Studi konsentrasi tapioka dan perbandingan campuran bahan pemlastis pada pembuatan bioplastis.

Bidang Unggulan : Lingkungan

Kode/Nama Bidang Ilmu : 161/Teknologi Industri Pertanian

LAPORAN PENELITIAN

HIBAH GRUP RISET UDAYANA

STUDI KONSENTRASI TAPIOKA DAN PERBANDINGAN

CAMPURAN PEMLASTIS PADA PEMBUATAN BIOPLASTIK

GRUP RISET: AGROINDUSTRI

Prof. Dr.Ir. BAMBANG ADMADI H., M.P. NIDN: 0021026502

I WAYAN ARNATA, S.TP., M.Si. NIDN: 0020067803

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS UDAYANA

2015

ii

HALAMAN PENGESAHAN

1. Judul Penelitian : Studi Konsentrasi Tapioka dan Perbandingan Campuran Pemlastis Pada Pembuatan Bioplastik

2. Ketua Peneliti

a. Nama Lengkap : Prof. Dr.Ir. Bambang Admadi H., M.P.

b. Jenis Kelamin : L

c. NIP : 19650221 199003 1 004

d. Jabatan Struktural :

e. Jabatan fungsional : Guru Besar/IV-D

f. Fakultas/Jurusan : Teknologi Pertanian/ Teknologi Industri Pertanian

g. Pusat Penelitian : -

h. Alamat : Kampus Bukit Jimbaran, Badung, Bali.

i. Telpon/Faks : 0361-701801

j. Telpon/Faks/E-mail : 08123830220/ba_harsojuwono@yahoo.co.id 3. Jangka Waktu Penelitian : 1 Tahun

5. Pembiayaan :

Jumlah biaya yang diajukan ke LPPM UNUD : Rp 40.000.000

Denpasar, 3 September 2015 Mengetahui,

Ketua Grup Riset Agroindustri Ketua Peneliti Universitas Udayana,

Prof. Dr.Ir. Bambang Admadi H., M.P Prof. Dr.Ir. Bambang Admadi H., M.P. NIP. 19650221 199003 1 004 NIP. 19650221 199003 1 004

Mengetahui,

Ketua Lembaga Penelitian dan Pengabdian Masyarakat

Universitas Udayana

Prof. Dr.Ir. I Nyoman Gde Antara, M.Eng. NIP. 19640807 199203 1 002

iii

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk (1) mengetahui pengaruh konsentrasi tapioka dan perbandingan campuran pemlastis terhadap karakteristik bioplastik. (2) menentukan konsentrasi tapioka dan perbandingan campuran pemlastis terhadap karakteristik bioplastik. Rancangan percobaan pada penelitian ini yaitu Rancangan Acak Kelompok Faktorial. Faktor I adalah konsentrasi tapioka yang terdiri dari 3 taraf 4%, 5% dan 6% (b/b). Factor II adalah perbandingan campuran pemlastis gliserol dengan sorbitol yang terdiri dari 5 taraf yaitu (100:0)%, (95:5)%, (90:10)%, (85:15)%, (80:20)% b/b. Masing-masing kombinasi perlakuan dikelompokan menjadi 2 berdasarkan waktu proses pembuatan bioplastik, sehingga terdapat 30 unit percobaan. Apabila perlakuan berpengaruh nyata terhadap variabel yang diamati maka dilanjutkan dengan uji Duncan. Variable yang diamati meliputi uji mekanik yang terdiri dari uji kekuatan tarik (Tensile strength), uji perpanjangan (elongation at break) dan uji Modulus young (Elastisitas) dengan menggunakan alat ASTM D638, sifat biodegradasi dari bioplastik.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa konsentrasi pati dan perbandingan campuran pemlastis gliserol : sorbitol serta interaksinya berpengaruh tidak berpengaruh terhadap kadar air tetapi berpengaruh terhadap nilai elongation at break, kuat tarik, Modulus Young serta sifat biodegradasi (penyusutan) dari bioplastik. Konsentrasi pati 6% dengan perbandingan campuran pemlastis gliserol : sorbitol (100 : 0) menghasilkan karakteristik bioplastik terbaik dengan kadar air 3,98%, elongation at break 18,75%, kekuatan tarik 930 MPa, Modulus Young 50 MPa serta penyusutan 34,68%.

Kata kunci : Bioplastik, konsentrasi tapioka, campuran pemlastis

ABSTRACT

This study aims to (1) the effect of the concentration of plasticizer mixture of tapioca and comparison of the characteristics of bioplastics. (2) determine the concentration of starch and plasticizer mixture ratio on the characteristics of bioplastics. The experimental design in this study is a randomized block design factorial. The first factor is the concentration of tapioca consisting of 3 levels 4%, 5% and 6% (w / w). Factor II is a comparison with sorbitol glycerol plasticizer mixture consisting of 5 levels ie (100: 0)%, (95: 5)%, (90:10)%, (85:15)%, (80:20)% b / b. Each combination of treatments classified into two time-based bioplastic manufacturing process, so there are 30 experimental units. If treatment significantly affected the observed variables then continued with Duncan test. Variable observed mechanical test consisted of testing the tensile strength (tensile strength), test the extension (elongation at break) and test young Modulus (elasticity) by using ASTM D638, biodegradation properties of bioplastics.

The results showed that the concentration of starch and plasticizer mixture ratio of glycerol: sorbitol and its interaction effect does not affect the water content but affect the value of elongation at break, tensile strength, Young's modulus and biodegradation properties (shrinkage) of bioplastics. Starch concentration of 6% with a mixture ratio of plasticizer glycerol: sorbitol (100: 0) produces the best characteristics of bioplastics with water content of 3.98%, 18.75% elongation at break, tensile strength of 930 MPa, Young's modulus of 50 MPa and depreciation 34.68 %.

iv

KATA PENGANTAR

Berkat rahmat Tuhan Yang Maha Esa laporan penelitian dengan judul ” STUDI KONSENTRASI TAPIOKA DAN PERBANDINGAN CAMPURAN PEMLASTIS PADA PEMBUATAN BIOPLASTIK” telah terselesaikan. Laporan penelitian ini dibuat sebagai pertanggungjawaban kegiatan penelitian sesuai kontrak yang telah ditandatangani antara Ketua LPPM Univertas Udayana dengan Ketua Peneliti yang mendapatkan hibah penelitian Grup Riset tahun 2015.

Pada kesempatan ini peneliti mengucapkan terima kasih kepada :

1. Rektor Universitas Udayana sebagai pemberi kebijakan program penelitian

2. Ketua Lembaga Penelitian Universitas Udayana yang memfasilitasi program hibah penelitian Grup Riset Universitas Udayana

3. Dekan Fakultas Teknologi Pertanian yang memfasilitasi usulan penelitian program hibah penelitian Grup Riset Universitas Udayana

4. Semua pihak yang membantu sehingga terlaksananya penelitian dan laporan penelitian ini.

Peneliti sadar bahwa laporan penelitian ini jauh dari kesempurnaan oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan. Semoga laporan penelitian ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi serta masyarakat luas dalam bidang teknologi polimer khuususnya teknologi plastik biodegradable.

Bukit Jimbaran, 3 September 2015 Peneliti

v

DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN ... ii

ABSTRAK... iii

KATA PENGANTAR... iv

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL………. vi

BAB I. PENDAHULUAN……… 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan Penelitian ... 3

1.3. Manfaat Penelitian ... 3

BAB II. STUDI PUSTAKA……….. 4

2.1. Plastik ... 4

2.2. Bioplastik ... 5

2.3. Tepung Tapioka ... 6

2.4. Plastisizer ... 9

2.5. Sorbitol ... 9

2.6. Gliserol ... 10

2.7. Sifat Mekanik Plastik ... 12

2.8. Biodegradasi ... 12

BAB III. METODE PENELITIAN……… 13

3.1. Roadmap Penelitian ... 13

3.2. Alat dan Bahan ... 13

3.3. Rancangan Percobaan ……….13

3.4. Pembuatan Plastic dari Tepung Tapioka ... 14

3.5. Variabel yang Diamati ... 14

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN………..17

4.1. Kadar Air Bioplastis ... 17

4.2. Elongation at Break, Kuat Tarik dan Modulus Young Bioplastik ... 17

4.3. Penyusutan Bioplastik ………19

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN………..……… 20

5.1. Kesimpulan………..20

5.2. Saran………20

DAFTAR PURTAKA………21

vi

DAFTAR TABEL

Hal

Tabel 1. Kandungan Gizi dalam 100 gram tepung tapioka ………8

Tabel 2. Kadar air (%) bioplastik ………...17

Tabel 3. Elongation at break, kuat tarik dan Modulus Young bioplastik ………...18

1

BAB I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Penggunaan plastik telah meluas hampir ke seluruh bidang kehidupan. Berbagai produk dan peralatan dihasilkan dari bahan ini karena dinilai lebih ekonomis, tidak mudah pecah, fleksibel, dan ringan. Salah satu contoh produk berbahan plastik yang paling sering dipakai oleh masyarakat adalah kantong dan peralatan dari plastik. Menurut Inaplas (2011), konsumsi plastik per kapita Indonesia sekitar 10 kg/kapita/tahun. Dibandingkan dengan negara ASEAN lainnya, jumlah pemakaian plastik di Indonesia masih lebih rendah. Malaysia, Singapura, dan Thailand mencapai angka di atas 40 kg/kapita/tahun. Meskipun rendah, potensi peningkatan permintaan masih cukup besar, yakni sekitar 4,6 juta ton/tahun dengan pertumbuhan sekitar 5% per tahun (Damayanti, 2012).

Penggunaan plastik sebagai bahan kemasan maupun peralatan lainnya telah menimbulkan masalah lingkungan. Sampah plastik semakin lama semakin menumpuk, karena sampah plastik tidak mudah hancur baik oleh cuaca hujan dan matahari ataupun mikroba yang hidup di tanah sehingga meningkatkan kerusakan lingkungan seperti pencemaran tanah (Hasan, 2006). Hal ini disebabkan, plastik yang selama ini dipakai berasal dari minyak bumi, gas alam, dan batu bara. Saat ini, bahan dasar tersebut mulai mengalami pengurangan serta tidak bisa diperbarui (Darni, 2008).

Guna mengatasi masalah lingkungan ini, salah satu cara yang dapat dilakukan yaitu mengembangkan bahan biodegradable plastic (bioplastik) yaitu plastik yang mudah diurai oleh mikroorganisme menjadi senyawa sederhana yang ramah lingkungan. Pengembangan bahan bioplastik menggunakan bahan alam yang terbaharui (renewable resources) sangat diharapkan untuk mengatasi pencemaran lingkungan (Hardaning, 2001 dalam Darni, 2010). Bahan-bahan yang digunakan untuk membuat biodegradable plastic diantaranya senyawa-senyawa polimer yang terdapat pada tanaman seperti pati, selulosa,dan lignin, serta pada hewan seperti kasein, kitin dan kitosan dan sebagainya (Averous, 2004).

Salah satu jenis bahan hasil tanaman yang berpotensi sebagai bahan baku biodegradable

plastic (bioplastik) adalah pati tapioka (Firdaus dan Anwar, 2004). Pati tapioka sangat potensial

dikembangkan karena harganya murah dan diproduksi secara masal dalam skala industri sehingga terjamin ketersediaannya sebagai bahan baku (Kumoro dan Purbasari, 2014).

Pembuatan bioplastik berbasis pati telah banyak dikembangkan, namun hanya dengan menggunakan pati, karakteristik bioplastik yang dihasilkan masih memiliki beberapa kelemahan. Darni dan Herti (2010) menyatakan bahwa penggunaan pati dalam pembuatan bioplastik

2

mempunyai kelemahan yaitu bioplastik yang dihasilkan tidak tahan terhadap air dan kekuatan mekaniknya sangat rendah. Untuk mengatasi hal ini, maka dalam pembuatan plastik diperlukan bahan-bahan tambahan biopolimer lain untuk memperbaiki sifat plastis dan mekanis pada plastik tersebut (Ban, 2006).

Karakteristik bioplastik berbasis pati dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti diantaranya bahan baku asal, jenis dan konsentrasi pati, campuran bahan polimer, pH, suhu pembentukan gel, jenis dan konsentrasi plasticizer (pemlastis), campuran plastisizer, lama pengadukan, suhu dan lama pengeringan dan sebagainya. Setiani et al. (2013) menyatakan bahwa penggunaan pati dengan konsentrasi yang tinggi dapat menyebabkan tingginya penyerapan air. Ini berarti ketahanan terhadap air juga rendah, sedangkan pada plastic - plastik konvensional diharapkan penyerapan terhadap air rendah. Beberapa penelitian bioplastik dengan variasi jenis dan konsentrasi pati telah dilakukan. Penggunaan pati sukun pada konsentrasi 6% yang ditambahkan 30% sorbitol sebagai pemlastis mempunyai karakteristik daya serap air 212,98 %, nilai kuat tarik sebesar 16,34 MPa, nilai elongasi sebesar 6,00 % dan modulus young sebesar 2,72 MPa. Lebih lanjut Setiani et al. (2013) menyatakan bahwa peningkatan kadar pati sampai dengan 10 % ternyata menghasilkan lapisan bioplastik yang terlalu kaku dan lengket. Pembuatan bioplastik dengan menggunakan pati pisang kepok 2% menghasilkan bioplastik dengan karakteristik nilai kuat tarik yaitu 2,11 MPa dan nilai kuat lentur 20,78 MPa (Mulyadi et al., 2013). Dari hasil-hasil penelitian ini, menunjukan bahwa karakteristik bioplastik sangat dipengaruhi oleh jenis dan konsentrasi pati. Umumnya konsentrasi pati yang dipergunakan berkisar antara 2 - 6%. beberapa penelitian ini menunjukkan bahwa belum adanya konsentrasi pati yang optimal dalam pembuatan bioplastik terutama bioplastik dengan bahan tapioka. Berkaitan dengan hal tersebut maka dalam penelitian ini akan dicoba untuk menentukan konsentrasi pati dari jenis pati singkong atau tapioka.

Guna memperbaiki atau meningkatkan sifat plastis atau elastisitas bioplastik diperlukan pencampuran pati dengan bahan pemlastis (plasticizer). Bahan pemlastis yang sering dipergunakan adalah gliserol dan sorbitol. Pada beberapa penelitian pembuatan bioplastik, umumnya hanya menggunakan salah satu dari kedua jenis pemlastis tersebut. Kumoro dan Purbasari (2014) menyatakan penambahan gliserol 2% (b/b) menghasilkan nilai modulus young 40,5 MPa, kuat tarik 17 MPa dan persentase elongation at break 38%. Dan hasil penelitian Romadloniyah (2012) menunjukan penambahan sorbitol 1,5 ml menghasilkan nilai kuat tarik 126,87 MPa dan persentase elongation at break 23,33%. Dari penelitian-penelitian ini terlihat bahwa penggunaan masing-masing pemlastis tersebut secara terpisah dengan berbagai ukuran konsentrasi, ternyata belum menghasilkan karakteristik bioplastik yang diinginkan. Berkaitan

3

dengan hal tersebut maka perlu diteliti penggunaan pemlastis dengan menggabungkan kedua pemlastis tersebut dengan perbandingan dan konsentrasi tertentu sehingga diharapkan dapat menghasilkan sifat mekanis plastik yang baik dan mudah terdegradasi.

1.2.Tujuan Penelitian

a. Mengetahui pengaruh konsentrasi tapioka dan perbandingan campuran pemlastis terhadap karakteristik bioplastik

b. Menentukan konsentrasi tapioka dan perbandingan campuran pemlastis terhadap karakteristik bioplastik

1.3.Manfaat Penelitian

Pengembangan ilmu dan teknologi bioplastik serta aplikasinya sebagai kemasan yang ramah lingkungan.

4

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Plastik

Bahan kemasan plastik dibuat dan disusun melalui proses polimerisasi. Komponen utama plastik sebelum membentuk polimer adalah monomer, yakni rantai yang paling pendek. Polimer merupakan gabungan dari beberapa monomer yang akan membentuk rantai yang sangat panjang. Bila rantai tersebut dikelompokkan bersama-sama dalam suatu pola acak, menyerupai tumpukan jerami maka disebut amorp, jika teratur hampir sejajar disebut kristalin dengan sifat yang lebih keras dan tegar (Winarno, 1994).

Kemasan plastik memiliki beberapa keunggulan yaitu sifatnya kuat tapi ringan, inert, tidak karatan dan bersifat termoplastis (heat seal) serta dapat diberi warna.Sifat permeabilitas plastik terhadap uap air dan udara menyebabkan plastik mampu berperan memodifikasi ruang kemas selama penyimpanan (Winarno, 1994). Kelemahan bahan ini adalah adanya zat-zat monomer dan molekul kecil lain yang terkandung dalam plastik yang dapat melakukan migrasi ke dalam bahan makanan yang dikemas.

Plastik berisi beberapa aditif yang diperlukan untuk memperbaiki sifat-sifatfisiko kimia plastik itu sendiri. Bahan aditif yang sengaja ditambahkan itu disebut komponen non plastik, diantaranya berfungsi sebagai pewarna, antioksidan, penyerap cahaya ultraviolet, penstabil panas, penurun viskositas, penyerap asam, pengurai peroksida, pelumas, peliat, dan lain-lain (Winarno, 1994).

Plastik dapat dikelompokkan atas sifat ketahanan terhadap panas terdapat dua jenis plastik, yaitu thermoplastik dan termoset.Thermoplastik adalah plastik yang dapat dilunakkan berulangkali dengan menggunakan panas, antara lain polietilen,polipropilen, polistiren dan polivinilklorida.Jenis plastik ini meleleh ketika dipanaskan dan menjadi padat kembali ketika didinginkan.Sedangkan termoset adalah plastic yang tidak dapat dilunakkan oleh pemanasan, antara lain bakelit, melamin, phenol formaldehid dan urea formaldehid (Whyman, 2006).Berdasarkan bentuk dan keadaan pada suhu ruang dibedakan antara plastic jenis kaca, plastic liat keras, plastic elastis dan plastic kental. Plastic jenis kaca, seperti plastic fenol (PP) adalah sangat getas. Plastic liat keras seperti polivinilklorida (PVC), berciri dapat berubah bentuk jika ada pengaruh gaya yang kuat. Plastic elastis, seperti busa dari poliuretan (PUR), berubah bentuk ketika dibebankan dan berubah bentuk kembali seperti semula jika beban dilepaskan.Plastic kental seperti minyak silicon (SI), adalah masa liat cair yang disebut fluidoplastik.Berdasarkan bentuk makromolekulnya dapat dibedakan antara plastic dengan makromolekul benang dan plastic dengan makromolekul bentuk jarring.Makromolekul bentuk

5

benang dapat bersusun tak bercabang (seperti PVC keras) atau bercabang seperti pada polietilen PE.Didalam plastic, makromolekul dapat tersusun amorf seperti PVC keras atau Kristal-sebagaian seperti PE. Pada struktur amorf letak makromolekul sama sekali tidak berorientasi dan pada struktur Kristal-sebagian molekul-molekul rasaksa tak bercabang itu tersusun sejajar sehingga terjadi Kristal-kristal kecil yang dikelilingi oleh daerah amorf (Kramer dan scharnagl, 1994).

Plastik memiliki kelebihan yaitu plastik dapat dibentuk menjadi berbagai macam bentuk, ringan dan relative murah, dapat diproduksi dalam berbagai warna dan panas dan listrik tidak dapat merambat melalui plastic dengan mudah, karena plastik isolator yang baik. Tetapi plastik memiliki kekurangan yaitu plastic dibuat dari bahan-bahan yang sulit di daur ulang, karena tidak dapat membusuk secara alami (biodegradasi) plastik dapat merusak lingkungan dan plastic dapat bersifat asap berracun karena leleh pada suhu tinggi (Whyman, 2006).

Plastik yang selama ini dipakai berasal dari minyak bumi, gas alam, dan batu bara. Bahan dasar tersebut mulai mengalami pengurangan di alam serta tidak bisa diperbarui (Yuli Darni, 2008).Penggunaan plastic yang berlebihan dan dengan intensitas yang tinggi berpengaruh terhadap persediaan minyak bumi, diperkirakan minyak bumi akan habis dalam kurun waktu 100 tahun. Selain itu penggunaan plastik yang berasal dari minyak bumi, gas alam dan batu bara akan meningkatkan pencemaranlingkungan seperti pencemaran tanah. Untukmengatasi masalah lingkungan ini, salahsatu cara yang dapat dilakukan yaitu mengembangkan bahan plastik biodegradable atau bioplastik (Abadi dan Nuryati, 2007).

2.2 Bioplastik

Bioplastik adalah plastik yang dapat digunakan seperti layaknya plastikkonvensional,namun akan hancur terurai oleh aktivitas mikroorganisme menjadi dan karbondioksida setelah habis terpakai dan dibuang ke lingkungan. Karena bahan penyusun nya berasal dari alam seperti pati dan selulosa sehingga mudah diuraikan kembali.Plastik biodegradabel adalah suatu bahan dalam kondisi tertentu dan pada waktu tertentu mengalami perubahan dalam struktur fisis dan kimianya karena pengaruhmikroorganisme yang kemudian mempengaruhi sifat-sifat yang dimilikinya.Karena sifatnya yang dapat kembali ke alam, maka dikategorikan sebagai plastik yang ramah lingkungan (Firdaus dan Anwar, 2014).

Berdasarkan bahan baku yang dipakai plastikbiodegradasi dibagi menjadi dua kelompok yaitu kelompok dengan bahan baku petrokimia dan kelompok dengan bahan baku produk tanaman seperti pati dan selulosa. Pembentukan film plastik dari pati, pada prinsipnya merupakan gelatinasi molekul pati. Pembuatan film berbasis pati pada dasarnya menggunakan

6

prinsip gelatinasi. Dengan adanya penambahan sejumlah air dan dipanaskan pada suhu yang tinggi maka akan terjadi gelatinasi. Gelatinasi mengakibatkan ikatan amilosa akan cenderung saling berdekatan karena adanya ikatan hidrogen. Proses pengeringan akan mengakibatkan penyusutan sebagai akibat lepasnya air sehingga gel akan membentuk film yang stabil (Firdaus dan Anwar, 2014).

Plastik biodegradable adalah plastik yang tergradasi di alam dalam waktu yang singkat.Bahan itu lebih murah dibanding bahan plastik lainnya.Waktu hancurnya lebih singkat.Bahan ini juga tidak beracun dan sangat aman untuk membungkus makanan.Plastik berbahan dasar tepung aman bagilingkungan. Sebagai perbandingan, plastik tradisional membutuhkan waktu sekira 50 tahun agar dapat terdekomposisi alam, sementara plastik biodegradable dapat terdekomposisi 10 hingga 20 kali lebih cepat. Plastik biodegradable yang terbakar tidak menghasilkan senyawa kimia berbahaya. Kualitas tanah akan meningkat dengan adanya plastik biodegradable, karena hasil penguraian mikroorganisme meningkatkan unsur hara dalam tanah. Namun plastik mudah terurai memiliki kelemahan terhadap sifat mekaniknya, kebanyakan plastik mudah terurai kurang bagus dalam sifat mekaniknya sehingga perlu ditambahkan plastizer (Malcom, 2007).

2.3 Tepung Tapioka

Pati adalah cadangan makanan utama pada tanaman. Senyawa ini sebenarnya campuran dua polisakarida, yaitu amilosa yang terdiri dari 70 hingga 350 unit glukosa yang berikatan membentuk garis lurus dan amilopektin yang terdiri hingga 100.000 unit glukosa yang berikatan membentuk struktur rantai bercabang. Kira-kira 20% dari pati adalah amilosa. Pati berwarna putih, berbentuk serbuk bukan kristal yang tidak larut dalam air dingin (Gaman dan Sherrington,

1992dalam Chandra 2011).

Pati merupakan bentuk karbohidrat yang ditimbun di dalam tanaman dansebagai sumber

energi pada makanan. Pati terdiri dari rantai molekul-molekulglukosa yang panjang dengan 2 jenis, yaitu amilosa dari rantai molekul glukosa yang panjang dan lurus serta amilopektin yang

terdiri dari rantai molekul glukosa

yang lebih pendek dan bercabang. Amilopektin mempunyai sifat koloidal sehingga jika dipanaskan, campuran air dengan pati akan menjadi kental. Komposisi amilopektin dan amilosa berbeda dalam pati berbagai bahan makanan.Amilopektin pada umumnya terdapat dalam jumlah lebih besar.Sebagian besar pati mengandung antara 15% dan 35% amilosa (Winarno, 1991).

Pati dapat digolongkan berdasarkan sifat-sifat pasta yang dimasak. Patiserealia (jagung, gandum, beras dan sorghum) membentuk pasta kental yang mengandung bagian-bagian pendek

7

dan pada pendinginan membentuk gel yang buram. Pati akar dan umbi (kentang, ketela dan tapioka) membentuk pasta sangat kental dan mengandung bagian-bagian panjang. Pasta ini biasanya jernih dan pada pendinginan hanya membentuk gel lunak (deMan, 1997).

Pati merupakan homopolimer glukosa dengan ikatan α-glikosidik.Berbagai macam pati tidak sama sifatnya, tergantung dari panjang rantai C, serta apakah lurus atau bercabang rantai molekulnya. Pati terdiri dari dua fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi terlarut disebut amilosa dan fraksi yang tidak terlarut dinamakan amilopektin. Amilosa memiliki struktur lurus dengan ikatan α-(1,4)-D-glukosa sedangkan amilopektin mempunyai cabang dengan ikatan α-(1,6)-D-glukosa sebanyak 4-5 dari berat total (Winarno, 1991). Apabila pati mentah dimasukkan ke dalam air dingin, granula patinya akanmenyerap air dan membengkak. Namun demikian jumlah air yang terserap dan pembengkakannya terbatas. Air yang terserap tersebut hanya dapat mencapai 30%. Peningkatan volume granula pati yang terjadi di dalam air pada suhu antara 55oC sampai 65oC merupakan pembengkakan yang sesungguhnya, dan setelah pembengkakan ini granula pati dapat kembali pada kondisi semula. Granula pati dapat dibuat membengkak luar biasa, tetapi bersifat tidak dapat kembali lagi pada kondisi semula. Perubahan tersebut dinamakan gelatinisasi. Suhu gelatinisasi tergantung pada konsentrasi pati. Makin kental larutan, suhu tersebut makin lambat tercapai, sampai suhu tertentu kekentalan tidak bertambah, bahkan kadang-kadang turun.Suhu gelatinisasi berbeda-beda tiap jenis pati dan merupakan suatu kisaran.Dengan viscometer suhu gelatinisasi ditentukan, misalnya pada tapioka yaitu 52oC – 64 oC (Winarno, 1991). Selain konsentrasi, pembentukan gel ini dipengaruhi pula oleh pH larutan.Pembentukan gel optimum pada Ph 4-7. Bila pH terlalu tinggi, pembentukan gel makin cepat tercapai tapi cepat turun lagi, sedangkan bila ph terlalu rendah terbentuknya gel lambat dan bila pemanasan diteruskan, viskositas akan turun lagi (Winarno, 1991).

Salah satu jenis pati yang berasal dari ubi yaitu tepung tapioka.Tepung tapioka yang berasal dari ubi kayu (singkong) merupakan sumber karbohidrat yang cukup baik, kandungan pati dari ubi kayu (singkong) yaitu 34,6% (Winarno, 1991).Tapioka banyak digunakan dalam berbagai industri karena kandungan patinya yang tinggi dan sifat patinya yang mudah membengkak dalam air panasdengan membentuk kekentalan yang dikehendaki.Selain itu pemakaian tapiokadisukai karena memiliki larutan yang jernih, daya gel yang baik, rasa yang netral,warna yang terang (Somaatmadja, 1984).

Tanaman singkong mudah dijumpai di Indonesia, karena dapat tumbuh di dataran rendah dan tinggi (10-1.500 m dpl). Selain itu singkong juga dapat dikembangbiakkan dilahan-lahan marginal, kurang subur dan kekurangan air (Abidin, 2009). Ditinjau dari segikarakteristiknya, Komponen pati dari tapioka secara umum terdiri dari 29,9% amilosadan 70,1% amilopektin

8

(Richana et al. 2000 dalam Yulianti dan Herlina 2012).Amilose dalam pati akan membentuk tekstur dan permukaan yang teratur, serta meningkatkan elastisitas dan kelekatan pada produk berbasis pati (De la Guerivier , 1976 dalam Kumoro 2014). Artinya, pati yang mempunyai kadar amilosa yang tinggi akan membentuk gel yang lebih keras (Novelo-Cen dan Betancur-Ancona, 2005dalam Kumoro 2014). Oleh karena itu, tepung tapioka merupakan bahan yang sangat diperlukan untuk menghasilkan produk yang memerlukan tekstur yang kuat.Penggunaan tepung tapioka karena tepung ini mempunyai kelebihan antara lain: ekstraksi yang relatif mudah, sifat patinya yang unik dengan warna dan flavor netral menyebabkan tapioka banyak dimanfaatkan, kandungan karbohidrattepung tapioka cukup tinggi yaitu sekitar 86,9%, mudah didapat, harga relatif murah dibanding jenispati yang lain, kandungan karbohidrat tepung tapioka cukup tinggi (Feryanto, 2007). Kandungan tepung tapioka secara lengkap disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Kandungan Gizi dalam 100 gram tepung tapioka Zat makanan Tepung Tapioka Kalori (kal) 362

Protein (gr) 0,5 Lemak (gr) 0,3 Karbohidrat (gr) 88,2

Air (g) 12,00

Zat kapur (mg) 84

Phospor (mg) 125 Zat besi (mg) 1,0 Vitamin A (S.I) 0

Thiamine (mg) 0,4 Vitamin C (mg) 0

Direktorat Gizi Dep. Kes. RI dalam Feryanto 2007

Tepung tapioka adalah tepung yang dibuat dari umbi ubi kayu (singkong), melalui penepungan dengan mengindahkan ketentuan – ketentuan keamanan pangan.Singkong yang digunakan untuk menghasilkan tepung tapioka berkualitas baik yaitu berusia antara 7-9 bulan.Dengan kualitas singkong yang baik, dapat menghasilkan tepung tapioka sebanyak 40% dari jumlah keseluruhan singkong yang digunakan (Feryanto, 2007).Tepung tapioka harus sesuai dengan syarat mutu yaitu bebas dari serangga dan bendaasing, kadar pati minimal 75% (b/b), kadar abu maksimal 1,5%, kadar air maksimal12% (b/b), berwarna putih, bau dan rasa khas singkong, kehalusan (lolos ayakan 80mesh) minimal 90%, serat kasar maksimal 4% (SNI 01-2997-1996).

9

2.4 Plasticizer

Plastisizer (bahan pelembut) adalah bahan organik dengan berat molekul rendah yang ditambahkan pada suatu produk dengan tujuan untuk menurunkan kekakuan dari polimer, sekaligus meningkatkan fleksibilitas dan ekstensibilitas polimer (Puramawati, 2011). McHugh dan Krochta (1994), menyatakan bahwa poliol seperti sorbitol dan gliserol adalah plasticizer yang cukup baik untuk mengurangi ikatan hidrogen internal sehingga akan meningkatkan jarak intermolekul.

Plasticizer didefinisikan sebagai bahan organik dengan berat molekul rendah, bahan non volatil, bertitik didih tinggi jika ditambahkan pada material lain sehingga dapat merubah sifat material tersebut. Penambahan plasticizer dapat menurunkan kekuatan intermolekuler dan meningkatkan fleksibilitas film dan menurunkan sifat barrier film. Gliserol dan sorbitol merupakan plasticizer yang efektif karena memiliki kemampuan untuk mengurangi ikatan hidrogen internal pada ikatan intermolekuler, plasticizer ditambahkan pada pembuatan plastik untuk mengurangi kerapuhan, meningkatkan fleksibilitas dan ketahanan plastik terutama jika disimpan pada suhu rendah (Chandra, 2011).

2.5 Sorbitol

Sorbitol adalah senyawa monosakarida polyhidric alcohol. Nama kimia lain dari sorbitol adalah hexitol atau glusitol dengan rumus kimia C6H14O6.Struktur molekulnya mirip dengan

struktur molekul glukosa hanya yang berbedagugus aldehid pada glukosa diganti menjadi gugus alkohol. Sorbitol pertama kali ditemukan dari juice Ash berry (Sorbus auncuparia L) di tahun 1872. Setelah itu,sorbitol banyak ditemukan pada buah-buahan seperti apel, plums, pears, cherris, kurma, peaches, dan apricots. Zat ini berupa bubuk kristal berwarna putih yang higroskopis, tidak berbau dan berasa manis, sorbitol larut dalam air, gliserol, propylene glycol, serta sedikit larut dalam metanol, etanol, asam asetat, phenol dan acetamida. Namun tidak larut hampir dalam semua pelarut organik. Sorbitol dapat dibuat dari glukosa dengan proses hidrogenasi katalitik bertekanan tinggi. Sorbitol umumnya digunakan sebagai bahan baku industry barang konsumsi dan makanan seperti pasta gigi, permen, kosmetik, farmasi,vitamin C, dan termasuk industri textil dan kulit (Othmer, 1960).

Sorbitol yang dikenal juga sebagai glusitol, adalah suatu gula alkohol yang dimetabolisme lambat di dalam tubuh.Sorbitol diperoleh dari reduksi glukosa, mengubah gugus aldehid menjadi gugus hidroksil, sehingga dinamakan gula alkohol. Glukosa dinamakan juga dekstrosa atau gula pasir yang terdapat dalam :sayur, buah, sirup jagung, sari pohon dan

10

bersamaan dengan fruktosa dalam madu. Glukosa merupakan hasil akhir pencernaan pati, sukrosa, maltose dan laktosa pada hewan dan manusia.(Faith,keyes, fourth edition, 1975 ).

Nama sorbitol diturunkan dari nama ilmuwan dari pegunungan Ash, Sorbus aucupa ria L. Buah Rosaceae yang kaya akan kandungan sorbitol, antara lain : plums 1.7 - 4.5 % berat, pear 1.2 – 2.8 % berat kering, peache 0.5 – 1.3 % berat dan apel 0.2 – 1 % berat. Di dalam buah dan daun – daun, sorbitol dibentuk sebagai bahan kimia intermediet di dalam sintesa pati, selulosa, sorbuse, atau vitamin C. Di dalam hewan, sorbitol dapat diketahui sebagai intermediet dalam absorbsi glukosa (Wikipedia.org).

Sorbitol merupakan plastizer yang efektif karena memiliki kelebihan mampu untuk mengurangi ikatan hydrogen internal pada ikatan intermolekuler sehingga baik untuk menghambat penguapan air dari produk, dapat larut dalam tiap-tiap rantaipolimer sehingga akan mempermudah gerakan molekul polimer, tersedia dalamjumlah yang banyak, harganya murah dan bersifat non toksik (Sulaiman, 1996).Berikut ini sifat fisik dan kimia dari sorbitol (Perry,

1950 dalam anonym…)

a. Sifat-sifat Fisika :

- Specific gravity : 1.472 (-5o C)

- Titik lebur : 93o C (Metasable form) 97,5o C (Stable form) - Titik didih : 296o C

- Kelarutan dalam air : 235 gr/100 gr H2O

- Panas Pelarutan dalam air : 20.2 KJ/mol - Panas pembakaran : -3025.5 KJ/mol b. Sifat-sifat Kimia :

- Berbentuk kristal pada suhu kamar

- Berwarna putih tidak berbau dan berasa manis - Larut dalam air,glycerol dan propylene glycol

- Sedikit larut dalam metanol, etanol, asam asetat dan phenol - Tidak larut dalam sebagian besar pelarut organik

2.6 Gliserol

Gliserol dengan nama lain propana-1,2,3-triol, atau gliserin, pada temperature kamar berbentuk cairan memiliki warna bening seperti air, kental, higroskopis dengan rasa yang manis. Gliserol adalah senyawa alkohol polihidrat (polyol) dengan 3 buah gugus hidroksil dalam satu molekul atau disebut alcohol trivalent. Gliserol terdapat secara alami dalam persenyawaaan sebagai gliserida didalam semua jenis minyak dan lemak baik dari tumbuhan maupunhewan, dan

11

gliserol didapatkan dari proses saponifikasi minyak pada pembuatansabun, atau pemisahan secara langsung dari lemak pada pemroduksian asam lemak.Sejak 1949 gliserol juga diproduksi secara sintetis dari propilen. Dan proses secarasintetis tercatat kurang lebih sekitar 50% dari total gliserol di pasaran. Kegunaan dari gliserol sangatlah banyak tetapi kebutuhan yang paling besarpada pembuatan resin sintetis dan ester gums, obat - obatan, kosmetika, dan pasta gigi. Pemrosesan tembakau dan makanan juga membutuhkan gliserol dalam jumlah yang besar.Sifat-sifat fisika dan kimia Gliserol adalah sebagai berikut (Winarno, 1992) :

a. Sifat Fisika :

- berat molekul : 92,09 kg/kmol - titik beku : 17,9 0 C

- titik didh : 2040 C - spesifik gravity : 1,260

- densitas : 0.847 g/cm 3 70 °C - viskositas : 34 cP

- Fasa : Cair ( 30 0 C, 1 atm ) - sempurna dalam air

- mudah terhidrogenasi

- merupakan asam lemak tak jenuh b. Sifat Kimia :

- Larut dalam air

- Merupakan senyawa hidroskopis - tidak stabil pada suhu kamar - Rumus Kimia Gliserol :C3H8O3

Gliserol merupakan salah satu plasticizer yang banyakdigunakan karena cukup efektif mengurangi ikatan hidrogen internal sehingga akan meningkatkan jarak intermolekuler. Gliserol merupakanplastizicer yang bersifat hidrofilik, sehingga cocok untuk bahan pembentuk plastic yang bersifat hidrofilik seperti pati.Ia dapat meningkatkan sorpsi molekul polar seperti air. Peran gliserol sebagai plasticizer dan konsentrasinya meningkatkan fleksibilitas plastik.Molekul plastizicer akan mengganggu kekompakan pati, menurunkan interaksi intermolekuler dan meningkatkan mobilitas polimer. Selanjutnya mengakibatkan peningkatan elongation dan penurunan tensile strength seiring dengan peningkatan konsentrasi gliserol. Penurunan interaksi intermolekuler dan peningkatan mobilitas molekul akan memfasilitasi migrasi molekul uap air (Gontard et al, 1993).

12

2.7 Sifat Mekanik Plastik

Sifat mekanik plastik terdiri dari kekuatan tarik (Tensile Strength), perpanjang (elong at break) dan keelastisannya (Krochta, 1994).Tensile Strength (MPa) adalah ukuran untuk kekuatan film secara spesifik,merupakan tarikan maksimum yang dapat dicapai sampai film tetap bertahansebelum putus/sobek (Krochta and Mulder-johnston, 1997). Pengukuran ini untuk mengetahui besarnya gaya yang diperlukan untuk mencapai tarikan maksimum pada setiap luas area film.Kekuatan tarik (%) dipengaruhi oleh bahan pemplastis yang ditambahkan dalam proses pembuatan film.

Persen pemanjangan saat putus merupakan perubahan panjang maksimum film sebelum terputus.Perpanjangan didefinisikan sebagai persentase perubahan panjang film pada saat film ditarik sampai putus. Kekuatan regang putus merupakan tarikan maksimum yang dapat dicapai sampai film dapat tetap bertahan sebelum film putus atau robek. Pengukuran kekuatan regang putus berguna untuk mengetahui besarnya gaya yang dicapai untuk mencapai tarikan maksimum pada setiap satuan luas film untuk merenggang atau memanjang. Perbandingan antara kuat putus dan perpanjangan saat putus dikenal dengan modulus elastisitas.Modulus elasitas bahan disebut modulus Young. Moduluds Young memiliki satuan sama seperti kuat putus karena unuit regangan merupakan bilangan tanpa dimensi (Ricky Kristyanto dkk, 2011 dalam Anonim..). Standar Plastik Internasional (ASTM5336) besarnya kuat tarik untuk plastik PLA dari Jepang mencapai 2050 MPa dan plastik PCL dari Inggris mencapai 190 MPa, persentase pemanjangan (elongasi) untuk plastik PLA dari Jepang mencapai 9% dan plastik PCL dari Inggris mencapai >500 % (Aveorus, 2009 dalam Utomo dkk, 2013).

2.8. Biodegradasi

Biodegradasi didefinisikan sebagai suatu proses oksidasi senyawa organic oleh mikroorganisme, baik di tanah, perairan, atau pada instalasi pengolahan limbah (Paramita, dkk 2012). Biodegradasi terjadi karena bakteri dapat melakukan metabolismezat organik melalui sistem enzim untuk menghasilkan karbon dioksida, air dan energi.Energi digunakan untuk sintesis, motilitas dan respirasi (Husin, 2008).

13

BAB III. METODE PENELITIAN

3.1 Roadmap Penelitian

Pencampuran dengan pemlastis (penentuan perbandingan

konsentrasi campuran)

Pati Singkong (Tapioka) (Dicobakan dalam berbagai

Konsentrasi) Pe n e li ti a n d a n Pe n g e m b a n g a n B io p la s ti k In d ik a to r c a p a ia n (Pr o d u k in te rm e d ie t/h il ir ) T a h u n 2015 2016

Pemanasan dengan suhu 60oC sampai membentuk gel Pencetakan pada Plat kaca Pengoven pada suhu 50o C

selama 24 jam

Bioplastik

Pengujian Karakteristik bioplastik

Pencampuran dengan pemlastis Sesuai perlakuan terbaik th I

Pati Singkong (Tapioka) (Konsentrasi pati sesuai dg

perlakuan terbaik th I)

Pemanasan dg variasi berbagai suhu gelatinisasi) Pencetakan pada Plat kaca Pengoven dengan variasi suhu

pengovenan

Bioplastik

Pengujian Karakteristik bioplastik

= Penelitian yang akan dilakukan

3.2 Alat dan Bahan

Water bath, oven, cetakan plat kaca ukuran 20 x 15 cm, gelas beaker, pipet tetes, batang pengaduk dan alat uji mekanik plastik yaitu autograph-sidmazu berdasarkan ASTM D638 dan

scanning electron microscopy (SEM). Bahan-bahan yang dipergunakan dalam penelitian ini

adalah tepung Tapioka, Asam asetat (CH3COOH), Sorbitol, Gliserol, dan Aquades.

3.3 Rancangan Percobaan

Rancangan percobaan pada penelitian ini yaitu Rancangan Acak Kelompok Faktorial. Faktor I adalah konsentrasi pati tapioca yang terdiri dari 3 taraf 4%, 5% dan 6% (b/b). Factor II adalah perbandingan campuran pemlastis gliserol dengan sorbitol yang terdiri dari 5 taraf yaitu (100:0)%, (95:5)%, (90:10)%, (85:15)%, (80:20)% b/b. Masing-masing kombinasi perlakuan dikelompokan menjadi 2 berdasarkan waktu proses pembuatan bioplastik, sehingga terdapat 30

14

unit percobaan. Apabila perlakuan berpengaruh nyata terhadap variabel yang diamati maka dilanjutkan dengan uji Dunchan.

3.4. Pembuatan Plastik dari Tepung Tapioka

Tepung tapioka dengan konsentrasi sesuai perlakuan dimasukkan kedalam beaker glass, kemudian ditambahkan 100 ml aquades. Campuran kemudian ditambahkan 0,2 gr asam asetat. Setelah itu ditambahkan campuran plasticizer (pemlastis) 1 gr dengan perbandingan sesuai perlakuan. Kemudian campuran tersebut diaduk dengan batang pengaduk selama 5 menit agar campuran homogen dan dipanaskan dalam waterbath pada suhu 60oC sampai membentuk gel. Gel yang terbentuk kemudian dicetak diatas plat cetakan kaca. Setelah itu dipanaskan pada oven dengan suhu 50oC selama 24 jam. Lapisan plastik yang terbentuk diangkat perlahan dan didinginkan pada suhu ruang. Diagram alir pembuatan plastik dari tepung tapioka dapat dilihat pada Gambar 1.

3.5. Variabel Yang Diamati

Uji mekanik yang terdiri dari uji kekuatan tarik (Tensile strength), uji perpanjangan (elongation at break) dan uji Modulus young (Elastisitas) dengan menggunakan alat ASTM D638, kemampuan atau lama waktu degradasi dari bioplastik yang dihasilkan dan morfologi dari bioplastik dengan menggunakan scanning electron microscopy (SEM).

3.5.1 Uji Kekuatan Tarik

Uji kekuatan tarik atau tensile strength dilakukan dengan menggunakan alat ASTM D68 Dengan mengikuti prosedur kerja alat maka akan didapatkan data untuk tensile strength. Dari alat tersebut akan didapatkan data untuk gaya (force) yang diperlukan untuk memutuskan plastik. Berikut ini adalah rumus untuk menghitung tensile strength :

���� ( )

� � � (� 2 ₎

3.5.2 Uji Perpanjangan (elongation at break)

Uji perpanjangan atau elongation dilakukan dengan menggunakan alat ASTM D68 Dengan mengikuti prosedur kerja alat maka akan didapatkan data untuk elongasi plasik. Dari alat tersebut akan didapatkan data untuk gaya (force) yang diperlukan untuk memutuskan plastik.

Perpanjangan edible film (cm) x 100% Panjang awal edible film(cm)

Tensile strength (N/cm2) =

15

Gambar 1. Proses pembuatan bioplastik (modifikasi Jaya dan Sulistyawati, 2010)

3.5.3 Uji Modulus young (Elastisitas)

Modulus young (Elastisitas) diperoleh dari perbandingan antara kuat tarik dengan elongasi.

� � � ( ��)

� �� � (%)

3.5.4 Uji Kemampuan Biodegradasi

Sifat biodegradable film diuji dengan cara mengubur plastik dalam tanah. Pengujian biodegradable dilakukan dengan menimbang plastik sebelum dan sesudah penguburan dalam

Tepung tapioka sesuai perlakuan dan 100 ml aquades

Pencampuran Asam

Asetat 0,2gr

Penambahan plasticer sesuai perlakuan

Pengadukan 10 menit

Pencetakan pada Plat kaca

Pengoven pada suhu 50o C selama 24 jam Didinginkan pada suhu

ruang selama 24 jam

Bioplastik

Pemanasan dengan suhu 60oC sampai membentuk gel

16

tanah untuk diketahui berat susut film dan diamati perubahan pada plastik tersebut serta lama waktu yang diperlukan untuk menghasilkan perubahan pada bioplastik tersebut.

3.5.5 Uji Morfologi

Uji morfologi bioplastik dari tepung tapioka dilakukan dengan menggunakan scanning

electron microscopy (SEM). Dengan mengkuti prosedur alat, hasil gambar yang diperoleh dari

mikroskop kemudian dilakukan pemotretan sehingga diketahui morfologi dari bioplastik tersebut.

17

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Kadar Air Bioplastis

Analisis keragaman menunjukkan bahwa konsentrasi pati dan perbandingan campuran pemlastis gliserol : sorbitol tidak berpengaruh nyata terhadap kadar air bioplastis. Tabel 2 memperlihatkan bahwa rerata kadar air bioplastik tidak ada perbedaan yang nyata, dengan kisaran 3,72 – 4,21%. Hal ini disebabkan penambahan air dari kandungan bahan baku bioplastik baik itu pati, gliserol dan sorbitol sangat rendah dibanding total bahan, apalagi dalam pembuatan bioplastis melalui proses pengeringan sehingga sebagian besar air dalam campuran bahan baku plastik teruapkan. Menurut Anonymous (2013), dalam pengeringan terjadi proses pindah panas dan pindah massa uap air yang terjadi secara simultan.

Tabel 2. Kadar air (%) bioplastik

Perlakuan Rerata Kadar

Air (%) Konsentrasi pati 4%, pemlastis gliserol : sorbitol (100 : 0)% 4,21a Konsentrasi pati 4%, pemlastis gliserol : sorbitol (95 : 5)% 3,98a Konsentrasi pati 4%, pemlastis gliserol : sorbitol (90 : 10)% 3.95a Konsentrasi pati 4%, pemlastis gliserol : sorbitol (85 : 15)% 3.89a Konsentrasi pati 4%, pemlastis gliserol : sorbitol (80 : 20)% 3.79a Konsentrasi pati 5%, pemlastis gliserol : sorbitol (100 : 0)% 4.16a Konsentrasi pati 5%, pemlastis gliserol : sorbitol (95 : 5)% 3.92a Konsentrasi pati 5%, pemlastis gliserol : sorbitol (90 : 10)% 3.90a Konsentrasi pati 5%, pemlastis gliserol : sorbitol (85 : 15)% 3,87a Konsentrasi pati 5%, pemlastis gliserol : sorbitol (80 : 20)% 3.76a Konsentrasi pati 6%, pemlastis gliserol : sorbitol (100 : 0)% 3,98a Konsentrasi pati 6%, pemlastis gliserol : sorbitol (95 : 5)% 3,94a Konsentrasi pati 6%, pemlastis gliserol : sorbitol (90 : 10)% 3,89a Konsentrasi pati 6%, pemlastis gliserol : sorbitol (85 : 15)% 3,80a Konsentrasi pati 6%, pemlastis gliserol : sorbitol (80 : 20)% 3,72a

Keterangan : huruf yang sama di belakang nilai rata-rata pada kolom yang sama menunjukkan tidak ada perbedaan yang nyata pada taraf kepercayaan 5%

4.2. Elongation at Break, Kuat Tarik dan Modulus Young Bioplastik

Analisis keragaman menunjukkan bahwa konsentrasi pati dan perbandingan campuran pemlastis gliserol : sorbitol serta interaksinya berpengaruh sangat nyata terhadap nilai elongation at break, kuat tarik dan Modulus Young dari bioplastik. Tabel 3 memperlihatkan adanya beberapa perbedaan rerata elongation at break, kuat tarik dan Modulus Young. Rerata elongation at break berkisar 18,75 – 65,31%, kuat tarik berkisar 0,51 – 0,93 MPa, Modulus Young berkisar 0,01 – 0,05 MPa.

18

Tabel 3. Elongation at break, kuat tarik dan Modulus Young bioplastik

Perlakuan Rerata

Elongation at break (%) Rerata kuat tarik (x1000 MPa) Rerata Modulus Young (x1000 MPa) Konsentrasi pati 4%, pemlastis gliserol : sorbitol (100 : 0)% 34,38cd 0,66bc 0,02bc Konsentrasi pati 4%, pemlastis gliserol : sorbitol (95 : 5)% 38,75bc 0,55c 0,01c Konsentrasi pati 4%, pemlastis gliserol : sorbitol (90 : 10)% 50,63ab 0,53c 0,01c Konsentrasi pati 4%, pemlastis gliserol : sorbitol (85 : 15)% 68,75a 0,52c 0,01c Konsentrasi pati 4%, pemlastis gliserol : sorbitol (80 : 20)% 69,88a 0,51c 0,01c Konsentrasi pati 5%, pemlastis gliserol : sorbitol (100 : 0)% 26,56d 0,78b 0,03b Konsentrasi pati 5%, pemlastis gliserol : sorbitol (95 : 5)% 30,63cd 0,63bc 0,02bc Konsentrasi pati 5%, pemlastis gliserol : sorbitol (90 : 10)% 41,19bc 0,62bc 0,02bc Konsentrasi pati 5%, pemlastis gliserol : sorbitol (85 : 15)% 63,75a 0,56c 0,01c Konsentrasi pati 5%, pemlastis gliserol : sorbitol (80 : 20)% 65,31a 0,55c 0,01c Konsentrasi pati 6%, pemlastis gliserol : sorbitol (100 : 0)% 18,75e 0,93a 0,05a Konsentrasi pati 6%, pemlastis gliserol : sorbitol (95 : 5)% 23,75d 0,79b 0,03b Konsentrasi pati 6%, pemlastis gliserol : sorbitol (90 : 10)% 34,69cd 0,78b 0,03b Konsentrasi pati 6%, pemlastis gliserol : sorbitol (85 : 15)% 48,13ab 0,65bc 0,02bc Konsentrasi pati 6%, pemlastis gliserol : sorbitol (80 : 20)% 51,88ab 0,64bc 0,02bc Keterangan : huruf yang sama di belakang nilai rata-rata pada kolom yang sama menunjukkan tidak ada perbedaan yang nyata pada taraf kepercayaan 5%

Tabel 3 memperlihatkan bahwa bioplastik yang dibuat dengan konsentrasi pati 6%, pemlastis gliserol : sorbitol (100 : 0)% mempunyai elongation at break (18,75%) terendah dibanding lainnya. Nilai tersebut lebih tinggi dibanding hasil penelitian Setiani et al. (2013) yang menggunakan pati sukun pada konsentrasi 6% yang ditambahkan 30% sorbitol sebagai pemlastis dengan karakteristik nilai elongation at break sebesar 6,00 %.

Tabel 3 juga memperlihatkan bahwa bioplastik yang dibuat dengan konsentrasi pati 6%, pemlastis gliserol : sorbitol (100 : 0)% mempunyai kuat tarik (930 MPa) tertinggi dibanding lainnya. Nilai ini lebih tinggi dibanding hasil penelitian Kumoro dan Purbasari (2014) yang menggunakan penambahan gliserol 2% (b/b) yang menghasilkan kuat tarik 17 MPa dan juga hasil penelitian Romadloniyah (2012) yang menggunakan penambahan sorbitol 1,5 ml yang menghasilkan nilai kuat tarik 126,87 MPa.

Bioplastik yang dibuat dengan konsentrasi pati 6%, pemlastis gliserol : sorbitol (100 : 0)% mempunyai nilai Modulus Young (50 MPa) tertinggi dibanding lainnya. Nilai ini juga lebih tinggi dibanding hasil penelitian Kumoro dan Purbasari (2014) yang menggunakan penambahan gliserol 2% (b/b) yang menghasilkan nilai modulus young 40,5 MPa.

19

4.3. Penyusutan Bioplastik

Analisis keragaman menunjukkan bahwa konsentrasi pati dan perbandingan campuran pemlastis gliserol : sorbitol serta interaksinya berpengaruh sangat nyata terhadap penyusutan bioplastik pada pengujian biodegradasi. Tabel 4 memperlihatkan bahwa penguburan bioplastik pada hari ke-3, 6 dan 9 menunjukkan semakin lama penguburan bioplastik dalam tanah, semakin besar persen penyusutan yang terjadi. Penguburan pada hari ke-3 terjadi penyusutan berkisar antara 10,00 – 19,85%, pada hari ke-6 terjadi penyusutan 17,82 – 30,94% dan pada hari ke-9 terjadi penyusutan 19,36 – 44,78%. Penyusutan ini terjadi karena pati, gliserol dan sorbitol yang digunakan sebagai bahan baku sifatnya hidrofilik (Gontard et al, 1993). Lebih lanjut dijelaskan bahwa sifat ini cenderung suka air atau menyerap air sehingga mudah ditumbuhi mikroorganisme pengurai yang menyebabkan biodegradasi.

Tabel 4. Penyusutan (%) bioplastik dalam pengujian biodegradable

Perlakuan Rerata

Penyusutan (%) pada hari ke-3

Rerata Penyusutan

(%) pada hari ke-6

Rerata Penyusutan

(%) pada hari ke-9 Konsentrasi pati 4%, pemlastis gliserol : sorbitol (100 : 0)% 17,94a 20,89b 42,86a Konsentrasi pati 4%, pemlastis gliserol : sorbitol (95 : 5)% 13,34b 17,82c 19,36f Konsentrasi pati 4%, pemlastis gliserol : sorbitol (90 : 10)% 16.92ab 19,33b 21,88ef Konsentrasi pati 4%, pemlastis gliserol : sorbitol (85 : 15)% 18.76a 20,30b 24,80de Konsentrasi pati 4%, pemlastis gliserol : sorbitol (80 : 20)% 19.85a 25,81ab 27,83cd Konsentrasi pati 5%, pemlastis gliserol : sorbitol (100 : 0)% 14.36b 27,78a 37,77ab Konsentrasi pati 5%, pemlastis gliserol : sorbitol (95 : 5)% 10.00c 25,62ab 32,42bc Konsentrasi pati 5%, pemlastis gliserol : sorbitol (90 : 10)% 13.21b 26,22ab 34,66bc Konsentrasi pati 5%, pemlastis gliserol : sorbitol (85 : 15)% 14,69b 29,24 a 35,97ab Konsentrasi pati 5%, pemlastis gliserol : sorbitol (80 : 20)% 14.70b 29,82 a 36,05ab Konsentrasi pati 6%, pemlastis gliserol : sorbitol (100 : 0)% 13,93b 29,61a 34,68bc Konsentrasi pati 6%, pemlastis gliserol : sorbitol (95 : 5)% 10,34c 27,65ab 29,06cd Konsentrasi pati 6%, pemlastis gliserol : sorbitol (90 : 10)% 12,15bc 30,33 a 36,63ab Konsentrasi pati 6%, pemlastis gliserol : sorbitol (85 : 15)% 13,16b 30,63 a 40,21a Konsentrasi pati 6%, pemlastis gliserol : sorbitol (80 : 20)% 13,67b 30,94a 44,78a Keterangan : huruf yang sama di belakang nilai rata-rata pada kolom yang sama menunjukkan tidak ada perbedaan yang nyata pada taraf kepercayaan 5%

20

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

1) Konsentrasi pati dan perbandingan campuran pemlastis gliserol : sorbitol serta interaksinya berpengaruh tidak berpengaruh terhadap kadar air tetapi berpengaruh terhadap nilai elongation at break, kuat tarik, Modulus Young serta sifat biodegradasi dari bioplastik.

2) Konsentrasi pati 6% dengan perbandingan campuran pemlastis gliserol : sorbitol (100 : 0) menghasilkan karakteristik bioplastik terbaik dengan kadar air 3,98%,

elongation at break 18,75%, kekuatan tarik 930 MPa, Modulus Young 50 MPa serta

penyusutan 34,68% .

5.2. Saran

Guna meningkatkan sifat-sifat plastic dari bahan baku tapioca perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang factor-faktor yang berpengaruh seperti campuran bahan polimer, pH, suhu pembentukan gel, jenis dan konsentrasi plasticizer (pemlastis), lama pengadukan, suhu dan lama pengeringan dan sebagainya.

21

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous, 2013. Pengertian dan prinsip dasar pengeringan.

http://coretanmbon.blogspot.co.id/2013/02/pengertian-dan-prinsip-dasar-pengeringan.html

Abidin, Rusdy. 2009. Membuat Bensin Dari Singkong. Bentara Cipta Prima, Jakarta. Abadi, R. dan N. Nuryati. 2007. Bahan-bahan Penolong Kita. Pakar Raya. Bandung

Averous, L., 2004.Biodegradable Multiphase System Based on Plasticized Starch : A Review, Journal of Macromolecular Science, United Kingdom.

Ban, W. 2006. Influence of natural biomaterials on the ela stic properties of starch-derived

films: An optimization study, Journal of Applied Polymer Science, 15, 30-38.

Chandra, L.H. 2011.Plasticizer ChapterII.pdf. respository.usu.ac.id/…/ chapter%20II.pdf Akses

Tanggal 1 Desember 2014

Darni, Yuli., Chici A., Sri Ismiyati D. 2008. Sintesa Bioplastik dari Pati Pisang da n Gelatin

dengan Plasticizer Gliserol. Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi-II 2008

Lampung: Universitas Lampung.

Darni, Y., dan H. Utami. 2010. Studi Pembuatan dan Karakteristik Sifat Mekanik dan

Hidrofobisitas Bioplastik dari Pati Sorgum.Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan

Vol. 7, No. 4, hal.88-93, 2010 ISSN 1412-5064. Universitas Lampung

Firdaus, F., dan C. Anwar. 2014. Potensi Limbah Padat Cair Industri Tepung Tapioka Sebagai

Bahan Baku Film Plastik Biodegradable. Jurnal Logika Volume I No 2, 2014.

Feryanto, A. 2007.Membuat Tepung Secara Sederhana. Saka Mitra Kompetensi, Klaten.

Gontard, N.S., Guilbert, & J.L., Cuq. 1993. Water and Glycerol as Pla sticizer effect mechanical

and Water Vapor Barrier Properties of an Edible Wheat Gluten Film. J.Food Sci., Vol.

58, No. 1, 206-211.

Husin.2006. Pengolahan Limbah Cair Industri Ta hu Dengan Biofiltrasi Anaerob dalam Reaktor

Fixed-Bed. Universitas Sunatera Utara, Medan.

Hasan, M. 2006. Pembuatan Bioplastik Untuk Kemasan Antara Polikaprolaton (PCL) dan Pati

Tapioka Dengan Pemanfaatan Minyak Kelapa Sawit Sebagai Pemlastis Alami. Banda

Aceh.

Kumoro, A.C. dan A. Purbasari.2014. Sifat Mekanik Dan Morfologi Plastik Biodegradable Dari Limbah Tepung Nasi Aking Dan Tepung Tapioka Menggunakan Gliserol Sebagai

Plasticizer. Jurnal Teknik Kimia ISSN 0852-1697, Universitas Diponegoro.

Kramer, H. dan J. Scharnagl. 1994. Pengetahuan Bahan Untuk Industri. Penebar Swadaya, Jakarta.

McHugh, T.H. & J.M., Krochta, 1994.Sorbitol vs Glycerol Pla sticed Whey Protein Edible Film :

Integrated Oxygen Permeability and Tensite Property Evaluation. J.Agic and food

22

Maghifiroh, W. Sumarni, dan E. B. Susatyo.2013. Sintesis Dan Karakterisa si Edible Film

Kitosan Termodifikasi PVA Dan Sorbitol.Indonesian Journal of Chemical Science.

Universitas Negeri Semarang

Paramita., M.Shovitri, dan N.D. Kuswytasari. 2012. Biodegradasi Limbah Organik Pasa r

dengan Menggunakan Mikroorganisme Alami Tangki Septik. Jurnal Sains dan Seni

Vol. 1 ISSN :2301-928X. Institut Teknologi Sepuluh November (ITS).

Romadloniyah, F. 2012. Pembuatan Dan Karakterisasi Plastik Biodegradable Dari Onggok

Singkong Dengan Plasticizer Sorbitol.Fakultas Sains Dan Teknologi, Universitas Islam

Negeri Sunan Kalijaga. Yogyakarta

Utomo, A. W., B.D. Argo., dan M.B. Hermanto. 2013. Pengaruh Suhu Dan Lama Pengeringan Terhadap Ka rakteristik Fisikokimia wi Pla stik Biodegradable Dari Komposit Pati

Lidah Buaya (Aloe Vera)-Kitosan. Jurnal Bioproses Komoditas Tropis Vol. 1 No. 1

Yulianti, R. dan Erlina, G. 2012.Perbedaan Kara kteristik Fisik Edible Film dari Umbi-umbian

yang Dibuat dengan Penambahan Plasticizer.Balai Penelitian Tanaman

Kacang-kacangan dan Umbi-umbian. Malang

Winarno, F.G. 1991. Kimia Pangan Dan Gizi. PT. Gramedia Pusaka Utama, Jakarta.

Winarno, F.G. 1994. Sterilisasi Komersial Produk Pangan. PT. Gramedia Pusaka Utama, Jakarta.

Whyman, K. Seri Life Skill Lingkungan hidup plastik dan lingkungan. Pakar Raya Pustaka, Bandung.

23

24

28

Lampiran 2. Foto hasil SEM pada bioplastis konsentrasi pati 6%, pemlastis gliserol : sorbitol (100 : 0)%

29

LAPORAN PENGGUNAAN DANA

No Tanggal Kegiatan Satuan

Harga

satuan (Rp) Jumlah

1 4 Mei 2015 Pengurusan ijin penelitian di lab FTP 1 400,000

400,000 2 8 Mei 2015 Pengurusan ijin penelitian di lab FT 1

400,000

400,000 3 11 Mei 2015 Pengurusan ijin penelitian di lab Biosains 1

400,000

400,000

4 12 Mei 2015 Suvai bahan penelitian 1

710,000

710,000

5 15 Mei 2015 Survai bahan kimia 1

900,000

900,000

6 19 Mei 2015 Survai peralatan pendukung 1

900,000

900,000 7 25 Mei 2015 Transport pembelian bahan penelitian 1

200,000

200,000 8 25 Mei 2015 Pembelian bahan - bahan penelitian 1

950,000

950,000 10 28 Mei 2015 Transport pembelian gliserol ke malang 1

980,000

980,000

11 29 Mei 2015 Pembelian gliserol 1

975,000

975,000 12 3 Juni 2015 Transport pembelian sorbitol ke Yogya 1

980,000

980,000

13 3 Juni 2015 Pembelian sorbitol 1

990,000

990,000 14 5 Juni 2015

Transport pembelian bahan kimia

pendukung ke surabaya 1

800,000

800,000

15 5 Juni 2015 Pembelian bahan kimia pendukung 1

900,000

900,000 16 8 Juni 2015 Transport pembelian peralatan pendukung 1

200,000

200,000

17 8 Juni 2015 Pembelian peralatan pendukung 30

30,000

900,000 18

10 - 24 Juni

2015 Upah penelitian tahap 1 96

35,000

3,360,000 19

10 - 24 Juni

2015 Pembelian konsumsi 28

35,000

980,000

20 26 Juni 2015 Biaya analisa mekanik 30

30,000

900,000

21 29 Juni 2015 Biaya analisa morfologi 30

40,000

1,200,000

30

22 30 Juni 2015 Biaya analisa biodegradable 30 32,000 960,000

23 30 Juni 2015 Biaya analisa data 30 30,000

900,000 24

1 - 13 Juli

2015 Upah penelitian tahap 2 80

35,000

2,800,000 25

1 - 13 Juli

2015 Pembelian konsumsi 26

35,000

910,000

26 16 Juli 2015 Biaya analisa mekanik 30

30,000

900,000

27 20 Juli 2015 Biaya analisa morfologi 30

40,000

1,200,000

28 22 Juli 2015 Biaya analisa biodegradable 30

32,000

960,000

29 23 Juli 2015 Biaya analisa data 30

30,000

900,000

30 27 Juli 2015 Pembelian gliserol di malang 1

975,000

975,000.00 25 29 Juli 2015 Pembelian sorbitol di yogyakarta 1

990,000

990,000.00 26 31 Juli 2015 Pembelian bahan kimia pendukung di Sby 1

600,000

600,000.00 27

1 -7 Agustus

2015 Upah lanjutan penelitian tahap 2 48

35,000

1,680,000.00 28

1 - 7 Agustus

2015 Pembelian konsumsi 14

35,000 490,000 29 8 Agustus

2015 Biaya analisa mekanik 30

30,000 900,000 30 9 Agustus

2015 Biaya analisa morfologi 30

40,000 1,200,000 31 10 Agustus

2015 Biaya analisa biodegradable 30

32,000 960,000 32 11 Agustus

2015 Biaya analisa data 30

30,000 900,000 33 12 Agustus

2015 Pembuatan laporan kemajuan 1

600,000 600,000 34 12 Agustus

2015 Biaya SENASTEK 1

1,000,000 1,000,000 35 13 Agustus

2015 Pencetakan dan penjilidan lap.kemajuan

10 45,000 450,000 36 19 Agustus

2015 Pembuatan laporan lengkap

1 800,000 800,000 37 22 Agustus 2015

Pencetakan dan penjilidan laporan lengkap 20 45,000 900,000 40,000,000

31

Bukit Jimbaran, 30 Oktober 2015 Mengetahui, Ketua Peneliti

Ketua LPPM Unud

Prof. Dr.Ir. I Nyoman Gde Antara, M.Eng. Prof. Dr. Ir. Bambang Admadi H NIP. 19640807 199203 1 002 NIP. 19650121 199003 1004

28

Lampiran 2. Foto hasil SEM pada bioplastis konsentrasi pati 6%, pemlastis gliserol : sorbitol (100 : 0)%

29

LAPORAN PENGGUNAAN DANA

No Tanggal Kegiatan Satuan

Harga

satuan (Rp) Jumlah

1 4 Mei 2015 Pengurusan ijin penelitian di lab FTP 1

400,000

400,000

2 8 Mei 2015 Pengurusan ijin penelitian di lab FT 1

400,000

400,000

3 11 Mei 2015 Pengurusan ijin penelitian di lab Biosains 1

400,000

400,000

4 12 Mei 2015 Suvai bahan penelitian 1

710,000

710,000

5 15 Mei 2015 Survai bahan kimia 1

900,000

900,000

6 19 Mei 2015 Survai peralatan pendukung 1

900,000

900,000

7 25 Mei 2015 Transport pembelian bahan penelitian 1

200,000

200,000

8 25 Mei 2015 Pembelian bahan - bahan penelitian 1

950,000

950,000

10 28 Mei 2015 Transport pembelian gliserol ke malang 1

980,000

980,000

11 29 Mei 2015 Pembelian gliserol 1

975,000

975,000

12 3 Juni 2015 Transport pembelian sorbitol ke Yogya 1

980,000

980,000

13 3 Juni 2015 Pembelian sorbitol 1

990,000

990,000

14 5 Juni 2015

Transport pembelian bahan kimia

pendukung ke surabaya 1

800,000

800,000

15 5 Juni 2015 Pembelian bahan kimia pendukung 1

900,000

900,000

16 8 Juni 2015 Transport pembelian peralatan pendukung 1

200,000

200,000

17 8 Juni 2015 Pembelian peralatan pendukung 30

30,000

900,000 18

10 - 24 Juni

2015 Upah penelitian tahap 1 96

35,000

3,360,000 19

10 - 24 Juni

2015 Pembelian konsumsi 28

35,000

980,000

20 26 Juni 2015 Biaya analisa mekanik 30

30,000

900,000

21 29 Juni 2015 Biaya analisa morfologi 30

40,000

1,200,000

30

22 30 Juni 2015 Biaya analisa biodegradable 30 32,000 960,000

23 30 Juni 2015 Biaya analisa data 30 30,000

900,000 24

1 - 13 Juli

2015 Upah penelitian tahap 2 80

35,000

2,800,000 25

1 - 13 Juli

2015 Pembelian konsumsi 26

35,000

910,000

26 16 Juli 2015 Biaya analisa mekanik 30

30,000

900,000

27 20 Juli 2015 Biaya analisa morfologi 30

40,000

1,200,000

28 22 Juli 2015 Biaya analisa biodegradable 30

32,000

960,000

29 23 Juli 2015 Biaya analisa data 30

30,000

900,000

30 27 Juli 2015 Pembelian gliserol di malang 1

975,000

975,000.00

25 29 Juli 2015 Pembelian sorbitol di yogyakarta 1

990,000

990,000.00

26 31 Juli 2015 Pembelian bahan kimia pendukung di Sby 1

600,000

600,000.00 27

1 -7 Agustus

2015 Upah lanjutan penelitian tahap 2 48

35,000

1,680,000.00 28

1 - 7 Agustus

2015 Pembelian konsumsi 14

35,000 490,000 29 8 Agustus

2015 Biaya analisa mekanik 30

30,000 900,000 30 9 Agustus

2015 Biaya analisa morfologi 30

40,000 1,200,000 31 10 Agustus

2015 Biaya analisa biodegradable 30

32,000 960,000 32 11 Agustus

2015 Biaya analisa data 30

30,000 900,000 33 12 Agustus

2015 Pembuatan laporan kemajuan 1

600,000 600,000 34 12 Agustus

2015 Biaya SENASTEK 1

1,000,000 1,000,000 35 13 Agustus

2015 Pencetakan dan penjilidan lap.kemajuan

10 45,000 450,000 36 19 Agustus

2015 Pembuatan laporan lengkap

1 800,000 800,000 37 22 Agustus 2015

Pencetakan dan penjilidan laporan lengkap 20 45,000 900,000 40,000,000

31

Bukit Jimbaran, 30 Oktober 2015

Mengetahui, Ketua Peneliti

Ketua LPPM Unud

Prof. Dr.Ir. I Nyoman Gde Antara, M.Eng. Prof. Dr. Ir. Bambang Admadi H