Bioplastik komposit pati tapioka terplastisasi sorbitol, natrium alginat, dan limonena
BIOPLASTIK KOMPOSIT PATI TAPIOKA TERPLASTISASI
SORBITOL, NATRIUM ALGINAT, DAN LIMONENA
KARINA DANIA AGUSTA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Bioplastik Komposit
Pati Tapioka Terplastisasi Sorbitol, Natrium Alginat, dan Limonena adalah benar
karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2014
Karina Dania Agusta
NIM G44100013
ABSTRAK
KARINA DANIA AGUSTA. Bioplastik Komposit Pati Tapioka Terplastisasi
Sorbitol, Natrium Alginat, dan Limonena. Dibimbing oleh TETTY KEMALA dan
AHMAD SJAHRIZA.
Bioplastik dapat dibuat dari bahan dasar pati dan protein. Bioplastik berbahan
dasar pati memiliki keuntungan, yaitu harga yang relatif murah dan mudah didapat
dibandingkan protein. Akan tetapi, bioplastik berbahan dasar pati lebih rapuh,
sehingga diperlukan bahan tambahan untuk mengatasi kerapuhan. Tujuan penelitian
ini adalah membuat dan mencirikan bioplastik komposit dari pati tapioka
terplastisasi sorbitol, natrium alginat, dan limonena berdasarkan perbedaan
komposisinya. Bioplastik dengan tambahan limonena 2.5% memiliki nilai
elongasi, kuat tarik, dan bobot jenis yang lebih tinggi dibandingkan bioplastik
dengan tambahan limonena 5.0%, 7.5%, dan 10.0%. Penambahan limonena juga
menurunkan nilai permeabilitas uap air. Bioplastik dengan komposisi natrium
alginat:limonena:sorbitol (10.0:2.5:7.5) lebih stabil terhadap panas yang
ditunjukkan dengan suhu leleh lebih tinggi dibandingkan bioplastik dengan
komposisi (7.5:2.5:10.0). Pada analisis morfologi, komponen penyusun bioplastik
dengan komposisi (7.5:2.5:10.0) terdistribusi merata pada matriks bioplastik yang
didukung dengan terdapatnya puncak suhu leleh tunggal pada termogram.
Kata kunci: bioplastik, limonena, natrium alginat, pati, sorbitol
ABSTRACT
KARINA DANIA AGUSTA. Bioplastic Composite of Tapioca Starch Plastisized
with Sorbitol, Sodium Alginate and Limonene. Supervised by TETTY KEMALA
and AHMAD SJAHRIZA.
Bioplastic can be made of different sources such as starches and proteins.
The benefits of bioplastic starch-based are relatively low cost and easily obtained.
The disadvantage of starch-based bioplastic is brittle. In this experiment, sodium
alginate, limonene and sorbitol were added to overcome that problem. The
objectives of this study are to synthesis and characterize the bioplastic made of
tapioca starch plastisized with sorbitol, sodium alginate and limonene based on
the various compositions. The addition of limonene 2.5% result in highest
elongation, tensile strength, and density as compared to compositions (5.0%, 7.5%,
and 10.0%). The addition limonene also decreased water vapour permeability.
Bioplastic composition of sodium alginate:limonene:sorbitol (10.0:2.5:7.5) has
more heat stability than that of the composition of (7.5:2.5:10.0) which showing a
higher melting point. Morphology analysis showed that the bioplastic composition
of (7.5:2.5:10.0) distributed evenly on the matrix of bioplastics as supported by a
single melting point peak on the thermogram.
Keywords: bioplastic, limonene, sodium alginate, sorbitol, starch
BIOPLASTIK KOMPOSIT PATI TAPIOKA TERPLASTISASI
SORBITOL, NATRIUM ALGINAT, DAN LIMONENA
KARINA DANIA AGUSTA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi : Bioplastik Komposit Pati Tapioka Terplastisasi Sorbitol, Natrium
Alginat, dan Limonena
Nama
: Karina Dania Agusta
NIM
: G44100013
Disetujui oleh
Dr Tetty Kemala, MSi
Pembimbing I
Drs Ahmad Sjahriza
Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof Dr Dra Purwantiningsih Sugita, MS
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Penelitian yang
dilaksanakan sejak bulan Januari hingga Mei 2014 ini berjudul Bioplastik
Komposit Pati Tapioka Terplastisasi Sorbitol, Natrium Alginat, dan Limonena.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr Tetty Kemala MSi dan Bapak
Drs Ahmad Sjahriza selaku pembimbing. Di samping itu, ucapan terima kasih
penulis sampaikan kepada staf Laboratorium Anorganik yang telah membantu
selama penelitian berlangsung. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada
ayah, ibu, serta rekan Kimia 47 atas segala doa dan dukungan semangatnya.
Semoga skripsi ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2014
Karina Dania Agusta
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
viii
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR LAMPIRAN
viii
PENDAHULUAN
1
METODE
2
Alat dan Bahan
2
Prosedur Penelitian
2
HASIL DAN PEMBAHASAN
5
Analisis Gugus Fungsi Limonena
5
Bioplastik
7
Ketebalan
8
Bobot Jenis
9
Kuat Tarik dan Elongasi
11
Sifat Termal
14
Morfologi Permukaan
16
Permeabilitas Uap Air
16
SIMPULAN DAN SARAN
18
Simpulan
18
Saran
18
DAFTAR PUSTAKA
18
LAMPIRAN
21
RIWAYAT HIDUP
30
DAFTAR TABEL
1 Komposisi bioplastik
2 Data pita serapan pada spektrum FTIR ekstrak dan standar limonena
3 Perbandingan nilai bobot jenis bioplastik berbahan dasar pati dengan
plastik konvensional
4 Perbandingan nilai kuat tarik dan elongasi bioplastik berbahan dasar pati
dengan plastik konvensional
3
7
11
14
DAFTAR GAMBAR
1 Spektrum limonena hasil ekstraksi (a) dan standar (b)
2 Bioplastik pada berbagai persentase perbandingan komposisi natrium
alginat:limonena:sorbitol
3 Rerata ketebalan bioplastik dengan persentase natrium alginat 10%
4 Rerata ketebalan bioplastik dengan persentase sorbitol 10%
5 Rerata bobot jenis bioplastik dengan persentase natrium alginat 10%
6 Rerata bobot jenis bioplastik dengan persentase sorbitol 10%
7 Rerata kuat tarik bioplastik dengan persentase natrium alginat 10%
8 Rerata kuat tarik bioplastik dengan persentase sorbitol 10%
9 Rerata elongasi bioplastik dengan persentase natrium alginat 10%
10 Rerata elongasi bioplastik dengan persentase sorbitol 10%
11 Termogram bioplastik komposisi natrium alginat:limonena:sorbitol
(10:2.5:7.5)
12 Termogram bioplastik komposisi natrium alginat:limonena:sorbitol
(7.5:2.5:10.0)
13 Morfologi bioplastik komposisi natrium alginat:limonena:sorbitol
(7.5:2.5:10.0) pada perbesaran 150× (a) dan 1500× (b)
14 Rerata WVP bioplastik dengan persentase natrium alginat 10%
15 Rerata WVP bioplastik dengan persentase sorbitol 10%
6
8
9
9
10
10
12
12
13
13
15
15
16
17
17
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
Bagan alir penelitian
Data kadar air pati tapioka
Data kadar abu pati tapioka
Data ketebalan bioplastik setiap komposisi
Data bobot jenis bioplastik setiap komposisi
Data kuat tarik dan elongasi bioplastik setiap komposisi
Data laju transmisi uap air dan permeabilitas uap air
21
22
23
24
25
27
28
PENDAHULUAN
Plastik banyak digunakan untuk keperluan industri maupun rumah tangga.
Jumlah penggunaan plastik semakin meningkat setiap tahunnya seiring dengan
meningkatnya jumlah penduduk. Pada tahun 2012 jumlah penggunaan plastik di
Indonesia mencapai 1.55 juta ton dan meningkat sekitar 22.58% menjadi 1.90 juta
ton pada tahun 2013 (Kemenperin 2013). Plastik banyak digunakan karena
memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan material lainnya, di antaranya
ringan, mudah dibentuk, dan harganya relatif murah. Akan tetapi plastik
konvensional, seperti polietilena, polipropilena, dan polivinil klorida yang banyak
diperdagangkan berasal dari minyak bumi yang sulit didegradasi dan tidak dapat
diperbarui (Mose dan Maranga 2011). Berbagai cara dilakukan untuk mengurangi
penggunaan plastik konvensional, salah satunya dengan menggunakan bioplastik.
Bioplastik dapat dibuat dengan cara pencampuran dan komposit. Pembuatan
bioplastik komposit di industri masih jarang dibandingkan dengan cara
pencampuran (Shen et al. 2009). Bioplastik komposit dapat dibuat dari bahan
dasar pati dan protein. Pati banyak digunakan sebagai bahan dasar bioplastik
karena relatif lebih murah dan lebih mudah didapat daripada bioplastik berbahan
dasar protein (Mali et al. 2005). Pati merupakan polisakarida yang tersusun atas
monomer glukosa yang dihubungkan dengan ikatan α-(1,4)-glikosidik. Pati dapat
diperoleh dari jagung, labu, kentang, ubi kayu, pisang, beras, dan sagu. Pati terdiri
atas 2 komponen utama, yaitu amilosa (10‒20%) dan amilopektin (80‒90%).
Amilosa terbentuk dari rantai linear D-glukosa, sedangkan amilopektin merupakan
amilosa dengan sejumlah cabang melalui ikatan α-(1,6). Molekul-molekul pati
membentuk suatu susunan agregat semi-kristalin yang disebut granul yang terdiri
atas daerah kristalin amilosa dan daerah amorf amilopektin. Daerah kristalin sulit
ditembus oleh air, enzim, dan bahan kimia, sedangkan daerah amorf kurang
kompak dan lebih mudah ditembus (Herawati 2011).
Penelitian mengenai pembuatan bioplastik berbahan dasar pati telah banyak
dilakukan, seperti pati singkong (Mali et al. 2005), pati yam (Durango et al. 2006),
dan pati tapioka (Flores et al. 2007). Bioplastik berbahan dasar pati tapioka lebih
jernih dibandingkan dengan jenis pati lainnya, sehingga secara visual baik untuk
digunakan sebagai bioplastik, terutama sebagai pengemas makanan (Maran et al.
2013). Komponen tapioka adalah pati (73.3‒84.9%), lipid (0.08‒1.54%), protein
(0.03‒0.60%), abu (0.02‒0.33%), dan sedikit fosfor. Kandungan amilosa dan
amilopektin pada tapioka berturut-turut 17% dan 83% (Herawati 2011).
Karakteristik utama suatu bioplastik dilihat dari kekuatan mekanik dan
permeabilitas uap air (Mose dan Maranga 2011). Bioplastik berbahan dasar pati
memiliki tekstur yang rapuh karena kadar amilopektin yang tinggi, yaitu 83%,
sehingga diperlukan bahan tambahan. Nisbah amilosa:amilopektin yang semakin
tinggi pada pati akan menghasilkan sifat mekanik bioplastik yang semakin baik.
HCl dapat digunakan untuk menghidrolisis ikatan amilopektin, sehingga akan
meningkatkan nisbah amilosa:amilopektin (Wuttisela et al. 2008). Hasil penelitian
Mali et al. (2005) juga menunjukkan bahwa penambahan pemlastis pada pati
dapat mengurangi kerapuhan bioplastik yang dihasilkan. Pada umumnya
bioplastik berbahan dasar pati diplastisasi menggunakan sorbitol dan gliserol.
Hasil penelitian Bourtoom (2008), pada konsentrasi yang sama, penambahan
2
sorbitol pada pati menghasilkan nilai kuat tarik yang lebih besar dibandingkan
dengan penambahan gliserol. Akan tetapi, penambahan sorbitol kurang
meningkatkan persen elongasi dibandingkan dengan penambahan gliserol,
sehingga diperlukan bahan tambahan lainnya untuk meningkatkan elastisitas
bioplastik yang dihasilkan. Hasil penelitian Wijaya (2013) menunjukkan bahwa
penambahan natrium alginat 20% dan sorbitol 1% dapat meningkatkan elongasi
dari 1.89% menjadi 6.25%. Natrium alginat adalah garam asam alginat, polimer
dari asam D-manuronat dan asam L-guluronat. Alginat diisolasi dari ganggang
cokelat atau Phaeophyceae (Song et al. 2011).
Selain memiliki sifat mekanik yang baik, bioplastik juga harus memiliki
nilai permeabilitas uap air yang rendah. Penambahan limonena yang bersifat
hidrofobik diharapkan dapat menurunkan nilai permeabilitas uap air. Menurut
Sarifudin (2013), penambahan limonena juga dapat meningkatkan elongasi plastik
berbahan dasar pati. Pada penambahan limonena 4% dihasilkan elongasi 8.29%
dan meningkat menjadi 12.64% ketika limonena yang ditambahkan sebanyak 8%.
Limonena merupakan senyawa golongan monoterpena monosiklik yang dapat
berfungsi sebagai antimikrob. Sekitar 90% ekstrak minyak jeruk mengandung
limonena, sisanya mirsena, linalool, oktanal, dan α-pinena (Istianto et al. 2006).
Bioplastik komposit pati tapioka terplastisasi sorbitol, natrium alginat, dan
limonena diharapkan memiliki sifat mekanik yang baik dengan nilai permeabilitas
uap air yang rendah. Pencirian diperlukan untuk membandingkan sifat mekanik
dan permeabilitas uap air bioplastik pada berbagai komposisi. Komposisi
bioplastik terbaik ditentukan berdasarkan ketebalan, bobot jenis, uji tarik, dan
permeabilitas uap air. Bioplastik dengan komposisi terbaik dianalisis morfologi
permukaan dan sifat termalnya. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan membuat
bioplastik komposit dari pati tapioka terplastisasi sorbitol, natrium alginat, dan
limonena dengan berbagai komposisi dan menentukan komposisi terbaik.
METODE
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan ialah piknometer 25 mL, alat uji tarik Instron
3369, mikroskop elektron pemayaran (SEM) JEOL JVISI-65-10LA, kalorimeter
pemayaran diferensial (DSC) Perkin Elmer, sentrifugasi kecepatan 5000 rpm
(putaran per menit), mikrometer sekrup, mixer, spektrometer inframerah
transformasi Fourier (FTIR) IRPrestige-21 Shimadzu, kempa hidraulik, blender,
dan peralatan kaca. Bahan-bahan yang digunakan ialah pati tapioka, sorbitol (food
grade), HCl (teknis), natrium alginat (teknis), NaHCO3, dan kulit jeruk medan.
Prosedur Penelitian
Penelitian ini dilakukan dalam 2 tahap, yaitu pembuatan bioplastik komposit
pati tapioka terplastisasi sorbitol, natrium alginat, dan limonena, pencirian
bioplastik yang telah dibuat, serta penentuan komposisi terbaik. Pencirian terdiri
atas ketebalan, bobot jenis, uji tarik, sifat termal, morfologi permukaan, dan
permeabilitas uap air. Bagan alir penelitian dapat dilihat pada Lampiran 1.
3
Ekstraksi Limonena dari Kulit Jeruk (BPPT 2001)
Kulit jeruk dicuci hingga bersih, kemudian direndam dalam larutan
NaHCO3 selama 24 jam. Setelah itu, kulit jeruk dipotong halus dan diblender, lalu
diperas dengan alat kempa hidraulik. Hasil perasan didekantasi hingga didapatkan
emulsi minyak. Minyak kulit jeruk dipisahkan dari emulsinya menggunakan
sentrifugasi dengan kecepatan 5000 rpm selama 30 menit. Minyak kulit jeruk
yang didapat, dipindahkan ke dalam botol berwarna gelap untuk menghindari
terjadinya oksidasi.
Analisis Gugus Fungsi
Minyak kulit jeruk dianalisis gugus fungsinya menggunakan spektrometer
FTIR untuk mengidentifikasi keberadaan limonena. Minyak kulit jeruk diukur
pada rentang bilangan gelombang 4000‒500 cm-1. Spektrum yang dihasilkan
merupakan hubungan antara bilangan gelombang dan persen transmitans,
kemudian dibandingkan dengan literatur.
Pembuatan Bioplastik Komposit Pati Tapioka, Natrium Alginat, dan
Limonena dengan Pemlastis Sorbitol (modifikasi Wijaya 2013)
Pati tapioka, natrium alginat, sorbitol, dan limonena ditimbang sesuai
dengan komposisi yang ditentukan (Tabel 1). Sebelum digunakan, kadar air dan
kadar abu pati tapioka ditentukan terlebih dahulu (AOAC 2006). HCl 1.6 M
sebanyak 1.8 mL ditambahkan ke dalam akuades sebanyak 150 mL. Kemudian
pati tapioka ditambahkan dan diaduk menggunakan mixer hingga homogen.
Selanjutnya sorbitol dan limonena ditambahkan ke dalam larutan pati tapioka
hingga homogen sambil dipanaskan pada suhu 40 °C. Setelah itu, natrium alginat
yang telah dilarutkan dalam akuades sebanyak 50 mL ditambahkan ke dalam
larutan tapioka dan diaduk hingga mengental dengan pemanasan pada 65‒70 °C.
Setelah mengental, campuran didiamkan selama 10 menit dan diaduk perlahan
hingga tidak terdapat gelembung udara, kemudian dicetak pada pelat mika.
Bioplastik dikeringkan pada suhu ruang selama 24 jam. Bioplastik yang telah
kering diuji ketebalan, bobot jenis, kuat tarik dan elongasi, serta permeabilitas uap
air. Komposisi bioplastik yang menunjukkan hasil yang baik dianalisis morfologi
permukaan dan sifat termalnya.
Bioplastik
A
B
C
D
E
F
G
H
I
Tabel 1 Komposisi bioplastik
Pati tapioka
Natrium alginat Limonena
(%b/b)
(%b/b)
(%b/b)
80.00
10.00
2.50
80.00
10.00
5.00
80.00
10.00
7.50
80.00
10.00
10.00
80.00
10.00
0.00
80.00
0.00
10.00
80.00
2.50
7.50
80.00
5.00
5.00
80.00
7.50
2.50
Sorbitol
(%b/b)
7.50
5.00
2.50
0.00
10.00
10.00
10.00
10.00
10.00
4
Uji Ketebalan (Maran et al. 2013)
Bioplastik yang telah kering diukur ketebalannya menggunakan mikrometer
sekrup. Ketebalan diukur sebanyak 10 kali ulangan pada posisi yang berbeda.
Hasil pengukuran dinyatakan dalam satuan mm.
Uji Bobot Jenis (Kemala et al. 2010)
Bioplastik dipotong dengan ukuran yang seragam. Kemudian dicatat
,
,
, dan
untuk setiap komposisi, masing-masing 3 kali ulangan. Bobot jenis
ditentukan dengan Persamaan 1.
[
Keterangan:
= bobot piknometer kosong (g)
= bobot piknometer + sampel (g)
= bobot piknometer + sampel + akuades (g)
= bobot piknometer + akuades (g)
= bobot jenis air (g mL-1)
= bobot jenis udara (g mL-1)
= bobot jenis sampel (g mL-1)
]
Uji Kuat Tarik dan Elongasi (ASTM D638 2005)
Bioplastik dipotong dengan ukuran 100 mm × 20 mm. Kedua ujung
bioplastik dijepit pada mesin penguji. Tombol start ditekan dan alat akan menarik
bioplastik hingga putus. Pengukuran dilakukan 2 kali ulangan untuk setiap
komposisi. Besarnya kuat tarik dan elongasi dapat ditentukan menggunakan
Persamaan 2 dan 3.
Keterangan:
= kuat tarik (MPa)
= tegangan maksimum (N)
= luas penampang lintang (lebar × tebal) (mm2)
�
�
�
Keterangan:
� = persentase elongasi (%)
� = pertambahan panjang bioplastik (mm)
� = panjang bioplastik awal (mm)
Analisis Termal
Alat DSC digunakan untuk analisis termal bioplastik. Bioplastik ditimbang
sebanyak 1.5 mg dan diletakkan pada krus DSC. Alat dikondisikan dan atmosfer
5
diatur menggunakan gas nitrogen 20 cc menit-1. Sampel dipanaskan 30‒300 °C
dengan kecepatan 10 °C menit-1. Hasil analisis berupa termogram dihasilkan di
komputer.
Analisis Morfologi (Arrieta et al. 2013)
Analisis SEM digunakan untuk mengamati morfologi permukaan bioplastik
dengan komposisi terbaik. Bioplastik dilapisi dengan emas dalam kondisi vakum.
Pengukuran dilakukan dengan tegangan 15 kV.
Uji Permeabilitas Uap Air (ASTM E96-95 1995)
Pengujian dilakukan dengan metode wet cup yang telah dimodifikasi.
Akuades dimasukkan ke dalam cawan petri. Cawan petri berisi akuades ditutup
dengan kertas aluminium yang dilubangi seluas 10% dari luas permukaan cawan
petri. Bagian tepi cawan petri harus tertutup rapat dan direkatkan dengan bantuan
lem epoksi. Cawan petri berisi air ditimbang sebagai bobot awal, kemudian
dimasukkan ke dalam oven selama 5 jam pada suhu 37 ± 0.5 °C. Setiap 1 jam,
cawan petri diambil dan ditimbang. Nilai laju transmisi uap air (WVTR) dan
permeabilitas uap air (WVP) masing-masing diperoleh menggunakan Persamaan
4 dan 5.
Keterangan:
= tekanan uap jenuh pada suhu 37 °C (6266.134 Pa)
= RH dalam cawan petri (100%)
= RH pada suhu 37 °C (81%)
= ketebalan bioplastik (m)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Gugus Fungsi Limonena
Limonena diekstraksi dari kulit jeruk medan. Kulit jeruk direndam dalam
NaHCO3 untuk melunakkan kulit jeruk agar mudah diperas menggunakan kempa
hidraulik. Hasil perasan didekantasi, lalu minyak kulit jeruk dipisahkan dari
emulsinya menggunakan sentrifugasi dengan kecepatan 5000 rpm selama 30
menit. Spektrum limonena dapat dilihat pada Gambar 1.
6
(a)
%T
(b)
υ (cm-1)
Gambar 1 Spektrum limonena hasil ekstraksi (a) dan standar (b) (NIST 2011)
Hasil analisis spektrum pada Tabel 2 menunjukkan minyak kulit jeruk
memiliki pita serapan ulur C‒H dengan intensitas tinggi pada bilangan gelombang
2924 cm-1, ulur C=C pada 1643 cm-1, lentur C‒H (sp2-s) 1,1-disubstitusi pada 887
cm-1, serta lentur C‒H (sp2-s) 1,1,2-trisubstitusi pada 799 cm-1. Tidak terdapat lagi
pita serapan lebar dari air pada 3700‒3000 cm-1. Namun masih ada pita serapan
C=O pada bilangan gelombang 1744 cm-1 yang menunjukkan bahwa limonena
yang berasal dari minyak kulit jeruk belum murni. Serapan C=O dapat berasal
dari oktanal yang terdapat pada minyak kulit jeruk (Istianto et al. 2006).
Limonena juga mudah mengalami oksidasi, sehingga gugus fungsi C=O juga
dapat berasal dari produk oksidasi limonena.
7
Tabel 2 Data pita serapan pada spektrum FTIR ekstrak dan standar limonena
Bilangan
Gugus fungsi
Limonena
gelombang (cm-1 )
(Pavia et al. 2009)
2924
Ulur C‒H
1744
Ulur C=O
Hasil ekstraksi
1643
Ulur C=C
kulit jeruk
1458
Lentur C-H
887
Lentur C‒H (sp2-s) 1,1-disubstitusi
799
Lentur C‒H (sp2-s) 1,1,2-trisubstitusi
3000‒2900
Ulur C-H
1700‒1600
Ulur C=C
NIST (2011)
1500‒1400
Lentur C-H
900
Lentur C‒H (sp2-s) 1,1-disubstitusi
800
Lentur C‒H (sp2-s) 1,1,2-trisubstitusi
Bioplastik
Pati tapioka yang digunakan sebagai bahan dasar pembuatan bioplastik
memiliki kadar air 12.64% (Lampiran 2) dan kadar abu 0.08% (Lampiran 3).
Kadar air tapioka yang terlalu tinggi dapat meningkatkan nilai permeabilitas uap
air bioplastik. Perbedaan kadar air dan kadar abu dipengaruhi oleh sumber dan
penyimpanan pati tapioka.
Pati tapioka dilarutkan dalam air dengan disertai pengadukan menggunakan
mixer, menghasilkan larutan tapioka berwarna putih. Setelah tapioka larut,
ditambahkan sorbitol dan limonena. Penambahan sorbitol bertujuan memplastisasi
larutan tapioka. Larutan yang dihasilkan berwarna kekuningan, dan semakin
banyak jumlah limonena yang ditambahkan, semakin pekat warna kuning larutan
tersebut. Natrium alginat ditambahkan dengan melarutkannya terlebih dahulu
dalam akuades. Penambahan natrium alginat menghasilkan larutan yang lebih
jernih, tetapi semakin banyak jumlah natrium alginat yang ditambahkan, larutan
berwarna kekuningan dan natrium alginat sulit larut dalam larutan tapioka.
Larutan tapioka dengan penambahan sorbitol, limonena, dan natrium alginat
dipanaskan hingga 60‒65 °C. Pada suhu tersebut granul pati mengalami
gelatinasi. Suhu gelatinasi merupakan suhu saat terbentuk gel dan terjadi kenaikan
viskositas (Flores et al. 2007). Setelah terjadi gelatinasi, larutan menjadi lebih
jernih. Larutan tersebut kemudian dicetak pada pelat mika dengan menggunakan
perekat sebagai pembatas di kedua sisi pelat. Digunakan 3 lapis perekat dengan
ketebalan 0.84 mm. Bioplastik yang telah dicetak, didiamkan pada suhu ruang
selama 24 jam.
Permukaan bioplastik tampak bening, ditunjukkan dengan terlihatnya label
huruf yang berada di bawah bioplastik (Gambar 2). Penambahan limonena
sebanyak 5.0%, 7.5%, dan 10.0% menyebabkan bioplastik yang dihasilkan kurang
homogen. Bioplastik bersifat homogen jika tidak terdapat perbedaan bentuk,
ukuran, maupun warna di antara komponen penyusunnya. Adanya perbedaan
kepolaran pada bahan penyusun menyebabkan bioplastik kurang homogen.
Limonena yang bersifat hidrofobik sulit larut dalam larutan tapioka yang bersifat
hidrofilik, sehingga hanya pada persentase komposisi limonena yang rendah, yaitu
8
2.5%, masih dihasilkan bioplastik yang secara visual memiliki tingkat
kehomogenan serupa dengan bioplastik tanpa limonena. Pengadukan juga menjadi
faktor penting yang memengaruhi tingkat kehomogenan.
(10.0:2.5:7.5)
(10:0:10)
(10:5:5)
(10.0:7.5:2.5)
(10:10:0)
(0:10:10)
(2.5:7.5:10.0)
(5:5:10)
(7.5:2.5:10.0)
Gambar 2 Bioplastik pada berbagai persentase perbandingan komposisi natrium
alginat:limonena:sorbitol
Ketebalan
Ketebalan setiap komposisi bioplastik diukur menggunakan mikrometer
sekrup merek Teclock dengan rentang ketebalan 0.01‒10 mm. Pengukuran
dilakukan pada 10 posisi berbeda di bagian atas, tengah, dan bawah bioplastik.
Rerata ketebalan yang dihasilkan bervariasi (Lampiran 4). Pada persentase
natrium alginat 10%, rerata ketebalan berkisar 0.0505 hingga 0.0520 mm. Gambar
3 menunjukkan, bioplastik tanpa penambahan limonena paling tebal, yaitu 0.0520
mm, lalu menurun dipengaruhi oleh variasi komposisi limonena dan sorbitol yang
ditambahkan.
Ketebalan (mm)
9
0.055
0.053
0.051
0.049
0.047
0.045
(0:10)
(2.5:7.5)
(5:5)
(7.5:2.5)
(10:0)
Limonena:sorbitol (%b/b)
Gambar 3 Rerata ketebalan bioplastik dengan persentase natrium alginat 10%
Ketebalan (mm)
Bioplastik dengan persentase sorbitol 10% memiliki kisaran nilai ketebalan
0.0493 hingga 0.0520 mm. Gambar 4 juga menunjukkan bahwa bioplastik tanpa
penambahan limonena lebih tebal dibandingkan bioplastik dengan penambahan
limonena. Pada persentase limonena yang sama, bioplastik dengan persentase
natrium alginat 10% memiliki rerata ketebalan yang lebih tinggi daripada
bioplastik dengan persentase sorbitol 10%. Natrium alginat merupakan polimer
alam yang dapat berfungsi sebagai pengental. Penambahan natrium alginat dapat
meningkatkan viskositas larutan pati, sehingga bioplastik dengan persentase
natrium alginat lebih tinggi akan lebih tebal (Dhanapal et al. 2012). Selain
viskositas, ketebalan bioplastik juga dipengaruhi oleh jumlah total padatan,
ketebalan cetakan, dan volume larutan (Kasfillah et al. 2013). Nilai ketebalan
yang dihasilkan digunakan untuk pengukuran nilai kuat tarik dan permeabilitas
uap air bioplastik setiap komposisi.
0.055
0.053
0.051
0.049
0.047
0.045
(10:0)
(7.5:2.5)
(5:5)
(2.5:7.5)
(0:10)
Limonena:natrium alginat (%b/b)
Gambar 4 Rerata ketebalan bioplastik dengan persentase sorbitol 10%
Bobot Jenis
Bobot jenis diukur menggunakan piknometer sebanyak 3 kali ulangan
sebagai pengujian awal untuk menentukan sifat mekanik bioplastik. Penghitungan
bobot jenis bioplastik untuk setiap komposisi diberikan pada Lampiran 5. Pada
bioplastik dengan persentase natrium alginat 10%, penambahan limonena
menurunkan bobot jenis (Gambar 5) dan hal ini didukung dengan penurunan
ketebalan. Bioplastik tanpa limonena memiliki bobot jenis paling tinggi, yaitu
10
Bobot jenis (g mL-1)
2.7392 g mL-1. Bobot jenis bioplastik sedikit menurun pada penambahan
limonena 2.5%, yaitu menjadi 2.6628 g mL-1. Ketidakteraturan bioplastik dengan
penambahan limonena menyebabkan penurunan nilai bobot jenis ini. Penambahan
limonena 5.0%, 7.5%, dan 10.0% menurunkan bobot jenis bioplastik secara
signifikan, karena meningkatnya ketidakhomogenan bioplastik yang dihasilkan.
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
(0:10)
(2.5:7.5)
(5:5)
(7.5:2.5)
(10:0)
Limonena:sorbitol (%b/b)
Gambar 5 Rerata bobot jenis bioplastik dengan persentase natrium alginat 10%
Bobot jenis (g mL-1)
Bioplastik dengan persentase sorbitol 10% juga mengalami penurunan
bobot jenis seiring dengan penambahan limonena (Gambar 6). Penambahan
limonena 2.5% menurunkan bobot jenis bioplastik menjadi 2.4217 g mL-1.
Bioplastik dengan komposisi natrium alginat:limonena:sorbitol (10.0:2.5:7.5)
memiliki bobot jenis yang lebih tinggi dibandingkan bioplastik dengan komposisi
(7.5:2.5:10.0). Natrium alginat berfungsi sebagai pengental, sehingga dapat
meningkatkan ketebalan bioplastik yang dihasilkan (Dhanapal et al. 2012).
Bioplastik yang tebal memiliki susunan yang rapat, sehingga bobot jenisnya juga
lebih besar.
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
(10:0)
(7.5:2.5)
(5:5)
(2.5:7.5)
(0:10)
Limonena:natrium alginat (%b/b)
Gambar 6 Rerata bobot jenis bioplastik dengan persentase sorbitol 10%
Tabel 3 menunjukkan bahwa rerata bobot jenis bioplastik yang dihasilkan
lebih tinggi daripada bioplastik dengan pemlastis gliserol maupun bioplastik
konvensional. Gliserol memiliki bobot molekul yang lebih rendah, sehingga dapat
lebih mudah memasuki rongga pati dibandingkan dengan sorbitol dan
meningkatkan ketidakteraturan (Bourtoom 2008). Derajat ketidakteraturan yang
11
meningkat ini akan menurunkan bobot jenis. Umumnya bioplastik berbahan dasar
pati memiliki bobot jenis pada kisaran 1.21‒1.29 g mL-1 (Shen et al. 2009).
Peningkatan nilai bobot jenis bioplastik disebabkan oleh penambahan natrium
alginat, limonena, dan sorbitol yang memengaruhi keteraturan bioplastik yang
dihasilkan.
Tabel 3 Perbandingan nilai bobot jenis bioplastik berbahan dasar pati dengan
plastik konvensional
Plastik
Bobot jenis (g mL-1)
natrium alginat:limonena:sorbitol
(10.0:2.5:7.5)
2.6628
(7.5:2.5:10.0)
2.4217
natrium alginat:limonena:gliserol
(10.0:2.5:7.5)
1.4556a
(7.5:2.5:10.0)
1.3043a
polietilena rapatan rendah
0.91‒0.92b
polietilena rapatan tinggi
0.94‒0.96b
polipropilena
0.90‒0.91b
polivinil klorida
1.30‒1.40b
a
Sumber: Defrimika (2014)
b
Sumber: Brandrup et al. (1999)
Kuat Tarik dan Elongasi
Kuat tarik dan elongasi merupakan parameter penting dalam menentukan
sifat mekanik bioplastik yang dihasilkan. Kuat tarik menunjukkan kekuatan
tegangan maksimum bioplastik dalam menahan gaya yang diberikan.
Penghitungan kuat tarik menggunakan data rerata ketebalan bioplastik setiap
komposisi. Selain kuat tarik, penghitungan elongasi atau perpanjangan putus juga
dilakukan yang dinyatakan dalam persen. Penghitungan kuat tarik dan elongasi
ditunjukkan pada Lampiran 6. Pada persentase natrium alginat 10%, bioplastik
tanpa penambahan limonena memiliki nilai kuat tarik paling tinggi, yaitu 15.56
MPa. Penambahan limonena menurunkan nilai kuat tarik yang didukung dengan
menurunnya nilai bobot jenis. Semakin banyak limonena yang ditambahkan,
semakin rendah nilai kuat tariknya (Gambar 7). Pada bioplastik dengan komposisi
natrium alginat:limonena:sorbitol (10.0:2.5:7.5), penurunan nilai kuat tarik tidak
signifikan, yaitu menjadi 15.35 MPa. Akan tetapi, pada penambahan limonena
5.0%, 7.5%, dan 10.0% terjadi penurunan nilai kuat tarik yang signifikan akibat
bioplastik yang dihasilkan semakin kurang homogen.
Kuat tarik (MPa)
12
16
14
12
10
8
6
4
2
(0:10)
(2.5:7.5)
(5:5)
(7.5:2.5)
(10:0)
Limonena:sorbitol (%b/b)
Gambar 7 Rerata kuat tarik bioplastik dengan persentase natrium alginat
10%
Kuat tarik (MPa)
Bioplastik dengan persentase sorbitol 10% juga mengalami penurunan nilai
kuat tarik dengan penambahan limonena (Gambar 8). Bioplastik dengan
komposisi natrium alginat:limonena:sorbitol (7.5:2.5:10.0) memiliki nilai kuat
tarik 13.65 MPa. Hasil penelitian Arrieta et al. (2013) menunjukkan sifat
limonena sebagai pemlastis yang dapat menurunkan nilai kuat tarik bioplastik
berbahan dasar PLA. Pada persentase limonena yang sama, bioplastik dengan
persentase natrium alginat 10% memiliki rerata nilai kuat tarik yang lebih tinggi
dibandingkan bioplastik dengan persentase sorbitol 10%. Sorbitol sebagai
pemlastis lebih meningkatkan ketidakteraturan ikatan antarmolekul pada pati,
sehingga kuat tarik bioplastik yang dihasilkan lebih rendah (Bourtoom 2008).
16
14
12
10
8
6
4
2
(10:0)
(7.5:2.5)
(5:5)
(2.5:7.5)
(0:10)
Limonena:natrium alginat (%b/b)
Gambar 8 Rerata kuat tarik bioplastik dengan persentase sorbitol 10%
Penambahan limonena 2.5% mampu meningkatkan elongasi bioplastik.
Elongasi bioplastik tanpa penambahan limonena, yaitu 2.43% naik menjadi 2.47%
(Gambar 9). Namun ketidakhomogenan bioplastik dengan penambahan lebih
banyak limonena 5.0%, 7.5%, dan 10.0% menurunkan nilai elongasi yang
dihasilkan. Penurunan nilai elongasi bioplastik juga sebanding dengan penurunan
persentase sorbitol yang ditambahkan.
13
Elongasi (%)
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
(0:10)
(2.5:7.5)
(5:5)
(7.5:2.5)
(10:0)
Limonena:sorbitol (%b/b)
Gambar 9 Rerata elongasi bioplastik dengan persentase natrium alginat 10%
Hasil yang serupa ditunjukkan oleh bioplastik dengan persentase sorbitol
10%.
Elongasi
tertinggi
diperoleh
pada
komposisi
natrium
alginat:limonena:sorbitol (7.5:2.5:10.0), yaitu 2.52%, kemudian menurun ketika
limonena yang ditambahkan mencapai 5.0%, 7.5%, dan 10.0% (Gambar 10).
Penurunan elongasi juga disebabkan bioplastik yang dihasilkan tidak homogen,
sehingga rapuh dan permukaannya kasar. Bioplastik dengan komposisi natrium
alginat:limonena:sorbitol (10.0:2.5:7.5) memiliki nilai elongasi lebih rendah
dibandingkan bioplastik dengan komposisi (7.5:2.5:10.0). Sorbitol yang
merupakan pemlastis pati bekerja dengan cara meningkatkan volume bebas ikatan
antarmolekul pati, sehingga derajat ketidakteraturan meningkat. Hal ini dapat
meningkatkan elongasi dan menurunkan nilai kuat tarik (Bourtoom 2008).
Elongasi (%)
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
(10:0)
(7.5:2.5)
(5:5)
(2.5:7.5)
(0:10)
Limonena:natrium alginat (%b/b)
Gambar 10 Rerata elongasi bioplastik dengan persentase sorbitol 10%
Bioplastik dengan penambahan limonena 2.5% memiliki sifat mekanik yang
paling baik. Hal ini ditunjukkan dengan nilai elongasi yang paling tinggi disertai
dengan nilai kuat tarik yang lebih tinggi dibandingkan dengan penambahan
limonena 5.0%, 7.5%, dan 10.0%. Tabel 4 menunjukkan bahwa pada persentase
komposisi yang sama, bioplastik dengan pemlastis sorbitol memiliki nilai kuat
tarik yang lebih tinggi dan elongasi yang lebih rendah dibandingkan bioplastik
dengan pemlastis gliserol. Gliserol memiliki bobot molekul yang lebih rendah,
sehingga lebih mudah memasuki rongga-rongga pati (Bourtoom 2008).
14
Tabel 4 Perbandingan nilai kuat tarik dan elongasi bioplastik berbahan dasar pati
dengan plastik konvensional
Kuat tarik
Plastik
Elongasi (%)
(MPa)
natrium alginat:limonena:sorbitol
(10.0:2.5:7.5)
15.35
2.47
(7.5:2.5:10.0)
13.65
2.52
natrium alginat:limonena:gliserol
(10.0:2.5:7.5)
10.88
4.31a
(7.5:2.5:10.0)
8.76
12.24a
polietilena rapatan rendah
8.30‒31
100‒650b
polietilena rapatan tinggi
22‒31
100‒1200b
polipropilena
31‒41
100‒600b
polivinil klorida
41‒52
40‒80b
a
Sumber: Defrimika 2014
b
Sumber: Stevens (1999)
Nilai kuat tarik yang dihasilkan sebanding dengan bobot jenisnya. Semakin
teratur struktur bioplastik, bobot jenis dan kuat tariknya semakin meningkat.
Bioplastik konvensional umumnya memiliki nilai kuat tarik dan elongasi yang
tinggi.
Nilai
kuat
tarik
bioplastik
dengan
komposisi
natrium
alginat:limonena:sorbitol (10.0:2.5:7.5) dan (7.5:2.5:10.0) telah berada pada
kisaran polietilena rapatan rendah (LDPE). Akan tetapi, nilai elongasi LDPE
masih jauh lebih baik dibandingkan dengan bioplastik berbahan dasar pati.
Berdasarkan hal ini, bioplastik yang dibuat belum memungkinkan untuk aplikasi
sebagai plastik kemasan. Kendati demikian, plastik yang dihasilkan telah dapat
digunakan sebagai edible film.
Sifat Termal
Analisis termal dilakukan menggunakan DSC untuk mengidentifikasi efek
termal berupa perubahan kimiawi atau fisis pada sampel yang dipanaskan dengan
laju konstan. Analisis dilakukan terhadap bioplastik terbaik dengan komposisi
natrium alginat:limonena:sorbitol (10.0:2.5:7.5) dan (7.5:2.5:10.0). Bioplastik
dengan komposisi natrium alginat:limonena:sorbitol (10.0:2.5:7.5) meleleh pada
77.75 °C (Gambar 11). Suhu leleh bioplastik ini mendekati suhu leleh pati yang
merupakan komponen dominan dalam bioplastik tersebut. Pati memiliki puncak
suhu leleh yang lebar pada kisaran 80‒130 °C (Bertolini 2010). Tidak terdapat
puncak suhu leleh natrium alginat pada suhu 92.6 °C (Abdorreza et al. 2011),
yang menunjukkan bahwa bioplastik yang dihasilkan homogen.
15
Gambar 11 Termogram bioplastik komposisi natrium alginat:limonena:sorbitol
(10.0:2.5:7.5)
Bioplastik
dengan
komposisi
natrium
alginat:limonena:sorbitol
(7.5:2.5:10.0) memiliki suhu leleh 75.64 °C (Gambar 12). Suhu leleh ini lebih
rendah dibandingkan dengan komposisi sebelumnya. Penambahan lebih banyak
sorbitol meningkatkan derajat ketidakteraturan yang menyebabkan suhu leleh
bioplastik menurun. Semakin banyak jumlah sorbitol yang ditambahkan,
diperkirakan semakin besar penurunan suhu leleh bioplastik tersebut. Hal ini
didukung dengan nilai bobot jenis dan kuat tarik bioplastik komposisi natrium
alginat:limonena:sorbitol (10.0:2.5:7.5) yang lebih tinggi dibandingkan dengan
komposisi (7.5:2.5:10.0).
Gambar 12 Termogram bioplastik komposisi natrium alginat:limonena:sorbitol
(7.5:2.5:10.0)
16
Morfologi Permukaan
Analisis morfologi menggunakan SEM dilakukan pada bioplastik yang
paling homogen secara visual, yaitu bioplastik dengan komposisi natrium
alginat:limonena:sorbitol (7.5:2.5:10.0). Pada perbesaran 150× dan 1500×,
bioplastik terlihat homogen dengan komponen yang terdistribusi secara merata
pada matriks bioplastik (Gambar 13). Kehomogenan ditunjukkan dengan tidak
terdapatnya perbedaan fasa pada permukaan bioplastik. Hasil ini sejalan dengan
diperolehnya puncak suhu leleh tunggal pada termogram DSC. Adanya
gelembung udara timbul pada saat proses pencetakan.
(a)
(b)
Gambar 13 Morfologi bioplastik komposisi natrium alginat:limonena:sorbitol
(7.5:2.5:10.0) pada perbesaran 150× (a) dan 1500× (b)
Permeabilitas Uap Air
Bioplastik dengan persentase limonena 2.5% memiliki sifat mekanik yang
baik. Namun bioplastik juga harus tahan terhadap uap air terutama untuk aplikasi
sebagai pengemas makanan, agar makanan yang dikemas lebih tahan lama.
Kemampuan suatu bioplastik untuk menahan perpindahan uap air diukur dari nilai
permeabilitas uap airnya (WVP). Semakin kecil nilai WVP, semakin baik
bioplastik tersebut menahan uap air dan semakin baik pula untuk digunakan
sebagai pengemas makanan. Pengukuran dilakukan selama 5 jam pada suhu 37
°C. Data ketebalan dan laju transmisi uap air digunakan dalam penghitungan
WVP pada Lampiran 7. Pada bioplastik dengan persentase natrium alginat 10%,
bioplastik tanpa penambahan limonena memiliki nilai WVP sebesar 5.1783×10-9
g det-1 m-1 Pa-1 (Gambar 14). Penambahan limonena sebanyak 2.5% mampu
menurunkan nilai WVP hingga 4.9477×10-9 g det-1 m-1 Pa-1. Nilai WVP terendah
ditunjukkan oleh bioplastik dengan komposisi natrium alginat:limonena:sorbitol
(10.0:7.5:2.5), yaitu 4.6307×10-9 g det-1 m-1 Pa-1.
WVP (×10-9 g det-1 m-1
Pa-1)
17
6
5
4
3
2
(0:10)
(2.5:7.5)
(5:5)
(7.5:2.5)
(10:0)
Limonena:sorbitol (%b/b)
Gambar 14 Rerata WVP bioplastik dengan persentase natrium alginat 10%
WVP (×10-9 g det-1 m-1
Pa-1)
Bioplastik dengan persentase sorbitol 10% juga menunjukkan penurunan
nilai WVP dengan penambahan limonena 2.5%, yaitu 4.2419×10-9 g det-1 m-1 Pa-1
(Gambar 15). Nilai WVP terendah diperoleh pada komposisi (2.5:7.5:10.0), yaitu
4.0112×10-9 g det-1 m-1 Pa-1. Seperti pada bioplastik dengan komposisi natrium
alginat 10%, bioplastik dengan komposisi sorbitol 10% juga mengalami
penurunan nilai WVP ketika ditambahkan limonena. Hal ini disebabkan limonena
yang ditambahkan bersifat hidrofobik, sementara proses perpindahan uap air
umumnya terjadi pada bagian hidrofilik bioplastik. Nisbah hidrofilik-hidrofobik
komponen bioplastik memengaruhi nilai WVP (Garcia et al. 2000). Semakin
banyak komponen yang bersifat hidrofobik, semakin rendah nilai WVP. Akan
tetapi, nilai WVP justru meningkat pada bioplastik dengan penambahan limonena
10%. Ketidakhomogenan yang disebabkan oleh tingginya persentase limonena
yang ditambahkan diduga menyebabkan hal ini.
6
5.5
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
(10:0)
(7.5:2.5)
(5:5)
(2.5:7.5)
(0:10)
Limonena:natrium alginat (%b/b)
Gambar 15 Rerata WVP bioplastik dengan persentase sorbitol 10%
Bioplastik
dengan
komposisi
natrium
alginat:limonena:sorbitol
(7.5:2.5:10.0) dapat menurunkan nilai WVP lebih besar dibandingkan dengan
komposisi (10.0:2.5:7.5). Perbedaan nilai ini terkait dengan perbedaan persentase
natrium alginat dan sorbitol yang ditambahkan. Natrium alginat memiliki
kemampuan meningkatkan WVP lebih besar dibandingkan dengan sorbitol. Selain
itu, menurut Fakhoury et al. (2012), natrium alginat dapat meningkatkan volume
bebas ikatan antarmolekul pada pati, sehingga memungkinkan terjadinya transfer
18
uap air. Semakin sedikit jumlah natrium alginat yang ditambahkan, nilai WVP
yang dihasilkan lebih kecil.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Bioplastik dibuat dari komposit pati tapioka dengan pemlastis sorbitol,
natrium alginat, dan limonena pada berbagai komposisi. Penambahan limonena
2.5% menurunkan nilai bobot jenis, kuat tarik, dan permeabilitas uap air, serta
meningkatkan elongasi. Penambahan limonena 2.5% menunjukkan sifat mekanik
bioplastik yang lebih baik dibandingkan bioplastik dengan penambahan limonena
5.0%, 7.5%, dan 10.0%. Pada analisis termal, bioplastik dengan komposisi
natrium alginat:limonena:sorbitol (10.0:2.5:7.5) memiliki suhu leleh lebih tinggi
dibandingkan dengan komposisi (7.5:2.5:10.0). Bioplastik dengan komposisi
natrium alginat:limonena:sorbitol (7.5:2.5:10.0) terlihat homogen ketika dianalisis
menggunakan SEM. Hal ini didukung dengan terdapatnya puncak suhu leleh
tunggal pada termogram DSC.
Saran
Penambahan surfaktan diperlukan untuk mencampur bahan yang memiliki
hidrofilisitas yang berbeda. Selain itu, dapat digunakan metode pengadukan yang
lebih baik agar dihasilkan campuran yang lebih homogen pada bioplastik dengan
penambahan limonena 5.0%, 7.5%, dan 10.0%.
DAFTAR PUSTAKA
Abdorreza MN, Cheng LH, Karim AA. 2011. Effect of plasticizers on thermal
properties and heat sealability of sago starch films. J Food Hyd. 25:5660.doi:10.1016/j.foodhyd.2010.05.005.
[AOAC] Association of Official Analytical Chemist. 2006. Official Methods of
AOAC International. Ed ke-14. Arlington (US):AOAC.
Arrieta MP, Lopez J, Ferrandiz S, Peltzer MA. 2013. Characterization of PLAlimonene blends for food packaging application. Polymer Testing. 32:760768.doi:10.1016/j.polymertesting.2013.03.016.
[ASTM] American Society for Testing and Materials. 1995. Standard Test
Methods for Water Vapor Transmission of Materials. E96-95. Philadelphia
(US): ASTM.
[ASTM] American Society for Testing and Materials. 2005. Standard Test
Methods for Tensile Properties of thin Plastic Sheeting. D638. Philadelphia
(US): ASTM.
Bertolini AC. 2010. Starches: Characterization, Properties, and Applications.
Boca Raton (US): CRC Pr.
19
Bourtoom T. 2008. Plasticizer effect on the properties of biodegradable blend film
from rice starch-chitosan. J Sci Technol. 30(1):149-165.
[BPPT] Badan Pusat Pengkajian Teknologi. 2001. Teknologi Tepat Guna
Pengolahan Minyak Kulit Jeruk. Padang (ID): Dewan Ilmu Pengetahuan.
Brandrupt J, Immergut EH, Grulke EA. 1999. Polymer Handbook. Hoboken (US):
J Wiley.
Defrimika O. 2014. Film pati tapioka terplastisasi gliserol dengan penambahan
natrium alginat dan aditif limonena kulit jeruk [skripsi], siap terbit. Bogor
(ID): Institut Pertanian Bogor.
Dhanapal A, P Sasikala, Rajamani L, V Kavitha, G Yazhini, Banu MS. 2012.
Edible films from polysaccharides. Food Sci & Qual Manage. 3:9-17.
Durango AM, Soares NFF, Benevides S, Teixeira J, Carvalho M, Wobeto C,
Andrade NJ. 2006. Development and evaluation of an edible antimicrobial
film based on yam starch and chitosan. Packag Technol Sci. 19:5559.doi:10.1002/pts.713.
Fakhoury FM, Martelli SM, Bertan LC, Yamashita F, Mei LHI, Queiroz FPC.
2012. Edible films made from blends of manioc starch and gelatin-influence
of different types of plasticizer and different levels of macromolecules on
their
properties.
Food
Sci
&
Technol.
49:149154.doi:10.1016/j.lwt2012.04.017.
Flores S, Fama L, Rojas AM, Goyanes S, Gerschenson L. 2007. Physical
properties of tapioca-starch edible film: influence of film making and
potassium
sorbate.
J
Food
Res
Int.
40:257265.doi:10.1016/j.foodres.2006.02.004.
Garcia MA, Martino MN, Zaritzky NE. 2000. Lipid addition to improve barrier
properties of edible starch-based films and coatings. JFS. 65(6):941-947.
Herawati H. 2011. Potensi pengembangan produk pati tahan cerna sebagai pangan
fungsional. J Litbang Pertanian. 30(1):31-39.
Istianto M, Untung K, Mulyadi, Trisyono YA, Yuwono T. 2006. Komposisi dan
konsentrasi senyawa dalam minyak atsiri jeruk manis dan jeruk besar
terhadap perkembangan tungau Panonychus citri McGregor. J Hort.
16(1):40-49.
Kasfillah, Sumarni W, Pratjojo W. 2013. Karakterisasi edible film dari tepung biji
nangka dan agar-agar sebagai pembungkus jenang. Indo J Chem Sci.
2(3):241-246.
Kemala T, Fahmi MS, Achmadi SS. 2010. Pembuatan dan pencirian polipaduan
polistirena-pati. Indones J Mat Sci. 12(1):30-35.
[Kemenperin] Kementerian Perindustrian. 2013. Konsumsi bioplastik. Berita
Industri [Internet]. [diunduh 2014 Jun 18]. Tersedia pada:
http://www.kemenperin.go.id/artikel/6262/semester-I,-konsumsi-bioplastik1,9-juta-ton.
Mali S, Sakanaka LS, Yamashita F, Grossmann MVE. 2005. Water sorption and
mechanical properties of cassava starch films and their relation to
plasticizing effect. Carbohydr Polym.doi:10.1016/j.carbpol.2005.01.003.
Maran JP, Sivakumar V, Sridhar R, Thirugnanasambandham K. 2013.
Development of model for barrier and optical properties of tapioca starch
based edible film. Carbohydr Polym. 92:1335-1347.doi:10.1016/j.
carbpol.2012.09.069.
20
Mose BR, Maranga SM. 2011. A review on starch based nanocomposites for
bioplastic materials. J Mat Sci Eng. 1:239-245.
[NIST] National Institute of Standards and Technology. 2011. Limonene.
Standard Reference Data Program [Internet]. [diunduh 2013 Des 21].
Tersedia pada: http://webbook.nist.gov/chemistry.
Pavia DL, Lampman GM, Kriz GS, Vyvyan JR. 2009. Introduction to
Spectroscopy. Washington (US): Brooks/Cole Cengage Learning.
Sarifudin A. 2013. Pencirian bioplastik komposit tepung singkong dan natrium
alginat dengan aditif limonena kulit jeruk [skripsi]. Bogor (ID): Institut
Pertanian Bogor.
Shen Li, Haufe J, Pazel MK. 2009. Product overview and market projection of
emerging bio-based plastics [ulasan]. EPNOE. Utrecht (NL): Universitas
Utrecht.
Song Y, Liu L, shen H, You J, Luo Y. 2011. Effect of sodium alginate-based
edible coating containing different anti-oxidants on quality and shelf life of
refrigerated bream (Megalobrama amblycephala). Food Cont. 22:608615.doi:10.1016/jfoodcont.2010.10.012.
Stevens MP. 1999. Polymer Chemistry: An Introduction. New York (US): Oxford
Univ Pr.
Wijaya DR. 2013. Pencirian edible film pati tapioka terplastisasi sorbitol dengan
penambahan natrium alginat [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Wuttisela K, Shobsngob S, Triampo W, Triampo D. 2008. Amylose/amylopectin
simple determination in acid hydrolyzed tapioca starch. J Chil Chem Soc.
53(3):1565-1567.
21
LAMPIRAN
Lampiran 1 Bagan alir penelitian
Alginat (%b/b)
(2.5, 5.0, 7,5 dan 10.0)
Tapioka
80%
+ HCl, akuades
dipanaskan
+ akuades
dipanaskan
Larutan tapioka
Larutan alginat
Sorbitol (%b/b)
(2.5, 5.0, 7.5 dan 10.0)
Larutan tapioka
terplastisasi sorbitol
Larutan tapioka-alginat
terplastisasi sorbitol
Limonena (%b/b)
(2.5, 5.0, 7.5, 10.0)
Larutan tapioka-alginat-limonena
terplastisasi sorbitol
dicetak
Bioplastik
Uji ketebalan
Uji WVP
Uji bobot jenis
Uji tarik
Analisis termal
Analisis morfologi
permukaan
22
Lampiran 2 Data kadar air pati tapioka
Bobot
Bobot pati Bobot cawan +
cawan
Ulangan
(g)
pati kering (g)
kosong (g)
1
21.6603
2.0073
23.4178
2
21.6603
2.0073
23.4147
3
21.6603
2.0073
23.4088
Bobot pati
kering (g)
Kadar
air (%)
1.7575
1.7544
1.7485
12.44
12.60
12.89
Contoh penghitungan:
Bobot pati kering = (bobot cawan + pati kering) – bobot cawan kosong
= 23.4178 – 21.6603 g
= 1.7575 g
adar air
adar air
o ot pati o ot pati kerin
o ot pati
2.0073 1.7575
2.0073
adar air 12.44%
erata kadar air
12.44 12.60 12.89 %
3
erata kadar air 12.64%
100%
23
Lampiran 3 Data kadar abu pati tapioka
Bobot cawan
Ulangan
Bobot pati (g)
kosong (g)
1
25.9679
2.0092
2
25.9679
2.0092
3
25.9679
2.0092
Bobot cawan
berisi abu (g)
25.9694
25.9700
25.9695
Contoh penghitungan:
adar a u
o ot ca an erisi a u o ot ca an koson
o ot pati
adar a u
25.9694 25.9679
2.0092
adar a u
0.07%
100%
erata kadar a u
0.07 0.10 0.08 %
3
erata kadar a u
0.08%
100%
Kadar abu
(%)
0.07
0.10
0.08
24
Lampiran 4 Data ketebalan bioplastik setiap komposisi
Bioplastik
Ulangan
A
B
C
D
E
F
1
0.0510 0.0510 0.0500 0.0510 0.0510 0.0510
2
0.0520 0.0520 0.0520 0.0520 0.0530 0.0480
3
0.0510 0.0520 0.0510 0.0510 0.0510 0.0510
4
0.0520 0.0510 0.0510 0.0510 0.0520 0.0470
5
0.0520 0.0520 0.0520 0.0510 0.0520 0.0480
6
0.0530 0.0520 0.0510 0.0500 0.0520 0.0480
7
0.0520 0.0530 0.0510 0.0490 0.0510 0.0510
8
0.0530 0.0500 0.0520 0.0510 0.0530 0.0490
9
0.0520 0.0510 0.0520 0.0500 0.0520 0.0510
10
0.0510 0.0520 0.0520 0.0490 0.0530 0.0490
Rerata
0.0519 0.0516 0.0514 0.0505 0.0520 0.0493
(mm)
G
0.0520
0.0510
0.0500
0.0510
0.0520
0.0520
0.0510
0.0520
0.0500
0.0520
H
0.0520
0.0520
0.0520
0.0520
0.0520
0.0500
0.0520
0.0510
0.0520
0.0500
I
0.0520
0.0520
0.0510
0.0520
0.0510
0.0510
0.0530
0.0510
0.0520
0.0530
0.0513
0.0515 0.0518
25
Lampiran 5 Data bobot jenis bioplastik setiap komposisi
Bobot (g)
Bioplastik Ulangan
W0
W1
W2
W3
A
B
C
D
E
F
G
H
I
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
Contoh penghitungan:
40.6851 15.8057
25 m
0.9952 m
0.00125 m
1
1
15.8095
15.8095
15.8096
15.8088
15.8088
15.8086
15.8089
15.8088
15.8090
15.8102
15.8098
15.8098
15.8102
15.8100
15.8101
15.8092
15.8093
15.8092
15.8094
15.8092
15.8095
15.8107
15.8103
15.8106
15.8102
15.8103
15.8102
40.6875
40.6874
40.6876
40.6866
40.6865
40.6866
40.6864
40.6863
40.6864
40.6862
40.6861
40.6861
40.6879
40.6879
40.6879
40.6867
40.6866
40.6865
40.6873
40.6870
40.6871
40.6881
40.6877
40.6878
40.6876
40.6879
40.6878
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
Bobot
Rerata
jenis
bobot jenis
(g mL-1) (g mL-1)
2.6991
2.6628
2.5193
2.7701
1.9270
1.9336
1.8137
2.0601
1.6753
1.6465
1.6230
1.6413
1.3168
1.3161
1.3158
1.3158
2.6323
2.7392
2.8506
2.7346
1.8322
1.7317
1.7052
1.6578
2.4530
2.2427
2.1755
2.0996
2.4861
2.3295
2.2873
2.2150
2.2376
2.4217
2.5413
2.4861
26
15.8095 15.8057
40.6851 15.8057 40.6875 15.8095
2.6991 m
1
erata
erata
2.6991 2.5193 2.7701
3
erata
2.6628 m
1
m
1
0.9952 0.00125 0.00125
27
Lampiran 6 Data kuat tarik dan elongasi bioplastik setiap komposisi
Panjang
Kuat
Elongasi Rerata Fmaks
(mm)
Bioplastik Ulangan
tarik
(%)
(%)
(N)
(MPa)
Awal Akhir
1
70.00 71.84
2.63
15.59
15.02
A
2.47
2
70.00 71.62
2.31
16.27
15.67
1
70.00 71.70
2.43
13.81
13.38
B
2.41
2
70.00 71.67
2.39
14.78
14.32
1
70.00 71.52
2.17
13.72
13.35
C
2.19
2
70.00 71.54
2.20
14.02
13.64
1
70.00 71.35
1.93
12.72
12.59
D
1.90
2
70.00 71.31
1.87
12.91
12.78
1
70.00 71.72
2.46
16.29
15.66
E
2.43
2
70.00 71.68
2.40
16.07
15.45
1
70.00 71.00
1.43
7.12
7.22
F
1.39
2
70.00 70.94
1.34
7.45
7.56
1
70.00 71.16
1.66
9.91
9.66
G
1.65
2
70.00 71.15
1.64
11.94
11.64
1
70.00 71.35
1.93
12.17
11.82
H
1.92
2
70.00 71.33
1.90
12.38
12.02
1
70.00 71.73
2.47
13.85
13.37
I
2.
SORBITOL, NATRIUM ALGINAT, DAN LIMONENA
KARINA DANIA AGUSTA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Bioplastik Komposit
Pati Tapioka Terplastisasi Sorbitol, Natrium Alginat, dan Limonena adalah benar
karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2014
Karina Dania Agusta
NIM G44100013
ABSTRAK
KARINA DANIA AGUSTA. Bioplastik Komposit Pati Tapioka Terplastisasi
Sorbitol, Natrium Alginat, dan Limonena. Dibimbing oleh TETTY KEMALA dan
AHMAD SJAHRIZA.
Bioplastik dapat dibuat dari bahan dasar pati dan protein. Bioplastik berbahan
dasar pati memiliki keuntungan, yaitu harga yang relatif murah dan mudah didapat
dibandingkan protein. Akan tetapi, bioplastik berbahan dasar pati lebih rapuh,
sehingga diperlukan bahan tambahan untuk mengatasi kerapuhan. Tujuan penelitian
ini adalah membuat dan mencirikan bioplastik komposit dari pati tapioka
terplastisasi sorbitol, natrium alginat, dan limonena berdasarkan perbedaan
komposisinya. Bioplastik dengan tambahan limonena 2.5% memiliki nilai
elongasi, kuat tarik, dan bobot jenis yang lebih tinggi dibandingkan bioplastik
dengan tambahan limonena 5.0%, 7.5%, dan 10.0%. Penambahan limonena juga
menurunkan nilai permeabilitas uap air. Bioplastik dengan komposisi natrium
alginat:limonena:sorbitol (10.0:2.5:7.5) lebih stabil terhadap panas yang
ditunjukkan dengan suhu leleh lebih tinggi dibandingkan bioplastik dengan
komposisi (7.5:2.5:10.0). Pada analisis morfologi, komponen penyusun bioplastik
dengan komposisi (7.5:2.5:10.0) terdistribusi merata pada matriks bioplastik yang
didukung dengan terdapatnya puncak suhu leleh tunggal pada termogram.
Kata kunci: bioplastik, limonena, natrium alginat, pati, sorbitol
ABSTRACT
KARINA DANIA AGUSTA. Bioplastic Composite of Tapioca Starch Plastisized
with Sorbitol, Sodium Alginate and Limonene. Supervised by TETTY KEMALA
and AHMAD SJAHRIZA.
Bioplastic can be made of different sources such as starches and proteins.
The benefits of bioplastic starch-based are relatively low cost and easily obtained.
The disadvantage of starch-based bioplastic is brittle. In this experiment, sodium
alginate, limonene and sorbitol were added to overcome that problem. The
objectives of this study are to synthesis and characterize the bioplastic made of
tapioca starch plastisized with sorbitol, sodium alginate and limonene based on
the various compositions. The addition of limonene 2.5% result in highest
elongation, tensile strength, and density as compared to compositions (5.0%, 7.5%,
and 10.0%). The addition limonene also decreased water vapour permeability.
Bioplastic composition of sodium alginate:limonene:sorbitol (10.0:2.5:7.5) has
more heat stability than that of the composition of (7.5:2.5:10.0) which showing a
higher melting point. Morphology analysis showed that the bioplastic composition
of (7.5:2.5:10.0) distributed evenly on the matrix of bioplastics as supported by a
single melting point peak on the thermogram.
Keywords: bioplastic, limonene, sodium alginate, sorbitol, starch
BIOPLASTIK KOMPOSIT PATI TAPIOKA TERPLASTISASI
SORBITOL, NATRIUM ALGINAT, DAN LIMONENA
KARINA DANIA AGUSTA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi : Bioplastik Komposit Pati Tapioka Terplastisasi Sorbitol, Natrium
Alginat, dan Limonena
Nama
: Karina Dania Agusta
NIM
: G44100013
Disetujui oleh
Dr Tetty Kemala, MSi
Pembimbing I
Drs Ahmad Sjahriza
Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof Dr Dra Purwantiningsih Sugita, MS
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Penelitian yang
dilaksanakan sejak bulan Januari hingga Mei 2014 ini berjudul Bioplastik
Komposit Pati Tapioka Terplastisasi Sorbitol, Natrium Alginat, dan Limonena.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr Tetty Kemala MSi dan Bapak
Drs Ahmad Sjahriza selaku pembimbing. Di samping itu, ucapan terima kasih
penulis sampaikan kepada staf Laboratorium Anorganik yang telah membantu
selama penelitian berlangsung. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada
ayah, ibu, serta rekan Kimia 47 atas segala doa dan dukungan semangatnya.
Semoga skripsi ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2014
Karina Dania Agusta
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
viii
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR LAMPIRAN
viii
PENDAHULUAN
1
METODE
2
Alat dan Bahan
2
Prosedur Penelitian
2
HASIL DAN PEMBAHASAN
5
Analisis Gugus Fungsi Limonena
5
Bioplastik
7
Ketebalan
8
Bobot Jenis
9
Kuat Tarik dan Elongasi
11
Sifat Termal
14
Morfologi Permukaan
16
Permeabilitas Uap Air
16
SIMPULAN DAN SARAN
18
Simpulan
18
Saran
18
DAFTAR PUSTAKA
18
LAMPIRAN
21
RIWAYAT HIDUP
30
DAFTAR TABEL
1 Komposisi bioplastik
2 Data pita serapan pada spektrum FTIR ekstrak dan standar limonena
3 Perbandingan nilai bobot jenis bioplastik berbahan dasar pati dengan
plastik konvensional
4 Perbandingan nilai kuat tarik dan elongasi bioplastik berbahan dasar pati
dengan plastik konvensional
3
7
11
14
DAFTAR GAMBAR
1 Spektrum limonena hasil ekstraksi (a) dan standar (b)
2 Bioplastik pada berbagai persentase perbandingan komposisi natrium
alginat:limonena:sorbitol
3 Rerata ketebalan bioplastik dengan persentase natrium alginat 10%
4 Rerata ketebalan bioplastik dengan persentase sorbitol 10%
5 Rerata bobot jenis bioplastik dengan persentase natrium alginat 10%
6 Rerata bobot jenis bioplastik dengan persentase sorbitol 10%
7 Rerata kuat tarik bioplastik dengan persentase natrium alginat 10%
8 Rerata kuat tarik bioplastik dengan persentase sorbitol 10%
9 Rerata elongasi bioplastik dengan persentase natrium alginat 10%
10 Rerata elongasi bioplastik dengan persentase sorbitol 10%
11 Termogram bioplastik komposisi natrium alginat:limonena:sorbitol
(10:2.5:7.5)
12 Termogram bioplastik komposisi natrium alginat:limonena:sorbitol
(7.5:2.5:10.0)
13 Morfologi bioplastik komposisi natrium alginat:limonena:sorbitol
(7.5:2.5:10.0) pada perbesaran 150× (a) dan 1500× (b)
14 Rerata WVP bioplastik dengan persentase natrium alginat 10%
15 Rerata WVP bioplastik dengan persentase sorbitol 10%
6
8
9
9
10
10
12
12
13
13
15
15
16
17
17
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
Bagan alir penelitian
Data kadar air pati tapioka
Data kadar abu pati tapioka
Data ketebalan bioplastik setiap komposisi
Data bobot jenis bioplastik setiap komposisi
Data kuat tarik dan elongasi bioplastik setiap komposisi
Data laju transmisi uap air dan permeabilitas uap air
21
22
23
24
25
27
28
PENDAHULUAN
Plastik banyak digunakan untuk keperluan industri maupun rumah tangga.
Jumlah penggunaan plastik semakin meningkat setiap tahunnya seiring dengan
meningkatnya jumlah penduduk. Pada tahun 2012 jumlah penggunaan plastik di
Indonesia mencapai 1.55 juta ton dan meningkat sekitar 22.58% menjadi 1.90 juta
ton pada tahun 2013 (Kemenperin 2013). Plastik banyak digunakan karena
memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan material lainnya, di antaranya
ringan, mudah dibentuk, dan harganya relatif murah. Akan tetapi plastik
konvensional, seperti polietilena, polipropilena, dan polivinil klorida yang banyak
diperdagangkan berasal dari minyak bumi yang sulit didegradasi dan tidak dapat
diperbarui (Mose dan Maranga 2011). Berbagai cara dilakukan untuk mengurangi
penggunaan plastik konvensional, salah satunya dengan menggunakan bioplastik.
Bioplastik dapat dibuat dengan cara pencampuran dan komposit. Pembuatan
bioplastik komposit di industri masih jarang dibandingkan dengan cara
pencampuran (Shen et al. 2009). Bioplastik komposit dapat dibuat dari bahan
dasar pati dan protein. Pati banyak digunakan sebagai bahan dasar bioplastik
karena relatif lebih murah dan lebih mudah didapat daripada bioplastik berbahan
dasar protein (Mali et al. 2005). Pati merupakan polisakarida yang tersusun atas
monomer glukosa yang dihubungkan dengan ikatan α-(1,4)-glikosidik. Pati dapat
diperoleh dari jagung, labu, kentang, ubi kayu, pisang, beras, dan sagu. Pati terdiri
atas 2 komponen utama, yaitu amilosa (10‒20%) dan amilopektin (80‒90%).
Amilosa terbentuk dari rantai linear D-glukosa, sedangkan amilopektin merupakan
amilosa dengan sejumlah cabang melalui ikatan α-(1,6). Molekul-molekul pati
membentuk suatu susunan agregat semi-kristalin yang disebut granul yang terdiri
atas daerah kristalin amilosa dan daerah amorf amilopektin. Daerah kristalin sulit
ditembus oleh air, enzim, dan bahan kimia, sedangkan daerah amorf kurang
kompak dan lebih mudah ditembus (Herawati 2011).
Penelitian mengenai pembuatan bioplastik berbahan dasar pati telah banyak
dilakukan, seperti pati singkong (Mali et al. 2005), pati yam (Durango et al. 2006),
dan pati tapioka (Flores et al. 2007). Bioplastik berbahan dasar pati tapioka lebih
jernih dibandingkan dengan jenis pati lainnya, sehingga secara visual baik untuk
digunakan sebagai bioplastik, terutama sebagai pengemas makanan (Maran et al.
2013). Komponen tapioka adalah pati (73.3‒84.9%), lipid (0.08‒1.54%), protein
(0.03‒0.60%), abu (0.02‒0.33%), dan sedikit fosfor. Kandungan amilosa dan
amilopektin pada tapioka berturut-turut 17% dan 83% (Herawati 2011).
Karakteristik utama suatu bioplastik dilihat dari kekuatan mekanik dan
permeabilitas uap air (Mose dan Maranga 2011). Bioplastik berbahan dasar pati
memiliki tekstur yang rapuh karena kadar amilopektin yang tinggi, yaitu 83%,
sehingga diperlukan bahan tambahan. Nisbah amilosa:amilopektin yang semakin
tinggi pada pati akan menghasilkan sifat mekanik bioplastik yang semakin baik.
HCl dapat digunakan untuk menghidrolisis ikatan amilopektin, sehingga akan
meningkatkan nisbah amilosa:amilopektin (Wuttisela et al. 2008). Hasil penelitian
Mali et al. (2005) juga menunjukkan bahwa penambahan pemlastis pada pati
dapat mengurangi kerapuhan bioplastik yang dihasilkan. Pada umumnya
bioplastik berbahan dasar pati diplastisasi menggunakan sorbitol dan gliserol.
Hasil penelitian Bourtoom (2008), pada konsentrasi yang sama, penambahan
2
sorbitol pada pati menghasilkan nilai kuat tarik yang lebih besar dibandingkan
dengan penambahan gliserol. Akan tetapi, penambahan sorbitol kurang
meningkatkan persen elongasi dibandingkan dengan penambahan gliserol,
sehingga diperlukan bahan tambahan lainnya untuk meningkatkan elastisitas
bioplastik yang dihasilkan. Hasil penelitian Wijaya (2013) menunjukkan bahwa
penambahan natrium alginat 20% dan sorbitol 1% dapat meningkatkan elongasi
dari 1.89% menjadi 6.25%. Natrium alginat adalah garam asam alginat, polimer
dari asam D-manuronat dan asam L-guluronat. Alginat diisolasi dari ganggang
cokelat atau Phaeophyceae (Song et al. 2011).
Selain memiliki sifat mekanik yang baik, bioplastik juga harus memiliki
nilai permeabilitas uap air yang rendah. Penambahan limonena yang bersifat
hidrofobik diharapkan dapat menurunkan nilai permeabilitas uap air. Menurut
Sarifudin (2013), penambahan limonena juga dapat meningkatkan elongasi plastik
berbahan dasar pati. Pada penambahan limonena 4% dihasilkan elongasi 8.29%
dan meningkat menjadi 12.64% ketika limonena yang ditambahkan sebanyak 8%.
Limonena merupakan senyawa golongan monoterpena monosiklik yang dapat
berfungsi sebagai antimikrob. Sekitar 90% ekstrak minyak jeruk mengandung
limonena, sisanya mirsena, linalool, oktanal, dan α-pinena (Istianto et al. 2006).
Bioplastik komposit pati tapioka terplastisasi sorbitol, natrium alginat, dan
limonena diharapkan memiliki sifat mekanik yang baik dengan nilai permeabilitas
uap air yang rendah. Pencirian diperlukan untuk membandingkan sifat mekanik
dan permeabilitas uap air bioplastik pada berbagai komposisi. Komposisi
bioplastik terbaik ditentukan berdasarkan ketebalan, bobot jenis, uji tarik, dan
permeabilitas uap air. Bioplastik dengan komposisi terbaik dianalisis morfologi
permukaan dan sifat termalnya. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan membuat
bioplastik komposit dari pati tapioka terplastisasi sorbitol, natrium alginat, dan
limonena dengan berbagai komposisi dan menentukan komposisi terbaik.
METODE
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan ialah piknometer 25 mL, alat uji tarik Instron
3369, mikroskop elektron pemayaran (SEM) JEOL JVISI-65-10LA, kalorimeter
pemayaran diferensial (DSC) Perkin Elmer, sentrifugasi kecepatan 5000 rpm
(putaran per menit), mikrometer sekrup, mixer, spektrometer inframerah
transformasi Fourier (FTIR) IRPrestige-21 Shimadzu, kempa hidraulik, blender,
dan peralatan kaca. Bahan-bahan yang digunakan ialah pati tapioka, sorbitol (food
grade), HCl (teknis), natrium alginat (teknis), NaHCO3, dan kulit jeruk medan.
Prosedur Penelitian
Penelitian ini dilakukan dalam 2 tahap, yaitu pembuatan bioplastik komposit
pati tapioka terplastisasi sorbitol, natrium alginat, dan limonena, pencirian
bioplastik yang telah dibuat, serta penentuan komposisi terbaik. Pencirian terdiri
atas ketebalan, bobot jenis, uji tarik, sifat termal, morfologi permukaan, dan
permeabilitas uap air. Bagan alir penelitian dapat dilihat pada Lampiran 1.
3
Ekstraksi Limonena dari Kulit Jeruk (BPPT 2001)
Kulit jeruk dicuci hingga bersih, kemudian direndam dalam larutan
NaHCO3 selama 24 jam. Setelah itu, kulit jeruk dipotong halus dan diblender, lalu
diperas dengan alat kempa hidraulik. Hasil perasan didekantasi hingga didapatkan
emulsi minyak. Minyak kulit jeruk dipisahkan dari emulsinya menggunakan
sentrifugasi dengan kecepatan 5000 rpm selama 30 menit. Minyak kulit jeruk
yang didapat, dipindahkan ke dalam botol berwarna gelap untuk menghindari
terjadinya oksidasi.
Analisis Gugus Fungsi
Minyak kulit jeruk dianalisis gugus fungsinya menggunakan spektrometer
FTIR untuk mengidentifikasi keberadaan limonena. Minyak kulit jeruk diukur
pada rentang bilangan gelombang 4000‒500 cm-1. Spektrum yang dihasilkan
merupakan hubungan antara bilangan gelombang dan persen transmitans,
kemudian dibandingkan dengan literatur.
Pembuatan Bioplastik Komposit Pati Tapioka, Natrium Alginat, dan
Limonena dengan Pemlastis Sorbitol (modifikasi Wijaya 2013)
Pati tapioka, natrium alginat, sorbitol, dan limonena ditimbang sesuai
dengan komposisi yang ditentukan (Tabel 1). Sebelum digunakan, kadar air dan
kadar abu pati tapioka ditentukan terlebih dahulu (AOAC 2006). HCl 1.6 M
sebanyak 1.8 mL ditambahkan ke dalam akuades sebanyak 150 mL. Kemudian
pati tapioka ditambahkan dan diaduk menggunakan mixer hingga homogen.
Selanjutnya sorbitol dan limonena ditambahkan ke dalam larutan pati tapioka
hingga homogen sambil dipanaskan pada suhu 40 °C. Setelah itu, natrium alginat
yang telah dilarutkan dalam akuades sebanyak 50 mL ditambahkan ke dalam
larutan tapioka dan diaduk hingga mengental dengan pemanasan pada 65‒70 °C.
Setelah mengental, campuran didiamkan selama 10 menit dan diaduk perlahan
hingga tidak terdapat gelembung udara, kemudian dicetak pada pelat mika.
Bioplastik dikeringkan pada suhu ruang selama 24 jam. Bioplastik yang telah
kering diuji ketebalan, bobot jenis, kuat tarik dan elongasi, serta permeabilitas uap
air. Komposisi bioplastik yang menunjukkan hasil yang baik dianalisis morfologi
permukaan dan sifat termalnya.
Bioplastik
A
B
C
D
E
F
G
H
I
Tabel 1 Komposisi bioplastik
Pati tapioka
Natrium alginat Limonena
(%b/b)
(%b/b)
(%b/b)
80.00
10.00
2.50
80.00
10.00
5.00
80.00
10.00
7.50
80.00
10.00
10.00
80.00
10.00
0.00
80.00
0.00
10.00
80.00
2.50
7.50
80.00
5.00
5.00
80.00
7.50
2.50
Sorbitol
(%b/b)
7.50
5.00
2.50
0.00
10.00
10.00
10.00
10.00
10.00
4
Uji Ketebalan (Maran et al. 2013)
Bioplastik yang telah kering diukur ketebalannya menggunakan mikrometer
sekrup. Ketebalan diukur sebanyak 10 kali ulangan pada posisi yang berbeda.
Hasil pengukuran dinyatakan dalam satuan mm.
Uji Bobot Jenis (Kemala et al. 2010)
Bioplastik dipotong dengan ukuran yang seragam. Kemudian dicatat
,
,
, dan
untuk setiap komposisi, masing-masing 3 kali ulangan. Bobot jenis
ditentukan dengan Persamaan 1.
[
Keterangan:
= bobot piknometer kosong (g)
= bobot piknometer + sampel (g)
= bobot piknometer + sampel + akuades (g)
= bobot piknometer + akuades (g)
= bobot jenis air (g mL-1)
= bobot jenis udara (g mL-1)
= bobot jenis sampel (g mL-1)
]
Uji Kuat Tarik dan Elongasi (ASTM D638 2005)
Bioplastik dipotong dengan ukuran 100 mm × 20 mm. Kedua ujung
bioplastik dijepit pada mesin penguji. Tombol start ditekan dan alat akan menarik
bioplastik hingga putus. Pengukuran dilakukan 2 kali ulangan untuk setiap
komposisi. Besarnya kuat tarik dan elongasi dapat ditentukan menggunakan
Persamaan 2 dan 3.
Keterangan:
= kuat tarik (MPa)
= tegangan maksimum (N)
= luas penampang lintang (lebar × tebal) (mm2)
�
�
�
Keterangan:
� = persentase elongasi (%)
� = pertambahan panjang bioplastik (mm)
� = panjang bioplastik awal (mm)
Analisis Termal
Alat DSC digunakan untuk analisis termal bioplastik. Bioplastik ditimbang
sebanyak 1.5 mg dan diletakkan pada krus DSC. Alat dikondisikan dan atmosfer
5
diatur menggunakan gas nitrogen 20 cc menit-1. Sampel dipanaskan 30‒300 °C
dengan kecepatan 10 °C menit-1. Hasil analisis berupa termogram dihasilkan di
komputer.
Analisis Morfologi (Arrieta et al. 2013)
Analisis SEM digunakan untuk mengamati morfologi permukaan bioplastik
dengan komposisi terbaik. Bioplastik dilapisi dengan emas dalam kondisi vakum.
Pengukuran dilakukan dengan tegangan 15 kV.
Uji Permeabilitas Uap Air (ASTM E96-95 1995)
Pengujian dilakukan dengan metode wet cup yang telah dimodifikasi.
Akuades dimasukkan ke dalam cawan petri. Cawan petri berisi akuades ditutup
dengan kertas aluminium yang dilubangi seluas 10% dari luas permukaan cawan
petri. Bagian tepi cawan petri harus tertutup rapat dan direkatkan dengan bantuan
lem epoksi. Cawan petri berisi air ditimbang sebagai bobot awal, kemudian
dimasukkan ke dalam oven selama 5 jam pada suhu 37 ± 0.5 °C. Setiap 1 jam,
cawan petri diambil dan ditimbang. Nilai laju transmisi uap air (WVTR) dan
permeabilitas uap air (WVP) masing-masing diperoleh menggunakan Persamaan
4 dan 5.
Keterangan:
= tekanan uap jenuh pada suhu 37 °C (6266.134 Pa)
= RH dalam cawan petri (100%)
= RH pada suhu 37 °C (81%)
= ketebalan bioplastik (m)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Gugus Fungsi Limonena
Limonena diekstraksi dari kulit jeruk medan. Kulit jeruk direndam dalam
NaHCO3 untuk melunakkan kulit jeruk agar mudah diperas menggunakan kempa
hidraulik. Hasil perasan didekantasi, lalu minyak kulit jeruk dipisahkan dari
emulsinya menggunakan sentrifugasi dengan kecepatan 5000 rpm selama 30
menit. Spektrum limonena dapat dilihat pada Gambar 1.
6
(a)
%T
(b)
υ (cm-1)
Gambar 1 Spektrum limonena hasil ekstraksi (a) dan standar (b) (NIST 2011)
Hasil analisis spektrum pada Tabel 2 menunjukkan minyak kulit jeruk
memiliki pita serapan ulur C‒H dengan intensitas tinggi pada bilangan gelombang
2924 cm-1, ulur C=C pada 1643 cm-1, lentur C‒H (sp2-s) 1,1-disubstitusi pada 887
cm-1, serta lentur C‒H (sp2-s) 1,1,2-trisubstitusi pada 799 cm-1. Tidak terdapat lagi
pita serapan lebar dari air pada 3700‒3000 cm-1. Namun masih ada pita serapan
C=O pada bilangan gelombang 1744 cm-1 yang menunjukkan bahwa limonena
yang berasal dari minyak kulit jeruk belum murni. Serapan C=O dapat berasal
dari oktanal yang terdapat pada minyak kulit jeruk (Istianto et al. 2006).
Limonena juga mudah mengalami oksidasi, sehingga gugus fungsi C=O juga
dapat berasal dari produk oksidasi limonena.
7
Tabel 2 Data pita serapan pada spektrum FTIR ekstrak dan standar limonena
Bilangan
Gugus fungsi
Limonena
gelombang (cm-1 )
(Pavia et al. 2009)
2924
Ulur C‒H
1744
Ulur C=O
Hasil ekstraksi
1643
Ulur C=C
kulit jeruk
1458
Lentur C-H
887
Lentur C‒H (sp2-s) 1,1-disubstitusi
799
Lentur C‒H (sp2-s) 1,1,2-trisubstitusi
3000‒2900
Ulur C-H
1700‒1600
Ulur C=C
NIST (2011)
1500‒1400
Lentur C-H
900
Lentur C‒H (sp2-s) 1,1-disubstitusi
800
Lentur C‒H (sp2-s) 1,1,2-trisubstitusi
Bioplastik
Pati tapioka yang digunakan sebagai bahan dasar pembuatan bioplastik
memiliki kadar air 12.64% (Lampiran 2) dan kadar abu 0.08% (Lampiran 3).
Kadar air tapioka yang terlalu tinggi dapat meningkatkan nilai permeabilitas uap
air bioplastik. Perbedaan kadar air dan kadar abu dipengaruhi oleh sumber dan
penyimpanan pati tapioka.
Pati tapioka dilarutkan dalam air dengan disertai pengadukan menggunakan
mixer, menghasilkan larutan tapioka berwarna putih. Setelah tapioka larut,
ditambahkan sorbitol dan limonena. Penambahan sorbitol bertujuan memplastisasi
larutan tapioka. Larutan yang dihasilkan berwarna kekuningan, dan semakin
banyak jumlah limonena yang ditambahkan, semakin pekat warna kuning larutan
tersebut. Natrium alginat ditambahkan dengan melarutkannya terlebih dahulu
dalam akuades. Penambahan natrium alginat menghasilkan larutan yang lebih
jernih, tetapi semakin banyak jumlah natrium alginat yang ditambahkan, larutan
berwarna kekuningan dan natrium alginat sulit larut dalam larutan tapioka.
Larutan tapioka dengan penambahan sorbitol, limonena, dan natrium alginat
dipanaskan hingga 60‒65 °C. Pada suhu tersebut granul pati mengalami
gelatinasi. Suhu gelatinasi merupakan suhu saat terbentuk gel dan terjadi kenaikan
viskositas (Flores et al. 2007). Setelah terjadi gelatinasi, larutan menjadi lebih
jernih. Larutan tersebut kemudian dicetak pada pelat mika dengan menggunakan
perekat sebagai pembatas di kedua sisi pelat. Digunakan 3 lapis perekat dengan
ketebalan 0.84 mm. Bioplastik yang telah dicetak, didiamkan pada suhu ruang
selama 24 jam.
Permukaan bioplastik tampak bening, ditunjukkan dengan terlihatnya label
huruf yang berada di bawah bioplastik (Gambar 2). Penambahan limonena
sebanyak 5.0%, 7.5%, dan 10.0% menyebabkan bioplastik yang dihasilkan kurang
homogen. Bioplastik bersifat homogen jika tidak terdapat perbedaan bentuk,
ukuran, maupun warna di antara komponen penyusunnya. Adanya perbedaan
kepolaran pada bahan penyusun menyebabkan bioplastik kurang homogen.
Limonena yang bersifat hidrofobik sulit larut dalam larutan tapioka yang bersifat
hidrofilik, sehingga hanya pada persentase komposisi limonena yang rendah, yaitu
8
2.5%, masih dihasilkan bioplastik yang secara visual memiliki tingkat
kehomogenan serupa dengan bioplastik tanpa limonena. Pengadukan juga menjadi
faktor penting yang memengaruhi tingkat kehomogenan.
(10.0:2.5:7.5)
(10:0:10)
(10:5:5)
(10.0:7.5:2.5)
(10:10:0)
(0:10:10)
(2.5:7.5:10.0)
(5:5:10)
(7.5:2.5:10.0)
Gambar 2 Bioplastik pada berbagai persentase perbandingan komposisi natrium
alginat:limonena:sorbitol
Ketebalan
Ketebalan setiap komposisi bioplastik diukur menggunakan mikrometer
sekrup merek Teclock dengan rentang ketebalan 0.01‒10 mm. Pengukuran
dilakukan pada 10 posisi berbeda di bagian atas, tengah, dan bawah bioplastik.
Rerata ketebalan yang dihasilkan bervariasi (Lampiran 4). Pada persentase
natrium alginat 10%, rerata ketebalan berkisar 0.0505 hingga 0.0520 mm. Gambar
3 menunjukkan, bioplastik tanpa penambahan limonena paling tebal, yaitu 0.0520
mm, lalu menurun dipengaruhi oleh variasi komposisi limonena dan sorbitol yang
ditambahkan.
Ketebalan (mm)
9
0.055
0.053
0.051
0.049
0.047
0.045
(0:10)
(2.5:7.5)
(5:5)
(7.5:2.5)
(10:0)
Limonena:sorbitol (%b/b)
Gambar 3 Rerata ketebalan bioplastik dengan persentase natrium alginat 10%
Ketebalan (mm)
Bioplastik dengan persentase sorbitol 10% memiliki kisaran nilai ketebalan
0.0493 hingga 0.0520 mm. Gambar 4 juga menunjukkan bahwa bioplastik tanpa
penambahan limonena lebih tebal dibandingkan bioplastik dengan penambahan
limonena. Pada persentase limonena yang sama, bioplastik dengan persentase
natrium alginat 10% memiliki rerata ketebalan yang lebih tinggi daripada
bioplastik dengan persentase sorbitol 10%. Natrium alginat merupakan polimer
alam yang dapat berfungsi sebagai pengental. Penambahan natrium alginat dapat
meningkatkan viskositas larutan pati, sehingga bioplastik dengan persentase
natrium alginat lebih tinggi akan lebih tebal (Dhanapal et al. 2012). Selain
viskositas, ketebalan bioplastik juga dipengaruhi oleh jumlah total padatan,
ketebalan cetakan, dan volume larutan (Kasfillah et al. 2013). Nilai ketebalan
yang dihasilkan digunakan untuk pengukuran nilai kuat tarik dan permeabilitas
uap air bioplastik setiap komposisi.
0.055
0.053
0.051
0.049
0.047
0.045
(10:0)
(7.5:2.5)
(5:5)
(2.5:7.5)
(0:10)
Limonena:natrium alginat (%b/b)
Gambar 4 Rerata ketebalan bioplastik dengan persentase sorbitol 10%
Bobot Jenis
Bobot jenis diukur menggunakan piknometer sebanyak 3 kali ulangan
sebagai pengujian awal untuk menentukan sifat mekanik bioplastik. Penghitungan
bobot jenis bioplastik untuk setiap komposisi diberikan pada Lampiran 5. Pada
bioplastik dengan persentase natrium alginat 10%, penambahan limonena
menurunkan bobot jenis (Gambar 5) dan hal ini didukung dengan penurunan
ketebalan. Bioplastik tanpa limonena memiliki bobot jenis paling tinggi, yaitu
10
Bobot jenis (g mL-1)
2.7392 g mL-1. Bobot jenis bioplastik sedikit menurun pada penambahan
limonena 2.5%, yaitu menjadi 2.6628 g mL-1. Ketidakteraturan bioplastik dengan
penambahan limonena menyebabkan penurunan nilai bobot jenis ini. Penambahan
limonena 5.0%, 7.5%, dan 10.0% menurunkan bobot jenis bioplastik secara
signifikan, karena meningkatnya ketidakhomogenan bioplastik yang dihasilkan.
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
(0:10)
(2.5:7.5)
(5:5)
(7.5:2.5)
(10:0)
Limonena:sorbitol (%b/b)
Gambar 5 Rerata bobot jenis bioplastik dengan persentase natrium alginat 10%
Bobot jenis (g mL-1)
Bioplastik dengan persentase sorbitol 10% juga mengalami penurunan
bobot jenis seiring dengan penambahan limonena (Gambar 6). Penambahan
limonena 2.5% menurunkan bobot jenis bioplastik menjadi 2.4217 g mL-1.
Bioplastik dengan komposisi natrium alginat:limonena:sorbitol (10.0:2.5:7.5)
memiliki bobot jenis yang lebih tinggi dibandingkan bioplastik dengan komposisi
(7.5:2.5:10.0). Natrium alginat berfungsi sebagai pengental, sehingga dapat
meningkatkan ketebalan bioplastik yang dihasilkan (Dhanapal et al. 2012).
Bioplastik yang tebal memiliki susunan yang rapat, sehingga bobot jenisnya juga
lebih besar.
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
(10:0)
(7.5:2.5)
(5:5)
(2.5:7.5)
(0:10)
Limonena:natrium alginat (%b/b)
Gambar 6 Rerata bobot jenis bioplastik dengan persentase sorbitol 10%
Tabel 3 menunjukkan bahwa rerata bobot jenis bioplastik yang dihasilkan
lebih tinggi daripada bioplastik dengan pemlastis gliserol maupun bioplastik
konvensional. Gliserol memiliki bobot molekul yang lebih rendah, sehingga dapat
lebih mudah memasuki rongga pati dibandingkan dengan sorbitol dan
meningkatkan ketidakteraturan (Bourtoom 2008). Derajat ketidakteraturan yang
11
meningkat ini akan menurunkan bobot jenis. Umumnya bioplastik berbahan dasar
pati memiliki bobot jenis pada kisaran 1.21‒1.29 g mL-1 (Shen et al. 2009).
Peningkatan nilai bobot jenis bioplastik disebabkan oleh penambahan natrium
alginat, limonena, dan sorbitol yang memengaruhi keteraturan bioplastik yang
dihasilkan.
Tabel 3 Perbandingan nilai bobot jenis bioplastik berbahan dasar pati dengan
plastik konvensional
Plastik
Bobot jenis (g mL-1)
natrium alginat:limonena:sorbitol
(10.0:2.5:7.5)
2.6628
(7.5:2.5:10.0)
2.4217
natrium alginat:limonena:gliserol
(10.0:2.5:7.5)
1.4556a
(7.5:2.5:10.0)
1.3043a
polietilena rapatan rendah
0.91‒0.92b
polietilena rapatan tinggi
0.94‒0.96b
polipropilena
0.90‒0.91b
polivinil klorida
1.30‒1.40b
a
Sumber: Defrimika (2014)
b
Sumber: Brandrup et al. (1999)
Kuat Tarik dan Elongasi
Kuat tarik dan elongasi merupakan parameter penting dalam menentukan
sifat mekanik bioplastik yang dihasilkan. Kuat tarik menunjukkan kekuatan
tegangan maksimum bioplastik dalam menahan gaya yang diberikan.
Penghitungan kuat tarik menggunakan data rerata ketebalan bioplastik setiap
komposisi. Selain kuat tarik, penghitungan elongasi atau perpanjangan putus juga
dilakukan yang dinyatakan dalam persen. Penghitungan kuat tarik dan elongasi
ditunjukkan pada Lampiran 6. Pada persentase natrium alginat 10%, bioplastik
tanpa penambahan limonena memiliki nilai kuat tarik paling tinggi, yaitu 15.56
MPa. Penambahan limonena menurunkan nilai kuat tarik yang didukung dengan
menurunnya nilai bobot jenis. Semakin banyak limonena yang ditambahkan,
semakin rendah nilai kuat tariknya (Gambar 7). Pada bioplastik dengan komposisi
natrium alginat:limonena:sorbitol (10.0:2.5:7.5), penurunan nilai kuat tarik tidak
signifikan, yaitu menjadi 15.35 MPa. Akan tetapi, pada penambahan limonena
5.0%, 7.5%, dan 10.0% terjadi penurunan nilai kuat tarik yang signifikan akibat
bioplastik yang dihasilkan semakin kurang homogen.
Kuat tarik (MPa)
12
16
14
12
10
8
6
4
2
(0:10)
(2.5:7.5)
(5:5)
(7.5:2.5)
(10:0)
Limonena:sorbitol (%b/b)
Gambar 7 Rerata kuat tarik bioplastik dengan persentase natrium alginat
10%
Kuat tarik (MPa)
Bioplastik dengan persentase sorbitol 10% juga mengalami penurunan nilai
kuat tarik dengan penambahan limonena (Gambar 8). Bioplastik dengan
komposisi natrium alginat:limonena:sorbitol (7.5:2.5:10.0) memiliki nilai kuat
tarik 13.65 MPa. Hasil penelitian Arrieta et al. (2013) menunjukkan sifat
limonena sebagai pemlastis yang dapat menurunkan nilai kuat tarik bioplastik
berbahan dasar PLA. Pada persentase limonena yang sama, bioplastik dengan
persentase natrium alginat 10% memiliki rerata nilai kuat tarik yang lebih tinggi
dibandingkan bioplastik dengan persentase sorbitol 10%. Sorbitol sebagai
pemlastis lebih meningkatkan ketidakteraturan ikatan antarmolekul pada pati,
sehingga kuat tarik bioplastik yang dihasilkan lebih rendah (Bourtoom 2008).
16
14
12
10
8
6
4
2
(10:0)
(7.5:2.5)
(5:5)
(2.5:7.5)
(0:10)
Limonena:natrium alginat (%b/b)
Gambar 8 Rerata kuat tarik bioplastik dengan persentase sorbitol 10%
Penambahan limonena 2.5% mampu meningkatkan elongasi bioplastik.
Elongasi bioplastik tanpa penambahan limonena, yaitu 2.43% naik menjadi 2.47%
(Gambar 9). Namun ketidakhomogenan bioplastik dengan penambahan lebih
banyak limonena 5.0%, 7.5%, dan 10.0% menurunkan nilai elongasi yang
dihasilkan. Penurunan nilai elongasi bioplastik juga sebanding dengan penurunan
persentase sorbitol yang ditambahkan.
13
Elongasi (%)
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
(0:10)
(2.5:7.5)
(5:5)
(7.5:2.5)
(10:0)
Limonena:sorbitol (%b/b)
Gambar 9 Rerata elongasi bioplastik dengan persentase natrium alginat 10%
Hasil yang serupa ditunjukkan oleh bioplastik dengan persentase sorbitol
10%.
Elongasi
tertinggi
diperoleh
pada
komposisi
natrium
alginat:limonena:sorbitol (7.5:2.5:10.0), yaitu 2.52%, kemudian menurun ketika
limonena yang ditambahkan mencapai 5.0%, 7.5%, dan 10.0% (Gambar 10).
Penurunan elongasi juga disebabkan bioplastik yang dihasilkan tidak homogen,
sehingga rapuh dan permukaannya kasar. Bioplastik dengan komposisi natrium
alginat:limonena:sorbitol (10.0:2.5:7.5) memiliki nilai elongasi lebih rendah
dibandingkan bioplastik dengan komposisi (7.5:2.5:10.0). Sorbitol yang
merupakan pemlastis pati bekerja dengan cara meningkatkan volume bebas ikatan
antarmolekul pati, sehingga derajat ketidakteraturan meningkat. Hal ini dapat
meningkatkan elongasi dan menurunkan nilai kuat tarik (Bourtoom 2008).
Elongasi (%)
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
(10:0)
(7.5:2.5)
(5:5)
(2.5:7.5)
(0:10)
Limonena:natrium alginat (%b/b)
Gambar 10 Rerata elongasi bioplastik dengan persentase sorbitol 10%
Bioplastik dengan penambahan limonena 2.5% memiliki sifat mekanik yang
paling baik. Hal ini ditunjukkan dengan nilai elongasi yang paling tinggi disertai
dengan nilai kuat tarik yang lebih tinggi dibandingkan dengan penambahan
limonena 5.0%, 7.5%, dan 10.0%. Tabel 4 menunjukkan bahwa pada persentase
komposisi yang sama, bioplastik dengan pemlastis sorbitol memiliki nilai kuat
tarik yang lebih tinggi dan elongasi yang lebih rendah dibandingkan bioplastik
dengan pemlastis gliserol. Gliserol memiliki bobot molekul yang lebih rendah,
sehingga lebih mudah memasuki rongga-rongga pati (Bourtoom 2008).
14
Tabel 4 Perbandingan nilai kuat tarik dan elongasi bioplastik berbahan dasar pati
dengan plastik konvensional
Kuat tarik
Plastik
Elongasi (%)
(MPa)
natrium alginat:limonena:sorbitol
(10.0:2.5:7.5)
15.35
2.47
(7.5:2.5:10.0)
13.65
2.52
natrium alginat:limonena:gliserol
(10.0:2.5:7.5)
10.88
4.31a
(7.5:2.5:10.0)
8.76
12.24a
polietilena rapatan rendah
8.30‒31
100‒650b
polietilena rapatan tinggi
22‒31
100‒1200b
polipropilena
31‒41
100‒600b
polivinil klorida
41‒52
40‒80b
a
Sumber: Defrimika 2014
b
Sumber: Stevens (1999)
Nilai kuat tarik yang dihasilkan sebanding dengan bobot jenisnya. Semakin
teratur struktur bioplastik, bobot jenis dan kuat tariknya semakin meningkat.
Bioplastik konvensional umumnya memiliki nilai kuat tarik dan elongasi yang
tinggi.
Nilai
kuat
tarik
bioplastik
dengan
komposisi
natrium
alginat:limonena:sorbitol (10.0:2.5:7.5) dan (7.5:2.5:10.0) telah berada pada
kisaran polietilena rapatan rendah (LDPE). Akan tetapi, nilai elongasi LDPE
masih jauh lebih baik dibandingkan dengan bioplastik berbahan dasar pati.
Berdasarkan hal ini, bioplastik yang dibuat belum memungkinkan untuk aplikasi
sebagai plastik kemasan. Kendati demikian, plastik yang dihasilkan telah dapat
digunakan sebagai edible film.
Sifat Termal
Analisis termal dilakukan menggunakan DSC untuk mengidentifikasi efek
termal berupa perubahan kimiawi atau fisis pada sampel yang dipanaskan dengan
laju konstan. Analisis dilakukan terhadap bioplastik terbaik dengan komposisi
natrium alginat:limonena:sorbitol (10.0:2.5:7.5) dan (7.5:2.5:10.0). Bioplastik
dengan komposisi natrium alginat:limonena:sorbitol (10.0:2.5:7.5) meleleh pada
77.75 °C (Gambar 11). Suhu leleh bioplastik ini mendekati suhu leleh pati yang
merupakan komponen dominan dalam bioplastik tersebut. Pati memiliki puncak
suhu leleh yang lebar pada kisaran 80‒130 °C (Bertolini 2010). Tidak terdapat
puncak suhu leleh natrium alginat pada suhu 92.6 °C (Abdorreza et al. 2011),
yang menunjukkan bahwa bioplastik yang dihasilkan homogen.
15
Gambar 11 Termogram bioplastik komposisi natrium alginat:limonena:sorbitol
(10.0:2.5:7.5)
Bioplastik
dengan
komposisi
natrium
alginat:limonena:sorbitol
(7.5:2.5:10.0) memiliki suhu leleh 75.64 °C (Gambar 12). Suhu leleh ini lebih
rendah dibandingkan dengan komposisi sebelumnya. Penambahan lebih banyak
sorbitol meningkatkan derajat ketidakteraturan yang menyebabkan suhu leleh
bioplastik menurun. Semakin banyak jumlah sorbitol yang ditambahkan,
diperkirakan semakin besar penurunan suhu leleh bioplastik tersebut. Hal ini
didukung dengan nilai bobot jenis dan kuat tarik bioplastik komposisi natrium
alginat:limonena:sorbitol (10.0:2.5:7.5) yang lebih tinggi dibandingkan dengan
komposisi (7.5:2.5:10.0).
Gambar 12 Termogram bioplastik komposisi natrium alginat:limonena:sorbitol
(7.5:2.5:10.0)
16
Morfologi Permukaan
Analisis morfologi menggunakan SEM dilakukan pada bioplastik yang
paling homogen secara visual, yaitu bioplastik dengan komposisi natrium
alginat:limonena:sorbitol (7.5:2.5:10.0). Pada perbesaran 150× dan 1500×,
bioplastik terlihat homogen dengan komponen yang terdistribusi secara merata
pada matriks bioplastik (Gambar 13). Kehomogenan ditunjukkan dengan tidak
terdapatnya perbedaan fasa pada permukaan bioplastik. Hasil ini sejalan dengan
diperolehnya puncak suhu leleh tunggal pada termogram DSC. Adanya
gelembung udara timbul pada saat proses pencetakan.
(a)
(b)
Gambar 13 Morfologi bioplastik komposisi natrium alginat:limonena:sorbitol
(7.5:2.5:10.0) pada perbesaran 150× (a) dan 1500× (b)
Permeabilitas Uap Air
Bioplastik dengan persentase limonena 2.5% memiliki sifat mekanik yang
baik. Namun bioplastik juga harus tahan terhadap uap air terutama untuk aplikasi
sebagai pengemas makanan, agar makanan yang dikemas lebih tahan lama.
Kemampuan suatu bioplastik untuk menahan perpindahan uap air diukur dari nilai
permeabilitas uap airnya (WVP). Semakin kecil nilai WVP, semakin baik
bioplastik tersebut menahan uap air dan semakin baik pula untuk digunakan
sebagai pengemas makanan. Pengukuran dilakukan selama 5 jam pada suhu 37
°C. Data ketebalan dan laju transmisi uap air digunakan dalam penghitungan
WVP pada Lampiran 7. Pada bioplastik dengan persentase natrium alginat 10%,
bioplastik tanpa penambahan limonena memiliki nilai WVP sebesar 5.1783×10-9
g det-1 m-1 Pa-1 (Gambar 14). Penambahan limonena sebanyak 2.5% mampu
menurunkan nilai WVP hingga 4.9477×10-9 g det-1 m-1 Pa-1. Nilai WVP terendah
ditunjukkan oleh bioplastik dengan komposisi natrium alginat:limonena:sorbitol
(10.0:7.5:2.5), yaitu 4.6307×10-9 g det-1 m-1 Pa-1.
WVP (×10-9 g det-1 m-1
Pa-1)
17
6
5
4
3
2
(0:10)
(2.5:7.5)
(5:5)
(7.5:2.5)
(10:0)
Limonena:sorbitol (%b/b)
Gambar 14 Rerata WVP bioplastik dengan persentase natrium alginat 10%
WVP (×10-9 g det-1 m-1
Pa-1)
Bioplastik dengan persentase sorbitol 10% juga menunjukkan penurunan
nilai WVP dengan penambahan limonena 2.5%, yaitu 4.2419×10-9 g det-1 m-1 Pa-1
(Gambar 15). Nilai WVP terendah diperoleh pada komposisi (2.5:7.5:10.0), yaitu
4.0112×10-9 g det-1 m-1 Pa-1. Seperti pada bioplastik dengan komposisi natrium
alginat 10%, bioplastik dengan komposisi sorbitol 10% juga mengalami
penurunan nilai WVP ketika ditambahkan limonena. Hal ini disebabkan limonena
yang ditambahkan bersifat hidrofobik, sementara proses perpindahan uap air
umumnya terjadi pada bagian hidrofilik bioplastik. Nisbah hidrofilik-hidrofobik
komponen bioplastik memengaruhi nilai WVP (Garcia et al. 2000). Semakin
banyak komponen yang bersifat hidrofobik, semakin rendah nilai WVP. Akan
tetapi, nilai WVP justru meningkat pada bioplastik dengan penambahan limonena
10%. Ketidakhomogenan yang disebabkan oleh tingginya persentase limonena
yang ditambahkan diduga menyebabkan hal ini.
6
5.5
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
(10:0)
(7.5:2.5)
(5:5)
(2.5:7.5)
(0:10)
Limonena:natrium alginat (%b/b)
Gambar 15 Rerata WVP bioplastik dengan persentase sorbitol 10%
Bioplastik
dengan
komposisi
natrium
alginat:limonena:sorbitol
(7.5:2.5:10.0) dapat menurunkan nilai WVP lebih besar dibandingkan dengan
komposisi (10.0:2.5:7.5). Perbedaan nilai ini terkait dengan perbedaan persentase
natrium alginat dan sorbitol yang ditambahkan. Natrium alginat memiliki
kemampuan meningkatkan WVP lebih besar dibandingkan dengan sorbitol. Selain
itu, menurut Fakhoury et al. (2012), natrium alginat dapat meningkatkan volume
bebas ikatan antarmolekul pada pati, sehingga memungkinkan terjadinya transfer
18
uap air. Semakin sedikit jumlah natrium alginat yang ditambahkan, nilai WVP
yang dihasilkan lebih kecil.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Bioplastik dibuat dari komposit pati tapioka dengan pemlastis sorbitol,
natrium alginat, dan limonena pada berbagai komposisi. Penambahan limonena
2.5% menurunkan nilai bobot jenis, kuat tarik, dan permeabilitas uap air, serta
meningkatkan elongasi. Penambahan limonena 2.5% menunjukkan sifat mekanik
bioplastik yang lebih baik dibandingkan bioplastik dengan penambahan limonena
5.0%, 7.5%, dan 10.0%. Pada analisis termal, bioplastik dengan komposisi
natrium alginat:limonena:sorbitol (10.0:2.5:7.5) memiliki suhu leleh lebih tinggi
dibandingkan dengan komposisi (7.5:2.5:10.0). Bioplastik dengan komposisi
natrium alginat:limonena:sorbitol (7.5:2.5:10.0) terlihat homogen ketika dianalisis
menggunakan SEM. Hal ini didukung dengan terdapatnya puncak suhu leleh
tunggal pada termogram DSC.
Saran
Penambahan surfaktan diperlukan untuk mencampur bahan yang memiliki
hidrofilisitas yang berbeda. Selain itu, dapat digunakan metode pengadukan yang
lebih baik agar dihasilkan campuran yang lebih homogen pada bioplastik dengan
penambahan limonena 5.0%, 7.5%, dan 10.0%.
DAFTAR PUSTAKA
Abdorreza MN, Cheng LH, Karim AA. 2011. Effect of plasticizers on thermal
properties and heat sealability of sago starch films. J Food Hyd. 25:5660.doi:10.1016/j.foodhyd.2010.05.005.
[AOAC] Association of Official Analytical Chemist. 2006. Official Methods of
AOAC International. Ed ke-14. Arlington (US):AOAC.
Arrieta MP, Lopez J, Ferrandiz S, Peltzer MA. 2013. Characterization of PLAlimonene blends for food packaging application. Polymer Testing. 32:760768.doi:10.1016/j.polymertesting.2013.03.016.
[ASTM] American Society for Testing and Materials. 1995. Standard Test
Methods for Water Vapor Transmission of Materials. E96-95. Philadelphia
(US): ASTM.
[ASTM] American Society for Testing and Materials. 2005. Standard Test
Methods for Tensile Properties of thin Plastic Sheeting. D638. Philadelphia
(US): ASTM.
Bertolini AC. 2010. Starches: Characterization, Properties, and Applications.
Boca Raton (US): CRC Pr.
19
Bourtoom T. 2008. Plasticizer effect on the properties of biodegradable blend film
from rice starch-chitosan. J Sci Technol. 30(1):149-165.
[BPPT] Badan Pusat Pengkajian Teknologi. 2001. Teknologi Tepat Guna
Pengolahan Minyak Kulit Jeruk. Padang (ID): Dewan Ilmu Pengetahuan.
Brandrupt J, Immergut EH, Grulke EA. 1999. Polymer Handbook. Hoboken (US):
J Wiley.
Defrimika O. 2014. Film pati tapioka terplastisasi gliserol dengan penambahan
natrium alginat dan aditif limonena kulit jeruk [skripsi], siap terbit. Bogor
(ID): Institut Pertanian Bogor.
Dhanapal A, P Sasikala, Rajamani L, V Kavitha, G Yazhini, Banu MS. 2012.
Edible films from polysaccharides. Food Sci & Qual Manage. 3:9-17.
Durango AM, Soares NFF, Benevides S, Teixeira J, Carvalho M, Wobeto C,
Andrade NJ. 2006. Development and evaluation of an edible antimicrobial
film based on yam starch and chitosan. Packag Technol Sci. 19:5559.doi:10.1002/pts.713.
Fakhoury FM, Martelli SM, Bertan LC, Yamashita F, Mei LHI, Queiroz FPC.
2012. Edible films made from blends of manioc starch and gelatin-influence
of different types of plasticizer and different levels of macromolecules on
their
properties.
Food
Sci
&
Technol.
49:149154.doi:10.1016/j.lwt2012.04.017.
Flores S, Fama L, Rojas AM, Goyanes S, Gerschenson L. 2007. Physical
properties of tapioca-starch edible film: influence of film making and
potassium
sorbate.
J
Food
Res
Int.
40:257265.doi:10.1016/j.foodres.2006.02.004.
Garcia MA, Martino MN, Zaritzky NE. 2000. Lipid addition to improve barrier
properties of edible starch-based films and coatings. JFS. 65(6):941-947.
Herawati H. 2011. Potensi pengembangan produk pati tahan cerna sebagai pangan
fungsional. J Litbang Pertanian. 30(1):31-39.
Istianto M, Untung K, Mulyadi, Trisyono YA, Yuwono T. 2006. Komposisi dan
konsentrasi senyawa dalam minyak atsiri jeruk manis dan jeruk besar
terhadap perkembangan tungau Panonychus citri McGregor. J Hort.
16(1):40-49.
Kasfillah, Sumarni W, Pratjojo W. 2013. Karakterisasi edible film dari tepung biji
nangka dan agar-agar sebagai pembungkus jenang. Indo J Chem Sci.
2(3):241-246.
Kemala T, Fahmi MS, Achmadi SS. 2010. Pembuatan dan pencirian polipaduan
polistirena-pati. Indones J Mat Sci. 12(1):30-35.
[Kemenperin] Kementerian Perindustrian. 2013. Konsumsi bioplastik. Berita
Industri [Internet]. [diunduh 2014 Jun 18]. Tersedia pada:
http://www.kemenperin.go.id/artikel/6262/semester-I,-konsumsi-bioplastik1,9-juta-ton.
Mali S, Sakanaka LS, Yamashita F, Grossmann MVE. 2005. Water sorption and
mechanical properties of cassava starch films and their relation to
plasticizing effect. Carbohydr Polym.doi:10.1016/j.carbpol.2005.01.003.
Maran JP, Sivakumar V, Sridhar R, Thirugnanasambandham K. 2013.
Development of model for barrier and optical properties of tapioca starch
based edible film. Carbohydr Polym. 92:1335-1347.doi:10.1016/j.
carbpol.2012.09.069.
20
Mose BR, Maranga SM. 2011. A review on starch based nanocomposites for
bioplastic materials. J Mat Sci Eng. 1:239-245.
[NIST] National Institute of Standards and Technology. 2011. Limonene.
Standard Reference Data Program [Internet]. [diunduh 2013 Des 21].
Tersedia pada: http://webbook.nist.gov/chemistry.
Pavia DL, Lampman GM, Kriz GS, Vyvyan JR. 2009. Introduction to
Spectroscopy. Washington (US): Brooks/Cole Cengage Learning.
Sarifudin A. 2013. Pencirian bioplastik komposit tepung singkong dan natrium
alginat dengan aditif limonena kulit jeruk [skripsi]. Bogor (ID): Institut
Pertanian Bogor.
Shen Li, Haufe J, Pazel MK. 2009. Product overview and market projection of
emerging bio-based plastics [ulasan]. EPNOE. Utrecht (NL): Universitas
Utrecht.
Song Y, Liu L, shen H, You J, Luo Y. 2011. Effect of sodium alginate-based
edible coating containing different anti-oxidants on quality and shelf life of
refrigerated bream (Megalobrama amblycephala). Food Cont. 22:608615.doi:10.1016/jfoodcont.2010.10.012.
Stevens MP. 1999. Polymer Chemistry: An Introduction. New York (US): Oxford
Univ Pr.
Wijaya DR. 2013. Pencirian edible film pati tapioka terplastisasi sorbitol dengan
penambahan natrium alginat [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Wuttisela K, Shobsngob S, Triampo W, Triampo D. 2008. Amylose/amylopectin
simple determination in acid hydrolyzed tapioca starch. J Chil Chem Soc.
53(3):1565-1567.
21
LAMPIRAN
Lampiran 1 Bagan alir penelitian
Alginat (%b/b)
(2.5, 5.0, 7,5 dan 10.0)
Tapioka
80%
+ HCl, akuades
dipanaskan
+ akuades
dipanaskan
Larutan tapioka
Larutan alginat
Sorbitol (%b/b)
(2.5, 5.0, 7.5 dan 10.0)
Larutan tapioka
terplastisasi sorbitol
Larutan tapioka-alginat
terplastisasi sorbitol
Limonena (%b/b)
(2.5, 5.0, 7.5, 10.0)
Larutan tapioka-alginat-limonena
terplastisasi sorbitol
dicetak
Bioplastik
Uji ketebalan
Uji WVP
Uji bobot jenis
Uji tarik
Analisis termal
Analisis morfologi
permukaan
22
Lampiran 2 Data kadar air pati tapioka
Bobot
Bobot pati Bobot cawan +
cawan
Ulangan
(g)
pati kering (g)
kosong (g)
1
21.6603
2.0073
23.4178
2
21.6603
2.0073
23.4147
3
21.6603
2.0073
23.4088
Bobot pati
kering (g)
Kadar
air (%)
1.7575
1.7544
1.7485
12.44
12.60
12.89
Contoh penghitungan:
Bobot pati kering = (bobot cawan + pati kering) – bobot cawan kosong
= 23.4178 – 21.6603 g
= 1.7575 g
adar air
adar air
o ot pati o ot pati kerin
o ot pati
2.0073 1.7575
2.0073
adar air 12.44%
erata kadar air
12.44 12.60 12.89 %
3
erata kadar air 12.64%
100%
23
Lampiran 3 Data kadar abu pati tapioka
Bobot cawan
Ulangan
Bobot pati (g)
kosong (g)
1
25.9679
2.0092
2
25.9679
2.0092
3
25.9679
2.0092
Bobot cawan
berisi abu (g)
25.9694
25.9700
25.9695
Contoh penghitungan:
adar a u
o ot ca an erisi a u o ot ca an koson
o ot pati
adar a u
25.9694 25.9679
2.0092
adar a u
0.07%
100%
erata kadar a u
0.07 0.10 0.08 %
3
erata kadar a u
0.08%
100%
Kadar abu
(%)
0.07
0.10
0.08
24
Lampiran 4 Data ketebalan bioplastik setiap komposisi
Bioplastik
Ulangan
A
B
C
D
E
F
1
0.0510 0.0510 0.0500 0.0510 0.0510 0.0510
2
0.0520 0.0520 0.0520 0.0520 0.0530 0.0480
3
0.0510 0.0520 0.0510 0.0510 0.0510 0.0510
4
0.0520 0.0510 0.0510 0.0510 0.0520 0.0470
5
0.0520 0.0520 0.0520 0.0510 0.0520 0.0480
6
0.0530 0.0520 0.0510 0.0500 0.0520 0.0480
7
0.0520 0.0530 0.0510 0.0490 0.0510 0.0510
8
0.0530 0.0500 0.0520 0.0510 0.0530 0.0490
9
0.0520 0.0510 0.0520 0.0500 0.0520 0.0510
10
0.0510 0.0520 0.0520 0.0490 0.0530 0.0490
Rerata
0.0519 0.0516 0.0514 0.0505 0.0520 0.0493
(mm)
G
0.0520
0.0510
0.0500
0.0510
0.0520
0.0520
0.0510
0.0520
0.0500
0.0520
H
0.0520
0.0520
0.0520
0.0520
0.0520
0.0500
0.0520
0.0510
0.0520
0.0500
I
0.0520
0.0520
0.0510
0.0520
0.0510
0.0510
0.0530
0.0510
0.0520
0.0530
0.0513
0.0515 0.0518
25
Lampiran 5 Data bobot jenis bioplastik setiap komposisi
Bobot (g)
Bioplastik Ulangan
W0
W1
W2
W3
A
B
C
D
E
F
G
H
I
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
15.8057
Contoh penghitungan:
40.6851 15.8057
25 m
0.9952 m
0.00125 m
1
1
15.8095
15.8095
15.8096
15.8088
15.8088
15.8086
15.8089
15.8088
15.8090
15.8102
15.8098
15.8098
15.8102
15.8100
15.8101
15.8092
15.8093
15.8092
15.8094
15.8092
15.8095
15.8107
15.8103
15.8106
15.8102
15.8103
15.8102
40.6875
40.6874
40.6876
40.6866
40.6865
40.6866
40.6864
40.6863
40.6864
40.6862
40.6861
40.6861
40.6879
40.6879
40.6879
40.6867
40.6866
40.6865
40.6873
40.6870
40.6871
40.6881
40.6877
40.6878
40.6876
40.6879
40.6878
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
40.6851
Bobot
Rerata
jenis
bobot jenis
(g mL-1) (g mL-1)
2.6991
2.6628
2.5193
2.7701
1.9270
1.9336
1.8137
2.0601
1.6753
1.6465
1.6230
1.6413
1.3168
1.3161
1.3158
1.3158
2.6323
2.7392
2.8506
2.7346
1.8322
1.7317
1.7052
1.6578
2.4530
2.2427
2.1755
2.0996
2.4861
2.3295
2.2873
2.2150
2.2376
2.4217
2.5413
2.4861
26
15.8095 15.8057
40.6851 15.8057 40.6875 15.8095
2.6991 m
1
erata
erata
2.6991 2.5193 2.7701
3
erata
2.6628 m
1
m
1
0.9952 0.00125 0.00125
27
Lampiran 6 Data kuat tarik dan elongasi bioplastik setiap komposisi
Panjang
Kuat
Elongasi Rerata Fmaks
(mm)
Bioplastik Ulangan
tarik
(%)
(%)
(N)
(MPa)
Awal Akhir
1
70.00 71.84
2.63
15.59
15.02
A
2.47
2
70.00 71.62
2.31
16.27
15.67
1
70.00 71.70
2.43
13.81
13.38
B
2.41
2
70.00 71.67
2.39
14.78
14.32
1
70.00 71.52
2.17
13.72
13.35
C
2.19
2
70.00 71.54
2.20
14.02
13.64
1
70.00 71.35
1.93
12.72
12.59
D
1.90
2
70.00 71.31
1.87
12.91
12.78
1
70.00 71.72
2.46
16.29
15.66
E
2.43
2
70.00 71.68
2.40
16.07
15.45
1
70.00 71.00
1.43
7.12
7.22
F
1.39
2
70.00 70.94
1.34
7.45
7.56
1
70.00 71.16
1.66
9.91
9.66
G
1.65
2
70.00 71.15
1.64
11.94
11.64
1
70.00 71.35
1.93
12.17
11.82
H
1.92
2
70.00 71.33
1.90
12.38
12.02
1
70.00 71.73
2.47
13.85
13.37
I
2.