Pembuatan Bioplastik dari Pati Kulit Singkong (Manihot esculenta) Berpengisi Mikrokristalin Selulosa AvicelPH-101 (Wood pulp) dengan Plastisizer Sorbitol

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Pengemasan merupakan proses perlindungan suatu produk pangan yang
bertujuan menjaga keawetan dan konsistensi mutu. Material plastik banyak
digunakan sebagai kemasan karena mempunyai sifat unggul, antara lain ringan,
transparan, tahan air, serta harganya relatif murah [1]. Namun penggunaan plastik
sebagai bahan pengemas menghadapi berbagai persoalan lingkungan yaitu
sifatnya yang tidak dapat dihancurkan secara alami (nonbiodegradable), sehingga
menyebabkan penumpukan sampah yang mencemari lingkungan [2].
Tantangan lingkungan, ekonomi dan keamanan menyebabkan banyak
ilmuwan untuk mengganti polimer berbahan dasar petrokimia dengan bahan yang
biodegradable yang disebut juga dengan bioplastik. Bioplastik lebih aman secara
lingkungan dibandingkan dengan plastik tradisional yang merupakan sumber
utama polusi udara dan pencemaran lingkungan [3].
Selulosa, pati dan unsur-unsurnya adalah bahan penyusun paling penting
dalam penyiapan film [4]. Pati merupakan polimer alami yang bersifat
biodegredabel [5]. Pati kulit singkong mengandung amilosa sekitar 17-20% dan
amilopektin 80-83% [6].
Selulosa adalah komponen struktural yang banyak ditemukan pada dinding
sel tanaman terrestrial dan laut, juga diproduksi oleh beberapa tanaman laut dan

bakteri [7]. Avicel atau mikrokristalin selulosa adalah serbuk kristalin berpori
warna putih, yang tak berbau dan tak berasa, stabil walaupun higroskopis. Avicel
PH101 umumnya dipilih karena tidak lengket serta memiliki ikatan hidrogen yang
kuat [8].
Plastisizer adalah bahan kimia yang dapat digunakan untuk mengurangi
kekakuan resin termoplastik. Prinsip kerja plastisizer adalah dengan membentuk
interaksi molekuler rantai polimer untuk meningkatkan kecepatan respon viskoelastis
pada polimer [9]. Penambahan plastisizer pada saat proses pembuatan lembaran

plastik dimaksudkan untuk memperbaiki sifat plastik [10]. Plastisizer yang
digunakan dalam penelitian ini adalah plastisizer sorbitol.
1
Universitas Sumatera Utara

Proses pembuatan bioplastik berpengisi mikrokristalin selulosa dilakukan
dengan metode melt intercalation dengan tanpa penambahan pelarut serta proses
ultrasonikasi yang dapat memfasilitasi pendispersian mikrokristalin selulosa
dalam suspensi bioplastik.
Beberapa penelitian terbaru telah dilakukan untuk menghasilkan bioplastik
sebagai berikut :

Tabel 1.1. Penelitian-penelitian Bioplastik
Peneliti, Tahun

Tentang

Hasil

Psomiadou, Eleni., Pembuatan edible film dari Diperoleh edible film dengan
Ioannis

bahan-bahan

Arvanitoyannis

mikrokristalin

and

selulosa plastisizer gliserol sebesar

Noboru (MCC), metilselulosa (MC) 90.0±1.6 MPa. Sedangkan

Yamamoto. 1996.
[4]

alami; kekuatan tarik terbaik pada

dan pati jagung dan poliol. pemanjangan terbaik diperoleh
Pada penelitian ini digunakan dengan plastisizer sorbitol
4

jenis

plastisizer

yaitu sebesar 9.3%.

gliserol

(0,5,10,15,19,27%),

sorbitol

(5,10,16,24,28%),

sukrosa (6,10,15,20,26%) dan
xylose(5,9,16,20,25%)
dengan

perbandingan

pati

jagung : MCC = 1:1.
Thawien Wittaya. Pembuatan
2009.
[11]

film Diperoleh

mikrokomposit dari pati beras terbaik
yang

diperkuat

kekuatan

pada

film

tarik
dengan

dengan pengisi MCPF 35% sebesar 42

mikrokristalin selulosa serat MPa, sedangkan pemanjangan
kelapa sawit (MCPF). Pada saat putus terbaik diperoleh
penelitian

ini

digunakan pada

pengisi

MCPF

15%

pengisi MCPF dengan variasi sebesar 45 MPa.
0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35,
dan 40%.

2
Universitas Sumatera Utara

Wattanakornsiri,

Komposit termoplastik

Komposit termoplastik yang

Amnuay; Katavut berbahan alami dari pati

mengandung 8% wt/wt serat

Pachana; Supranee jagung dan serat selulosa

matriks menghasilkan

Kaewpirom;

kertas daur ulang.

perbaikan sifat mekanik, tahan

Pichan

Dengan variasi serat selulosa

panas dan penurunan

Sawangwong;

(2, 4, 6, 8 % wt/wt).

persentase penyerapan air

Claudio Migliaresi.

yang baik dibandingkan

2011.

dengan sampel lain.

[12]
Akbar,
Anita,

Dan

Fauzi; Pengaruh Waktu Simpan Film Diperoleh hasil terbaik dengan
Zulisma Plastik Biodegradasi Dari Pati kekuatan tarik yang paling
Harahap, Kulit

Hamidah. 2012.

Singkong

Sifat Mekanikalnya.
Dengan

[13]

Terhadap tinggi adalah pada 12 gram

pati

pati, 4 ml gliserol dengan

12

gram kekuatan tarik 0,2122 kgf/mm2

(divariasikan) dan gliserol 2
ml (divariasikan).
Biokomposit

dengan

matriks

pati

kulit

singkong

dan

penguat

mikrokristalin selulosa Avicel PH-101 serta sorbitol sebagai plastisizer dapat
menghasilkan bioplastik dengan sifat fisik, kimia dan mekanik yang optimal
dengan melalui metode dan pengujian yang sesuai.
Dengan pati kulit singkong serta mikrokristalin selulosa Avicel PH-101,
penulis ingin mencoba melakukan penelitian yang memanfaatkan pati kulit
singkong dan mikrokristalin selulosa sebagai bahan baku dalam proses pembuatan
bioplastik dengan mengangkat judul “Sintesis Bioplastik Pati Kulit Singkong dan
Mikrokristalin Selulosa Avicel PH-101 dengan Plastisizer Sorbitol”.

3
Universitas Sumatera Utara

1.2 PERUMUSAN MASALAH
Adapun yang menjadi rumusan masalah dari penelitian ini adalah :
1. Bagaimana

pengaruh

dan

distribusi

bahan

penguat/pengisi

mikrokristalin selulosa dalam pati kulit singkong terhadap karakteristik
fisik (ketahanan terhadap air dan densitas), karakteristik mekanik (
kekuatan tarik dan pemanjangan saat putus), gugus fungsi (FTIR) dan
morfologi permukaan (SEM)?
2. Pada konsetrasi berapakah mikrokistalin selulosa sebagai penguat dan
sorbitol sebagai pemlastis memberikan sifat mekanik (kekuatan tarik dan
pemanjangan saat putus), sifat fisik (ketahanan terhadap air dan densitas),
gugus fungsi (FTIR) dan morfologi permukaan (SEM) terbaik pada
bioplastik?

1.3 TUJUAN PENELITIAN
Tujuan dilakukan penelitian ini yaitu sebagai berikut:
1. Mengetahui

pengaruh

dan

distribusi

bahan

penguat/pengisi

mikrokristalin selulosa dalam pati kulit singkong terhadap karakteristik
fisik (ketahanan terhadap air dan densitas), karakteristik mekanik
(pemanjangan dan regangan putus), gugus fungsi (FTIR) dan morfologi
permukaan (SEM).
2. Mendapatkan konsentrasi mikrokistalin selulosa sebagai penguat dan
sorbitol sebagai pemlastis memberikan sifat mekanik (pemanjangan dan
regangan putus), sifat fisik (ketahanan terhadap air dan densitas), gugus
fungsi (FTIR) dan morfologi permukaan (SEM) terbaik pada bioplastik.

1.4 MANFAAT PENELITIAN
Manfaat dilakukan penelitian ini yaitu sebagai berikut:
1. Mengurangi limbah kulit singkong dan meningkatkan nilai ekonomis dari
limbah kulit singkong.
2. Meminimalisir penggunaan plastik konvensional sehingga mengurangi
pencemaran lingkungan dan penghematan bahan bakar fossil.

4
Universitas Sumatera Utara

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini akan dilaksanakan di Laboratorium Operasi Teknik
Kimia, Laboratorium Penelitian Industri Kimia dan Laboratorium Polimer,
Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara,
Medan.
Penelitian ini memiliki ruang lingkup atau batasan sebagai berikut:
1. Pati yang digunakan berasal dari limbah kulit singkong (Manihot esculenta)
yang diperoleh dari penjual keripik singkong di sekitar Padang Bulan Pasar 1.
2. Variabel tetap penelitian adalah sebagai berikut:


Massa pati kulit singkong (Manihot esculenta) = 10 gram [14]



Suhu gelatinisasi = 76 oC



Ukuran partikel mikrokristalin selulosa = 50 µm [15]



Waktu ultrasonikasi = 50 menit [16]

3. Variabel bebas penelitian adalah sebagai berikut:


Massa mikrokristalin selulosa (%berat/total) = 0%; 2%; 4%; 6% [12]



Konsentrasi Sorbitol (%berat/total) = 20%; 25%; 30% [17]

4. Analisa hasil penelitian yaitu :
a. Uji pati kulit singkong, meliputi :


Kadar Pati



Kadar Amilosa



Kadar Amilopektin



Kadar Protein



Kadar Lemak



Kadar Air



Kadar Abu



Profil Gelatinisasi



Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR)



Scanning Electron Microscope (SEM)

b. Uji bioplastik, meliputi :


Densitas [18]



Ketahanan terhadap air [19]

5
Universitas Sumatera Utara



Kuat Tarik [20]



Pemanjangan pada saat putus (Elongation at break) [20]



Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR)



Scanning Electron Microscope (SEM)

6
Universitas Sumatera Utara