PENGARUH VARIASI TEMPERATUR PEMANASAN LARUTAN PATI TERHADAP SIFAT KEKUATAN TARIK DAN PEMANJANGAN PADA SAAT PUTUS BIOPLASTIK PATI BIJI DURIAN (Durio zibehinus)

  Universitas Lambung Mangkurat

PENGARUH VARIASI TEMPERATUR PEMANASAN LARUTAN PATI

TERHADAP SIFAT KEKUATAN TARIK DAN PEMANJANGAN PADA SAAT

  

PUTUS BIOPLASTIK PATI BIJI DURIAN (Durio zibehinus)

1)* 1) 1)

  

Muhammad Hendra S Ginting , Rosdanelli Hasibuan , Yunella Amelia Siagian

1)

  Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara Jl. Almamater Kampus USU, Medan 20155, Indonesia

• Email :

  

Abstrak- Bioplastik dari pati biji durian merupakan alternatif bahan plastik, karena memiliki kandungan

amilosa dan amilopektin yang tinggi. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui pengaruh variasi

temperatur pemanasan larutan pati terhadap sifat kekuatan tarik dan pemanjangan saat putus bioplastik

dari pati biji durian berpengisi kitosan. Pembuatan bioplastik ini menggunakan metode casting. Tahap

pertama mengaduk larutan pati 0,2 gr/ml, larutan gliserol 15%, larutan asam asetat 1% sampai homogen

yang dipanaskan memakai hotplate magnetic stirrer dengan variasi temperatur pemasanan larutan pati

o o o sebesar 70

  C, 80

  C, dan 90

  C. Tahap kedua menuangkan larutan bioplastik kecetakan 20 cm x 20 cm x

0,3 cm. Bioplastik dianalisa sifat kekuatan tarik dan pemanjangan pada saat putus sesuai dengan ASTM

D882. Hasil analisa menunjukkan bahwa nilai kekuatan tarik 27,6557 MPa, pemanjangan pada saat

putus 27,3833%.

  Kata kunci : pati biji durian, bioplastik, gliserol, kekuatan tarik.

Abstract- Bioplastic from durian seed starch is an alternative to the plastic material, because it contains

high amylose and amylopectin. The purpose of this research was to determine the effect of variation

heating temperature of the starch solution properties of tensile strength and elongation at break of

bioplastics from durian seed starchs chitosan as filler. Making this bioplastic using the casting method.

The first stage of stirring the starch solution of 0.2 g/ml, 15 % glycerol solution, a solution of 1 % acetic

acid were heated until homogeneous wear magnetic stirrer hotplate with variation of heating temperature

bioplastic solution starch at 70°C, 80°C and 90°C. The second stage of pouring the solution bioplastics

into the molding 20 cm x 20 cm x 0.3 cm. Bioplastics analyzed properties of tensile strength and

elongation at break according to ASTM D882. The analysis shows that the value of 27.655 MPa tensile

strength, elongation at break 27,3833%.

  Keywords : durian seed starch, bioplastics, glycerol, tensile strength

PENDAHULUAN 2006). Penelitian berbasis pati biji durian

  Penggunaan plastik sebagai pengemas dilakukan karena biji durian memiliki kandungan semakin meningkat karena plastik memiliki karbohidrat dan pati yang tinggi (Amid, et al. keunggulan yaitu lebih ringan, tidak mudah pecah, 2012, Prasetyaningrum 2010). Bioplastik berbasis dan tahan lama jika dibandingkan material logam pati memiliki kelemahan antara lain bersifat atau gelas (Hilaary and Erick 2013). Disamping itu hidrofilik, kurang hidrofobik dan memiliki sifat plastik memiliki kelemahan, sulit terbiodegradasi, mekanik rendah, sehingga perlu ditambahkan bahan baku utamanya semakin terbatas (berasal pengisi berupa selulosa, kitosan (0,37-1,45%) dari minyak bumi) dan tidak dapat diperbarui, (Minh and Yoksan 2015, Averous and Boquillon untuk itu diperlukan alternatif plastik yang ramah 2004), untuk memperbaiki sifat elastisitasnya lingkungan (bioplastik) (Lu, Xiao and Xu 2009). ditambahkan plasticizer gliserol (10%-40%) dan

  Penelitian bioplastik berbasis pati alam sorbitol 30% (Setiani, Sudiarti and Rahmidar 2013, sudah dilakukan antara lain menggunakan pati Zuraida, et al. 2012). Tujuan penelitian adalah kentang, sagu, jagung, talas, batang ubi dan biji untuk mengetahui pengaruh pemanasan larutan alpukat (Borghei, et al. 2010, Zuraida, et al. 2012, pati, plasticizer sorbitol terhadap Sifat kekuatan Situmorang and Ginting 2014, Sinaga, et al. 2014, tarik dan Pemanjangan pada saat putus Bioplastik Ginting, Tarigan and Singgih 2015, Cinelli, et al. biji durian (Durio zibehinus) berpengisi kitosan.

  METODE PENELITIAN Bahan baku

  30 gliserol 15%w

  Bahan baku yang digunakan adalah biji

  a)

  25 gliserol 25%w P

  durian (Durio zibehinus) diperoleh dari pedagang

  M

  durian

   (

  “Ucok Durian” di Jl. KH Wahid Hasyim

  20 gliserol 35%w ik

  Medan, asam asetat glasial, kitosan, gliserol

  ar

  15

  sebagai pemlastik dari PT. Merck Medan. T

  an

  10 at u Prosedur Penelitian ek

  5 K

  Tahap pertama ekstraksi pati dari biji durian, Biji durian dipotong tipis (Muaz A.Z, Y

  

1

  2

  3

  and A 2014, Jufri and Dewi 2006) dengan

  Massa Kitosan (gram)

  ketebalan ± 2 mm (Srianta, et al. 2012), dibilas

  (a)

  berulang dengan air sampai bersih dan

  25

  dikeringkan di bawah matahari selama 6 jam. Biji

  gliserol 15%w

  a)

  durian kering diblender dengan menambahkan air

  20 P gliserol 25%w

  1:5 (w/v) (Coniwati, Laila and Alfira 2014) M

   ( gliserol 35%w

  15

  membentuk bubur. Bubur biji durian disaring ik

  ar

  diambil filtratnya (suspensi pati). Suspensi pati

  10 T

  dimasukkan didinginkan dan diendapkan selama an

  at

  5

  24-48 jam sampai pati mengendap sempurna. Pati u

  o ek

  basah dikeringkan dalam oven pada suhu 50 C

  K

  (Cinelli, et al. 2006) selama ±24 jam sampai kering

  

1

  2

  3 Massa Kitosan (gram)

  (Mirhosseini, et al. 2015). Pati kering digiling dan diayak sampai ukuran 100 mesh.

  (b)

  Tahap kedua pembuatan bioplastik, Massa

  10

  pati dan kitosan ditimbang dengan perbandingan 7

  gliserol 15%w

  a)

  : 3 (Ginting, Tarigan and Singgih 2015). Larutan

  8 P gliserol 25%w

  pati (pati : aquades = 1: 20) dan larutan kitosan M

   ( 6 gliserol 35%w

  (kitosan/asam asetat 1%v adalah 3 : 130 w/v) ik

  ar

  4

  dalam beaker glass 500 ml dipanaskan dengan hot

   T

  plate magnetic stirrer pada temperatur yang an

  2 o o o at

  divariasikan (70

  C, 80 C dan 90

  C) (Ubwa, et al. u

  ek

  2012), Setelah 20 menit tambahkan gliserol hingga

  K

  1

  2

  3

  larutan mengental. larutan bioplastik kental

  Massa Kitosan (gram)

  dituangkan ke cetakan plat akrilik berukuran 20 x

  3

  20 x 0,3 cm dikeringkan menggunakan oven pada (c)

  o Gambar 1. Pengaruh Penambahan Kitosan dan Gliserol

  temperatur 45 C selama 24 jam. Setelah kering

  terhadap Kekuatan Tarik Bioplastik pada dimasukkan kedalam desikator selama 24 jam. _{o o o} Suhu Pemanasan Larutan Bioplastik (a) 70

  

C, (b) 80

  C, dan (c) 90 C.

  Pengujian Bioplastik Sampel bioplastik dibuat menjadi

  Dari gambar 1 (a), (b) dan (c) nilai dianalisa sifat kekuatan tarik (ASTM

  specimen

  kekuatan tarik terbesar pada bioplastik kitosan 3 D638-02a 2002), pemanjangan pada saat putus gram dan gliserol 15%w, yaitu senilai 27,6557

  o

  (ASTM D792-91 1991 memakai alat autograph- MPa pada suhu pemanasan 70

  C. Seiring bertambahnya penggunaan pengisi kitosan maka

  shimadzu servo control computer system

  kekuatan tarik bioplastik semakin meningkat. Sifat

  universal testing machine model AI-7000 M

  mekanik bahan dipengaruhi affinitas antara

  Capacity 2000 kg, Power 1Φ 220 V 50 HZ.

  komponen penyusunnya. Affinitas merupakan suatu fenomena dimana atom atau molekul tertentu

HASIL DAN PEMBAHASAN

  memiliki kecenderungan untuk bersatu dan

  Pengaruh Penambahan Kitosan Dan Gliserol

  berikatan. Kekuatan suatu bahan dipengaruhi oleh

  Serta Peningkatan Suhu Pemanasan Larutan

  ikatan kimia penyusunnya yang bergantung pada

  Bioplastik Terhadap Kekuatan Tarik Bioplastik

  jumlah ikatan dan jenis ikatan molekulnya (Darni, Pengaruh penambahan pengisi kitosan dan

  Ismiati D and Marbun 2010). Penambahan kitosan gliserol terhadap kekuatan tarik bioplastik pada mempengaruhi ikatan kimia penyusun bioplastik berbagai temperatur pemanasan larutan bioplastik sehingga meningkatkan kekuatan tarik. Kitosan disajikan gambar 1 (a), (b), dan (c) memiliki fungsi sebagai pengental. Kitosan memiliki gugus fungsi amin, gugus hidroksil primer dan sekunder. Keberadaan gugus tersebut mengakibatkan kitosan memiliki kereaktifan kimia yang tinggi dalam suspensi pati pembuatan bioplastik karena dapat membentuk ikatan hidrogen sehingga dapat membentuk film dan membran yang memiliki kekuatan tarik yang baik (Dallan, et al. 2006).

  Dari gambar 1 (a), (b), dan (c), terlihat bahwa bertambahnya penggunaan plasticizer gliserol maka kekuatan tarik bioplastik semakin menurun. Ini menunjukkan penambahan gliserol berbanding terbalik terhadap kekuatan tarik bioplastik yang dihasilkan. Molekul plasticizer gliserol akan mengganggu kekompakan struktur di dalam bioplastik sehingga menurunkan interaksi intermolekuler pati. Ikatan yang terganggu akibat adanya gliserol sebagai plasticizer mengakibatkan penurunan tensile strength (Rodriguez, et al. 2006). Hal ini yang menyebabkan kekuatan tarik bioplastik semakin berkurang akibat penambahan pemlastis di dalamnya.

  

1

  25

  30

  1

  2

  em an jan gan S aat P u tu s (% ) Massa Kitosan (gram) gliserol 15%w gliserol 25%w gliserol 35%w

  5

  10

  15

  20

  2

  15

  3 P em an jan gan S aat P u tu s (% ) Massa Kitosan (gram) gliserol 15%w gliserol 25%w gliserol 35%w

  5

  10

  15

  20

  25

  

1

  2

  3 P em an jan gan S aat P u tu s (% ) Massa Kitosan (gram) gliserol 15%w gliserol 25%w gliserol 35%w

  20

  10

  Dari Gambar 1 (a), (b) dan (c), kita juga dapat melihat pengaruh variasi suhu pemanasan terhadap kekuatan tarik bioplastik dari pati biji durian dengan plasticizer gliserol. Nilai kekuatan tarik maksimum terdapat pada bioplastik dengan suhu pemanasan 70

  (c) Gambar 2. Pengaruh Penambahan Kitosan dan

  o

  C dan kitosan 3 gram, yaitu senilai 27,6557 MPa dengan gliserol 15%w. Nilai kekuatan tarik minimum terdapat pada bioplastik dengan suhu pemanasan 90

  o

  C dan kitosan 1 gram, yaitu senilai 0,7846 MPa dengan gliserol 35%w.

  Pengaruh Penambahan Kitosan Dan Gliserol Serta Peningkatan Suhu Pemanasan Larutan Bioplastik Terhadap Pemanjangan Pada Saat Putus Bioplastik

  Pengaruh penambahan pengisi kitosan dan

  plasticizer gliserol terhadap pemanjangan saat

  putus bioplastik pada berbagai temperatur pemanasan larutan bioplastik disajikan gambar 2 (a), (b), dan (c).

  (a) (b)

  Plasticizer Gliserol terhadap Pemanjangan Saat Putus Bioplastik pada Suhu Pemanasan Larutan Bioplastik (a) 70 ^o

  5

  C, (b) 80 ^o

  C, dan (c) 90 ^o C

  Dari gambar 2 (a), (b), dan (c) terlihat nilai pemanjangan saat putus (elongation at break) terbesar pada bioplastik dengan pengunaan kitosan 1 gram dan gliserol 35%w, yaitu senilai 27,3833 % pada suhu pemanasan 70

  o

  C. Seiring bertambahnya massa gliserol maka pemanjangan pada saat putus bioplastik semakin meningkat. Adanya plasticizer pada bioplastik mempengaruhi sifat elongation at

  break bioplastik yang dihasilkan sebagai pemlastis.

  Pemanjangan pada saat putus merupakan besarnya pertambahan panjang sampel yang diuji hingga sampel tepat putus. Molekul plastizicer akan mengganggu kekompakan pati, menurunkan interaksi intermolekuler dan meningkatkan mobilitas polimer (Rodriguez, et al. 2006). Hal ini jelas menunjukkan bahwa ikatan pati yang terganggu oleh plasticizer menyebabkan film menjadi lebih fleksibel karena sifat kekakuannya semakin berkurang sehingga terjadi peningkatan

  elongation . Sementara itu, dari hasil penelitian ini

  diperoleh bahwa seiring bertambahnya jumlah pengisi kitosan maka pemanjangan saat putus bioplastik dari pati biji durian semakin menurun. Kitosan memiliki pengaruh yang berbanding terbalik dengan plasticizer gliserol terhadap sifat pemanjangan saat putus. Keberadaan kitosan dalam proporsi yang lebih besar akan membuat nilai persen perpanjangan putus suatu film menjadi menurun. Kekuatan tarik merupakan kebalikan

3 P

  dari persen perpanjangan putus. Keberadaan kitosan dalam proporsi yang lebih besar akan membuat nilai persen perpanjangan putus suatu film menjadi menurun. Kekuatan tarik yang meningkat, berarti fleksibilitas film menurun yang berarti pemanjangan saatnya putus rendah. Hal ini menyebabkan Gambar 2 (a), (b), dan (c) menunjukkan pemanjangan saat putus bioplastik semakin kecil pada keadaan dimana jumlah pengisi kitosan banyak.

  Engineering and Science , 2010: 99-106.

  Juan I Mate. ”Combined effect of plasticizers and surfactants on the physical

  Prasetyaningrum, Aji. ”Mekanisasi proses olahan biji durian menjadi produk pangan yang kompetitif.” Riptek, 2010: 47-52. Rodriguez, Maria, Oses Javier, Ziani Khalid, och

  Environmental Biology , 2014: 129-135.

  A. A. ”The Study of Flocculant Characteristics for Landfill Leachate Treatment Using Starch Based Flocculant from Durio Zibethinus Seed.” Advances in

  Muaz A.Z, Moh Faiz, Moh Suffian Y, och Hamidi

  Mirhosseini, Hamed, Nur Farhana, Abdul Rashid, Bahareh Tabatabaee, Kok Whye, och Milad Kazemi. ”Effect of partial replacement of corn fl our with durian seed fl our and pumpkin fl our on cooking yield , texture properties , and sensory attributes of gluten free pasta.” LWT - Food Science and Technology , 2015: 184-190.

  ”Development of thermoplastic starch blown film by incorporating plasticized chitosan.” Carbohydrate Polymers, 2015: 575-581.

  Minh, Khanh, och Rangrong Yoksan.

  Lu, D.R, C.M Xiao, och S.J Xu. ”Starch-based completely biodegradable polymer materials.” Express Polimer Letter, 2009: 366-375.

  Jufri, Mahdi, och Rosmala Ahmad Ridwan Firli Dewi. ”Studi Kemampuan Pati Biji Durian Tablet Ketopropen Secara. Granulasi Basah ” Majalah Ilmu Kefarmasian, 2006: 78-86.

  Hilaary, Magut, och Kipngetic Terer Erick. ”A Blend of Green Algae and Sweet Potato Starch as a Potential Source of Bioplastic Production and Its Significance to the Polymer Industry.” nternational Journal of Green and Herbal Chemistry , 2013.

  ”Effect of Gelatinization Temperature and Chitosan on Mechanical Properties of Bioplastics from Avocado Seed Starch (Persea americana mill) with Plasticizer Glycerol.” The Ijes, 2015: 36-43.

  Ginting, M. Hendra S, M. Fauzy Ramadhan Tarigan, och Annisa Maharani Singgih.

  ”Influence Concentration Of Plasticizer and Formulation of Banana Starch - Chitosan To Mechanical property and water uptake of Bioplastic.” International Journal of

  Gambar 2 (a), (b), dan (c) juga menunjukkan pengaruh variasi temperatur pemanasan terhadap pemanjangan saat putus bioplastik dari pati biji durian dengan plasticizer gliserol. Pemanjangan saat putus bioplastik maksimum adalah 27,3833% saat temperatur pemanasan 70

  Penulis mengucapkan terima kasih kepada Kemenristek Dikti yang telah membiayai penelitian ini dalam Program Penelitian Hibah Bersaing Tahun 2016.

  Dallan, Paul Ruff Marreco, o.a. ”Effects of Chitosan Solution Concentration and Incorporation of Chitin and Glycerol on Dense Chitosan Membrane Properties.” 2006: 394-405.

  o

  C menggunakan kitosan 1 gram dan plasticizer gliserol sebanyak 35%w.

  KESIMPULAN

  Variasi temperatur pemanasan larutan pati mempengaruhi sifat kekuatan tarik dan pemanjangan pada saat putus Hasil analisa menunjukkan bahwa nilai kekuatan tarik 27,6557 MPa, pemanjangan pada saat putus 27,3833%.

  Darni, Yuli, Sri Ismiati D, och Tigor Marbun.

UCAPAN TERIMA KASIH

DAFTAR PUSTAKA

  Amid, Bahareh Tabatabaee, Hamed Mirhosseini, och Sanja Kostadinovi. ”Chemical composition and molecular structure of polysaccharide-protein biopolymer from Durio zibethinus seed : extraction and purification process.” Chemistry Central

  Averous, L, och N Boquillon. ”Biocomposites based on plasticized starch : thermal and mechanical behaviours.” Carbohydrate Polymers , 2004: 111-122.

  Borghei, Mehdi, Abdolreza Karbassi, Abdolrasoul Oromiehie, och Amir Javid. ”Microbial biodegradable potato starch based low density polyethylene.” African Journal of Biotechnology , 2010: 4075-4080.

  Cinelli, P, E Chiellini, J W Lawton, och S H Imam. ”Foamed articles based on potato starch , corn fibers and poly ( vinyl alcohol ).” Polymer Degradation and Stability, 2006: 1147-1155.

  Coniwati, Pamilia, Linda Laila, och Mardiyah Rizka Alfira. ”Pembuatan Film Plastik Biodegradabel dari Pemlastig Gliserol

  .” Jurnal Teknik Kimia UNSRI , 2014: 22-30.

  Journal , 2012: 1-14. properties of starch based edible films.” 2006: 840-846. Setiani, Wini, Tety Sudiarti, och Lena. Rahmidar.

  ”Preparasi Dan Karakterisasi Edible Film Dari Poliblend Pati.” Valensi, 2013: 100- 109.

  Sinaga, Rinaldy Febrianto, Gita Minawarisa Ginting, M Hendra S Ginting, och Rosdanelli Hasibuan. ”Pengaruh Penambahan Glisero Terhadap Sifat Kekuatan Tarik dan Pemanjangan Saat Putus Bioplastik dari Pati Umbi Talas .” Jurnal Teknik Kimia USU , 2014: 19-24.

  Situmorang, Harrison, och M Hendra S Ginting.

  ”Kajian Awal Pembuatan Film Plastik (Bahan Plastik Pengemas) dari Pati Batang Ubi Kayu

  .” Jurnal Teknik Kimia, 2014: 27- 31. Srianta, Hendrawan B, Kesumawati N, och Blanc

  P.J. ”Study on durian seed as a new substrate for angkak production.”

  International Food Research Journal , 2012: 941-945.

  Ubwa, S T, J Abah, K Asemave, och T Shambe.

  ”Studies on the Gelatinization Temperature of Some Cereal Starches.” International

  Journal of Chemistry , 2012: 22-28.

  Zuraida, A, Y Yusliza, H Anuar, och Mohd Khairul Muhaimin R. ”The effect of water and citric acid on sago starch bio- plastics.”

  International Food Research Journal , 2012: 715-719.