Pengaruh Penambahan Kitosan dan Plasticizer Sorbitol terhadap Sifat Fisiko-Kimia Bioplastik dari Pati Biji Durian (Durio zibethinus)
PENGARUH PENAMBAHAN KITOSAN DAN
PLASTICIZER SORBITOL TERHADAP
SIFAT FISIKO-KIMIA BIOPLASTIK
DARI PATI BIJI DURIAN
(Durio zibethinus)
SKRIPSI
Oleh
MARIA KRISTIANI
110405104
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
DESEMBER 2015
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH PENAMBAHAN KITOSAN DAN
PLASTICIZER SORBITOL TERHADAP
SIFAT FISIKO-KIMIA BIOPLASTIK
DARI PATI BIJI DURIAN
(Durio zibethinus)
SKRIPSI
Oleh
MARIA KRISTIANI
110405104
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
DESEMBER 2015
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PENGARUH PENAMBAHAN KITOSAN DAN PLASTICIZER
SORBITOL TERHADAP SIFAT FISIKO-KIMIA
BIOPLASTIK DARI PATI BIJI
DURIAN ( Durio zibethinus )
yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi
ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan
sumbernya.
Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya
ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima
sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan,
Desember 2015
Maria Kristiani
NIM 110405104
ii
Universitas Sumatera Utara
ii
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan
rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini
merupakan skripsi dengan judul “Pengaruh Penambahan Kitosan dan Plasticizer
Sorbitol terhadap Sifat Fisiko-Kimia Bioplastik dari Pati Biji Durian (Durio
zibethinus)”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Laboratorium
Operasi Teknik Kimia dan Laboratorium Penelitian Departemen Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universtas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu
syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak
mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1.
Bapak M. Hendra S. Ginting, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing yang
telah bersedia meluangkan waktu untuk memberi pengarahan, diskusi dan
bimbingan serta persetujuan sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik.
2.
Ibu Dr. Ir. Hamidah Harahap, M.Sc. dan Ibu Dr. Halimatuddahliana, S.T.,
M.Sc, selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan masukan yang
membangun dalam penulisan skripsi ini.
3.
Bapak Dr.Eng.Ir. Irvan, M.T., selaku ketua Departemen Teknik Kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4.
Ibu Ir. Renita Manurung, M.T., selaku koordinator penelitian.
5.
Orang tua dan seluruh keluarga yang telah memberikan dorongan moril
maupun materil selama ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu
penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini.
Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan,
Desember 2015
Penulis
Maria Kristiani
iii
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi ini untuk orang tua penulis, L. Br. Manurung serta
saudara dan saudari penulis yang telah memberikan doa dan dukungan kepada
penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini,
kemudian
untuk Bapak M. Hendra S. Ginting, S.T., M.T. yang telah banyak memberikan
bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini,
dan terkhusus untuk teman-teman setia penulis, Yunella Amelia Siagian, Pali
Meita Br.Tarigan, Margaretha Siagian, Edy Saputra, Annisa Maharani dan M.
Fauzy Ramadhan, yang selalu menyemangati, mendukung dan membantu saya
hingga menyelesaikan skripsi ini, serta kepada teman-teman seperjuangan
angkatan 2011.
iv
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama: Maria Kristiani
NIM: 110405104
Tempat/tgl lahir: Rantauprapat, 26 Oktober 1993
Nama orang tua: Toga Mangasa Pasaribu (Alm)
Alamat orang tua:
Jl. Urip Sumodiharjo No.92, Kecamatan Rantau Utara,
Kabupaten Labuhan Batu
Asal sekolah
SD Negeri 112140 Rantauprapat tahun 1999 – 2005
SMP Negeri 1 Rantau Selatan 2005 – 2008
SMA Negeri 3 Rantau Utara 2008-2011
Pengalaman organisasi/kerja:
1. Anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) USU periode
2014-2015.
2. Kerja Praktek di PT TORGANDA, PMKS Batang Kumu, Kab. Tambusai
Utara, Riau, tahun 2014.
Artikel yang dipublikasikan dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah :
1. International Journal of Engineering Research and Application (IJERA) dengan
judul “The Effect of Chitosan, Sorbitol, and Heating Temperature Bioplastic
Solution on Mechanical Properties of Bioplastic from Durian Seed Starch
(Durio zibehinus)”
v
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
PENGARUH PENAMBAHAN KITOSAN DAN PLASTICIZER SORBITOL
TERHADAP SIFAT FISIKO-KIMIA BIOPLASTIK
DARI PATI BIJI DURIAN
(Durio zibethinus)
Penggunaan plastik dalam jumlah besar berdampak pada pencemaran lingkungan
akibat penumpukan limbah plastik yang tidak dapat diuraikan secara alami
(nonbiodegradable). Penelitian bioplastik (biodegradable plastic) berbasis pati
dilakukan untuk mencari alternatif pengurangan konsumsi plastik konvensional.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik pati yang
diisolasi dari biji durian, mengetahui pengaruh penambahan kitosan dan
plasticizer sorbitol terhadap sifat fisiko-kimia bioplastik dari pati biji durian
(Durio zibethinus), serta menentukan temperatur pemanasan, komposisi patikitosan dan sorbitol yang optimum dalam pembuatan bioplastik. Pada pati biji
durian yang dihasilkan dilakukan beberapa analisis, yaitu meliputi analisis
komposisi kimia, analisis FT-IR (Fourier Transform Infra – Red ), SEM (Scanning
Electron Microscopy) dan RVA (Rapid Visco Analyzer ). Pembuatan bioplastik
merujuk pada metode Weiping Band, dimana dilakukan modifikasi kimiawi pati
dengan penambahan plasticizer sorbitol dan pengisi kitosan. Komposisi pati biji
durian – kitosan yang digunakan adalah 7:3, 8:2 dan 9:1 (m/m), dan massa
sorbitol yang digunakan adalah 2 gram, 3 gram dan 4 gram. Temperatur
pemanasan larutan bioplastik divariasikan pada 70 oC, 80 oC dan 90 oC. Bioplastik
yang dihasilkan dianalisis sifat fisika dan kimianya, yaitu meliputi analisis FT-IR,
SEM, RVA, kekuatan tarik, perpanjangan pada saat putus, penyerapan air dan
densitas. Dari hasil analisis pati diperoleh kadar pati sebesar 76,6530%, kadar air
12,73%, kadar abu 0,51%, kadar amilosa 22,34%, kadar amilopektin 54,32%,
kadar protein 11,61% dan kadar lemak sebesar 0,61%. Dari analisis RVA
dihasilkan temperatur gelatinisasi pati adalah 75,21oC dengan waktu gelatinisasi
188 detik, serta dapat digolongkan tipe profil gelatinisasi pati biji durian
merupakan tipe A. Dari hasil analisis FT-IR pati dan bioplastik ditunjukkan
adanya peningkatan gugus O-H yaitu pada bilangan gelombang 3352,28 cm-1
menjadi 3653,18 cm-1, dan dari FT-IR kitosan dan bioplastik ditunjukkan adanya
peningkatan jumlah puncak serapan gugus N-H yaitu pada bilangan gelombang
1570,06 cm-1 menjadi 1550,77 cm-1 dan 1589,34 cm-1. Dari hasil SEM
ditunjukkan bahwa struktur patahan bioplastik dengan pengisi kitosan dan
plasticizer sorbitol lebih rapat dan kompak dibandingkan bioplastik tanpa pengisi
kitosan dan plasticizer sorbitol. Dari hasil analisis bioplastik dihasilkan kondisi
optimum yaitu pada perbandingan pati-kitosan 7:3 dengan massa sorbitol 2 gram
dan temperatur pemanasan larutan bioplastik 70oC, dimana nilai kekuatan tarik
bioplastik adalah 19,3677 MPa, nilai perpanjangan pada saat putus 2,6731%, nilai
Modulus Young 724,5408 MPa, nilai penyerapan air 29,4894%, dan nilai densitas
1,63 g/cm3.
Kata kuci : pati, kitosan, sorbitol, bioplastik, biodegradable
vi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
THE EFFECT OF ADDITION CHITOSAN AND PLASTICIZER
SORBITOL ON PHYSICAL CHEMISTRY PROPERTIES OF
BIOPLASTIC FROM DURIAN SEED STARCH
(Durio zibehinus)
The application of plastics in large amount impact on environmental pollution caused
by the buildup of plastic waste that can not be decomposed naturally
(nonbiodegradable). Researches on bioplastics (biodegradable plastic) were
conducted to find alternative reduction of the consumption of conventional plastics.
The purposes of this study were to determine the characteristics of starch isolated
from durian (Durio zibethinus) seed, to determine the effect of chitosan and
plasticizer sorbitol on the physico-chemical properties of bioplastics from durian seed
starch, and to determine the optimum conditions includes heating temperature,
composition of starch-chitosan and mass of sorbitol in the manufacture of bioplastics.
At durian seed starch conducted some analysis, which includes the analysis of
chemical composition, analysis of FT-IR (Fourier Transform Infra - Red), SEM
(Scanning Electron Microscopy) and RVA (Rapid Visco Analyzer). The manufacture
of bioplastic refers to Weiping Band’s method, which performed chemically modified
starch with the addition of plasticizers sorbitol and fillers chitosan. The composition
of durian seed starch-chitosan used were 7:3, 8:2 and 9:1 (w/w), and the mass of
sorbitol used were 2 grams, 3 grams and 4 grams. The heating temperature of
bioplastic solution were varied at 70 oC, 80 oC and 90 oC. Bioplastics were analyzed
physical and chemical properties, which includes the analysis of FT-IR, SEM, tensile
strength, elongation at break, water absorption and density. From the analysis of
starch obtained that the starch content 76,6530%, moisture content 12,73%, ash
content 0,51%, amylose content 22,34%, amylopectin content 54,32%, protein
content 11,61% and the fat content 0,61%. From RVA analysis obtained that the
gelatinization temperature of the starch was 75,21oC with gelatinization time was 188
seconds, and can be classified as the type of gelatinization profile of durian seed
starch was type A. From the results of FT-IR analysis of starch and bioplastics
indicated an increase in the O-H group from the wave number 3352,28 cm-1 to
3653,18 cm-1, and from the results of FT-IR analysis of chitosan and bioplastics
indicated an increased number of absorption peaks N-H group from wave number
1570,06 cm-1 to 1550,77 cm-1 and 1589,34 cm-1. From results of SEM analysis
indicated that the structure of fault bioplastic with filler chitosan and plasticizer
sorbitol was denser and more compact than bioplastic without filler chitosan and
plasticizer sorbitol. The analysis of bioplastics had optimum conditions at starchchitosan ratio of 7:3 with 3 grams mass of sorbitol and heating temperature of
solution bioplastic at 70°C, where the value of tensile strength bioplastic was 19,3677
MPa, elongation at break was 2,6731%, Modulus Young was 724,5408 MPa, water
absorption was 29,4894%, and density was 1,63 g/cm3.
Keywords: starch, chitosan, sorbitol, bioplastic, biodegradable
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
i
PENGESAHAN
ii
PRAKATA
iii
DEDIKASI
iv
RIWAYAT HIDUP PENULIS
v
ABSTRAK
vi
ABSTRACT
vii
DAFTAR ISI
viii
DAFTAR GAMBAR
xiii
DAFTAR TABEL
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
xvii
DAFTAR SINGKATAN
xix
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 LATAR BELAKANG
1
1.2 PERUMUSAN MASALAH
3
1.3 TUJUAN PENELITIAN
3
1.4 MANFAAT PENELITIAN
4
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
6
2.1 BIOPLASTIK
6
2.1.1 Biofilm (Film Bioplastik)
8
2.1.2 Metode Pembuatan Bioplastik
9
2.2 PATI
10
2.2.1 Gelatinisasi Pati
11
2.2.2 Retrogradasi Pati
13
2.2.3 Hidrolisis Pati
14
2.3 BIJI DURIAN
15
2.4 KITOSAN
17
viii
Universitas Sumatera Utara
2.5 SORBITOL
18
2.6 KARAKTERISASI PATI
20
2.6.1 Analisis Kadar Pati
20
2.6.2 Analisis Kadar Amilosa dan Amilopektin
20
2.6.3 Analisis Kadar Air
21
2.6.4 Analisis Kadar Abu
21
2.6.5 Analisis Kadar Lemak
22
2.6.6 Analisis Kadar Protein
22
2.7 KARAKTERISASI BIOPLASTIK
23
2.7.1 Uji Kekuatan Tarik
23
2.7.2 Uji Pemanjangan pada saat Putus
24
2.7.3 Uji Modulus Young
24
2.7.4 Uji Penyerapan Air
25
2.7.5 Uji Densitas
25
2.7.6 Analisis FT-IR (Fourier Transform Infrared)
26
2.7.7 Analisis SEM (Scanning Electron Microscopy)
26
2.7.8 Analisis RVA (Rapid Visco Analyzer )
27
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
29
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN
29
3.2 BAHAN DAN PERALATAN
29
3.2.1 Bahan
29
3.2.2 Peralatan
29
3.3 PROSEDUR PENELITIAN
30
3.3.1 Ekstraksi Pati
30
3.3.2 Pembuatan Bioplastik
31
3.4 Prosedur Karakterisasi Pati
32
3.4.1 Prosedur Analisis Kadar Pati
32
3.4.2 Prosedur Analisis Kadar Amilosa
32
3.4.3 Prosedur Analisis Kadar Amilopektin
33
3.4.4 Prosedur Analisis Kadar Air
34
3.4.5 Prosedur Analisis Kadar Abu
34
3.4.6 Prosedur Analisis Kadar Lemak
35
ix
Universitas Sumatera Utara
3.4.7 Prosedur Analisis Kadar Protein
35
3.4.8 Prosedur Analisis Gugus Fungi Pati Biji Durian dan
36
Kitosan dengan FT-IR (Fourier Transform Infrared)
3.4.9 Prosedur Analisis Morfologi Permukaan Pati Biji Durian
37
dengan SEM (Scanning Electron Microscope)
3.4.10 Prosedur Analisis Profil Gelatinisasi Pati Biji Durian
37
dengan RVA (Rapid Visco Analyzer)
3.5 PROSEDUR ANALISIS BIOPLASTIK
38
3.5.1 Prosedur Uji Kekuatan Tarik
38
3.5.2 Prosedur Uji Perpanjangan pada saat Putus
38
3.5.3 Prosedur Uji Modulus Young
39
3.5.4 Prosedur Uji Penyerapan Air
39
3.5.5 Prosedur Uji Densitas
40
3.5.6 Prosedur Analisis Gugus Fungsi Bioplastik dengan FT-IR
40
(Fourier Transform Infrared)
3.5.7 Prosedur Analisis Morfologi Permukaan Bioplastik dengan
40
SEM (Scanning Electron Microscope)
3.5.8 Prosedur Analisis Profil Gelatinisasi Larutan Pati, Asam
41
Asetat, Kitosan dan Sorbitol dengan RVA (Rapid Visco
Analyzer )
3.6 FLOWCHART PENELITIAN
42
3.6.1 Flowchart Ekstraksi Pati
42
3.6.2 Flowchart Pembuatan Bioplastik
43
3.6.3 Flowchart Uji Kadar Abu Pati
44
3.6.4 Flowchart Uji Penyerapan Air Bioplastik
45
3.6.5 Flowchart Uji Densitas Bioplastik
45
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
46
4.1 HASIL KARAKTERISASI PATI DARI BIJI DURIAN
46
4.1.1 Kadar Pati
47
4.1.2 Kadar Amilosa dan Amilopektin
47
4.1.3 Kadar Air
48
4.1.4 Kadar Abu
49
x
Universitas Sumatera Utara
4.1.5 Kadar Lemak
49
4.1.6 Kadar Protein
50
4.2 HASIL ANALISIS FT-IR (FOURIER TRANSFORM INFRA
50
RED)
4.2.1 Hasil Analisis FT-IR Pati Biji Durian
50
4.2.2 Hasil Analisis FT-IR Pati Biji Durian, Kitosan, Bioplastik
53
tanpa Kitosan dan Sorbitol, dan Bioplastik dengan Kitosan
dan Sorbitol
4.3 HASIL ANALISIS RVA (RAPID VISCO ANALYZER)
54
4.3.1 Hasil Analisis RVA Pati Biji Durian
54
4.3.2 Hasil Analisis RVA Larutan Bioplastik dari Pati Biji Durian
58
dengan Penambahan
Asam Asetat, Pengisi Kitosan dan
Plasticizer Sorbitol
4.4 PENGARUH PENAMBAHAN PENGISI KITOSAN DAN
PLASTICIZER
SORBITOL
SERTA
60
TEMPERATUR
PEMANASAN TERHADAP DENSITAS BIOPLASTIK
4.5 PENGARUH PENAMBAHAN PENGISI KITOSAN DAN
PLASTICIZER
SORBITOL
SERTA
62
TEMPERATUR
PEMANASAN TERHADAP PENYERAPAN AIR BIOPLASTIK
4.6 HASIL ANALISA SIFAT MEKANIK BIOPLASTIK
64
4.6.1 Pengaruh Penambahan Pengisi Kitosan dan Plasticizer
64
Sorbitol serta Temperatur Pemanasan terhadap Kekuatan
Tarik Bioplastik
4.6.2 Pengaruh Penambahan Pengisi Kitosan dan Plasticizer
Sorbitol
serta
Temperatur
Pemanasan
68
terhadap
Pemanjangan pada saat Putus Bioplastik
4.6.3 Pengaruh Penambahan Pengisi Kitosan dan Plasticizer
Sorbitol serta Temperatur
71
Pemanasan terhadap Modulus
Young Bioplastik
4.7 HASIL ANALISIS MORFOLOGI PERMUKAAN DENGAN
73
SEM (SCANNING ELECTRON MICROSCOPE )
4.7.1 Hasil Analisis Morfologi Permukaan Pati Biji Durian dengan
73
xi
Universitas Sumatera Utara
SEM dengan Perbesaran 5000 kali dan 10000 kali
4.7.1 Hasil Analisis Morfologi Permukaan Patahan Bioplastik
tanpa Pengisi Kitosan dan Plasticizer
74
Sorbitol dan
Bioplastik dengan Pengisi Kitosan dan Plasticizer Kitosan
dengan SEM dengan Perbesaran 5000 kali
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
76
5.1 KESIMPULAN
76
5.2 SARAN
77
DAFTAR PUSTAKA
79
LAMPIRAN
90
xii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Struktur Molekul Amilosa dan Amilopektin
11
Gambar 2.2
Reaksi Deasetilasi Kitin Dengan Basa Kuat Menjadi
17
Kitosan
Gambar 2.3
Struktur Molekul Sorbitol
19
Gambar 3.1
Flowchart Ekstraksi Pati
42
Gambar 3.2
Flowchart Pembuatan Pembuatan Bioplastik
43
Gambar 3.3
Flowchart Uji Kadar Abu Pati
44
Gambar 3.4
Flowchart Uji Penyerapan Air Bioplastik
45
Gambar 3.5
Flowchart Densitas Bioplastik
45
Gambar 4.1
(a) Biji Durian
46
(b) Pati Biji Durian dengan Ukuran ±100 mesh
46
Gambar 4.2
Hasil Analisis FT-IR Pati Biji Durian
51
Gambar 4.3
Struktur Molekul Pati
52
Gambar 4.4
Struktur Molekul Asam Amino
52
Gambar 4.5
Struktur Molekul Lemak
52
Gambar 4.6
Hasil Analisis FT-IR Pati Biji Durian, Kitosan,
53
Bioplastik tanpa Kitosan dan Sorbitol serta Bioplastik
dengan Kitosan dan Sorbitol
Gambar 4.7
Profil Gelatinisasi Pati Biji Durian yang diukur dengan
55
RVA
Gambar 4.8
Profil Gelatinisasi Larutan Bioplastik dari Pati Biji
58
Durian
Gambar 4.9
Pengaruh Penambahan Kitosan dan Sorbitol terhadap
Densitas Bioplastik
60
pada Temperatur Pemanasan
Larutan Bioplastik
(a) 70°C
60
(b) 80°C
60
(c) 90°C
60
xiii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.10
Pengaruh Penambahan Kitosan dan Sorbitol terhadap
Penyerapan
Air
Bioplastik
pada
62
Temperatur
Pemanasan Larutan Bioplastik
Gambar 4.11
(a) 70°C
62
(b) 80°C
62
(c) 90°C
62
Pengaruh Penambahan Kitosan dan Sorbitol terhadap
64
Kekuatan
Tarik
Bioplastik
pada
Temperatur
Pemanasan Larutan Bioplastik
Gambar 4.12
(a) 70°C
64
(b) 80°C
64
(c) 90°C
64
Usulan Interaksi Hidrogen Antar Molekul Amilosa,
66
Amilopektin dan Kitosan dalam Bioplastik
Gambar 4.13
Pengaruh Penambahan Pengisi Kitosan dan Plasticizer
Sorbitol serta Temperatur
68
Pemanasan terhadap
Pemanjangan pada saat Putus Bioplastik
Gambar 4.14
(a) 70°C
68
(b) 80°C
68
(c) 90°C
68
Pengaruh Penambahan Pengisi Kitosan dan Plasticizer
71
Sorbitol serta Temperatur
Pemanasan terhadap
Modulus Young Bioplastik
Gambar 4.15
(a) 70°C
71
(b) 80°C
71
(c) 90°C
71
Hasil SEM Sampel Pati Biji Durian dengan Perbesaran
73
10.000 kali
Gambar 4.16
Analisis SEM Sampel Patahan Bioplastik dari Pati Biji
74
Durian
(a) Bioplastik tanpa Pengisi Kitosan dan Plasticizer
74
Sorbitol dengan Perbesaran 5000 kali
xiv
Universitas Sumatera Utara
(b) Bioplastik dengan Pengisi Kitosan dan Plasticizer
74
Sorbitol dengan Perbesaran 5000 kali
Gambar C.1
Pati Biji Durian
99
Gambar C.2
Kitosan
99
Gambar C.3
Sorbitol
100
Gambar C.4
Asam Asetat 1%
100
Gambar C.5
Proses Pembuatan Bioplastik
101
Gambar C.6
Proses Pencetakan Bioplastik
101
Gambar C.7
Produk Bioplastik
102
Gambar C.8
Alat UTM Gotech Al-7000M Grid Tensile
104
Gambar C.9
Alat Uji FT-IR (Fourier Transform Infra Red)
104
Gambar C.10
Alat Uji SEM (Scanning Electron Microscopy)
105
Gambar D.1
Hasil FTIR Pati Biji Durian
106
Gambar D.2
Hasil FTIR Kitosan
106
Gambar D.3
Hasil FTIR Bioplastik dari Pati Biji Durian tanpa
107
Pengisi Kitosan dan Plasticizer Sorbitol
Gambar D.4
Hasil FTIR Produk Bioplastik dengan Penambahan
107
Kitosan dan Plasticizer Sorbitol
Gambar D.5
Hasil Analisa SEM (Scanning Electron Microscopy)
108
Pati Biji Durian dengan Perbesaran 5000 kali
Gambar D.6
Hasil Analisa SEM (Scanning Electron Microscopy)
108
Bioplastik tanpa Pengisi Kitosan dan Plasticizer
Sorbitol dengan Perbesaran 5000 kali
Gambar D.7
Hasil Analisa SEM (Scanning Electron Microscopy)
109
Bioplastik dengan Pengisi Kitosan dan Plasticizer
Sorbitol dengan Perbesaran 5000 kali
Gambar D.8
Hasil Uji Kadar Air, Protein, Lemak, RVA Pati Biji
110
Durian dan RVA Larutan Bioplastik dari Pati Biji
Durian dengan Pengisi Kitosan dan Plasticizer
Sorbitol
Gambar D.9
Hasil Uji Kadar Pati, Kadar Amilosa dan Kadar
111
Amilopektin Pati Biji Durian
xv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1
Kandungan Nutrisi Biji Durian
16
Tabel 4.1
Komposisi Kimia Pati Biji Durian
47
Tabel 4.2
Data Profil Gelatinisasi Pati Biji Durian
55
Tabel 4.3
Data Profil Gelatinisasi Larutan Bioplastik dari Pati Biji
58
Durian dengan Penambahan
Asam Asetat, Pengisi
Kitosan dan Plasticizer
Tabel A.1
Data Hasil Analisis Pati Biji durian
90
Tabel A.2
Data Hasil Analisis Gugus Fungsi Menggunakan FT-IR
91
Tabel A.3
Data Hasil Uji Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
92
Bioplastik
Tabel A.4
Data Hasil Uji Perpanjangan Pada Saat Putus (Elongation
93
at Break) Bioplastik
Tabel A.5
Data Hasil Uji Modulus Young
94
Tabel A.6
Data Hasil Uji Penyerapan Air (Water Absorption)
95
Bioplastik
Tabel A.7
Data Hasil Uji Densitas (Density) Bioplastik
96
xvi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran A
DATA PENELITIAN
90
A.1
90
DATA HASIL KARAKTERISASI PATI BIJI
DURIAN
A.2
DATA
HASIL
ANALISIS
GUGUS
FUNGSI
91
KEKUATAN
TA,RIK
92
DATA HASIL UJI PERPANJANGAN PADA
93
MENGGUNAKAN FT-IR
A.3
DATA
HASIL
UJI
(TENSILE STRENGTH ) BIOPLASTIK
A.4
SAAT
PUTUS
(ELONGATION
AT
BREAK)
BIOPLASTIK
A.5
DATA HASIL UJI MODULUS YOUNG
94
A.6
DATA HASIL UJI PENYERAPAN AIR (WATER
95
ABSORPTION) BIOPLASTIK
A.7
DATA
HASIL
UJI
DENSITAS
(DENSITY)
96
BIOPLASTIK
Lampiran B
CONTOH PERHITUNGAN
97
B.1
PERHITUNGAN ASAM ASETAT 1%
97
B.2
PERHITUNGAN
KADAR
ABU
PATI
BIJI
97
AIR
98
DURIAN
B.3
PERHITUNGAN
PENYERAPAN
BIOPLASTIK
B.4
Lampiran C
PERHITUNGAN DENSITAS BIOPLASTIK
98
DOKUMENTASI PENELITIAN
99
C.1
PATI BIJI DURIAN
99
C.2
KITOSAN
99
C.3
SORBITOL
100
C.4
ASAM ASETAT 1%
100
C.5
PROSES PEMBUATAN BIOPLASTIK
101
xvii
Universitas Sumatera Utara
C.6
PROSES PENCETAKAN BIOPLASTIK
101
C.7
PRODUK BIOPLASTIK
102
C.8
ALAT UNIVERSAL TESTING MACHINE (UTM)
104
GOTECH AL-7000M GRID TENSILE
C.9
ALAT UJI FT-IR (FOURIER TRANSFORM INFRA-
104
RED)
C.10 ALAT
UJI
SEM
(SCANNING
ELECTRON
105
MICROSCOPY)
Lampiran D
HASIL PENGUJIAN LAB ANALISIS DAN INSTRUMEN
106
D.1
HASIL FTIR PATI BIJI DURIAN
106
D.2
HASIL FTIR KITOSAN
106
D.3
HASIL FTIR BIOPLASTIK DARI PATI BIJI DURIAN
107
TANPA PENGISI KITOSAN DAN PLASTICIZER
SORBITOL
D.4
HASIL
FTIR
PRODUK
BIOPLASTIK
DENGAN
107
PENGISI KITOSAN DAN PLASTICIZER SORBITOL
D.5
HASIL ANALISA SEM (SCANNING ELECTRON
108
MICROSCOPY) PATI BIJI DURIAN
D.6
HASIL ANALISA SEM (SCANNING ELECTRON
MICROSCOPY)
BIOPLASTIK
TANPA
108
PENGISI
KITOSAN DAN PLASTICIZER SORBITOL
D.7
HASIL ANALISA SEM (SCANNING ELECTRON
MICROSCOPY)
109
BIOPLASTIK DENGAN PENGISI
KITOSAN DAN PLASTICIZER SORBITOL
D.8
HASIL UJI KADAR AIR, PROTEIN, LEMAK, RVA
PATI
BIJI
DURIAN
DAN
RVA
110
LARUTAN
BIOPLASTIK DARI PATI BIJI DURIAN DENGAN
PENGISI KITOSAN DAN PLASTICIZER SORBITOL
D.9
HASIL UJI KADAR PATI, KADAR AMILOSA DAN
111
KADAR AMILOPEKTIN PATI BIJI DURIAN
xviii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
ASTM
FT-IR
SEM
RVA
UTM
SII
SNI
DSN
LDPE
HDPE
PVC
American Standart Testing of Material
Fourier Transform-Infra Red
Scanning Electron Microscopy
Rapid Visco Analyzer
Ultimate Tensile Machine
Standar Industri Indonesia
Standar Nasional Indonesia
Dewan Standardisasi Nasional
Low Density Polyethylene
High Density Polyethylene
Polivinilklorida
xix
Universitas Sumatera Utara
PLASTICIZER SORBITOL TERHADAP
SIFAT FISIKO-KIMIA BIOPLASTIK
DARI PATI BIJI DURIAN
(Durio zibethinus)
SKRIPSI
Oleh
MARIA KRISTIANI
110405104
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
DESEMBER 2015
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH PENAMBAHAN KITOSAN DAN
PLASTICIZER SORBITOL TERHADAP
SIFAT FISIKO-KIMIA BIOPLASTIK
DARI PATI BIJI DURIAN
(Durio zibethinus)
SKRIPSI
Oleh
MARIA KRISTIANI
110405104
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
DESEMBER 2015
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PENGARUH PENAMBAHAN KITOSAN DAN PLASTICIZER
SORBITOL TERHADAP SIFAT FISIKO-KIMIA
BIOPLASTIK DARI PATI BIJI
DURIAN ( Durio zibethinus )
yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi
ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan
sumbernya.
Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya
ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima
sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan,
Desember 2015
Maria Kristiani
NIM 110405104
ii
Universitas Sumatera Utara
ii
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan
rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini
merupakan skripsi dengan judul “Pengaruh Penambahan Kitosan dan Plasticizer
Sorbitol terhadap Sifat Fisiko-Kimia Bioplastik dari Pati Biji Durian (Durio
zibethinus)”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Laboratorium
Operasi Teknik Kimia dan Laboratorium Penelitian Departemen Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universtas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu
syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak
mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1.
Bapak M. Hendra S. Ginting, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing yang
telah bersedia meluangkan waktu untuk memberi pengarahan, diskusi dan
bimbingan serta persetujuan sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik.
2.
Ibu Dr. Ir. Hamidah Harahap, M.Sc. dan Ibu Dr. Halimatuddahliana, S.T.,
M.Sc, selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan masukan yang
membangun dalam penulisan skripsi ini.
3.
Bapak Dr.Eng.Ir. Irvan, M.T., selaku ketua Departemen Teknik Kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4.
Ibu Ir. Renita Manurung, M.T., selaku koordinator penelitian.
5.
Orang tua dan seluruh keluarga yang telah memberikan dorongan moril
maupun materil selama ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu
penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini.
Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan,
Desember 2015
Penulis
Maria Kristiani
iii
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi ini untuk orang tua penulis, L. Br. Manurung serta
saudara dan saudari penulis yang telah memberikan doa dan dukungan kepada
penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini,
kemudian
untuk Bapak M. Hendra S. Ginting, S.T., M.T. yang telah banyak memberikan
bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini,
dan terkhusus untuk teman-teman setia penulis, Yunella Amelia Siagian, Pali
Meita Br.Tarigan, Margaretha Siagian, Edy Saputra, Annisa Maharani dan M.
Fauzy Ramadhan, yang selalu menyemangati, mendukung dan membantu saya
hingga menyelesaikan skripsi ini, serta kepada teman-teman seperjuangan
angkatan 2011.
iv
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama: Maria Kristiani
NIM: 110405104
Tempat/tgl lahir: Rantauprapat, 26 Oktober 1993
Nama orang tua: Toga Mangasa Pasaribu (Alm)
Alamat orang tua:
Jl. Urip Sumodiharjo No.92, Kecamatan Rantau Utara,
Kabupaten Labuhan Batu
Asal sekolah
SD Negeri 112140 Rantauprapat tahun 1999 – 2005
SMP Negeri 1 Rantau Selatan 2005 – 2008
SMA Negeri 3 Rantau Utara 2008-2011
Pengalaman organisasi/kerja:
1. Anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) USU periode
2014-2015.
2. Kerja Praktek di PT TORGANDA, PMKS Batang Kumu, Kab. Tambusai
Utara, Riau, tahun 2014.
Artikel yang dipublikasikan dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah :
1. International Journal of Engineering Research and Application (IJERA) dengan
judul “The Effect of Chitosan, Sorbitol, and Heating Temperature Bioplastic
Solution on Mechanical Properties of Bioplastic from Durian Seed Starch
(Durio zibehinus)”
v
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
PENGARUH PENAMBAHAN KITOSAN DAN PLASTICIZER SORBITOL
TERHADAP SIFAT FISIKO-KIMIA BIOPLASTIK
DARI PATI BIJI DURIAN
(Durio zibethinus)
Penggunaan plastik dalam jumlah besar berdampak pada pencemaran lingkungan
akibat penumpukan limbah plastik yang tidak dapat diuraikan secara alami
(nonbiodegradable). Penelitian bioplastik (biodegradable plastic) berbasis pati
dilakukan untuk mencari alternatif pengurangan konsumsi plastik konvensional.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik pati yang
diisolasi dari biji durian, mengetahui pengaruh penambahan kitosan dan
plasticizer sorbitol terhadap sifat fisiko-kimia bioplastik dari pati biji durian
(Durio zibethinus), serta menentukan temperatur pemanasan, komposisi patikitosan dan sorbitol yang optimum dalam pembuatan bioplastik. Pada pati biji
durian yang dihasilkan dilakukan beberapa analisis, yaitu meliputi analisis
komposisi kimia, analisis FT-IR (Fourier Transform Infra – Red ), SEM (Scanning
Electron Microscopy) dan RVA (Rapid Visco Analyzer ). Pembuatan bioplastik
merujuk pada metode Weiping Band, dimana dilakukan modifikasi kimiawi pati
dengan penambahan plasticizer sorbitol dan pengisi kitosan. Komposisi pati biji
durian – kitosan yang digunakan adalah 7:3, 8:2 dan 9:1 (m/m), dan massa
sorbitol yang digunakan adalah 2 gram, 3 gram dan 4 gram. Temperatur
pemanasan larutan bioplastik divariasikan pada 70 oC, 80 oC dan 90 oC. Bioplastik
yang dihasilkan dianalisis sifat fisika dan kimianya, yaitu meliputi analisis FT-IR,
SEM, RVA, kekuatan tarik, perpanjangan pada saat putus, penyerapan air dan
densitas. Dari hasil analisis pati diperoleh kadar pati sebesar 76,6530%, kadar air
12,73%, kadar abu 0,51%, kadar amilosa 22,34%, kadar amilopektin 54,32%,
kadar protein 11,61% dan kadar lemak sebesar 0,61%. Dari analisis RVA
dihasilkan temperatur gelatinisasi pati adalah 75,21oC dengan waktu gelatinisasi
188 detik, serta dapat digolongkan tipe profil gelatinisasi pati biji durian
merupakan tipe A. Dari hasil analisis FT-IR pati dan bioplastik ditunjukkan
adanya peningkatan gugus O-H yaitu pada bilangan gelombang 3352,28 cm-1
menjadi 3653,18 cm-1, dan dari FT-IR kitosan dan bioplastik ditunjukkan adanya
peningkatan jumlah puncak serapan gugus N-H yaitu pada bilangan gelombang
1570,06 cm-1 menjadi 1550,77 cm-1 dan 1589,34 cm-1. Dari hasil SEM
ditunjukkan bahwa struktur patahan bioplastik dengan pengisi kitosan dan
plasticizer sorbitol lebih rapat dan kompak dibandingkan bioplastik tanpa pengisi
kitosan dan plasticizer sorbitol. Dari hasil analisis bioplastik dihasilkan kondisi
optimum yaitu pada perbandingan pati-kitosan 7:3 dengan massa sorbitol 2 gram
dan temperatur pemanasan larutan bioplastik 70oC, dimana nilai kekuatan tarik
bioplastik adalah 19,3677 MPa, nilai perpanjangan pada saat putus 2,6731%, nilai
Modulus Young 724,5408 MPa, nilai penyerapan air 29,4894%, dan nilai densitas
1,63 g/cm3.
Kata kuci : pati, kitosan, sorbitol, bioplastik, biodegradable
vi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
THE EFFECT OF ADDITION CHITOSAN AND PLASTICIZER
SORBITOL ON PHYSICAL CHEMISTRY PROPERTIES OF
BIOPLASTIC FROM DURIAN SEED STARCH
(Durio zibehinus)
The application of plastics in large amount impact on environmental pollution caused
by the buildup of plastic waste that can not be decomposed naturally
(nonbiodegradable). Researches on bioplastics (biodegradable plastic) were
conducted to find alternative reduction of the consumption of conventional plastics.
The purposes of this study were to determine the characteristics of starch isolated
from durian (Durio zibethinus) seed, to determine the effect of chitosan and
plasticizer sorbitol on the physico-chemical properties of bioplastics from durian seed
starch, and to determine the optimum conditions includes heating temperature,
composition of starch-chitosan and mass of sorbitol in the manufacture of bioplastics.
At durian seed starch conducted some analysis, which includes the analysis of
chemical composition, analysis of FT-IR (Fourier Transform Infra - Red), SEM
(Scanning Electron Microscopy) and RVA (Rapid Visco Analyzer). The manufacture
of bioplastic refers to Weiping Band’s method, which performed chemically modified
starch with the addition of plasticizers sorbitol and fillers chitosan. The composition
of durian seed starch-chitosan used were 7:3, 8:2 and 9:1 (w/w), and the mass of
sorbitol used were 2 grams, 3 grams and 4 grams. The heating temperature of
bioplastic solution were varied at 70 oC, 80 oC and 90 oC. Bioplastics were analyzed
physical and chemical properties, which includes the analysis of FT-IR, SEM, tensile
strength, elongation at break, water absorption and density. From the analysis of
starch obtained that the starch content 76,6530%, moisture content 12,73%, ash
content 0,51%, amylose content 22,34%, amylopectin content 54,32%, protein
content 11,61% and the fat content 0,61%. From RVA analysis obtained that the
gelatinization temperature of the starch was 75,21oC with gelatinization time was 188
seconds, and can be classified as the type of gelatinization profile of durian seed
starch was type A. From the results of FT-IR analysis of starch and bioplastics
indicated an increase in the O-H group from the wave number 3352,28 cm-1 to
3653,18 cm-1, and from the results of FT-IR analysis of chitosan and bioplastics
indicated an increased number of absorption peaks N-H group from wave number
1570,06 cm-1 to 1550,77 cm-1 and 1589,34 cm-1. From results of SEM analysis
indicated that the structure of fault bioplastic with filler chitosan and plasticizer
sorbitol was denser and more compact than bioplastic without filler chitosan and
plasticizer sorbitol. The analysis of bioplastics had optimum conditions at starchchitosan ratio of 7:3 with 3 grams mass of sorbitol and heating temperature of
solution bioplastic at 70°C, where the value of tensile strength bioplastic was 19,3677
MPa, elongation at break was 2,6731%, Modulus Young was 724,5408 MPa, water
absorption was 29,4894%, and density was 1,63 g/cm3.
Keywords: starch, chitosan, sorbitol, bioplastic, biodegradable
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
i
PENGESAHAN
ii
PRAKATA
iii
DEDIKASI
iv
RIWAYAT HIDUP PENULIS
v
ABSTRAK
vi
ABSTRACT
vii
DAFTAR ISI
viii
DAFTAR GAMBAR
xiii
DAFTAR TABEL
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
xvii
DAFTAR SINGKATAN
xix
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 LATAR BELAKANG
1
1.2 PERUMUSAN MASALAH
3
1.3 TUJUAN PENELITIAN
3
1.4 MANFAAT PENELITIAN
4
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
6
2.1 BIOPLASTIK
6
2.1.1 Biofilm (Film Bioplastik)
8
2.1.2 Metode Pembuatan Bioplastik
9
2.2 PATI
10
2.2.1 Gelatinisasi Pati
11
2.2.2 Retrogradasi Pati
13
2.2.3 Hidrolisis Pati
14
2.3 BIJI DURIAN
15
2.4 KITOSAN
17
viii
Universitas Sumatera Utara
2.5 SORBITOL
18
2.6 KARAKTERISASI PATI
20
2.6.1 Analisis Kadar Pati
20
2.6.2 Analisis Kadar Amilosa dan Amilopektin
20
2.6.3 Analisis Kadar Air
21
2.6.4 Analisis Kadar Abu
21
2.6.5 Analisis Kadar Lemak
22
2.6.6 Analisis Kadar Protein
22
2.7 KARAKTERISASI BIOPLASTIK
23
2.7.1 Uji Kekuatan Tarik
23
2.7.2 Uji Pemanjangan pada saat Putus
24
2.7.3 Uji Modulus Young
24
2.7.4 Uji Penyerapan Air
25
2.7.5 Uji Densitas
25
2.7.6 Analisis FT-IR (Fourier Transform Infrared)
26
2.7.7 Analisis SEM (Scanning Electron Microscopy)
26
2.7.8 Analisis RVA (Rapid Visco Analyzer )
27
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
29
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN
29
3.2 BAHAN DAN PERALATAN
29
3.2.1 Bahan
29
3.2.2 Peralatan
29
3.3 PROSEDUR PENELITIAN
30
3.3.1 Ekstraksi Pati
30
3.3.2 Pembuatan Bioplastik
31
3.4 Prosedur Karakterisasi Pati
32
3.4.1 Prosedur Analisis Kadar Pati
32
3.4.2 Prosedur Analisis Kadar Amilosa
32
3.4.3 Prosedur Analisis Kadar Amilopektin
33
3.4.4 Prosedur Analisis Kadar Air
34
3.4.5 Prosedur Analisis Kadar Abu
34
3.4.6 Prosedur Analisis Kadar Lemak
35
ix
Universitas Sumatera Utara
3.4.7 Prosedur Analisis Kadar Protein
35
3.4.8 Prosedur Analisis Gugus Fungi Pati Biji Durian dan
36
Kitosan dengan FT-IR (Fourier Transform Infrared)
3.4.9 Prosedur Analisis Morfologi Permukaan Pati Biji Durian
37
dengan SEM (Scanning Electron Microscope)
3.4.10 Prosedur Analisis Profil Gelatinisasi Pati Biji Durian
37
dengan RVA (Rapid Visco Analyzer)
3.5 PROSEDUR ANALISIS BIOPLASTIK
38
3.5.1 Prosedur Uji Kekuatan Tarik
38
3.5.2 Prosedur Uji Perpanjangan pada saat Putus
38
3.5.3 Prosedur Uji Modulus Young
39
3.5.4 Prosedur Uji Penyerapan Air
39
3.5.5 Prosedur Uji Densitas
40
3.5.6 Prosedur Analisis Gugus Fungsi Bioplastik dengan FT-IR
40
(Fourier Transform Infrared)
3.5.7 Prosedur Analisis Morfologi Permukaan Bioplastik dengan
40
SEM (Scanning Electron Microscope)
3.5.8 Prosedur Analisis Profil Gelatinisasi Larutan Pati, Asam
41
Asetat, Kitosan dan Sorbitol dengan RVA (Rapid Visco
Analyzer )
3.6 FLOWCHART PENELITIAN
42
3.6.1 Flowchart Ekstraksi Pati
42
3.6.2 Flowchart Pembuatan Bioplastik
43
3.6.3 Flowchart Uji Kadar Abu Pati
44
3.6.4 Flowchart Uji Penyerapan Air Bioplastik
45
3.6.5 Flowchart Uji Densitas Bioplastik
45
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
46
4.1 HASIL KARAKTERISASI PATI DARI BIJI DURIAN
46
4.1.1 Kadar Pati
47
4.1.2 Kadar Amilosa dan Amilopektin
47
4.1.3 Kadar Air
48
4.1.4 Kadar Abu
49
x
Universitas Sumatera Utara
4.1.5 Kadar Lemak
49
4.1.6 Kadar Protein
50
4.2 HASIL ANALISIS FT-IR (FOURIER TRANSFORM INFRA
50
RED)
4.2.1 Hasil Analisis FT-IR Pati Biji Durian
50
4.2.2 Hasil Analisis FT-IR Pati Biji Durian, Kitosan, Bioplastik
53
tanpa Kitosan dan Sorbitol, dan Bioplastik dengan Kitosan
dan Sorbitol
4.3 HASIL ANALISIS RVA (RAPID VISCO ANALYZER)
54
4.3.1 Hasil Analisis RVA Pati Biji Durian
54
4.3.2 Hasil Analisis RVA Larutan Bioplastik dari Pati Biji Durian
58
dengan Penambahan
Asam Asetat, Pengisi Kitosan dan
Plasticizer Sorbitol
4.4 PENGARUH PENAMBAHAN PENGISI KITOSAN DAN
PLASTICIZER
SORBITOL
SERTA
60
TEMPERATUR
PEMANASAN TERHADAP DENSITAS BIOPLASTIK
4.5 PENGARUH PENAMBAHAN PENGISI KITOSAN DAN
PLASTICIZER
SORBITOL
SERTA
62
TEMPERATUR
PEMANASAN TERHADAP PENYERAPAN AIR BIOPLASTIK
4.6 HASIL ANALISA SIFAT MEKANIK BIOPLASTIK
64
4.6.1 Pengaruh Penambahan Pengisi Kitosan dan Plasticizer
64
Sorbitol serta Temperatur Pemanasan terhadap Kekuatan
Tarik Bioplastik
4.6.2 Pengaruh Penambahan Pengisi Kitosan dan Plasticizer
Sorbitol
serta
Temperatur
Pemanasan
68
terhadap
Pemanjangan pada saat Putus Bioplastik
4.6.3 Pengaruh Penambahan Pengisi Kitosan dan Plasticizer
Sorbitol serta Temperatur
71
Pemanasan terhadap Modulus
Young Bioplastik
4.7 HASIL ANALISIS MORFOLOGI PERMUKAAN DENGAN
73
SEM (SCANNING ELECTRON MICROSCOPE )
4.7.1 Hasil Analisis Morfologi Permukaan Pati Biji Durian dengan
73
xi
Universitas Sumatera Utara
SEM dengan Perbesaran 5000 kali dan 10000 kali
4.7.1 Hasil Analisis Morfologi Permukaan Patahan Bioplastik
tanpa Pengisi Kitosan dan Plasticizer
74
Sorbitol dan
Bioplastik dengan Pengisi Kitosan dan Plasticizer Kitosan
dengan SEM dengan Perbesaran 5000 kali
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
76
5.1 KESIMPULAN
76
5.2 SARAN
77
DAFTAR PUSTAKA
79
LAMPIRAN
90
xii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Struktur Molekul Amilosa dan Amilopektin
11
Gambar 2.2
Reaksi Deasetilasi Kitin Dengan Basa Kuat Menjadi
17
Kitosan
Gambar 2.3
Struktur Molekul Sorbitol
19
Gambar 3.1
Flowchart Ekstraksi Pati
42
Gambar 3.2
Flowchart Pembuatan Pembuatan Bioplastik
43
Gambar 3.3
Flowchart Uji Kadar Abu Pati
44
Gambar 3.4
Flowchart Uji Penyerapan Air Bioplastik
45
Gambar 3.5
Flowchart Densitas Bioplastik
45
Gambar 4.1
(a) Biji Durian
46
(b) Pati Biji Durian dengan Ukuran ±100 mesh
46
Gambar 4.2
Hasil Analisis FT-IR Pati Biji Durian
51
Gambar 4.3
Struktur Molekul Pati
52
Gambar 4.4
Struktur Molekul Asam Amino
52
Gambar 4.5
Struktur Molekul Lemak
52
Gambar 4.6
Hasil Analisis FT-IR Pati Biji Durian, Kitosan,
53
Bioplastik tanpa Kitosan dan Sorbitol serta Bioplastik
dengan Kitosan dan Sorbitol
Gambar 4.7
Profil Gelatinisasi Pati Biji Durian yang diukur dengan
55
RVA
Gambar 4.8
Profil Gelatinisasi Larutan Bioplastik dari Pati Biji
58
Durian
Gambar 4.9
Pengaruh Penambahan Kitosan dan Sorbitol terhadap
Densitas Bioplastik
60
pada Temperatur Pemanasan
Larutan Bioplastik
(a) 70°C
60
(b) 80°C
60
(c) 90°C
60
xiii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.10
Pengaruh Penambahan Kitosan dan Sorbitol terhadap
Penyerapan
Air
Bioplastik
pada
62
Temperatur
Pemanasan Larutan Bioplastik
Gambar 4.11
(a) 70°C
62
(b) 80°C
62
(c) 90°C
62
Pengaruh Penambahan Kitosan dan Sorbitol terhadap
64
Kekuatan
Tarik
Bioplastik
pada
Temperatur
Pemanasan Larutan Bioplastik
Gambar 4.12
(a) 70°C
64
(b) 80°C
64
(c) 90°C
64
Usulan Interaksi Hidrogen Antar Molekul Amilosa,
66
Amilopektin dan Kitosan dalam Bioplastik
Gambar 4.13
Pengaruh Penambahan Pengisi Kitosan dan Plasticizer
Sorbitol serta Temperatur
68
Pemanasan terhadap
Pemanjangan pada saat Putus Bioplastik
Gambar 4.14
(a) 70°C
68
(b) 80°C
68
(c) 90°C
68
Pengaruh Penambahan Pengisi Kitosan dan Plasticizer
71
Sorbitol serta Temperatur
Pemanasan terhadap
Modulus Young Bioplastik
Gambar 4.15
(a) 70°C
71
(b) 80°C
71
(c) 90°C
71
Hasil SEM Sampel Pati Biji Durian dengan Perbesaran
73
10.000 kali
Gambar 4.16
Analisis SEM Sampel Patahan Bioplastik dari Pati Biji
74
Durian
(a) Bioplastik tanpa Pengisi Kitosan dan Plasticizer
74
Sorbitol dengan Perbesaran 5000 kali
xiv
Universitas Sumatera Utara
(b) Bioplastik dengan Pengisi Kitosan dan Plasticizer
74
Sorbitol dengan Perbesaran 5000 kali
Gambar C.1
Pati Biji Durian
99
Gambar C.2
Kitosan
99
Gambar C.3
Sorbitol
100
Gambar C.4
Asam Asetat 1%
100
Gambar C.5
Proses Pembuatan Bioplastik
101
Gambar C.6
Proses Pencetakan Bioplastik
101
Gambar C.7
Produk Bioplastik
102
Gambar C.8
Alat UTM Gotech Al-7000M Grid Tensile
104
Gambar C.9
Alat Uji FT-IR (Fourier Transform Infra Red)
104
Gambar C.10
Alat Uji SEM (Scanning Electron Microscopy)
105
Gambar D.1
Hasil FTIR Pati Biji Durian
106
Gambar D.2
Hasil FTIR Kitosan
106
Gambar D.3
Hasil FTIR Bioplastik dari Pati Biji Durian tanpa
107
Pengisi Kitosan dan Plasticizer Sorbitol
Gambar D.4
Hasil FTIR Produk Bioplastik dengan Penambahan
107
Kitosan dan Plasticizer Sorbitol
Gambar D.5
Hasil Analisa SEM (Scanning Electron Microscopy)
108
Pati Biji Durian dengan Perbesaran 5000 kali
Gambar D.6
Hasil Analisa SEM (Scanning Electron Microscopy)
108
Bioplastik tanpa Pengisi Kitosan dan Plasticizer
Sorbitol dengan Perbesaran 5000 kali
Gambar D.7
Hasil Analisa SEM (Scanning Electron Microscopy)
109
Bioplastik dengan Pengisi Kitosan dan Plasticizer
Sorbitol dengan Perbesaran 5000 kali
Gambar D.8
Hasil Uji Kadar Air, Protein, Lemak, RVA Pati Biji
110
Durian dan RVA Larutan Bioplastik dari Pati Biji
Durian dengan Pengisi Kitosan dan Plasticizer
Sorbitol
Gambar D.9
Hasil Uji Kadar Pati, Kadar Amilosa dan Kadar
111
Amilopektin Pati Biji Durian
xv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1
Kandungan Nutrisi Biji Durian
16
Tabel 4.1
Komposisi Kimia Pati Biji Durian
47
Tabel 4.2
Data Profil Gelatinisasi Pati Biji Durian
55
Tabel 4.3
Data Profil Gelatinisasi Larutan Bioplastik dari Pati Biji
58
Durian dengan Penambahan
Asam Asetat, Pengisi
Kitosan dan Plasticizer
Tabel A.1
Data Hasil Analisis Pati Biji durian
90
Tabel A.2
Data Hasil Analisis Gugus Fungsi Menggunakan FT-IR
91
Tabel A.3
Data Hasil Uji Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
92
Bioplastik
Tabel A.4
Data Hasil Uji Perpanjangan Pada Saat Putus (Elongation
93
at Break) Bioplastik
Tabel A.5
Data Hasil Uji Modulus Young
94
Tabel A.6
Data Hasil Uji Penyerapan Air (Water Absorption)
95
Bioplastik
Tabel A.7
Data Hasil Uji Densitas (Density) Bioplastik
96
xvi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran A
DATA PENELITIAN
90
A.1
90
DATA HASIL KARAKTERISASI PATI BIJI
DURIAN
A.2
DATA
HASIL
ANALISIS
GUGUS
FUNGSI
91
KEKUATAN
TA,RIK
92
DATA HASIL UJI PERPANJANGAN PADA
93
MENGGUNAKAN FT-IR
A.3
DATA
HASIL
UJI
(TENSILE STRENGTH ) BIOPLASTIK
A.4
SAAT
PUTUS
(ELONGATION
AT
BREAK)
BIOPLASTIK
A.5
DATA HASIL UJI MODULUS YOUNG
94
A.6
DATA HASIL UJI PENYERAPAN AIR (WATER
95
ABSORPTION) BIOPLASTIK
A.7
DATA
HASIL
UJI
DENSITAS
(DENSITY)
96
BIOPLASTIK
Lampiran B
CONTOH PERHITUNGAN
97
B.1
PERHITUNGAN ASAM ASETAT 1%
97
B.2
PERHITUNGAN
KADAR
ABU
PATI
BIJI
97
AIR
98
DURIAN
B.3
PERHITUNGAN
PENYERAPAN
BIOPLASTIK
B.4
Lampiran C
PERHITUNGAN DENSITAS BIOPLASTIK
98
DOKUMENTASI PENELITIAN
99
C.1
PATI BIJI DURIAN
99
C.2
KITOSAN
99
C.3
SORBITOL
100
C.4
ASAM ASETAT 1%
100
C.5
PROSES PEMBUATAN BIOPLASTIK
101
xvii
Universitas Sumatera Utara
C.6
PROSES PENCETAKAN BIOPLASTIK
101
C.7
PRODUK BIOPLASTIK
102
C.8
ALAT UNIVERSAL TESTING MACHINE (UTM)
104
GOTECH AL-7000M GRID TENSILE
C.9
ALAT UJI FT-IR (FOURIER TRANSFORM INFRA-
104
RED)
C.10 ALAT
UJI
SEM
(SCANNING
ELECTRON
105
MICROSCOPY)
Lampiran D
HASIL PENGUJIAN LAB ANALISIS DAN INSTRUMEN
106
D.1
HASIL FTIR PATI BIJI DURIAN
106
D.2
HASIL FTIR KITOSAN
106
D.3
HASIL FTIR BIOPLASTIK DARI PATI BIJI DURIAN
107
TANPA PENGISI KITOSAN DAN PLASTICIZER
SORBITOL
D.4
HASIL
FTIR
PRODUK
BIOPLASTIK
DENGAN
107
PENGISI KITOSAN DAN PLASTICIZER SORBITOL
D.5
HASIL ANALISA SEM (SCANNING ELECTRON
108
MICROSCOPY) PATI BIJI DURIAN
D.6
HASIL ANALISA SEM (SCANNING ELECTRON
MICROSCOPY)
BIOPLASTIK
TANPA
108
PENGISI
KITOSAN DAN PLASTICIZER SORBITOL
D.7
HASIL ANALISA SEM (SCANNING ELECTRON
MICROSCOPY)
109
BIOPLASTIK DENGAN PENGISI
KITOSAN DAN PLASTICIZER SORBITOL
D.8
HASIL UJI KADAR AIR, PROTEIN, LEMAK, RVA
PATI
BIJI
DURIAN
DAN
RVA
110
LARUTAN
BIOPLASTIK DARI PATI BIJI DURIAN DENGAN
PENGISI KITOSAN DAN PLASTICIZER SORBITOL
D.9
HASIL UJI KADAR PATI, KADAR AMILOSA DAN
111
KADAR AMILOPEKTIN PATI BIJI DURIAN
xviii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
ASTM
FT-IR
SEM
RVA
UTM
SII
SNI
DSN
LDPE
HDPE
PVC
American Standart Testing of Material
Fourier Transform-Infra Red
Scanning Electron Microscopy
Rapid Visco Analyzer
Ultimate Tensile Machine
Standar Industri Indonesia
Standar Nasional Indonesia
Dewan Standardisasi Nasional
Low Density Polyethylene
High Density Polyethylene
Polivinilklorida
xix
Universitas Sumatera Utara