Pembuatan dan Pencirian Plastik Pati Tapioka dengan Pemlastis Gliserol

1

PEMBUATAN DAN PENCIRIAN PLASTIK PATI
TAPIOKA DENGAN PEMLASTIS GLISEROL

NISWATUL HASANAH

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012

2

ABSTRAK
NISWATUL HASANAH. Pembuatan dan Pencirian Plastik Pati Tapioka dengan
Pemlastis Gliserol. Dibimbing oleh TETTY KEMALA dan AHMAD
SJAHRIZA.
Pati merupakan polimer alam yang dapat digunakan sebagai bahan baku
pembuatan plastik, sehingga dapat menggantikan plastik dari minyak bumi.

Pembuatan plastik pati perlu dikembangkan karena ketersediaan minyak bumi
semakin menipis, selain itu plastik berbasis pati bersifat ramah lingkungan. Pada
penelitian ini dikembangkan pembuatan plastik pati tapioka dengan
menggunakan gliserol sebagai pemlastis. Film pati dibuat dari campuran akuades
dengan konsentrasi pati 40% dan ragam konsentrasi gliserol 0: 2.5: 5: 7.5: dan
10% kemudian dilakukan pemanasan pada suhu 70 °C. Pengaruh penambahan
gliserol sebagai pemlastis pada plastik pati tapioka teramati melalui analisis
bobot jenis, uji mekanik, analisis gugus fungsi dan analisis termal. Hasil analisis
bobot jenis pada film pati menunjukkan peningkatan konsentrasi gliserol dapat
menyebabkan bobot jenisnya semakin menurun. Pembuatan film pati dengan
konsentrasi gliserol 7.5% menunjukkan kuat tarik tertinggi yaitu, 187.36 MPa.
Elongasi tertinggi pada film pati dengan konsentrasi gliserol 10% yaitu, 58.2%.
Hasil analisis gugus fungsi menghasilkan gugus baru, yaitu C=O (bilangan
gelombang 1743.65 cm-1). Analisis termal menunjukkan bobot massa yang
hilang sekitar 75.0% dan suhu transisi kaca 108.8 ºC.
Kata kunci: pati, kuat tarik, elongasi, suhu transisi kaca.
ABSTRACT
NISWATUL HASANAH. Preparation and characterization of tapioca-starch
plastic using glycerol as plasticizer. Supervised by TETTY KEMALA and
AHMAD SJAHRIZA.

Starch is natural polymer that can be used as a raw material for making
plastic and as a replacement for petroleum-based plastic. Plastic preparation
from starch needs to be developed due to diminishing sources of petroleum
besides its eco-friendly importance. In this study, plastic was developed from
tapioca starch using glycerol as plasticizer. The plastic films were made from
blending water, 40 %w starch and various concentration of glycerol, i.e. 0: 2.5: 5:
7.5 and 10%w, then those compositions were heated up to 70 ºC. The effects of
additional glycerol upon to the plastics film were observed through measurement
of density, mechanical strength, functional groups, and thermal analysis. The
result of density of the plastic film showed that the higher the glycerol
concentration the lower the density. The plastic film with 7.5% glycerol showed
the highest tensile strength, 187.36 MPa. The higest elongation at break 58.2%
was made from 10% glycerol. The result of functional group analysis showed a
new peak, which is peak of vibrations C=O (wavenumber 1743.65 cm-1).
Thermal analysis showed weight-lost about 75.0% and glass transition
themperature in 108.8 ºC.
Keywords: starch, tensile strength, elongation at break, glass transition
themperature.

3

PEMBUATAN DAN PENCIRIAN PLASTIK PATI
TAPIOKA DENGAN PEMLASTIS GLISEROL

NISWATUL HASANAH

Skripsi
sebagai salah satu syarat memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Kimia

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012

4

Judul

Nama
NIM

: Pembuatan dan Pencirian Plastik Pati Tapioka dengan Pemlastis
Gliserol
: Niswatul Hasanah
: G44070036

Disetujui

Pembimbing I,

Pembimbing II,

Dr Tetty Kemala, SSi, MSi
NIP 19710407 199903 2 001

Drs Ahmad Sjahriza
NIP 1962406 198903 1 002

Diketahui
Ketua Departemen Kimia

Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS
NIP 19501227 197603 2 002

Tanggal Lulus:

5

PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas berkat limpahan
rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah dengan judul
Pembuatan dan Pencirian Plastik Pati Tapioka dengan Pemlastis Gliserol.
Shalawat dan salam disampaikan kepada Nabi Muhammad SAW beserta
keluarga, sahabat, dan pengikutnya yang tetap berada di jalan-Nya hingga akhir
zaman.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dr. Tetty Kemala S.Si,M.Si
dan Bapak Drs. Achmad Sjahriza selaku pembimbing yang senantiasa
memberikan arahan, dorongan semangat, dan do’a kepada penulis selama

melaksanakan penelitian dan penulisan karya ilmiah ini. Penulis mengucapkan
terima kasih kepada BUMN yang telah memberikan beasiswa pendidikan dan
penelitian. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada seluruh staf laboran
Kimia Anorganik (Bu Nurul, Pak Syawal, Pak Sunarsa), Kimia Analitik, dan
Kimia Fisik atas fasilitas, bantuan, serta masukan yang diberikan selama
melakukan penelitian.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada kedua orang tua dan seluruh
keluarga tercinta atas dukungan moral, doa-doanya dan materilnya, seluruh
teman-teman Asrama Putri Dramaga IPB (Kak Nita, Sisi, Lely, Asih, Fida, Ati)
dan Cunai Group (Kak Ncun, Age, Danis, Fina, Ifit, Kokom,Yuni) atas dorongan
semangat, do’a dan canda tawanya. Penulis juga mengucapkan terima kasih
kepada teman-teman seperjuangan penelitian di Laboratorium Kimia Anorganik
(Noja, Gina, Putri, Vitri, Endy) serta rekan-rekan kimia 44 atas bantuan selama
penelitian.
Penulis berharap karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu
pengetahuan.

Bogor, Februari 2012

Niswatul Hasanah

6

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Serang pada tanggal 6 September 1988 dari ayah H.
Matyubi dan ibu Hj. Muniroh. Penulis adalah putri kesebelas dari dua belas
bersaudara. Tahun 2007 penulis lulus dari SMA N 2 Krakatau Steel Cilegon dan
pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB)
melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan diterima di Departemen
Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum Kimia
TPB pada tahun ajaran 2009/2010, dan asisten Pendidikan Agama Islam (PAI)
pada tahun ajaran 2010/2011 dan 2011/2012. Penulis juga aktif mengajar mata
kuliah kimia TPB di bimbingan belajar Kammi Smart dan kimia SMA di
bimbingan belajar I’M SMART. Penulis juga pernah aktif sebagai bendahara dan
ketua departemen Keputrian Lembaga Dakwah Fakultas MIPA IPB (SERUM-G)
dan sekretaris Badan Keuangan KAMMI Komisariat IPB. Bulan Juli-Agustus
2010 penulis melaksanakan Praktik Lapangan di PT Chandra Asri Cilegon dengan
judul Analisis pH, Konduktivitas, Kadar Silika, dan Kadar Fosfat sebagai Kontrol
Pencegahan Pembentukan Kerak di Dalam Boiler PT Chandra Asri.

7

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ................................................................................................... 8
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. 8
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................... 8
PENDAHULUAN .................................................................................................. 1
METODE ................................................................................................................ 2
Bahan dan Alat........................................................................................................................ 2
Lingkup Kerja ......................................................................................................................... 2
HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................... 3
Film Pati Tapioka ................................................................................................................... 3
Analisis Bobot Jenis .............................................................................................................. 3
Analisis Uji Tarik ................................................................................................................... 3
Analisis Gugus Fungsi dengan Spektrofotometer Inframerah Transformasi
Fourier (FTIR) ........................................................................................................................ 5
Analisis Termal dengan DTA/TGA.................................................................................. 6
SIMPULAN DAN SARAN .................................................................................... 6

Simpulan ................................................................................................................................... 6
Saran .................................................................................................................... 7
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 7
LAMPIRAN ............................................................................................................ 9

8

DAFTAR TABEL
Halaman
1 Komposisi film ..................................................................................................... 2
2 Pengaruhan penambahan pemlastis terhadap bobot jenis film...…………..........3
3 Uji mekanik .......................................................................................................... 4

DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Film dengan pemlastis 10% (a) dan film tanpa pemlastis (b). ............................ 3
2 Grafik hubungan antara konsentrasi gliserol dan kuat tarik................................. 4
3 Grafik hubungan antara konsentrasi gliserol dan % elongasi .............................. 4
4 Hasil FTIR dari pati tanpa gliserol dan pati dengan gliserol ............................... 5
5 Hasil TGA/DTA dari pati dengan gliserol ........................................................... 6

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Diagram alir penelitian ....................................................................................... 10
2 Data bobot jenis film pati ................................................................................... 11
3 Data uji mekanik film pati.................................................................................. 12
4 Hasil FTIR .......................................................................................................... 13

1

PENDAHULUAN
Sektor industri bahan baku plastik sangat
dipengaruhi oleh sektor petrokimia sekunder,
khususnya
produsen
polietilena
dan
polipropilena yang bergantung pada nafta
yang dihasilkan kilang minyak bumi.
Menurut Fajar (2010), penggunaan minyak

bumi sebagai bahan baku plastik kemasan
membutuhkan 12 juta barel per tahun. Angka
tersebut sangat tinggi dan tidak sebanding
dengan ketersediaan minyak bumi di alam
yang semakin terbatas. Hal ini disebabkan
oleh minyak bumi merupakan sumber daya
alam yang tidak terbarukan. Di sisi lain,
penggunaan plastik kemasan dari minyak
bumi dapat menyebabkan pencemaran
lingkungan. Oleh karena itu, diperlukan
bahan
baku
alternatif
yang
dapat
menggantikan minyak bumi sebagai bahan
baku industri plastik.
Pati merupakan polimer alam yang dapat
dijadikan sebagai bahan baku alternatif untuk
menggantikan polimer sintetik dari minyak
bumi (Oakley 2010). Pati memiliki rumus
molekul (C6H10O5)n, mudah terdegradasi, dan
dapat diperbarui. Pati terdiri atas 2
komponen, yaitu amilosa dan amilopektin.
Amilosa merupakan polimer rantai linear
yang dibentuk dari satuan glukosa dengan
ikatan glikosidik α-1,4. Amilopektin
merupakan polimer bercabang yang dibentuk
dari satuan glukosa dengan ikatan glikosidik
α-1,4 dan α-1,6 (Cowd 1991). Pati biasanya
mengandung 30% amilosa dan 70%
amilopektin.
Amilosa bersifat
keras,
sedangkan amilopektin bersifat lengket.
karakteristik pati sangat besar dipengaruhi
oleh nisbah antara amilosa dan amilopektin
(Myllarrinen et al. 2002).
Salah satu jenis pati yang mudah
didapatkan adalah pati tapioka. Pati tapioka
merupakan produk olahan dari ubi kayu.
Menurut BPS (2011), produksi ubi kayu di
Indonesia saat ini mencapai 22 juta.
Ketersediaan ubi kayu sangat melimpah di
alam sehingga pati tapioka dapat dijadikan
alternatif pengganti minyak bumi sebagai
bahan baku plastik. Sebagai sumber daya
alam terbarukan, pati telah banyak digunakan
sebagai pengisi untuk plastik ramah
lingkungan selama 2 dekade. Penelitian
terkait plastik tapioka
telah banyak
dikembangkan, antara lain peningkatkan
kompatibilitas pati-poli asam laktat (PLA)
(Wang et al. 2008), pati-polikaprolakton
(PCL) (Averous et al. 2000), pati-polistirena

(Kemala et al. 2010), dan pati-polietilena
(St-Pierre et al. 1997).
Pati sebagai bahan baku plastik masih
mempunyai kelemahan, yaitu kemampuan
menyerap air yang tinggi dan film yang
dihasilkan rapuh. Oleh karena itu, perlu
dimodifikasi
terlebih
dahulu
agar
menghasilkan
plastik
yang
bersifat
hidrofobik dan tidak rapuh. Pembuatan
plastik dari pati memerlukan tambahan
bahan kimia seperti pemlastis (Yu et al.
2006). Penambahan pemlastis bertujuan
menghasilkan plastik yang homogen dan
memiliki sifat mekanik yang baik. Bahan
pemlastis yang dapat digunakan antara lain,
xilitol (Muscat et al. 2012), sorbitol (Mali et
al. 2008), gliserol (Mali et al. 2002 dan
2006; Myllarinen et al. 2002; Larotonda
2004; Alves et al. 2007; Belhassen et al.
2011), polietilen glikol, etilen glikol, dan
propilen glikol (Tarazaga et al. 2008)
Pemlastis
yang digunakan
dalam
penelitian ini adalah gliserol. Beberapa
penelitian telah melaporkan penggunaan
gliserol sebagai pemlastis. Aouada et al.
(2011) membuat nanokomposit pati dengan
montmorilonit
menggunakan
gliserol
menghasilkan campuran yang homogen dan
transparan dengan sifat mekanik dan termal
yang sangat baik untuk aplikasi sebagai
bahan kemasan. Rahman et al. (2010)
mencampur polivinil alkohol dengan pati
menghasilkan
polimer
biodegradabel.
Firdaus et al. (2008) membuat polipaduan
pati-kitosan-poli(asam laktat) dengan gliserol
menghasilkan film yang tidak retak dan tidak
bersifat higroskopis. Menurut Alves et al.
(2007), sifat mekanik plastik tapioka
dipengaruhi oleh gliserol dan amilosa.
Myllarrinen et al. (2002) melaporkan gliserol
dapat berinteraksi kuat dengan amilosa dan
amilopektin sehingga dapat menentukan sifat
plastik. Larotonda et al. (2004) mengasetilasi
pati tapioka dengan penambahan gliserol
akan meningkatkan karakteristik film.
Pati murni bukan pilihan yang baik untuk
menggantikan plastik berbasis petrokimia.
Hal ini disebabkan pati larut dalam air, sulit
diproses, dan rapuh bila tanpa digunakan
penambahan pemlastis (Yu et al. 2006),
sehingga penelitian ini bertujuan membuat
plastik pati tapioka dengan pemlastis
gliserol, menganalisis sifat mekanik dan
bobot jenis dari plastik akibat penambahan
pemlastis gliserol. Selain itu, dilakukan juga
analisis termal dan analisis gugus fungsi dari
plastik pati.

2

METODE
Bahan dan alat
Bahan-bahan yang digunakan dalam
penelitian ini adalah pati tapioka, gliserol,
dan akuades. Alat-alat analisis yang
digunakan adalah piknometer, alat uji tarik
Torsee
PA-104-30,
spektrofotometer
inframerah transformasi fourier (FTIR), dan
alat kalorimeter DTA 60-H Shimadzu.
Lingkup kerja
Penelitian ini dibagi menjadi 2 tahapan,
yaitu pembuatan dan pencirian film pati
tapioka. Pembuatan film pati dengan
meragamkan konsentrasi gliserol pada
pemanasan tetap. Pencirian plastik pati
meliputi penentuan bobot jenis (pengaruh
pemlastis), uji tarik (sifat mekanik), FTIR
(penentuan gugus fungsi), dan analisis termal
diferensial-analisis termogravimetri (DTATGA) untuk menentukan suhu transisi kaca
(Tg) dan massa bobot yang hilang.
Preparasi pembuatan film pati
Film dibuat dari pati tapioka dengan
bobot konstan 4 g yang ditambahkan gliserol
dengan konsentrasi 0, 2.5, 5, 7.5, dan 10%,
kemudian ditambahkan akuades sehingga
bobot komposisi film menjadi 10 g. Setiap
komposisi diaduk sampai homogen dan
mengental pada suhu 70 °C; setelah itu,
diaduk selama 5 menit dan dicetak di atas
pelat kaca. Film dikeringkan dalam oven
pada suhu 50 °C hingga film terlepas dari
pelat kaca. Film yang dihasilkan dipindahkan
untuk penentuan bobot jenis, uji tarik,
analisis gugus fungsi (FTIR), dan analisis
termal (DTA/TGA).
Penentuan bobot jenis film pati
Analisis dilakukan berdasarkan metode
piknometer. Sampel dipotong dengan ukuran
yang seragam, kemudian dimasukkan ke
dalam piknometer yang telah diketahui bobot
kosongnya (W0). Bobot piknometer dan
sampel dicatat sebagai W1. Ke dalam
piknometer yang berisi potongan sampel
ditambahkan akuades hingga tidak terdapat
gelembung udara, kemudian ditimbang
bobotnya (W2).
Bobot piknometer berisi air juga
ditimbang dan bobotnya dicatat sebagai W3.
Suhu air dan udara dicatat untuk menentukan
faktor koreksi suhu. Bobot jenis sampel
dihitung menggunakan Persamaan 1:

.1
dengan,
D
= bobot jenis sampel (g/mL)
D1
= bobot jenis air (g/mL)
Dα
= bobot jenis udara (g/mL)
Analisis sifat mekanik
Analisis kuat tarik mengacu pada
Technical Association of The Pulp Paper
Industry (TAPPI) No. T404. Film yang akan
dianalisis dipotong dengan ukuran panjang
50 mm dan lebar 10 mm. Setelah itu,
spesimen dijepitkan pada alat uji tarik
universal dan ditarik dengan kecepatan
konstan dan beban maksimum 5 kgf. Dari
nilai yang diperoleh dapat ditentukan
besarnya kuat tarik dan persentase elongasi
dengan menggunakan Persamaan 2 dan 3.
σ=

…….….2

Keterangan:
σ = kuat tarik (MPa)
Fmaks = tegangan maksimum (N)
A
= luas penampang lintang (mm2)
……3
Keterangan:
%E = Elongasi (%)
∆ L = Pertambahan panjang spesimen (mm)
L0 = Panjang spesimen awal (mm)
Analisis gugus fungsi dengan FTIR
Sebanyak 0.0100 g sampel bubuk halus
pelet pati dicampurkan dengan 0.1000 g
KBr. Campuran tersebut dimasukkan ke
dalam oven pada suhu 60 °C selama 24 jam,
dimasukkan ke dalam desikator, kemudian
diukur dengan spektrofotometer FTIR.
Spektrum FTIR diperoleh berupa hubungan
antara bilangan gelombang dan intensitas,
pada suhu ruang.
Analisis termal dengan DTA-TGA
Film pati sebanyak 23 mg digerus dalam
mortar kemudian dicetak ke dalam pelat
platinum dan dilakukan analisis termal
dengan DTA-60 H Shimadzu. Kondisi alat
diatur dan dioperasikan pada suhu 0 400 °C.
Kontrol atmosfer wadah contoh dan wadah

3

pembanding menggunakan alumina dengan
kecepatan pemanasan 20 °C per menit.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Film Tapioka Pati
Hasil pembuatan film pati tapioka yang
diamati secara visual yaitu film yang diamati
tanpa pemlastis menunjukkan homogen
namun kaku dan rapuh, sedangkan film pati
tapioka dengan pemlastis menunjukkan
homogen, elastis, dan tidak rapuh (Gambar
1). Hal ini juga sesuai dengan penelitian Mali
et al. (2002) yang mengamati pengaruh
penambahan pemlastis gliserol pada film
menunjukkan permukaan halus tanpa retak
dan memiliki struktur yang kompatibel.

a

b

Gambar 1 Film dengan pemlastis 10% (a)
dan film tanpa pemlastis (b)
Analisis Bobot Jenis
Analisis bobot jenis dilakukan untuk
melihat
keteraturan
molekul
dalam
menempati ruang. Jika suatu molekul
memiliki tingkat keteraturan yang tinggi,
bobot jenis dari polimer tersebut akan
meningkat. Oleh karena itu, penentuan bobot
jenis polimer merupakan cara yang tepat
untuk memprediksi sifat mekanik polimer.
Analisis bobot jenis polimer menggunakan
piknometer dengan metode penentuan berat
jenis padatan. Data yang didapatkan dari
pengukuran dihitung dengan menggunakan
persamaan 1. Hasil perhitungan data bobot
jenis yang diperoleh dapat dilihat pada
Lampiran 2. Penambahan zat pemlastis
gliserol akan menurunkan bobot jenis
polimer yang ditunjukkan pada Tabel 2.

Tabel 2 Pengaruhan penambahan pemlastis
terhadap bobot jenis film

0
2.5
5

Bobot jenis
(g/cm3)
1.5319
1.3071
1.2124

7.5
10

1.1318
1.0625

Pemlastis (%)

Bobot jenis film pati yang dihasilkan
berkisar pada 1.5319-1.0625 g/cm3. Data
tersebut menunjukkan bahwa semakin besar
konsentrasi gliserol yang ditambahkan maka
bobot jenis semakin berkurang. Ini sesuai
dengan penelitian Kemala et al. (2010) yang
menyatakan bobot jenis polipaduan patistirena menurun seiring bertambahnya
konsentrasi gliserol. Hal ini disebabkan zat
pemlastis yang ditambahkan akan menembus
jaringan kerja polimer, sehingga jarak
antarantai semakin besar dan volume yang
ditempati akan menjadi besar (Robert et al.
2003). Oleh karena itu, keteraturan molekul
dan bobot jenis polimer berkurang. Hal ini
didukung oleh temuan Mali et al. (2006),
peningkatan konsentrasi gliserol dapat
mengurangi interaksi antarantai pati sehingga
meningkatkan fleksibilitas film pati.
Analisis Uji Tarik
Uji tarik merupakan salah satu pengujian
sifat mekanik dari suatu bahan polimer. Sifat
mekanik tersebut dipengaruhi oleh besarnya
jumlah kandungan komponen-komponen
penyusun film yang terdiri atas pati, gliserol,
dan akuades. Gliserol sebagai pemlastis
dapat memberikan efek elastis yang berbeda
sesuai dengan variasi konsentrasi gliserol
yang ditambahkan pada film. Uji tarik
bertujuan mengetahui besarnya kekuatan
tarik dan perpanjangan dari bahan. Kekuatan
tarik tersebut menggambarkan kekuatan
tegangan maksimum spesimen untuk
menahan gaya yang diberikan. Persentase
elongasi adalah perubahan panjang yang
terjadi pada ukuran tertentu panjang
spesimen akibat gaya yang diberikan
(Stevens 2001). Uji kekuatan tarik ini dapat
menunjukkan
pengaruh
penambahan
pemlastis gliserol yang ditunjukkan pada
Tabel 3. Data kuat tarik pada Tabel 3
tersebut didapatkan dengan menggunakan
persamaan 2, sedangkan untuk elongasi
dihitung dengan menggunakan persamaan 3.

Hasil perhitungan data uji mekanik film yang
diperoleh dapat dilihat pada Lampiran 3.
Tabel 3 Uji Mekanik
Gliserol
(%)

Elongasi
(%)

Kuat
tarik (MPa)

0
2.5
5
7.5
10

6.8
10.4
11.4
12.4
58.2

8.75
17.27
107
187.36
28

Gambar 3

Kuat Tarik (MPa)

10

15

Konsentrasi Gliserol (%)
Gambar 2

5

10

15

Konsentrasi Gliserol (%)

200
150
100
50
0
5

70
60
50
40
30
20
10
0
0

Hasil uji mekanik pada Gambar 2
menunjukkan bahwa penggunaan gliserol
pada konsentrasi 7.5% memberikan kuat
tarik tertinggi yaitu 187.36 MPa. Hal ini
disebabkan pada konsentrasi 7.5%, campuran
berada pada titik jenuh yang menyebabkan
molekul-molekul pemlastis hanya terdispersi
dan berinteraksi diantara struktur rantai pati
sehingga rantai-rantai pati lebih sulit
bergerak akibat halangan sterik. Kuat tarik
meningkat
disebabkan
adanya
gaya
intermolekul antarantai pati tersebut. Kuat
tarik mengalami penurunan pada konsentrasi
gliserol 10% yaitu 28 MPa. Menurut
Yusmarlela (2009), kuat tarik menurun
setelah penambahan gliserol lebih dari 10%.
Hal ini disebabkan pada konsentrasi 10%,
campuran melampaui titik jenuh sehingga
molekul pemlastis yang berlebih berada pada
fase tersendiri di luar fase pati dan akan
menurunkan gaya intermolekul antarantai
yang menyebabkan gerakan rantai lebih
bebas.

0

Elongasi (%)

4

Grafik hubungan antara
konsentrasi gliserol dan
kuat tarik.

Grafik hubungan antara
konsentrasi gliserol dan %
elongasi

Persentase elongasi tertinggi terdapat
pada film pati dengan gliserol 10% yaitu
58.2 %, ini ditunjukkan pada Gambar 3 yang
menggambarkan semakin tinggi konsentrasi
gliserol yang ditambahkan pada film pati
menyebabkan
meningkatnya
elongasi.
Peningkatan elongasi menunjukkan film
semakin fleksibel. Penambahan pemlastis
mempengaruhi kuat tarik dan elongasi.
Menurut Mali et al. (2008), film pati tapioka
dengan penambahan konsentrasi gliserol 540% menunjukkan nilai kuat tarik yang
semakin menurun, sedangkan elongasi yang
dihasilkan semakin meningkat. Hal Ini
didukung oleh temuan Muscat et al. (2012)
yang menyatakan kuat tarik dan elongasi
film pati tanpa gliserol menunjukkan nilai
yang terendah.
Data persentase elongasi menunjukkan
bahwa polimer menjadi lebih liat. Hal ini
disebabkan zat pemlastis adalah molekul
kecil yang dapat menembus jaringan kerja
polimer sehingga jarak antarantai semakin
renggang dan memudahkan pergerakkan
antarmolekul.
Data
kekuatan
tarik
menggambarkan informasi kekerasan pada
bahan polimer. Polimer yang semula keras
dan rapuh menjadi keras dan liat. Ini sesuai
dengan laporan Bergo et al. (2009)
peningkatan konsentrasi gliserol pada film
pati
dapat
meningkatkan
mobilitas
makromolekul karena solvasi ikatan C-O-H
dari pati yang memungkinkan polimer
mengalami rekristalisasi.

7

Konsentrasi gliserol 10% menghasilkan
persentase elongasi tertinggi 58.2 %. Hasil
analisis FTIR menghasilkan gugus baru
pada bilangan gelombang 1743.65 cm-1
yang menunjukkan proses pembuatan
plastik pati tapioka secara kimia.
Penambahan pemlastis menurunkan bobot
jenis dan suhu transisi (Tg), dan
meningkatkan elongasi. Analisis termal
pada film tapioka menunjukkan bobot
massa yang hilang 75.0% dan suhu transisi
gelas 108.8 ºC.
Saran
Perlu dilakukan analisis morfologi film
pati dengan menggunakan mikroskop
elektron payaran (SEM) dan analisis termal
dengan DSC. Pengujian lebih lanjut
pengaruh pengadukan dan suhu pada film
pati karena kehomogenan merupakan faktor
penting dalam pembuatan plastik.

DAFTAR PUSTAKA

Cowd MA. 1991. Kimia Polimer. Bandung:
Institut Teknologi Bandung.
Fajar NR. 2010. Bilakah Indonesia bebas
kantong plastik. [terhubung berskala]
http://nasional.kompas.com/read/2010/04
/26/0322029/ [13 Apr 2012]
Firdaus F, Sri M, Hady A. 2008. Sintesis
film kemasan ramah lingkungan dari
komposit pati, khitosan dan asam
polilaktat dengan pemlastik gliserol: studi
morfologi dan karakteristik mekanik.
Logika 5:13-18
Jeffery GH, J Bassett, J Mendham, RC
Denney. 1989. Vogel’s Textbook of
Quantitative Chemical Analysis. London:
Longman Group UK Limited.
Kemala T, Fahmi MS, Suminar SA. 2010.
Pembuatan dan pencirian polipaduan
polistiren-pati. J Sains Mat Indones.
12:30-35.

Alves VD, Suzana M, Adelaide B, Maria
VEG. 2007. Effect of glyserol and
amylose enrichment on cassava starch
film properties. J Food Eng 78:941-946.

Larotonda FDS, Katia NM, Valdir S, Joao
BL. 2004. Biodegradable films made
form raw and acetylated cassava starch.
Brazilian Arch Biol Technol Int J.
47:477-484.

Aouada FA, Luiz HCM, Elson L. 2011.
New strategies in the preparation of
exfoliated
thermoplastic
starchmontmorillonite
nanocomposites.
Industrial Crops and Products. 34:15021508.

Mali S, Maria VEG, Maria AG, Miriam NM,
Noemi EZ. 2008. Antiplasticizing effect
of glyserol and sorbitol on the properties
of cassava starch films. Brazilian J Food
Technol. 11:194-200.

Averous L, L Moro, P dole, C Fringant.
2000. Properties of thermoplastic blends:
starch-polycaprolaktone.
Polymer
41:4157-4167.
Belhassen R, Fabiola V, Pere M, Sami B.
2011. Preparation and properties of
starch-based biopolymers modified with
difunctional isocyanates. Bioresources.
6:81-102.
Bergo PVA, PJA Sobral, JM Prison. 2009.
Physical properties of cassava films
containing glyserol. Brazil: Food
Engineering Dept. University of Sao
Paulo.
[BPS] Badan Pusat Statistika. 2011. Luas
Panen, Produktivitas dan Produksi Ubi
Kayu Menurut Provinsi. Jakarta: BPS.

Ma*li S, Maria VEG, Maria AG, Miriam
NM, Noemi EZ. 2006. Effects of
controlled storage on thermal, mechanical
and barrier of plasticized films from
different starch sources. J Food Eng.
75:453-460.
Mali S, Maria VEG, Maria AG, Miriam NM,
Noemi EZ. 2002. Microstructural
characterization of yam starch films.
Carbohydr Polym 50:379-386.
Mark JE. 1999. Polymer Data Hanbook.
New York: Oxford University.
Muscat D, B Adhikari, R Adhikari, DS
Chaudhary. 2012. Comparative study of
film forming behaviour of low and high
amylose starches using glyserol and
xylitol as plasticizers. J Food Eng.
109:189-201.

8

Myllarrinen P, Riitta P, Jukka S, Pirkko F.
2002. Effect of glyserol on behaviour of
amylose
and
amylopectin
films.
Carbohydr Polym. 50:355-361.

St-Pierre N et al. 1997. Processing and
chacterization
of
thermoplastic
starch/polyethylene
blends.
Polym
38:647-655.

Oakley P. 2010. Reducing the water
absorption of thermoplastic starch
processed by extrusion [tesis]. Toronto:
Graduate Department of Chemical
Engineering and Applied Chemistry,
University of Toronto.

Tarazaga ML, Sothornvit R, Gago MB.
2008. Effect of plasticizer type and
amount
on
hydroxypropyl
methylcellulose-beeswax edible film
properties and postharvest qualiy of
coated plums. J Agri Food Chem
56:9502-9509.

Peng SW, Wang XY, Dong LS. 2005.
Special
interaction
between
poly(propylene carbonate) and corn
starch. Polym Comp. 26:37-41.
Rahman WAWA, Lee TS, AR Rahmat, AA
Samad. 2010. Thermal behaviour and
interactions of cassava starch filled with
glyserol plasticized polyvinyl alcohol
blends. Carbohydr Polym. 81:805-810.
Rienoviar. 2003. Tapioka terasetilasi
sebagai
bahan
baku
polimer
biodegradabel [tesis]. Bogor: Program
Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.
Robert ADG, Andre PK, Leon PBMJ.
2003. Material properties and glass
transition
temperature
of
diffent
thermoplastic starches after extrusion
processing. Starch/Starke 55:80-86.
Stevens MP. 2001. Kimia Polimer. Sopyan
I, penenerjemah. Jakarta: Erlangga.
Terjemahan dari Polymer chemistry: An
Introduction.

[TAPPI] Technical Association of the Pulp
and Paper Industry. 1992. Tensile
breaking strength and elongation of paper
and paperboard (using pendulum-type
tester). Geogia: TAPPI Standard: T404CM-9.
Wade LG. 1991. Organic Chemistry Ed ke-2.
New Jersey: Prentice Hall.
Yu L, Katherine D, Lin L. 2006. Polymer
Blends and composites from renewable
resources. Prog Polym Sci. 31:476-602.
Yunos MZB, WAWA Rahman. 2011. Effect
of glyserol on performance rice
straw/starch based polymer. J App Sci.
11:2456-2459.
Yusmarlela. 2009. Studi pemanfaatan
plastisiser gliserol dalam film pati ubi
dengan pengisi serbuk batang ubi kayu
[tesis]. Medan: Sekolah Pascasarjana
Universitas
Sumatra
Utara.

9

LAMPIRAN

10

Lampiran 1. Diagram Alir Penelitian

pati

akuades

Gliserol

Pemanasan 70 ⁰ C
Film pati

Analisis
bobot jenis

Sifat
mekanik

Analisis
Gugus Fungsi

Analisis
Termal

11

Lampiran 2. Data Bobot Jenis Film Pati
Suhu pada saat percobaan 28 °C
= 0.99623 g/mL
= 0.00125 g/mL
Sampel(pati:air:gliserol)

W0(g)

(g)

(g)

(g)

D(g/cm-3)

40:60:0

23.1986

23.2009

47.9732

47.9722

1.5319

40:57,5:2,5

23.1982

23.2003

47.9720

47.9715

1.3071

40:55:5

23.1990

23.2018

47.9786

47.9781

1.2124

40:52.5:7,5

23.1987

23.2012

47.9863

47.9860

1.1318

40:50:10

23.1990

23.2022

47.9833

47.9831

1.0625

Contoh Perhitungan

= 1.5319 g/ cm3

12

Lampiran 3. Data Uji Mekanik Film Pati
Lebar 10 mm
sampel
Ketebalan
(pati:air:gliserol)
(mm)

40:60
40:57.5:2.5
40:55:5
40:52.5:7.5
40:50:10

0.080
0.110
0.100
0.095
0.125

panjang
awal
(mm)

panjang
akhir
(mm)

50
50
50
50
50

53.4
55.2
55.7
56.2
79.1

gaya
(N)

7.0
19
107
178
35

%
elongasi

6.8
8.75
10.4 17.27
11.4
107
12.4 187.36
58.2
28

Contoh Perhitungan
Kuat tarik (σ) =
% elongasi =

=
100 % =

kuat
tarik
(Mpa)

= 8.75 Mpa
100 % = 6.8 %

2

ABSTRAK
NISWATUL HASANAH. Pembuatan dan Pencirian Plastik Pati Tapioka dengan
Pemlastis Gliserol. Dibimbing oleh TETTY KEMALA dan AHMAD
SJAHRIZA.
Pati merupakan polimer alam yang dapat digunakan sebagai bahan baku
pembuatan plastik, sehingga dapat menggantikan plastik dari minyak bumi.
Pembuatan plastik pati perlu dikembangkan karena ketersediaan minyak bumi
semakin menipis, selain itu plastik berbasis pati bersifat ramah lingkungan. Pada
penelitian ini dikembangkan pembuatan plastik pati tapioka dengan
menggunakan gliserol sebagai pemlastis. Film pati dibuat dari campuran akuades
dengan konsentrasi pati 40% dan ragam konsentrasi gliserol 0: 2.5: 5: 7.5: dan
10% kemudian dilakukan pemanasan pada suhu 70 °C. Pengaruh penambahan
gliserol sebagai pemlastis pada plastik pati tapioka teramati melalui analisis
bobot jenis, uji mekanik, analisis gugus fungsi dan analisis termal. Hasil analisis
bobot jenis pada film pati menunjukkan peningkatan konsentrasi gliserol dapat
menyebabkan bobot jenisnya semakin menurun. Pembuatan film pati dengan
konsentrasi gliserol 7.5% menunjukkan kuat tarik tertinggi yaitu, 187.36 MPa.
Elongasi tertinggi pada film pati dengan konsentrasi gliserol 10% yaitu, 58.2%.
Hasil analisis gugus fungsi menghasilkan gugus baru, yaitu C=O (bilangan
gelombang 1743.65 cm-1). Analisis termal menunjukkan bobot massa yang
hilang sekitar 75.0% dan suhu transisi kaca 108.8 ºC.
Kata kunci: pati, kuat tarik, elongasi, suhu transisi kaca.
ABSTRACT
NISWATUL HASANAH. Preparation and characterization of tapioca-starch
plastic using glycerol as plasticizer. Supervised by TETTY KEMALA and
AHMAD SJAHRIZA.
Starch is natural polymer that can be used as a raw material for making
plastic and as a replacement for petroleum-based plastic. Plastic preparation
from starch needs to be developed due to diminishing sources of petroleum
besides its eco-friendly importance. In this study, plastic was developed from
tapioca starch using glycerol as plasticizer. The plastic films were made from
blending water, 40 %w starch and various concentration of glycerol, i.e. 0: 2.5: 5:
7.5 and 10%w, then those compositions were heated up to 70 ºC. The effects of
additional glycerol upon to the plastics film were observed through measurement
of density, mechanical strength, functional groups, and thermal analysis. The
result of density of the plastic film showed that the higher the glycerol
concentration the lower the density. The plastic film with 7.5% glycerol showed
the highest tensile strength, 187.36 MPa. The higest elongation at break 58.2%
was made from 10% glycerol. The result of functional group analysis showed a
new peak, which is peak of vibrations C=O (wavenumber 1743.65 cm-1).
Thermal analysis showed weight-lost about 75.0% and glass transition
themperature in 108.8 ºC.
Keywords: starch, tensile strength, elongation at break, glass transition
themperature.

1

PENDAHULUAN
Sektor industri bahan baku plastik sangat
dipengaruhi oleh sektor petrokimia sekunder,
khususnya
produsen
polietilena
dan
polipropilena yang bergantung pada nafta
yang dihasilkan kilang minyak bumi.
Menurut Fajar (2010), penggunaan minyak
bumi sebagai bahan baku plastik kemasan
membutuhkan 12 juta barel per tahun. Angka
tersebut sangat tinggi dan tidak sebanding
dengan ketersediaan minyak bumi di alam
yang semakin terbatas. Hal ini disebabkan
oleh minyak bumi merupakan sumber daya
alam yang tidak terbarukan. Di sisi lain,
penggunaan plastik kemasan dari minyak
bumi dapat menyebabkan pencemaran
lingkungan. Oleh karena itu, diperlukan
bahan
baku
alternatif
yang
dapat
menggantikan minyak bumi sebagai bahan
baku industri plastik.
Pati merupakan polimer alam yang dapat
dijadikan sebagai bahan baku alternatif untuk
menggantikan polimer sintetik dari minyak
bumi (Oakley 2010). Pati memiliki rumus
molekul (C6H10O5)n, mudah terdegradasi, dan
dapat diperbarui. Pati terdiri atas 2
komponen, yaitu amilosa dan amilopektin.
Amilosa merupakan polimer rantai linear
yang dibentuk dari satuan glukosa dengan
ikatan glikosidik α-1,4. Amilopektin
merupakan polimer bercabang yang dibentuk
dari satuan glukosa dengan ikatan glikosidik
α-1,4 dan α-1,6 (Cowd 1991). Pati biasanya
mengandung 30% amilosa dan 70%
amilopektin.
Amilosa bersifat
keras,
sedangkan amilopektin bersifat lengket.
karakteristik pati sangat besar dipengaruhi
oleh nisbah antara amilosa dan amilopektin
(Myllarrinen et al. 2002).
Salah satu jenis pati yang mudah
didapatkan adalah pati tapioka. Pati tapioka
merupakan produk olahan dari ubi kayu.
Menurut BPS (2011), produksi ubi kayu di
Indonesia saat ini mencapai 22 juta.
Ketersediaan ubi kayu sangat melimpah di
alam sehingga pati tapioka dapat dijadikan
alternatif pengganti minyak bumi sebagai
bahan baku plastik. Sebagai sumber daya
alam terbarukan, pati telah banyak digunakan
sebagai pengisi untuk plastik ramah
lingkungan selama 2 dekade. Penelitian
terkait plastik tapioka
telah banyak
dikembangkan, antara lain peningkatkan
kompatibilitas pati-poli asam laktat (PLA)
(Wang et al. 2008), pati-polikaprolakton
(PCL) (Averous et al. 2000), pati-polistirena

(Kemala et al. 2010), dan pati-polietilena
(St-Pierre et al. 1997).
Pati sebagai bahan baku plastik masih
mempunyai kelemahan, yaitu kemampuan
menyerap air yang tinggi dan film yang
dihasilkan rapuh. Oleh karena itu, perlu
dimodifikasi
terlebih
dahulu
agar
menghasilkan
plastik
yang
bersifat
hidrofobik dan tidak rapuh. Pembuatan
plastik dari pati memerlukan tambahan
bahan kimia seperti pemlastis (Yu et al.
2006). Penambahan pemlastis bertujuan
menghasilkan plastik yang homogen dan
memiliki sifat mekanik yang baik. Bahan
pemlastis yang dapat digunakan antara lain,
xilitol (Muscat et al. 2012), sorbitol (Mali et
al. 2008), gliserol (Mali et al. 2002 dan
2006; Myllarinen et al. 2002; Larotonda
2004; Alves et al. 2007; Belhassen et al.
2011), polietilen glikol, etilen glikol, dan
propilen glikol (Tarazaga et al. 2008)
Pemlastis
yang digunakan
dalam
penelitian ini adalah gliserol. Beberapa
penelitian telah melaporkan penggunaan
gliserol sebagai pemlastis. Aouada et al.
(2011) membuat nanokomposit pati dengan
montmorilonit
menggunakan
gliserol
menghasilkan campuran yang homogen dan
transparan dengan sifat mekanik dan termal
yang sangat baik untuk aplikasi sebagai
bahan kemasan. Rahman et al. (2010)
mencampur polivinil alkohol dengan pati
menghasilkan
polimer
biodegradabel.
Firdaus et al. (2008) membuat polipaduan
pati-kitosan-poli(asam laktat) dengan gliserol
menghasilkan film yang tidak retak dan tidak
bersifat higroskopis. Menurut Alves et al.
(2007), sifat mekanik plastik tapioka
dipengaruhi oleh gliserol dan amilosa.
Myllarrinen et al. (2002) melaporkan gliserol
dapat berinteraksi kuat dengan amilosa dan
amilopektin sehingga dapat menentukan sifat
plastik. Larotonda et al. (2004) mengasetilasi
pati tapioka dengan penambahan gliserol
akan meningkatkan karakteristik film.
Pati murni bukan pilihan yang baik untuk
menggantikan plastik berbasis petrokimia.
Hal ini disebabkan pati larut dalam air, sulit
diproses, dan rapuh bila tanpa digunakan
penambahan pemlastis (Yu et al. 2006),
sehingga penelitian ini bertujuan membuat
plastik pati tapioka dengan pemlastis
gliserol, menganalisis sifat mekanik dan
bobot jenis dari plastik akibat penambahan
pemlastis gliserol. Selain itu, dilakukan juga
analisis termal dan analisis gugus fungsi dari
plastik pati.

2

METODE
Bahan dan alat
Bahan-bahan yang digunakan dalam
penelitian ini adalah pati tapioka, gliserol,
dan akuades. Alat-alat analisis yang
digunakan adalah piknometer, alat uji tarik
Torsee
PA-104-30,
spektrofotometer
inframerah transformasi fourier (FTIR), dan
alat kalorimeter DTA 60-H Shimadzu.
Lingkup kerja
Penelitian ini dibagi menjadi 2 tahapan,
yaitu pembuatan dan pencirian film pati
tapioka. Pembuatan film pati dengan
meragamkan konsentrasi gliserol pada
pemanasan tetap. Pencirian plastik pati
meliputi penentuan bobot jenis (pengaruh
pemlastis), uji tarik (sifat mekanik), FTIR
(penentuan gugus fungsi), dan analisis termal
diferensial-analisis termogravimetri (DTATGA) untuk menentukan suhu transisi kaca
(Tg) dan massa bobot yang hilang.
Preparasi pembuatan film pati
Film dibuat dari pati tapioka dengan
bobot konstan 4 g yang ditambahkan gliserol
dengan konsentrasi 0, 2.5, 5, 7.5, dan 10%,
kemudian ditambahkan akuades sehingga
bobot komposisi film menjadi 10 g. Setiap
komposisi diaduk sampai homogen dan
mengental pada suhu 70 °C; setelah itu,
diaduk selama 5 menit dan dicetak di atas
pelat kaca. Film dikeringkan dalam oven
pada suhu 50 °C hingga film terlepas dari
pelat kaca. Film yang dihasilkan dipindahkan
untuk penentuan bobot jenis, uji tarik,
analisis gugus fungsi (FTIR), dan analisis
termal (DTA/TGA).
Penentuan bobot jenis film pati
Analisis dilakukan berdasarkan metode
piknometer. Sampel dipotong dengan ukuran
yang seragam, kemudian dimasukkan ke
dalam piknometer yang telah diketahui bobot
kosongnya (W0). Bobot piknometer dan
sampel dicatat sebagai W1. Ke dalam
piknometer yang berisi potongan sampel
ditambahkan akuades hingga tidak terdapat
gelembung udara, kemudian ditimbang
bobotnya (W2).
Bobot piknometer berisi air juga
ditimbang dan bobotnya dicatat sebagai W3.
Suhu air dan udara dicatat untuk menentukan
faktor koreksi suhu. Bobot jenis sampel
dihitung menggunakan Persamaan 1:

.1
dengan,
D
= bobot jenis sampel (g/mL)
D1
= bobot jenis air (g/mL)
Dα
= bobot jenis udara (g/mL)
Analisis sifat mekanik
Analisis kuat tarik mengacu pada
Technical Association of The Pulp Paper
Industry (TAPPI) No. T404. Film yang akan
dianalisis dipotong dengan ukuran panjang
50 mm dan lebar 10 mm. Setelah itu,
spesimen dijepitkan pada alat uji tarik
universal dan ditarik dengan kecepatan
konstan dan beban maksimum 5 kgf. Dari
nilai yang diperoleh dapat ditentukan
besarnya kuat tarik dan persentase elongasi
dengan menggunakan Persamaan 2 dan 3.
σ=

…….….2

Keterangan:
σ = kuat tarik (MPa)
Fmaks = tegangan maksimum (N)
A
= luas penampang lintang (mm2)
……3
Keterangan:
%E = Elongasi (%)
∆ L = Pertambahan panjang spesimen (mm)
L0 = Panjang spesimen awal (mm)
Analisis gugus fungsi dengan FTIR
Sebanyak 0.0100 g sampel bubuk halus
pelet pati dicampurkan dengan 0.1000 g
KBr. Campuran tersebut dimasukkan ke
dalam oven pada suhu 60 °C selama 24 jam,
dimasukkan ke dalam desikator, kemudian
diukur dengan spektrofotometer FTIR.
Spektrum FTIR diperoleh berupa hubungan
antara bilangan gelombang dan intensitas,
pada suhu ruang.
Analisis termal dengan DTA-TGA
Film pati sebanyak 23 mg digerus dalam
mortar kemudian dicetak ke dalam pelat
platinum dan dilakukan analisis termal
dengan DTA-60 H Shimadzu. Kondisi alat
diatur dan dioperasikan pada suhu 0 400 °C.
Kontrol atmosfer wadah contoh dan wadah

3

pembanding menggunakan alumina dengan
kecepatan pemanasan 20 °C per menit.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Film Tapioka Pati
Hasil pembuatan film pati tapioka yang
diamati secara visual yaitu film yang diamati
tanpa pemlastis menunjukkan homogen
namun kaku dan rapuh, sedangkan film pati
tapioka dengan pemlastis menunjukkan
homogen, elastis, dan tidak rapuh (Gambar
1). Hal ini juga sesuai dengan penelitian Mali
et al. (2002) yang mengamati pengaruh
penambahan pemlastis gliserol pada film
menunjukkan permukaan halus tanpa retak
dan memiliki struktur yang kompatibel.

a

b

Gambar 1 Film dengan pemlastis 10% (a)
dan film tanpa pemlastis (b)
Analisis Bobot Jenis
Analisis bobot jenis dilakukan untuk
melihat
keteraturan
molekul
dalam
menempati ruang. Jika suatu molekul
memiliki tingkat keteraturan yang tinggi,
bobot jenis dari polimer tersebut akan
meningkat. Oleh karena itu, penentuan bobot
jenis polimer merupakan cara yang tepat
untuk memprediksi sifat mekanik polimer.
Analisis bobot jenis polimer menggunakan
piknometer dengan metode penentuan berat
jenis padatan. Data yang didapatkan dari
pengukuran dihitung dengan menggunakan
persamaan 1. Hasil perhitungan data bobot
jenis yang diperoleh dapat dilihat pada
Lampiran 2. Penambahan zat pemlastis
gliserol akan menurunkan bobot jenis
polimer yang ditunjukkan pada Tabel 2.

Tabel 2 Pengaruhan penambahan pemlastis
terhadap bobot jenis film

0
2.5
5

Bobot jenis
(g/cm3)
1.5319
1.3071
1.2124

7.5
10

1.1318
1.0625

Pemlastis (%)

Bobot jenis film pati yang dihasilkan
berkisar pada 1.5319-1.0625 g/cm3. Data
tersebut menunjukkan bahwa semakin besar
konsentrasi gliserol yang ditambahkan maka
bobot jenis semakin berkurang. Ini sesuai
dengan penelitian Kemala et al. (2010) yang
menyatakan bobot jenis polipaduan patistirena menurun seiring bertambahnya
konsentrasi gliserol. Hal ini disebabkan zat
pemlastis yang ditambahkan akan menembus
jaringan kerja polimer, sehingga jarak
antarantai semakin besar dan volume yang
ditempati akan menjadi besar (Robert et al.
2003). Oleh karena itu, keteraturan molekul
dan bobot jenis polimer berkurang. Hal ini
didukung oleh temuan Mali et al. (2006),
peningkatan konsentrasi gliserol dapat
mengurangi interaksi antarantai pati sehingga
meningkatkan fleksibilitas film pati.
Analisis Uji Tarik
Uji tarik merupakan salah satu pengujian
sifat mekanik dari suatu bahan polimer. Sifat
mekanik tersebut dipengaruhi oleh besarnya
jumlah kandungan komponen-komponen
penyusun film yang terdiri atas pati, gliserol,
dan akuades. Gliserol sebagai pemlastis
dapat memberikan efek elastis yang berbeda
sesuai dengan variasi konsentrasi gliserol
yang ditambahkan pada film. Uji tarik
bertujuan mengetahui besarnya kekuatan
tarik dan perpanjangan dari bahan. Kekuatan
tarik tersebut menggambarkan kekuatan
tegangan maksimum spesimen untuk
menahan gaya yang diberikan. Persentase
elongasi adalah perubahan panjang yang
terjadi pada ukuran tertentu panjang
spesimen akibat gaya yang diberikan
(Stevens 2001). Uji kekuatan tarik ini dapat
menunjukkan
pengaruh
penambahan
pemlastis gliserol yang ditunjukkan pada
Tabel 3. Data kuat tarik pada Tabel 3
tersebut didapatkan dengan menggunakan
persamaan 2, sedangkan untuk elongasi
dihitung dengan menggunakan persamaan 3.

Hasil perhitungan data uji mekanik film yang
diperoleh dapat dilihat pada Lampiran 3.
Tabel 3 Uji Mekanik
Gliserol
(%)

Elongasi
(%)

Kuat
tarik (MPa)

0
2.5
5
7.5
10

6.8
10.4
11.4
12.4
58.2

8.75
17.27
107
187.36
28

Gambar 3

Kuat Tarik (MPa)

10

15

Konsentrasi Gliserol (%)
Gambar 2

5

10

15

Konsentrasi Gliserol (%)

200
150
100
50
0
5

70
60
50
40
30
20
10
0
0

Hasil uji mekanik pada Gambar 2
menunjukkan bahwa penggunaan gliserol
pada konsentrasi 7.5% memberikan kuat
tarik tertinggi yaitu 187.36 MPa. Hal ini
disebabkan pada konsentrasi 7.5%, campuran
berada pada titik jenuh yang menyebabkan
molekul-molekul pemlastis hanya terdispersi
dan berinteraksi diantara struktur rantai pati
sehingga rantai-rantai pati lebih sulit
bergerak akibat halangan sterik. Kuat tarik
meningkat
disebabkan
adanya
gaya
intermolekul antarantai pati tersebut. Kuat
tarik mengalami penurunan pada konsentrasi
gliserol 10% yaitu 28 MPa. Menurut
Yusmarlela (2009), kuat tarik menurun
setelah penambahan gliserol lebih dari 10%.
Hal ini disebabkan pada konsentrasi 10%,
campuran melampaui titik jenuh sehingga
molekul pemlastis yang berlebih berada pada
fase tersendiri di luar fase pati dan akan
menurunkan gaya intermolekul antarantai
yang menyebabkan gerakan rantai lebih
bebas.

0

Elongasi (%)

4

Grafik hubungan antara
konsentrasi gliserol dan
kuat tarik.

Grafik hubungan antara
konsentrasi gliserol dan %
elongasi

Persentase elongasi tertinggi terdapat
pada film pati dengan gliserol 10% yaitu
58.2 %, ini ditunjukkan pada Gambar 3 yang
menggambarkan semakin tinggi konsentrasi
gliserol yang ditambahkan pada film pati
menyebabkan
meningkatnya
elongasi.
Peningkatan elongasi menunjukkan film
semakin fleksibel. Penambahan pemlastis
mempengaruhi kuat tarik dan elongasi.
Menurut Mali et al. (2008), film pati tapioka
dengan penambahan konsentrasi gliserol 540% menunjukkan nilai kuat tarik yang
semakin menurun, sedangkan elongasi yang
dihasilkan semakin meningkat. Hal Ini
didukung oleh temuan Muscat et al. (2012)
yang menyatakan kuat tarik dan elongasi
film pati tanpa gliserol menunjukkan nilai
yang terendah.
Data persentase elongasi menunjukkan
bahwa polimer menjadi lebih liat. Hal ini
disebabkan zat pemlastis adalah molekul
kecil yang dapat menembus jaringan kerja
polimer sehingga jarak antarantai semakin
renggang dan memudahkan pergerakkan
antarmolekul.
Data
kekuatan
tarik
menggambarkan informasi kekerasan pada
bahan polimer. Polimer yang semula keras
dan rapuh menjadi keras dan liat. Ini sesuai
dengan laporan Bergo et al. (2009)
peningkatan konsentrasi gliserol pada film
pati
dapat
meningkatkan
mobilitas
makromolekul karena solvasi ikatan C-O-H
dari pati yang memungkinkan polimer
mengalami rekristalisasi.

7

Konsentrasi gliserol 10% menghasilkan
persentase elongasi tertinggi 58.2 %. Hasil
analisis FTIR menghasilkan gugus baru
pada bilangan gelombang 1743.65 cm-1
yang menunjukkan proses pembuatan
plastik pati tapioka secara kimia.
Penambahan pemlastis menurunkan bobot
jenis dan suhu transisi (Tg), dan
meningkatkan elongasi. Analisis termal
pada film tapioka menunjukkan bobot
massa yang hilang 75.0% dan suhu transisi
gelas 108.8 ºC.
Saran
Perlu dilakukan analisis morfologi film
pati dengan menggunakan mikroskop
elektron payaran (SEM) dan analisis termal
dengan DSC. Pengujian lebih lanjut
pengaruh pengadukan dan suhu pada film
pati karena kehomogenan merupakan faktor
penting dalam pembuatan plastik.

DAFTAR PUSTAKA

Cowd MA. 1991. Kimia Polimer. Bandung:
Institut Teknologi Bandung.
Fajar NR. 2010. Bilakah Indonesia bebas
kantong plastik. [terhubung berskala]
http://nasional.kompas.com/read/2010/04
/26/0322029/ [13 Apr 2012]
Firdaus F, Sri M, Hady A. 2008. Sintesis
film kemasan ramah lingkungan dari
komposit pati, khitosan dan asam
polilaktat dengan pemlastik gliserol: studi
morfologi dan karakteristik mekanik.
Logika 5:13-18
Jeffery GH, J Bassett, J Mendham, RC
Denney. 1989. Vogel’s Textbook of
Quantitative Chemical Analysis. London:
Longman Group UK Limited.
Kemala T, Fahmi MS, Suminar SA. 2010.
Pembuatan dan pencirian polipaduan
polistiren-pati. J Sains Mat Indones.
12:30-35.

Alves VD, Suzana M, Adelaide B, Maria
VEG. 2007. Effect of glyserol and
amylose enrichment on cassava starch
film properties. J Food Eng 78:941-946.

Larotonda FDS, Katia NM, Valdir S, Joao
BL. 2004. Biodegradable films made
form raw and acetylated cassava starch.
Brazilian Arch Biol Technol Int J.
47:477-484.

Aouada FA, Luiz HCM, Elson L. 2011.
New strategies in the preparation of
exfoliated
thermoplastic
starchmontmorillonite
nanocomposites.
Industrial Crops and Products. 34:15021508.

Mali S, Maria VEG, Maria AG, Miriam NM,
Noemi EZ. 2008. Antiplasticizing effect
of glyserol and sorbitol on the properties
of cassava starch films. Brazilian J Food
Technol. 11:194-200.

Averous L, L Moro, P dole, C Fringant.
2000. Properties of thermoplastic blends:
starch-polycaprolaktone.
Polymer
41:4157-4167.
Belhassen R, Fabiola V, Pere M, Sami B.
2011. Preparation and properties of
starch-based biopolymers modified with
difunctional isocyanates. Bioresources.
6:81-102.
Bergo PVA, PJA Sobral, JM Prison. 2009.
Physical properties of cassava films
containing glyserol. Brazil: Food
Engineering Dept. University of Sao
Paulo.
[BPS] Badan Pusat Statistika. 2011. Luas
Panen, Produktivitas dan Produksi Ubi
Kayu Menurut Provinsi. Jakarta: BPS.

Ma*li S, Maria VEG, Maria AG, Miriam
NM, Noemi EZ. 2006. Effects of
con