Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Perbaikan Karakteristik Biofoam
Selain itu juga ditambahkan beberapa bahan lain seperti magnesium stearat yang berfungsi sebagai demolding agent untuk memudahkan biofoam terlepas dari
cetakan. Adapun karakterisasi yang dilakukan terhadap biofoam yang dihasilkan sama
halnya dengan yang dilakukan pada tahapan sebelumnya yaitu meliputi sifat fisik, mekanik, dan biodegradabilitas dari biofoam
Pengamatan terhadap parameter kadar air menunjukkan adanya penurunan kadar air dibandingkan dengan hasil pada tahap pertama. Pada tahapan ke dua ini,
kadar air biofoam berkisar antara 5,72-7,73 sementara pada tahap pertama berkisar 6,28-8,06. Hasil uji statistik menunjukkan bahwa konsentrasi PVOH
berpengaruh terhadap kadar air biofoam Tabel 20 dan Lampiran 11. Hal ini sejalan dengan penelitian Salgado et al. 2008 yang menyatakan bahwa penurunan
kadar air dipengaruhi oleh penambahan polimer sintetik, protein dan serat. Pada Gambar 25 terlihat bahwa semakin tinggi konsentrasi PVOH maka kadar air akan
semakin berkurang. Hal ini kemungkinan besar disebabkan karena PVOH bersifat lebih hidrofobik dibandingkan pati. Hal ini didukung penelitian Cinelli et al.
2006 yang menyatakan bahwa penambahan PVOH 10-30 pada campuran pati kentang dapat meningkatkan fleksibilitas dan ketahanan terhadap air dari biofoam.
Tabel 20. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Kadar Air Biofoam Konsentrasi PVOH
Rasio Tapioka : Ampok 3 : 1
2 : 2 6,82
b
7,41
c
10 7,73
c
6,84
bc
20 30
40 50
7,15
b
6,28
a
6,92
b
6,66
ab
6,33
ab
6,29
ab
5,91
a
5,72
a
Rata-rata Kelompok 6,93
B
6,42
A
Keterangan : -
Huruf kecil yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan perbedaan yang signifikan antar perlakuan
- Huruf besar yang berbeda pada kolom yang berbeda menunjukkan perbedaan yang
signifikan antar kelompok
Selain itu, pengaruh dari rasio tapioka:ampok juga turut berpengaruh terhadap kadar air biofoam pada tahapan ini. Peningkatan rasio ampok dari 25 menjadi
50 dapat menurunkan kadar air kurang lebih sebesar 1. Hal ini sejalan dengan hasil penelitian Benezet et al. 2011, yang menyebutkan bahwa penambahan serat
akan memperbaiki sensitivitas pati terhadap air.
Gambar 25. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Kadar Air Biofoam Penambahan polimer sintetik umumnya mampu meningkatkan hidrofobisitas
biofoam, namun pada penelitian ini peningkatan konsentrasi PVOH tidak berpengaruh terhadap penurunan daya serap air sebagaimana tersaji pada Tabel 21,
Gambar 26. Hasil uji statistik pada Lampiran 12 juga menunjukkan hal yang serupa. Tampaknya penggunaan polimer sintetik PVOH yang juga mengandung
gugus hidroksil menyebabkan penyerapan air pada produk biofoam tersebut tetap tinggi. Shogren et al. 1998, menyatakan bahwa penambahan PVOH dalam
konsentrasi tinggi baru mampu meningkatkan ketahanan foam terhadap kontak langsung dengan air.
Daya serap air umumnya dipengaruhi oleh komposisi bahan baku, kristalinitas, serta mikrostruktur biofoam tersebut. Perbedaan mikrostruktur sendiri
dipengaruhi oleh kemampuan biofoam untuk melakukan ekspansi yang berpengaruh pada ketebalan dinding sel dan ukuran selnya Benezet et al., 2011.
y = 0,001x
2
- 0,073x + 7,434 R² = 0,944
y = -0,001x
2
+ 0,025x + 7,058 R² = 0,612
0,00 1,00
2,00 3,00
4,00 5,00
6,00 7,00
8,00 9,00
10 20
30 40
50
K a
d a
r A
ir
Konsentrasi PVOH
Rasio 2:2 Rasio 3:1
Styrofoam
Tabel 21. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Daya Serap Air Biofoam Konsentrasi PVOH
Rasio Tapioka : Ampok 3 : 1
2 : 2 40,63
a
36,80
a
10 40,45
a
36,56
a
20 34,12
a
40,94
a
30 28,72
a
34,04
a
40 39,18
a
44,22
a
50 34,99
a
30,19
a
Rata-rata Kelompok 36,81
A
38,46
A
Keterangan : -
Huruf kecil yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan perbedaan yang signifikan antar perlakuan
- Huruf besar yang berbeda pada kolom yang berbeda menunjukkan perbedaan yang
signifikan antar kelompok
Gambar 26. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Daya Serap Air Biofoam Tidak seperti halnya tapioka, PVOH tidak memiliki kemampuan untuk
berekspansi tanpa adanya blowing agent. Dengan demikian, peningkatan prosentase PVOH akan mengurangi kemampuan ekspansi biofoam karena
berkurangnya jumlah pati pada adonan sehingga proses ekspansi menjadi terhambat. Selain itu, penambahan PVOH juga akan meningkatkan viskositas
adonan karena gugus hidroksil yang ada pada pati akan dengan mudah mengikat
y = -0,001x
2
+ 0,116x + 36,47 R² = 0,122
y = 0,007x
2
- 0,492x + 41,33 R² = 0,387
10 20
30 40
50 60
10 20
30 40
50
Da y
a Se
ra p
A ir
Konsentrasi PVOH
Rasio 2:2 Rasio 3:1
Styrofoam
air. Akibatnya proses ekspansi menjadi terhambat yang berdampak pada meningkatnya densitas biofoam.
Hasil penelitian seperti tersaji pada Tabel 22 menunjukkan bahwa densitas foam berbahan baku tapioka dan ampok berkisar 0,33-0,55 gcm
3
, di mana foam yang dihasilkan dari campuran tapioka:ampok 2:2 dengan konsentrasi PVOH 40
memiliki densitas tertinggi 0,55 gcm
3
. Nilai densitas yang diperoleh pada tahapan ini meningkat dibandingkan dengan hasil penelitian pada tahapan
sebelumnya dimana densitas biofoam berkisar antara 0,25-0,45 gcm
3
. Diduga peningkatan konsentrasi PVOH berpengaruh terhadap peningkatan densitas
tersebut. Sementara itu, bila dibandingkan dengan styrofoam maka densitas biofoam jauh lebih tinggi dibandingkan styrofoam yang memiliki densitas 0,05-
0,09 gcm
3
Shogren et al, 1998;. Glenn dan Orts, 2001. Tabel 22. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Densitas gcm
3
Biofoam Konsentrasi PVOH
Rasio Tapioka : Ampok 3 : 1
2 : 2 0,38
a
0,33
a
10 0,37
a
0,46
ab
20 0,44
a
0,49
b
30 0,45
a
0,42
ab
40 0,47
a
0,55
b
50 0,48
a
0,48
b
Rata-rata Kelompok 0,43
A
0,45
B
Keterangan : -
Huruf kecil yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan perbedaan yang signifikan antar perlakuan
- Huruf besar yang berbeda pada kolom yang berbeda menunjukkan perbedaan yang
signifikan antar kelompok
Hasil uji statistik pada Lampiran 13 menunjukkan bahwa pada biofoam dengan rasio tapioka:ampok 3:1, peningkatan konsentrasi PVOH tidak
berpengaruh terhadap densitas. Namun pada rasio tapioka:ampok 2:2, peningkatan konsentrasi PVOH akan meningkatkan densitas. Hal ini diduga
disebabkan karena kedua bahan baku yaitu serat dan PVOH dapat meningkatkan kekentalan adonan sehingga interaksi antara keduanya secara kumulatif akan
menekan kemampuan ekspansi sehingga menghasilkan biofoam yang lebih padat dengan densitas yang lebih tinggi.
Gambar 27. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Densitas Biofoam Seperti halnya pada penelitian Tahap I, pengukuran warna juga dilakukan
terhadap biofoam yang dihasilkan. Pengukuran meliputi nilai L, a dan b selanjutnya dilakukan penghitungan nilai
Hue dari biofoam. Adapun hasil pengukuran warna yang meliputi tingkat kecerahan dan
Hue seperti tersaji pada Tabel 23 dan Gambar 28. Pada Gambar 28 terlihat bahwa peningkatan konsentrasi
PVOH dapat menurunkan tingkat kecerahan dari biofoam. Hasil uji statistik seperti tersaji pada Lampiran 14 juga menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi
PVOH yang ditambahkan maka nilai tingkat kecerahan akan semakin berkurang atau dengan kata lain, biofoam akan semakin berwarna gelap. Diduga hal tersebut
disebabkan karena penambahan PVOH akan meningkatkan viskositas adonan, akibatnya waktu yang dibutuhkan untuk proses pembakaran juga akan meningkat.
Hal ini disebabkan karena meningkatnya viskositas akan mengurangi pergerakan air selama proses pengeringan Cinelli et al., 2006. Proses pembakaran yang
semakin lama akan berpengaruh terhadap warna dari biofoam yang dihasilkan. Peningkatan konsentrasi PVOH juga berpengaruh terhadap nilai
Hue biofoam seperti tersaji pada Tabel 24 dan didukung hasil uji statistik pada Lampiran 15.
y = -0,000x
2
+ 0,008x + 0,351 R² = 0,603
y = -2E-05x
2
+ 0,003x + 0,369 R² = 0,857
0,1 0,2
0,3 0,4
0,5 0,6
0,7
10 20
30 40
50
De n
si ta
s g
cm
3
Konsentrasi PVOH
Rasio 2:2 Rasio 3:1
Styrofoam
Tabel 23. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Tingkat Kecerahan Biofoam Konsentrasi PVOH
Rasio Tapioka : Ampok 3 : 1
2 : 2 87,18
b
84,52
c
10 86,49
b
83,18
bc
20 85,13
b
80,51
abc
30 81,84
a
80,48
ab
40 82,75
a
81,87
bc
50 83,58
ab
78,41
a
Rata-rata Kelompok 84,50
B
81,66
A
Keterangan : -
Huruf kecil yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan perbedaan yang signifikan antar perlakuan
- Huruf besar yang berbeda pada kolom yang berbeda menunjukkan perbedaan yang
signifikan antar kelompok
Gambar 28. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Tingkat Kecerahan Biofoam
y = 0,000x
2
- 0,116x + 84,29 R² = 0,801
y = 0,003x
2
- 0,242x + 87,81 R² = 0,816
76 78
80 82
84 86
88 90
10 20
30 40
50
T in
g k
a t
K e
cer a
h a
n
Konsentrasi PVOH
Ampok 50 Ampok 25
Tabel 24. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Nilai Hue Biofoam
Konsentrasi PVOH Rasio Tapioka : Ampok
3 : 1 2 : 2
87,18
b
84,52
c
10 86,49
b
83,18
bc
20 85,13
b
80,51
abc
30 81,84
a
80,48
ab
40 82,75
a
81,87
bc
50 83,58
ab
78,41
a
Rata-rata Kelompok 84,50
B
81,66
A
Keterangan : -
Huruf kecil yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan perbedaan yang signifikan antar perlakuan
- Huruf besar yang berbeda pada kolom yang berbeda menunjukkan perbedaan yang
signifikan antar kelompok
Selain berpengaruh terhadap sifat fisik biofoam, penambahan PVOH juga dimaksudkan untuk memperbaiki sifat mekanis dari biofoam. Menurut Fishman et
al . 2010, penambahan PVOH dapat memperkuat struktur pati yang lemah
sekaligus meningkatkan kemampuannya terhadap proses pemanasan. Hal ini terjadi karena pati dan PVOH sama sama memiliki gugus hidroksil yang dapat
saling berikatan melalui ikatan hidrogen Rahmat et al., 2009. Adapun pengaruh dari penambahan PVOH terhadap kuat tekan biofoam tersaji pada Tabel 25,
Gambar 29 serta Lampiran 16 untuk analisis statistiknya. Tabel 25. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Kuat Tekan Nmm
2
Biofoam Konsentrasi PVOH
Rasio Tapioka : Ampok 3 : 1
2 : 2 10,94
a
5,40
a
10 10,39
a
8,50
a
20 15,44
a
18,25
b
30 23,35
a
15,19
b
40 29,33
b
36,49
c
50 33,29
b
50,43
d
Rata-rata Kelompok 18,79
A
22,46
B
Keterangan : -
Huruf kecil yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan perbedaan yang signifikan antar perlakuan
- Huruf besar yang berbeda pada kolom yang berbeda menunjukkan perbedaan yang
signifikan antar kelompok
Pada Tabel 25 dan Gambar 29 terlihat bahwa peningkatan konsentrasi PVOH akan meningkatkan kuat tekan biofoam baik pada rasio ampok 25 ataupun 50.
Penambahan ampok 50, akan meningkatkan kuat tekan biofoam lebih besar bila dibandingkan penambahan ampok 25. Hal ini sejalan dengan hasil penelitian
Cinelli et al. 2006 , yang menyebutkan bahwa penambahan PVOH pada
pembuatan foam berbasis pati akan mendorong terbentuknya struktur yang lebih resisten dan lebih kaku terhadap adanya tekanan. PVOH dan pati masing-masing
memiliki gugus hidroksil yang akan saling berikatan membentuk ikatan hidrogen yang kuat. Hal ini diduga yang menyebabkan kekuatan biofoam mengalami
peningkatan, sedang menurut Shogren et al. 1998, penambahan PVOH 10-30 ke dalam adonan dapat meningkatkan fleksibilitas, kekuatan dan ketahanan terhadap
air.
Gambar 29. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Kuat Tekan Biofoam Selain berpengaruh terhadap peningkatan kuat tekan biofoam, peningkatan
konsentrasi PVOH juga berpengaruh terhadap peningkatan kuat tarik biofoam dengan penambahan ampok 25. Sebaliknya, pada biofoam yang ditambahkan
ampok 50, peningkatan konsentrasi PVOH malahan akan menurunkan kuat tariknya. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 26, Gambar 30 dan Lampiran 17.
y = 0,018x
2
- 0,036x + 6,541 R² = 0,950
y = 0,004x
2
+ 0,269x + 9,414 R² = 0,966
10 20
30 40
50 60
10 20
30 40
50
K u
a t
Te k
a n
Nm m
2
Konsentrasi PVOH
Rasio 2:2 Rasio 3:1
Styrofoam
Tabel 26. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Kuat Tarik Nmm
2
Biofoam Konsentrasi PVOH
Rasio Tapioka : Ampok 3 : 1
2 : 2 38,98
ab
32,32
ab
10 35,74
a
32,06
ab
20 45,23
ab
45,69
c
30 41,83
ab
38,47
bc
40 46,45
ab
34,53
ab
50 48,85
b
27,52
a
Rata-rata Kelompok 42,84
A
35,10
A
Keterangan : -
Huruf kecil yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan perbedaan yang signifikan antar perlakuan
- Huruf besar yang berbeda pada kolom yang berbeda menunjukkan perbedaan yang
signifikan antar kelompok
Gambar 30. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Kuat Tarik Biofoam Penambahan serat dalam jumlah besar akan menyebabkan berkurangnya
kompatibilitas antara pati, serat dan PVOH. Perbedaan kompatibilitas ini akan menyebabkan semua bahan tidak dapat tercampur merata sehingga pada saat
pencetakan, serat maupun polimer tidak terdistribusi secara merata pada permukaan biofoam. Menurut Hanna dan Xu 2009, penambahan serat melebihi 10 akan
y = -0,000x
3
+ 0,009x
2
- 0,007x + 38,12 R² = 0,732
y = -0,000x
3
- 0,01x
2
+ 0,703x + 30,95 R² = 0,694
10 20
30 40
50 60
10 20
30 40
50 60
K u
a t
Tar ik Nmm
2
Konsentrasi PVOH
Rasio 3:1 Rasio 2:2
Styrofoam
menyebabkan pendispersian serat menjadi sulit sehingga menghasilkan gumpalan serta lubang-lubang pada permukaan biofoam. Sementara itu, Lawton et al. 2004
menyebutkan bahwa tray foam dengan kandungan serat melebihi 30 kekuatannya akan berkurang.
Selain jumlah serat, tampaknya arah serat pada matriks berperan penting dalam meningkatkan sifat mekanis biofoam. Kemampuan serat dalam memperkuat
matriks akan rendah bila arah serat berlawanan dengan arah saat penuangan adonan ke dalam cetakan. Hal ini disebabkan karena arah yang berlawanan akan
menghambat penyebaran tekanan yang diberikan terhadap matriks Alvarez et al., 2006. Sebaliknya bila arah serat searah maka kekuatan yang diperoleh oleh
matriks akan berlipat ganda Romhany et al., 2003. Seperti telah dibahas pada tahapan sebelumnya, tampaknya hubungan antara
struktur morfologi biofoam, sifat fisik dan sifat mekanis saling berhubungan. Pada Gambar 31 terlihat bahwa ada hubungan antara densitas biofoam dengan kuat
tekannya. Pada biofoam dengan rasio tapioka:ampok 3:1 maupun 2:2, peningkatan konsentrasi PVOH akan meningkatkan densitasnya. Kenaikan
densitas tersebut diikuti pula oleh kenaikan kuat tekannya karena rongga-rongga yang ada pada foam akan terisi oleh lelehan polimer. Akibatnya produk biofoam
menjadi lebih padat yang dapat menahan beban yang diberikan pada permukaannya. Hal ini juga didukung oleh hasil penelitian Chiellini et al. 2009
yang menyatakan bahwa penambahan PVOH dapat berfungsi sebagai reinforcing agent
yang akan menambah kekuatan biofoam serta mengurangi brittleness atau kerapuhan pada biofoam. Selain itu adanya ikatan yang kuat antara gugus hidroksil
yang ada pada PVOH dan tapioka akan menyebabkan terbentuknya struktur yang resisten, kompak dan sinergis He et al., 2004; Rahmat et al., 2009.
Sementara itu, untuk sifat kuat tarik sebagaimana terdapat pada Gambar 32 terlihat ada perbedaan dengan fenomena yang terjadi pada kuat tekan. Pada
biofoam dengan rasio tapioka:ampok 3:1, peningkatan densitas biofoam diikuti oleh peningkatan kuat tariknya. Namun demikian, pada biofoam yang rasio
tapioka:ampok yang lebih tinggi 2:2, peningkatan densitas karena peningkatan konsentrasi PVOH tidak diikuti dengan peningkatan kuat tariknya tetapi cenderung
menurunkan kuat tariknya. Hal ini diduga disebabkan karena serat ampok bukan termasuk serat panjang yang dapat membantu meningkatkan fleksibilitas biofoam
seperti halnya serat rami, bambu.
Gambar 31 Korelasi antara Densitas terhadap Kuat Tekan Biofoam dengan Penambahan PVOH
Gambar 32. Korelasi antara Densitas terhadap Kuat Tarik Biofoam dengan Penambahan PVOH
Penambahan serat yang terlalu banyak akan menyebabkan berkurangnya kompatibilitas antara tapioka dan PVOH. Selain itu, penambahan serat juga dapat
menyebabkan menurunnya kemampuan ekspansi biofoam sehingga biofoam tidak memiliki rongga-rongga yang cukup sehingga akan lebih mudah dipatahkan atau
dibengkokkan Cinelli et al., 2006. Penambahan PVOH tampaknya lebih berpengaruh terhadap perbaikan sifat
mekanis biofoam dibandingkan dengan penambahan serat. Selain itu, penambahan PVOH juga dapat berpengaruh terhadap peningkatan hidrofobisitas khususnya
kadar air sementara untuk daya serap air tidak berpengaruh. Penambahan PVOH
10 20
30 40
50 60
0,3 0,35
0,4 0,45
0,5 0,55
0,6
K u
a t
Te k
a n
Nm m
2
Densitas gcm
3
Rasio 3:1 Rasio 2:2
10 20
30 40
50 60
0,3 0,35
0,4 0,45
0,5 0,55
0,6
K u
a t
Ta ri
k Nm
m
2
Densitas gcm
3
Rasio 3:1 Rasio 2:2
juga tidak berpengaruh terhadap kemampuan biodegradabilitas biofoam seperti tersaji pada Tabel 27, Gambar 33 maupun Lampiran 18. Pada Gambar 33 terlihat
bahwa peningkatan biodegradabilitasnya lebih dipengaruhi oleh peningkatan rasio ampok dari 25 menjadi 50. Hal ini kemungkinan disebabkan karena PVOH
merupakan polimer sintetik yang berasal dari turunan minyak bumi sehingga kurang disukai oleh kapang. Dengan demikian walaupun konsentrasi PVOH
ditambahkan, jumlah kapang yang tumbuh pada permukaan biofoam cenderung tetap. Penambahan rasio ampok dari 25 menjadi 50 dapat meningkatkan
pertumbuhan kapang sekitar 40 seperti tersaji pada Gambar 34. Tabel 27. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Pertumbuhan Kapang pada
Permukaan Biofoam Konsentrasi PVOH
Rasio Tapioka : Ampok 3 : 1
2 : 2 33,33
a
86,67
b
10 46,67
a
83,33
b
20 46,67
a
73,33
ab
30 43,33
a
63,33
a
40 46,67
a
70,00
ab
50 33,33
a
83,33
b
Rata-rata Kelompok 48,67
A
76,67
B
Keterangan : -
Huruf kecil yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan perbedaan yang signifikan antar perlakuan
- Huruf besar yang berbeda pada kolom yang berbeda menunjukkan perbedaan yang
signifikan antar kelompok
Gambar 33. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Pertumbuhan Kapang pada Permukaan Biofoam
y = 0,026x
2
- 1,529x + 90,35 R² = 0,784
y = -0,021x
2
+ 1,061x + 34,76 R² = 0,791
20 40
60 80
100
10 20
30 40
50
Pertumb u
h a
n K
a p
a n
g
Konsentrasi PVOH
Rasio 2:2 Rasio 3:1
Styrofoam
Keterangan :
A: tapioka:ampok 3:1: PVOH 10 F: tapioka:ampok 2:2: PVOH 10
B: tapioka:ampok 3:1: PVOH 20 G: tapioka:ampok 2:2: PVOH 20
C: tapioka:ampok 3:1: PVOH 30 H: tapioka:ampok 2:2: PVOH 30
D: tapioka:ampok 3:1: PVOH 40 I : tapioka:ampok 2:2: PVOH 40
E: tapioka:ampok 3:1: PVOH 50 J : tapioka:ampok 2:2: PVOH 50
Gambar 34. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Pertumbuhan Kapang A. niger pada Permukaan Biofoam pada Pengamatan Hari ke-5
Sementara itu, pada pengamatan biodegradabilitas secara kuantitatif, peningkatan konsentrasi PVOH, rasio ampok maupun interaksinya juga tidak
berpengaruh terhadap perubahan gula pereduksi seperti tersaji pada Gambar 35 dan Lampiran 19. Hal ini diduga karena enzim selulase maupun amilase yang
ditambahkan tidak mampu mendegradasi PVOH menjadi senyawa yang lebih sederhana. Selain itu jumlah selulase yang ditambahkan jumlahnya tetap padahal
jumlah ampok bertambah, akibatnya tidak semua selulosa yang ada dapat diuraikan.
Gambar 35. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Kemampuan Biodegradabilitas Biofoam Secara Enzimatis
y = -0,004x + 12,57 R² = 0,004
y = -0,011x + 12,97 R² = 0,016
0,00 2,00
4,00 6,00
8,00 10,00
12,00 14,00
10 20
30 40
50
B io
d e
g ra
d a
b il
ita s
E n
zi matis
K a
d a
r G
u la
Pered u
ksi
Konsentrasi PVOH
Rasio 2:2 Rasio 3:1
Styrofoam
A
D B
C
E J
I H
G F
Pengamatan terhadap struktur permukaan biofoam karena pengaruh penambahan PVOH seperti terlihat pada Gambar 36 menunjukkan bahwa
peningkatan konsentrasi PVOH cenderung menurunkan kemampuan ekspansi biofoam. Hal ini terlihat dari ukuran sel pada bagian interior biofoam yang
cenderung mengecil dibandingkan denganyang tanpa penambahan PVOH. Lelehan polimer tampak memenuhi rongga yang terbentuk akibat proses ekspansi. Hal ini
menyebabkan kuat tekan dari biofoam akan bertambah. Densitas yang bertambah besar juga terlihat dari semakin padatnya sel-sel pada permukaan biofoam.
P1K0 16 X P1K2 20 X
P1K4 14 X
P2K0 15 X P2K2 20 X
P2K4 20 X
Keterangan: P1K0:Tapioka:Ampok 3:1:PVOH 0 P2K0:Tapioka:Ampok 2:2:PVOH 0
P1K2:Tapioka:Ampok 3:1:PVOH 20 P2K2:Tapioka:Ampok 2:2:PVOH 20 P1K4:Tapioka:Ampok 3:1:PVOH 40 P2K4:Tapioka:Ampok 2:2:PVOH 40
Gambar 36. Pengaruh Konsentrasi PVOH dan Rasio Tapioka:Ampok terhadap Struktur Morfologi Irisan Melintang Biofoam
Sementara itu bila dilihat dari gambar hasil pengamatan dengan menggunakan mikroskop terpolarisasi seperti tersaji pada Gambar 37, terlihat
bahwa biofoam tanpa penambahan ampok dan PVOH, granula pati mengalami gelatinisasi sempurna yang ditandai dengan hilangnya sifat birefringent. Pada
biofoam dengan rasio tapioka:ampok 3:1 dengan penambahan PVOH 30. Sifat
birefringent tersebut masih ada yang berarti belum semua bahan tersebut
mengalami gelatinisasi secara sempurna.
Tapioka:Ampok 4:0:PVOH 0 Tapioka:Ampok 3:1:PVOH 30
Tapioka:Ampok 3:1:PVOH 50 Tapioka:Ampok 2:2:PVOH 50 Gambar 37. Pengaruh Rasio Tapioka:Ampok dan Konsentrasi PVOH terhadap
Hasil Polarized Microscope Biofoam Perbesaran 10 X Pada biofoam dengan konsentrasi PVOH 50, baik pada rasio
tapioka:ampok 3:1 maupun 2:2, sifat birefringent pada granula pati juga masih ada walaupun prosentasenya lebih kecil bila dibandingkan dengan biofoam dengan
konsentrasi PVOH 30. Ampok memiliki suhu gelatinisasi yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan tapioka yaitu sekitar 93
C sedang tapioka 67,5 C. Perbedaan
suhu gelatinisasi tersebut menyebabkan tidak semua granula pati yang ada pada ampok mengalami gelatinisasi. Tampaknya dengan adanya penambahan ampok
yang banyak mengandung serat, protein dan lemak menyebabkan proses gelatinisasi pati menjadi terhambat sehingga tidak semua granula pati mengalami
gelatinisasi secara sempurna Vercelheze et al., 2012. Sampai tahapan ini, beberapa perbaikan karakteristik sifat fisik, mekanis
maupun biodegradabilitas sudah berhasil dilakukan, namun demikian bila dibandingkan dengan styrofoam, masih banyak karakteristik biofoam yang masih
harus ditingkatkan lagi khususnya hidrofobisitasnya karena daya serap airnya masih cukup tinggi. Oleh karena itu dilakukan penelitian lanjutan untuk perbaikan sifat
hidrofobik tersebut. Dari semua parameter yang diamati hingga tahapan penelitian ini terlihat
bahwa penambahan PVOH berpengaruh terhadap peningkatan sifat mekanis yaitu kuat tekan dan kuat tarik. Namun demikian peningkatan sifat mekkanis ini harus
diikuti dengan penambahan serat dalam jumlah yang tepat. Untuk penentuan komposisi terbaik pada tahapan ini adalah dengan melihat
parameter kunci yang ingin dicapai pada tahapan penelitian ini. Pada tahap ke dua ini, penambahan PVOH dimaksudkan untuk meningkatkan sifat mekanis sehingga
dengan demikian yang menjadi parameter utama adalah peningkatan sifat mekanis yaitu kuat tekan serta kuat tarik dengan diimbangi dengan parameter lain yaitu
hidrofobisitas, biodegradabilitas dan densitas. Sebenarnya bila dilihat dari parameter kuat tekan, semakin tinggi PVOH yang ditambahkan maka kuat tekan
akan semakin meningkat. Namun demikian, perlakuan P2K5 memiliki kuat tarik yang rendah serta tingkat pertumbuhan kapang yang terlalu cepat. Oleh sebab itu
maka, perlakuan terpilih adalah yang memiliki kuat tekan dan kuat tarik cukup tinggi dengan pertumbuhan kapang yang tidak terlalu tinggi agar umur pakai
kemasan tersebut bisa lebih panjang. Adapun komposisi terpilih adalah perlakuan P1K3 dengan alasan memiliki kuat tekan dan kuat tarik cukup tinggi 23,35
Nmm
2
; 41,82 Nmm
2
dengan tingkat biodegradabilitas sedang 43,33 serta hidrofobisitas tertinggi dibanding perlakuan lainnya yaitu 28,72.
Apabila dibandingkan dengan styrofoam, maka karakteristik biofoam yang dihasilkan dengan perlakuan ini tidak berbeda khususnya untuk parameter kuat
tekan dan daya serap air. Bahkan untuk parameter kuat tarik maupun biodegradabilitasnya khususnya pertumbuhan kapang, hasil yang diperoleh lebih
baik dibandingkan styrofoam seperti tersaji pada hasil uji-T pada Tabel 28.
Tabel 28. Uji-T untuk Formulasi Terbaik P1K3 dibandingkan Styrofoam
Parameter P1K3
Styrofoam Signifikansi
Kadar air 6,28
0,83
0,0001
Densitas gcm
3
0,44 0,04
0,0011
Kecerahan 81,84
89,83
0,0385
Nilai Hue 90,50
93,18
0,001
Daya Serap Air 28,72
26,12
0,1375
Kuat Tekan Nmm
2
23,35 29,12
0,1786
Kuat Tarik Nmm
2
41,82 29,16
0,0034
Pertumbuhan Kapang 43,33
6,67
0,0043
Gula pereduksi 15,46
2,21
0,0012
Keterangan : Angka yang dicetak tebal pada kolom signifikansi menunjukkan tidak ada perbedaan nyata antara perlakuan dengan styrofoam.
4.3. Perbaikan Karakteristik Biofoam 4.3.1.
Pengaruh Penambahan Pati Hidrofobik terhadap Karakteristik biofoam
Karakteristik biofoam yang dihasilkan pada tahap ke 2 sudah mampu mendekati karakteristik styrofoam. Namun demikian, untuk lebih meningkatkan
hidrofobisitasnya maka dirasa perlu untuk menambahkan bahan hidrofobik untuk mengurangi penyerapan air pada permukaan biofoam. Adapun penambahan bahan
hidrofobik dilakukan dengan menambahkan pati hidrofobik, yaitu pati modifikasi yang diberi lapisan hidrofobik pada permukaan granula patinya sehingga bila
ditetesi air tidak mudah basah. Bahan ini biasanya digunakan pada industri cat untuk menngurangi penyerapan air ke dalam dinding yang dilapisi cat.
Adapun pengaruh dari penambahan pati hidrofobik terhadap sifat fisik dan mekanis biofoam seperti terdapat pada Tabel 29 dan 30. Pada tabel tersebut terlihat
bahwa penambahan pati hidrofobik pada formula pembuatan biofoam tampaknya tidak berpengaruh terhadap karakteristik biofoam.
Sifat hidrofobik yang ada pada pati tersebut menyebabkan air yang ditambahkan pada adonan sulit menyerap dengan baik ke dalam granula pati.
Akibatnya air yang seharusnya dapat berfungsi sebagai blowing agent tidak dapat dimanfaatkan pada proses ekspansi sehingga biofoam yang dihasilkan cenderung
lebih padat dengan densitas yang lebih tinggi dibandingkan bila menggunakan pati alami. Hal ini dapat terlihat pada Gambar 38, dimana peningkatan rasio pati
hidrofobik cenderung meningkatkan densitas biofoam. Namun demikian hasil analisis statistik menunjukkan peningkatan densitas tersebut tidak berbeda nyata
Lampiran 21. Tabel 29. Pengaruh Penambahan Pati Hidrofobik PH terhadap Karakteristik Sifat
Fisik Biofoam Rasio
Tapioka: PH Kadar
Air Densitas
gcm
3
Tingkat Kecerahan
Nilai Hue
Daya Serap Air
4:0 6,54
a
0,54
a
85,36
a
99,70
a
34,43
a
3:1 6,40
a
0,56
a
85,03
a
98,17
a
36,18
a
2:2 6,51
a
0,61
a
84,80
a
98,57
a
35,42
a
1:3 6,49
a
0,66
a
84,31
a
100,97
a
39,35
a
0:4 7,18
a
0,66
a
83,63
a
97,80
a
37,35
a
Catatan : Angka yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan perbedaan yang signifikan
Tabel 30. Pengaruh Penambahan Pati Hidrofobik PH terhadap Karakteristik Sifat Mekanis dan Biodegradabilitas Biofoam
Rasio Tapioka:
PH Kuat
Tekan Nmm
2
Kuat Tarik
Nmm
2
Pertumbuhan Kapang
Gula Pereduksi
4:0 23,91
a
43,36
a
50,00
a
11,99
a
3:1 24,14
a
41,49
a
46,67
a
13,16
a
2:2 17,61
a
44,23
a
45,00
a
13,83
a
1:3 17,17
a
34,56
a
40,00
a
11,91
a
0:4 21,15
a
30,92
a
30,00
a
11,81
a
Catatan : Angka yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan perbedaan yang signifikan
Penambahan pati hidrofobik sebenarnya diharapkan dapat menurunkan nilai daya serap air dari biofoam, namun demikian data hasil penelitian menunjukkan
bahwa penambahan pati hidrofobik tidak berpengaruh terhadap densitas biofoam maupun daya serap airnya seperti tersaji pada Gambar 38 serta hasil analisis
statistik pada Lampiran 24. Biofoam tanpa penambahan pati hidrofobik justru memiliki daya serap air terendah dibandingkan biofoam yang ditambahkan dengan
pati hidrofobik walaupun secara statistik tidak berbeda nyata.