9367e 0.0392x
Penelitian ini menggunakan variabel bebas yaitu  konsentrasi  NaOCl  (%)  dan  durasi waktu  reaksi  (menit).  Variabel  kontrol adalah  suhu  pemanasan  (80°C).  Uji normalitas data dengan metode Kolmogorov-Smirnov, dan uji lanjut Paired T-Test dilakukan  menggunakan software minitab 19.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Isolasi selulosa
Proses  isolasi  selulosa  dari  ampas tebu  dilakukan  dengan  3  tahap  yaitu delignifikasi,
bleaching dan
dehemiselulosa.
Tahapan
bleaching
dioptimasi  untuk  lama  waktu  pemanasan dan  konsentrasi  NaOCl  yang  digunakan. Hasil  penentuan  bilangan  kappa  dan  kadar lignin dari selulosa hasil isolasi ampas tebu pada perlakuan optimasi bleaching disajikan pada Tabel 1. Tabel 1 menunjukkan  proses bleaching isolasi selulosa dari ampas tebu menghasilkan nilai bilangan kappa berkisar antara 15,23-18,94 dengan  nilai  kadar  lignin  3,51%  hingga 4,06%.  Pengolahan  data  optimasi  proses bleaching dilakukan menggunakan software  minitab  19  dengan  metode Response Surface Methodology (RSM).
Tabel 1. Data hasil proses bleaching isolasi selulosa dari ampas tebu Table 1. Bleaching process data of cellulose isolation from bagasse
Perlakuan Treatments Nilai Kappa Kappa value Kadar Lignin (%) Lignin content (%) Sampel Samples Konsentrasi NaOCl (%) NaOCl Concentration (%) Waktu (menit) Time (minutes) A1.1 3 60 18,94 4,06 A1.2 3 60 18,84 4,05 A2.1 3 120 17,77 3,88 A3.1 3 180 18,70 4,03 A3.2 3 180 18,50 3,99 B1.1 4 60 17,42 3,83 B2.1 4 120 16,27 3,82 B2.2 4 120 16,47 3,69 B2.3 4 120 16,37 3,67 B2.4 4 120 16,66 3,72 B2.5 4 120 16,27 3,66 B2.6 4 120 16,37 3,67 B3.1 4 180 17,23 3,80 C1.1 5 60 16,04 3,63 C1.2 5 60 16,17 3,65 C2.1 5 120 15,23 3,51 C3.1 5 180 15,91 3,61 C3.2 5 180 15,72 3,58
Hubungan  waktu  pemanasan  dan konsentrasi  terhadap  terhadap  kadar  lignin disajikan  pada  Gambar  1.  Gambar  1. menunjukkan pengaruh lama waktu pemanasan  terhadap  kadar  lignin  sampel. Kadar lignin mengalami penurunan dengan bertambahnya waktu pemanasan pada lama waktu  pemanasan  60  menit  hingga  120 menit dan meningkat kembali hingga waktu 180  menit.  Pengaruh  konsentrasi  NaOCl yang  berbanding  terbalik  dengan  respon nilai  bilangan  kappa.  Semakin  tinggi konsentrasi  NaOCl  yang  digunakan  maka nilai  bilangan  kappa  semakin  kecil.  Nilai bilangan  kappa  terkecil  sebesar  15,23 diperoleh  pada  sampel  dengan  perlakuan konsentrasi  NaOCl  5%.  Nilai  bilangan kappa  15,23  dikonversi  dalam  nilai  kadar lignin diperoleh sebesar 3,51%.
Peningkatan  konsentrasi  NaOCl dalam  proses bleaching menyebabkan penurunan  kadar  lignin  akibat  struktur lignin  yang  teroksidasi.  Semakin  tinggi konsentrasi NaOCl yang digunakan, proses oksidasi  lignin  akan  semakin  meningkat sehingga  semakin  banyak  lignin  yang terdegradasi dan akan larut dengan air pada saat proses pencucian (Lismeri et al ., 2019).
Kandungan lignin pada sampel awal ampas tebu  sebesar  18,86%  (Kurniawan  dan Yuliatun,  2008).  Adanya  proses bleaching menggunakan larutan NaOCl dapat
mengurangi kandungan lignin pada sampel ampas tebu. Kadar lignin optimum sebesar 3,51%  dengan  nilai  bilangan  kappa 15,23 dapat  diperoleh  dari  proses bleaching ini.
Natrium  hipoklorit  memutus  rantai-rantai lignin  menjadi  pendek,  sehingga  lignin dapat  larut  saat  proses  pencucian  (Lismeri et  al .,  2019).  Perununan  nilai bilangan kappa disebabkan  karena  semakin  banyak rantai hemiselulosa dan lignin yang terputus (Rahhutami et al., 2020).
Gambar 1. Hubungan waktu pemanasan dan konsentrasi  NaOCl  dari  proses bleaching terhadap nilai bilangan kappa Figure  1.  Relation  of  reflux  time  and concentration  of  NaOCl  of bleaching processing on bilangan kappa
Persamaan  model  kuadratik  nilai  bilangan kappa  dalam  optimasi  waktu  pemanasan dan  konsentrasi  NaOCl  diperoleh  sebagai berikut:
Y = +26,89 – 0,06153X 1 – 1,979X 2 – 0,000034 X 1 X 2 + 0,000250X 1 X 1 + 0,0769X 2 X 2
Keterangan: Y   = nilai bilangan kappa X 1 = waktu pemanasan X 2 = konsentrasi NaOCl
Berdasarkan  persamaan  model  di atas,  rata-rata  respon  nilai  bilangan  kappa diperoleh  26,89  pada  konsentrasi  NaOCl dan waktu pemanasan sama dengan 0. Nilai 26,89  merupakan  nilai  ketetapan  atau konstanta pada persamaan tersebut. Dampak  relatif  dari  waktu  pemanasan  dan konsentrasi NaOCl dapat diketahui dengan membandingkan koefisiennya. Koefisien X yang  bernilai  positif  akan  meningkatkan nilai  rata-rata  respon  bilangan  kappa pada sampel.  Koefisien  X  yang  bernilai  negatif akan  menurunkan  nilai  rata-rata  respon bilangan  kappa pada  sampel  (Muriithi et al., 2017). Nilai interpretasi bernilai positif 26,89  artinya  apabila  tidak  ada  pengaruh
konsentrasi  NaOCl  dan  waktu  pemanasan, maka  nilai bilangan  kappa didapatkan 26,89. Nilai interaksi koefisien waktu (X 1 = -0,06153)  bernilai  negatif  diartikan  bahwa hubungannya dengan respon nilai bilangan kappa berbanding  terbalik.  Menandakan bahwa  setiap  kenaikan  waktu  pemanasan dapat  menurunkan  nilai bilangan  kappa . Nilai  negatif  pada  persamaan  diartikan bahwa  pada  setiap  penurunan  waktu pemanasan  akan  berpengaruh  sebesar 0,06153.
Waktu  pemanasan  dalam  proses bleaching dapat  meningkatkan  kandungan selulosa pada sampel. Hal tersebut dikarenakan semakin banyak rantai hemiselulosa  dan  lignin  yang  terputus. Meningkatnya kadar selulosa yang terkandung  pada  biomassa  disebabkan karena  proses bleaching telah  berhasil mendegradasi lignin, sehingga kadar selulosa  meningkat  akibat  berkurangnya kandungan  lignin  di  dalam  biomassa (Hidayati et al ., 2019).
Nilai  interaksi  konsentrasi  NaOCl (X 2 = -1,979) bernilai negatif menunjukkan setiap  kenaikan  konsentrasi  NaOCl  yang digunakan dapat menurunkan nilai bilangan kappa pada  sampel  meskipun  koefisien konstantanya  lebih  besar  dibandingkan dengan  koefisien  konstanta  konsentrasi NaOCl  (-0,06153  >  -1,979).  Nilai  negatif pada  persamaan  diartikan  bahwa  pada setiap  penurunan  konsentrasi  NaOCl  akan berpengaruh sebesar 1,979.
Nilai  koefisien  interaksi  antara kedua  faktor  bernilai  negatif  (X 1 X 2 =  - 0,000034),  menandakan  bahwa  terdapat interaksi  berbeda  nyata  diantara  keduanya dan hubungan keduanya adalah berbanding terbalik  yang  mengakibatkan  penurunan nilai bilangan  kappa pada  sampel  sebesar 0,000034.  Semakin  tinggi  konsentrasi NaOCl  dan  waktu  pemanasan  yang digunakan maka akan semakin rendah nilai bilangan kappa yang diperoleh.
Pengaruh  variabel  kuadratik  faktor waktu  pemanasan  dan  konsentrasi  NaOCl terhadap  nilai  bilangan  kappa  disajikan
dalam  peta  kontur  Gambar  2.  Koefisien kuadrat  faktor  (X 1 X 1 dan  X 2 X 2 )  yang bernilai  positif  menunjukkan  adanya  titik stasioner minimum yang sebanding dengan peningkatan nilai kuadrat faktor (X 1 X 1 dan X 2 X 2 ).
(a)
(b)
Gambar  2.  Analisa  respon  permukaan  (a) dan grafik tiga dimensi (b) dari pengaruh waktu pemanasan dan konsentrasi  NaOCl  terhadap nilai bilangan kappa
Figure  2.  Response  surface  (a)  and  three dimensions graphic (b) from the effect of reflux time and NaOCl concentration  on  value  of bilangan kappa
Gambar  2(a)  dan  (b)  menunjukkan sumbu x sebagai waktu (menit) dan sumbu y  sebagai  konsentrasi  (%) terhadap  respon nilai bilangan kappa. Gambar 2(a) menunjukkan  gradasi  warna  biru  terhadap nilai  bilangan  kappa  yang  semakin  rendah diperoleh  pada  rentang  waktu  pemanasan
123,03  menit  dengan  konsentrasi  NaOCl 5%. Gambar  2(b) menunjukkan grafik tiga dimensi  dengan  kurva  berbentuk  parabola menghadap  ke  atas  membuktikan  telah diperoleh  respon  optimum  nilai  bilangan kappa terkecil pada sampel. Hal menunjukkan waktu pemanasan dan konsentrasi  NaOCl  memberikan  pengaruh yang  signifikan  terhadap  respon  nilai bilangan kappa.

## Kenormalan  Data  Nilai  Bilangan  kappa pada Proses Bleaching
Tingkat  kenormalan  distribusi  data respon  nilai  bilangan  kappa  berdasarkan normal plot of  residual perlu diuji. Hal ini dijadikan  acuan  untuk  mengindikasikan selisih  antara  respon  aktual  dengan  respon yang diprediksi mengikuti garis kenormalan (garis  lurus).  Jika  titik  residual  rata-rata berada di sepanjang garis tengah, maka bisa diasumsikan  bahwa  data  tersebut  normal (Nurmiah et  al .,  2013).    Data  diuji normalitasnya menggunakan software minitab  19  metode Kolmogorov-Smirnov untuk  membandingkan  distribusi  data normal  baku  dengan  data  hasil  penelitian yang  diperoleh  (Pratama,  2017).  Kurva normal probability plot of residual terhadap respon nilai bilangan kappa disajikan pada Gambar 3.
Gambar  3. Kurva normal  plot  of  residual terhadap nilai bilangan kappa Figure  3.  The  curve  of  normal  plot  of residual  on  value  of  bilangan kappa
Gambar  3.  menunjukkan  penyebaran titik residual yang terbentuk tidak
semuanya  tepat  pada  garis  normal,  namun penyebarannya  masih  berada  disepanjang garis  merah.  Hasil  uji  kenormalan  data menunjukkan data tidak terdistribusi secara normal  karena p-value 0,038  atau  <  0,05.
Untuk mengatasi permasalahan tersebut, uji kenormalan  data  dapat  dilakukan  dengan transformasi  data  menggunakan  metode box-cox (Ahmad et al ., 2008). Transformasi data dilakukan untuk mengurangi heterogenitas  pada  data  akibat error mendekati  normal.  Data  hasil  transformasi selanjutnya  dilakukan  pengujian  kembali menggunakan metode Kolmogorov- Smirnov .  Hasil  pengujian  menunjukkan data  transformasi  telah  terdistribusi  secara normal dengan p-value sebesar 0,055 atau > 0,05;  sehingga  dapat  disimpulkan  bahwa data  hasil  transformasi  telah  terdistribusi secara  normal. P-value bernilai  >  0,05 menunjukkan bahwa data telah terdistribusi secara  normal  (Ghasemi  and  Zahediasi, 2012).
Formulasi kandungan lignin terendah  diperoleh  dengan  nilai  bilangan kappa  terkecil.  Berdasarkan  parameter respon nilai  bilangan kappa yang terendah, diperoleh  nilai  bilangan  kappa  terendah 15,23  dan  nilai  bilangan  kappa tertinggi 18,94.  Nilai  bilangan  kappa  fit/  prediksi yang  didapatkan  adalah  y  =  15,11  pada kondisi optimum konsentrasi NaOCl sebesar  5%  dengan  waktu  pemanasan selama 123,03 menit.
Tabel 2. Solusi Titik Optimum
Table 2. Solution of optimum value Waktu (menit) Time (minutes) Konsentrasi NaOCl (%) Concentration of NaOCl (%) Respon Nilai Bilangan Kappa Response of kappa number Desirability Desirability 123,03 5% 15,11 1
Tabel 2. menunjukkan bahwa solusi titik  optimum  terhadap  respon  nilai bilangan kappa optimal pada waktu 123,03
menit dengan konsentrasi NaOCl 5%. Nilai composite desirability atau tingkat ketelitian  respon  yang  diperoleh  adalah  1. Nilai desirability berfungsi untuk menentukan  ketepatan  hasil  solusi,  nilai desirability yang  mendekati  angka  1,0 menunjukkan  semakin  tinggi  ketepatan hasil solusi dari program. Nilai desirability
1,0 berarti keakuratan  solusi titik optimum yang disajikan oleh software menghasilkan ketepatan prediksi sebesar 100% dan tidak ditemukan  adanya  kesalahan  atau error pada hasil prediksi (Nurmiah et al ., 2013).
Verifikasi  merupakan tahapan  yang wajib dilakukan untuk membuktikan bahwa solusi  yang  diberikan  oleh  aplikasi  dapat menghasilkan  respon  yang  optimal.  Hasil yang  diperoleh  kemudian  dibandingkan dengan  nilai  prediksi  menggunakan  uji paired T-Test . Validasi uji lanjut dilakukan dengan  uji Paired  T-Regression pada aplikasi  minitab  19.  Nilai  prediksi  yang diperoleh untuk respon nilai bilangan kappa adalah  15,11.  Dilakukan  3  kali  pengujian pada  hasil  terbaik  yaitu  pada  konsentrasi NaOCl 5% dan waktu selama 123,03 menit, dengan desirability 100%.
Tabel 3. Nilai prediksi dan validasi Table 3. Values of prediction and validation No No Prediksi Prediction Validasi Validation Verifikasi Verification PI rendah 95% 95% PI low PI tinggi 95% 95% PI high 1. 15,11 15,03 15,06 9,79 18,22 2. 15,11 15,13 3. 15,11 15,03
Tabel  3.  menunjukkan  sampel bleaching dengan  konsentrasi  NaOCl  5% selama  123,03  menit  diperoleh  hasil  nilai bilangan  kappa  berturut-turut  15,03;  15,13 dan  15,03.  Hasil bleaching dibandingkan dengan nilai prediksi yang disarankan oleh aplikasi minitab 19 sebesar 15,11. Berdasarkan  hasil  uji paired  T-Test , didapatkan  nilai p-value 0,325.  Nilai bilangan kappa antara prediksi dan validasi tidak  berbeda  nyata,  karena p-value lebih besar  dari  0,05.  Hasil  verifikasi  dikatakan sesuai apabila perbedaan masih berada pada rentang antara nilai PI l ow dan PI high . Nilai verifikasi  yang diperoleh adalah 15,06 dan nilai tersebut berada pada rentang nilai 9,79 dan  18,22.  Respon  nilai bilangan  kappa hasil  verifikasi  mendukung  hasil  prediksi program dan model RSM mampu menunjukkan  respon  nilai  bilangan  kappa yang  optimal  dan  hasil  verifikasi  telah memenuhi syarat berdasarkan hasil RSM.
Tabel 4. Evaluasi keberhasilan tahap isolasi selulosa
Table 4. Evaluation of cellulose isolation proccess Parameter Parameter Ampas tebu Sugarcane bagasse α-selulosa hasil isolasi isolated α- cellulose Rendemen (%) Rendement (%) - 19,75 Kadar selulosa (%) Cellulose content (%) 43,41 87,94 Kadar Lignin (%) Lignin content (%) 16,86 3,51
Tabel  4.  menunjukkan  komposisi selulosa dan  lignin dari ampas tebu dan  α- selulosa  hasil  isolasi  selulosa,  serta rendemennya.    Nilai  rendemen  α-selulosa dari  proses  isolasi  ampas  tebu  sebesar 19,75%.  Setiap  100g  bahan  baku  ampas tebu  yang  digunakan  diperoleh  19,75g  α- selulosa.  Kadar  α-selulosa  diperoleh sebesar 87,94% dengan kadar lignin sebesar 3,518%.  Selulosa  dengan  kadar  tinggi
(>80%)  dapat  dimanfaatkan  sebagai  bahan baku  utama  pembuatan  karboksimetil selulosa (CMC) (Anonymous, 2019).

## Hasil karakterisasi dengan FTIR
Gambar 4. Spektra FTIR ampas tebu dan α- selulosa hasil isolasi dari ampas tebu
Figure  4.  FTIR  spectra  of  sugarcane bagasse  and  the  isolated  α- cellulose from sugarcane bagasse
Gambar  4.  menunjukkan  spektra FTIR  untuk  sampel  ampas  tebu  dan  α- selulosa hasil proses isolasi dari ampas tebu yang diamati pada bilangan gelombang 500 cm -1 hingga  4000  cm -1 .  Kedua  spektra tersebut  menunjukkan  kesamaan  adanya pita  transmitansi  pada  3394-3401  cm -1 menggambarkan  adanya  vibrasi stretching dari  OH  bebas  dari  gugus  -OH  inter molekular  dan  intra  molekular  ikatan hidrogen  bebas  pada  molekul  selulosa (Ganzoury et  al. ,  2015).    Pita  transmitansi pada  bilangan  gelombang  2896-2899  cm -1 menunjukkan  adanya stretching gugus  CH dan  CH 2 dari  selulosa.  Adanya  vibrasi aromatik  pada  lignin  ditandai  dengan munculnya pita transmitansi pada bilangan gelombang 1511 cm-1 (Boeriu et al ., 2004).
Pita transmitansi pada bilangan gelombang 1635-1645  cm -1 menunjukkan  adanya senyawa  aromatik.  Hal  ini  menunjukkan bahwa  ampas  tebu  dan  α-selulosa  hasil
proses isolasi dari ampas tebu mengandung selulosa dan lignin.
Gambar 5. Struktur lignin (Mahmood et al. , 2018)
Figure 5. Lignin structure (Mahmood et al., 2018 )
Gambar  4.  menunjukkan  adanya pita transmitansi pada bilangan gelombang 1635-1645  cm -1 karakteristik  untuk  gugus aromatik  dari  lignin  (Boeriu et  al .,  2004). Gambar  5.  menunjukkan  struktur  lignin ditandai  adanya  gugus  aromatik,  ikatan karbonil, eter, hidroksil, metilen (Mahmood et  al .,  2018).  Pita  transmitansi  pada  1426- 1420 cm -1 menunjukkan adanya ikatan C=O stretching dan  C=C  aromatik  dari  lignin (Astete et  al .,  2021)  terdapat  pada  kedua spektra  ampas  tebu  maupun  hasil  isolasi selulosanya. Pita transmitansi yang muncul pada  bilangan  gelombang  1250  cm-1 menunjukkan  adanya  C-O  dan  O-H  dari karbohidrat atau hemiselulosa (Astete et al .,
2021).  Pita  transmitansi  pada  bilangan gelombang  890-900  cm -1 karakteristik adanya selulosa yaitu ikatan beta-glikosidik selulosa  (Zhao et  al. ,  2010)  yang  nampak pada  spektra  hasil  isolasi  selulosa  ampas tebu.  Pita-pita  transmitansi  yang  hanya muncul pada sampel ampas tebu dimungkinkan  adanya  senyawa-senyawa hemiselulosa  dan  lignin.  Namun  demikian pada  spektra  isolasi  selulosa  ampas  tebu masih muncul karakteristik adanya senyawa lignin,  sehingga  selulosa  tersebut  belum murni.

## KESIMPULAN
Isolasi  selulosa  dari  ampas  tebu telah  dilakukan  dengan delignifikasi, bleaching dan  dehemiselulosa.    Optimasi proses bleaching dalam  isolasi  selulosa berhasil  dilakukan  dengan  waktu  reaksi selama  123  menit  dan  konsentrasi  NaOCl 5%.  Hasil  isolasi  selulosa  diperoleh  α- selulosa  dengan  rendemen  19,75  %, kemurnian sebesar 87,94% dan kadar lignin 3,51%.  Proses  optimasi bleaching dalam isolasi selulosa telah berhasil dan kandungan  lignin  yang  diuji  secara  kimia memiliki presentase yang rendah.
Keberhasilan proses isolasi selulosa dikuatkan  dengan  analisa  FTIR  yang mengindikasikan  bahwa  produk  selulosa memiliki vibrasi –OH, -CH, C-O dan C-O- C yang mencirikan gugus-gugus fungsional selulosa.

## DAFTAR PUSTAKA
Ahmad, W.M.A.W., Naing, N.N. & Halim,
N.A. (2008). ‘An application of box- cox  transformation  to  biostatistics experiment data’ Journal of Bioscience. 19, 137-145.
Anonim,  2007.  Ikhtisar  angka  giling Perusahaan  tahun  giling  2006.  Pusat
Penelitian Perkebunan Gula Indonesia. Pasuruan.
Anonymous.  (2009).  Determination  of alpha-,  beta-,  and  gamma-cellulose (Adapted  from  TAPPIT  203  om-99. Technical Association of the Pulp and Paper Industry (TAPPI) standards.
Anonymous.  (2019).  Sodium  carboxy methyl  cellulose  (CMC).  Sidley Chemical Co., Ltd
Anonim.  (1983).  Technical  Assosiation  of the Pulp and Paper Industry (TAPPI) T.236  cm-85, Bilangan  kappa  of Pulp.
Aridi, A., Nyuk, C., Akmal, N., Nadiah, N. & Yusof, M. (2020). ‘Structural FTIR analysis of cellulose functional group isolated from Leucaena leucocephala pods using different bleaching agent’. Journal Article AgriR. 14, 14-20.
Astete,  R.J.,  Davalos,  J.J.  &  Zolla,  G
(2021). ‘Determination of
hemicellulose, cellulose, holocellulose and lignin content using FTIR  in Calycophyllum  spruceanum (Benth.)  K.  Schum.  and Guazuma crinita Lam’ PLoS  ONE .  16(10),  1- 12. https://doi.org/10.1371/journal
Boeriu, C.G., Bravo, D., Gosselink, R.J.A.
& van Dam, J.E.G. (2004). ‘Characterisation of structure- dependent  functional  properties  of lignin  with  infrared  spectroscopy’ Industrial  Crops  and  Products .  20, 205–218.a
Coniwati,  P.,  Dani,  M.  &  Daulay,  Z.S. (2015). ‘Pembuatan natrium
karboksimetil  selulosa  (Na-CMC) dari  selulosa  limbah  kulit  kacang tanah  ( Arachis  hypogea  l )’. Jurnal Teknik Kimia. 21(4), 58-65.
Ganzoury,  M.,  Allam,  N.  &  Nicolet,  T.
(2015). Introduction fourier transform infrared spectrometry (Reviews).
Journal  Renewable  and  Suistanable Energy. 50, 1-8.
Ghasemi,  A.  &  Zahediasi,  S.  (2012). ‘Normality test for statistical analysis: A guide for non-statisticans’ International  Journal  Endocrinology
& Methabolism. 10(2), 486-489. Heradewi.  (2007).  Isolasi  lignin  dari  lindi hitam  proses  pemasakan  organosolv serat  tandan  kosong  kelapa  sawit (TKKS). Skripsi . Fakultas Teknologi Pertanian. IPB: Bogor.
Hidayati, S., Zulferiyenni, Z. &  Satyajaya, W. (2019). ‘Optimization of biodegradable  film  from  cellulosa  of seaweed  solid  waste  eucheuma cottonii  with  addition  of  glycerol, chitosan,  CMC  and  tapioca’ Jurnal Pengolahan Hasil Perikanan
Indonesia 22:(2) 340-354.
Indriyati,  W.,  Musfiroh  I,  Kusmawanti  R, Sriwidodo  &  Hasanah  AN.  (2016). Karakterisasi carboxymethyl cellulose  sodium (Na-CMC)  dari selulosa  eceng  gondok  ( Eichhornia
crassipes (Mart.) Solms .) yang tumbuh  di  daerah  Jatinangor  dan
Lembang. IJPST. 3(3), 99-110.
Jufrinaldi.  (2018).  ‘Isolasi  selulosa  dari bagas tebu melalui pemanasan iradiasi  gelombang  mikro’ Jurnal Ilmiah  Teknik  Kimia  UNPAM. 2(2), 36-46.
Kamal,  N.  (2010).  Pengaruh  bahan  aditif CMC ( carboxymethyl cellulose ) terhadap  beberapa  parameter  pada larutan  sukrosa. Jurnal  Teknologi 1:(17) 78-79.
Kurniawan,  Y.  &  Yuliatun,  S.  (2008).
Hidrolisis  ampas  tebu  dan  daduk menggunakan asam konsentrasi rendah. Majalah  Penelitian  Gula . 44(2), 40-49.
Kurniawan,  Y.  &  Yuliatun,  S.  (2009). ‘Potensi produksi bioetanol dari tebu’
Prosiding  Simposium  V.  Penelitian dan  Pengembangan  Perkebuna n. 212-219.
Lismeri,  L.,  Darni,  Y.,  Sanjaya,  M.D.  & Immadudin,  M.I.  (2019).  ‘Pengaruh suhu  dan  waktu pretreatment alkali pada  isolasi  selulosa  limbah  batang pisang’ Journal of Chemical Process Engineering. 4(1), 18-22.
Mahmood, Z., Yameen, M., Jahangeer, M., Riaz,  M.,  Ghaffar,  A.  &  Javid,  I. (2018). Lignin as Natural Antioxidant Capacity.  In  Lignin  -  Trends  and Applications. Intech. 181-205
Nawangsari,  D.  (2019).  Isolasi  dan karakterisasi  selulosa  mikrokristal dari ampas tebu ( Saccharum officinarum  L. ). Jurnal  Farmasi Indonesia. 16(2), 67-72.
Nawangsari, D., Prabandari, R. & Permatasari, F. (2019). ‘Preparasi dan isolasi  mikrokristal  dari  ampas  tebu ( Saccharum  officinarum  L. ). Jurnal Kesehatan, Kebidanan dan Keperawatan 12:(1) 20-28.
Nurmiah,  S.R., Syarief,  R.  &  Nurtama,  B. (2013).  ‘Aplikasi response  surface methodology pada  optimasi  kondisi proses  pengolahan alkali  treated
cottonii (ATC)’ JPB  Kelautan  dan Perikanan . 8(1), 9-22.
Ohwoavworhua,  F.O.  &  Adelakun,  T.A.
(2005). ‘Some physical characteristics  of  microcrystalline cellulose obtained from raw cotton of Cochlospermum planchonii’ Tropical Journal of Pharmaceutical Research. 4(2), 501-507.
Othman,  N.E.A.,  Ismail,  F.,  Aziz,  A.B.  & Wahab,  N.A.  (2021).  ‘Preparation and  characterization  of  palm-based sodium  carboxymethyl  cellulose  for application in food additive’. Journal Biointerface  Research  in  Applied Chemistry. 11(5), 13053-13063.
Pratama, A. (2017). Model simulasi antrian dengan  metode kolmogorov-smirnov normal  pada  unit  pelayanan. Edik Informatika 3: 27-37.
Pratama, J.H., Rohmah, R.L., Amalia, A. &
Saraswati,  T.E.  (2019).  ‘Isolasi mikroselulosa  dari  limbah  eceng gondok ( Eichhornia crassipes ) dengan metode bleaching - alkalisasi’ Jurnal  Penelitian Kimia.
15(2), 239-250.
Purwaningsih, H. (2012). Rekayasa biopolymer  dari  limbah  pertanian berbasis  selulosa  dan  aplikasinya sebagai material separator. Disertasi .
Institut Pertanian Bogor. Bogor.
Rachmawaty, R., Meriyani, M. & Priyanto, S. (2013). ,Sintesis selulosa diasetat dari  eceng  gondok  ( Eichhornia crassipes )  dan  potensinya  untuk pembuatan membrane’ Jurnal Teknologi Kimia dan Industri. 2(3), 8-16.
Rahhutami, R., Handini, A.S. &  Lestari, I. (2020). ‘Pengaruh  delignifikasi termal terhadap sustansi dinding sel pada  limbah  bunga  jantan  kelapa sawit  pasca  anthesis’ Jurnal  Agro Industri. 8(2), 61-68.
Rinaldi,  R.,  Jastrzebski  R.,  Clough,  M.T.,
Raplh, J., Kennema, M. & Bruijnincx, P.C.  (2016).  ‘Paving  the  way  for lignin  valorization:  Recent  advances
in  bioengineering,  biorefining  and catalysis’ Angew  Chem. 55(80), 8164-8215.
Sumada,  K.,  Puspita,  E.T.  &  Fiqih,  A. (2011). ‘Isolation study of efficient α- cellulose  from  waste  plant  stem Manihot  esculenta  crantz’ . Jurnal Teknik Kimia. 5(2), 434-438.
Tavares,  K.M.,  Campos,  A.,  Mitsuyuki, M.C.,  Luchesi,  B'R.,  &  Marconcini, J.M. (2019). Corn and cassava starch with  carboxymethyl  cellulose  films and  its  mechanical  and  hydrophobic properties’ Carbohydrate  Polymers. 223, 1-11.
Tongdeesoontorn, W., Mauer, L.J., Wongruong, S., Sriburi, P.& Rachtanapun,  P.  (2011).    ‘Effect  of carboxymethyl cellulose concentration  on  physical  properties of  biodegradable  cassava  starch-
based  films’ Chemistry  Central Journal. 5(6), 1-8.
Wibisono,  I.,  Hugo,  L.,  Antaresti,  & Aylinawati. (2011). ‘Pembuatan pulp dari  alang-alang’. Jurnal  Widya Teknik. 10(1), 11-20 Yang, H., Yan, R., Chen, H., Lee, D.H.  & Zheng, C.  (2007). ‘Characteristics of hemicellulose,  cellulose  and  lignin pyrolysis’ Fuel  Journal. 86(12-13),
1781-1788.
Young, W & Dejager, L. (2018). ‘Analysis of diglycolic acid in food packaging, over  the  counter  products,  direct additive carboxymethyl cellulose and retail  foods’ Journal  Food  Additives
& Contaminants. 35(12), 2309–2314. Zhao,  X.,  Heide,  E.,  Zhang,  T.,  &  Liu,  D. (2010).  Delignification  of  sugarcane bagasse with alkali and peracetic acid and  characterization  of  the  pulp.
Bioresources 5(3), 1565-1580.