Pemanfaatan Biji Nangka (Artocarpus Heterophyllus) pada Pembuatan Bioplastik Menggunakan Plasticizer Etilen Glikol dan Pengisi Kitosan
PEMANFAATAN BIJI NANGKA (Artocarpus
Heterophyllus) PADA PEMBUATAN BIOPLASTIK
MENGGUNAKAN PLASTICIZER ETILEN GLIKOL
DAN PENGISI KITOSAN
SKRIPSI
Oleh
ALFARODO
110405061
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
Universitas Sumatera Utara
PEMANFAATAN BIJI NANGKA (Artocarpus
Heterophyllus) PADA PEMBUATAN BIOPLASTIK
MENGGUNAKAN PLASTICIZER ETILEN GLIKOL
DAN PENGISI KITOSAN
SKRIPSI
Oleh
ALFARODO
110405061
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
JULI 2016
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :
PEMANFAATAN BIJI NANGKA (Artocarpus Heterophyllus) PADA
PEMBUATAN BIOPLASTIK MENGGUNAKAN PLASTICIZER ETILEN
GLIKOL DAN PENGISI KITOSAN
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
sebelumnya.
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,
2016
Alfarodo
NIM. 110405061
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul :
PEMANFAATAN BIJI NANGKA (Artocarpus Heterophyllus) PADA
PEMBUATAN BIOPLASTIK MENGGUNAKAN PLASTICIZER ETILEN
GLIKOL DAN PENGISI KITOSAN
dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen
Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah diajukan
pada sidang ujian skripsi pada Juli 2016 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah
sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara.
Mengetahui,
Koordinator Skripsi
Medan,
Juli 2016
Dosen Pembimbing
Ir. Renita Manurung, MT
NIP. 19681214 199702 2 002
Dr. Maulida, ST, M.Sc
NIP. 19700611 199702 2 001
Dosen Penguji I
Dosen Penguji II
M. Hendra S. Ginting, ST, MT
NIP. 19700919 199903 1 001
Dr. Ir. Hamidah Harahap, M.Sc
NIP. 19671029 199501 2 001
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI
Skripsi dengan judul :
PEMANFAATAN BIJI NANGKA (Artocarpus Heterophyllus) PADA
PEMBUATAN BIOPLASTIK MENGGUNAKAN PLASTICIZER ETILEN
GLIKOL DAN PENGISI KITOSAN
dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana Teknik
pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui,
Koordinator Skripsi
Medan,
Juli 2016
Dosen Pembimbing
Ir. Renita Manurung, MT
NIP. 19681214 199702 2 002
Dr. Maulida, ST, M.Sc
NIP. 19700611 199702 2 001
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI
Skripsi dengan judul :
PEMANFAATAN BIJI NANGKA (Artocarpus Heterophyllus) PADA
PEMBUATAN BIOPLASTIK MENGGUNAKAN PLASTICIZER ETILEN
GLIKOL DAN PENGISI KITOSAN
dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana Teknik
pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui,
Koordinator Skripsi
Medan,
Juli 2016
Dosen Pembimbing
Ir. Renita Manurung, MT
NIP. 19681214 199702 2 002
Dr. Maulida, ST, M.Sc
NIP. 19700611 199702 2 001
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI
Skripsi dengan judul :
PEMANFAATAN BIJI NANGKA (Artocarpus Heterophyllus) PADA
PEMBUATAN BIOPLASTIK MENGGUNAKAN PLASTICIZER ETILEN
GLIKOL DAN PENGISI KITOSAN
dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana Teknik
pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui,
Koordinator Skripsi
Medan,
Juli 2016
Dosen Pembimbing
Ir. Renita Manurung, MT
NIP. 19681214 199702 2 002
Dr. Maulida, ST, M.Sc
NIP. 19700611 199702 2 001
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan
karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan Skripsi
dengan judul “Pemanfaatan Biji Nangka (Artocarpus Heterophyllus) pada
Pembuatan Bioplastik menggunakan Plasticizer Etilen Glikol dan Pengisi Kitosan”,
berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat
untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberi gambaran kepada dunia industri
tentang pemanfaatan biji nangka yang dapat diolah lebih lanjut sehingga didapat pati
yang memiliki potensi untuk dijadikan bioplastik.
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,
Penulis
Juli 2016
Alfarodo
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat
bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dan
penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Keluarga terkasih penulis Bapak Humisar Sihombing, Mama Dorliana Sinaga,
Adek Owen Ralley dan Melisabeth Cristi yang telah banyak memberikan
dukungan moril dan materiil selama pelaksanaan studi di Universitas Sumatera
Utara.
2.
Ibu Dr. Maulida, ST, M.Sc selaku Dosen Pembimbing atas kesabarannya dalam
membimbing penulis pada penyusunan dan penulisan skripsi ini.
3.
Ibu Ir. Renita Manurung, M.T selaku Koordinator Penelitian Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4.
Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5.
Bapak M. Hendra S. Ginting, ST, MT selaku Dosen Penguji I yang telah
memberikan saran dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi ini.
6.
Ibu Dr. Ir. Hamidah Harahap, M.Sc selaku Dosen Penguji II yang telah
memberikan kritik dan saran yang membangun dalam penulisan skripsi ini.
7.
Anita Manullang selaku partner penelitian penulis yang selama ini bekerja sama,
bertukar pikiran dan berjuang bersama dalam penelitian dan penyelesaian skripsi
demi meraih gelar sarjana teknik.
8.
Ibu Mersi Sinaga selaku dosen Teknik Kimia yang banyak member dukungan
kepada penulis.
9.
Sahabat-sahabat tercinta Raja Nico Perez, Arya Josua, Pontius Pardede, Ryzki
Efendi, Yosef Carol, Michael Joy, Gerson Rico, Firmanto Panjaitan, Herman
MH, Mangitua Jhoni, Rikardo JGST, Maradona S, Yos Pawer, Windi Surbakti,
Golda CS, Tri Putra, Dedy OS, Ekuino, Fransiskus, Cristianto Sitio, Iqbal L,
Nesta Gulo, Deni Simanjuntak, Enriko Sihotang, Diano FR, Hezron Y, Kresna,
Anak Warkop, teman-teman stambuk 2011, dan adik-adik stambuk 2012 hingga
2015 yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
10. Lamria Nainggolan, Eventius Rio Nanda, Edgar H Purba, Gonzales Halim,
Jonatan Satya, Benri C Aritonang dan Lufti R (Omdo Family).
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama
: Alfarodo
NIM
: 110405061
Tempat/Tgl. Lahir : Jakarta, 15 Juni 1993
Nama orang tua : Humisar Sihombing
Dorliana Sinaga
Alamat orang tua :
Perumahan Cengkareng Indah, Kapuk, Jakarta Barat
Asal Sekolah
• TK Seraphine Bhakti Utama Jakarta, tahun 1998-1999
•
SD Seraphine Bhakti Utama Jakarta, tahun 1999-2005
•
SMP Seraphine Bhakti Utama Jakarta, tahun 2005-2008
•
SMA Negeri 78 Jakarta, tahun 2008-2011
Pengalaman Organisasi/Kerja :
1. Anggota Bidang Kaderisasi Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia Periode
2014 – 2015.
2. Anggota Bidang Bakat dan Minat Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia
Periode 2014 – 2015.
3. Panitia Penyambutan Mahasiswa Baru (OSPEK) tahun 2015
4. Ketua Panitia Latihan Dasar Kepemimpinan dan Makrab tahun 2015.
5. Kerja Praktek di Pabrik Gula Sei Semayang tahun 2014.
Artikel yang telah dipublikasi dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah :
1.
Prestasi akademik/non akademik yang pernah dicapai:
1. Juara I Futsal Liga Himatek tahun 2013
2. Juara I Futsal Chem-Eng Cup tahun 2014
3. Juara II Futsal Chem-Eng Cup tahun 2015
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Bioplastik adalah plastik yang akan terurai di alam dengan bantuan
mikroorganisme. Penggunaan pati sebagai sebagai bahan utama pembuatan plastik
memiliki potensi yang besar karena di Indonesia terdapat berbagai tanaman
penghasil pati. Biji nangka dapat digunakan sebagai bahan baku bioplastik karena
mengandung pati. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui karakteristik dari biji
nangka serta mengetahui pengaruh penambahan kitosan dan etilen glikol pada sifat
fisikokimia bioplastik dari limbah biji nangka. Pati yang diekstrak dari biji nangka
kemudian dikarakterisasi untuk mengetahui komposisi kimianya. Dilakukan juga
analisa FT-IR (Fourier Transform Infra Red), SEM (Scanning Electron Microscope)
dan RVA (Rapid Visco Analyzer) pada pati biji nangka. Untuk memperoleh
bioplastik pati ditambahkan dengan plasticizer etilen glikol dan pengisi kitosan.
Dalam pembuatan bioplastik komposisi pati biji nangka – kitosan yang digunakan
adalah 7:3, 8:2 dan 9:1 (w/w), sedangkan konsentrasi etilen glikol digunakan adalah
20 %, 25 %, 30 %, 35 %, dan 40 % berat kering bahan. Bioplastik yang dihasilkan
dianalisis sifat fisika dan kimianya yaitu densitas, kekuatan tarik, pemanjangan pada
saat putus, Modulus Young, penyerapan air, FT-IR, SEM, dan RVA. Karakterisasi
FT-IR terhadap spektrum pati biji nangka diperoleh gugus O-H; C=O; C-O; N-H dan
C-H, spektrum kitosan diperoleh gugus C-H; C-N; O-H; C=O dan C-O, spektrum
bioplastik pati biji nangka tanpa kitosan diperoleh gugus O-H; C-H; C=O dan C-O,
spektrum bioplastik pati biji nangka dengan kitosan diperoleh gugus O-H; C-H;
C=O; C-O dan N-H3. Hasil uji mekanik selanjutnya didukung oleh analisa scanning
electron microscopy (SEM) yang menunjukkan pati biji nangka memiliki ukuran
granula kecil dengan ukuran 6,5 µm dan pada bioplastik dengan pengisi kitosan dan
plasticizer etilen glikol adanya permukaan yang mulus dan lembut serta sedikit void
dibandingkan bioplastik tanpa pengisi kitosan dan plasticizer etilen glikol. Dari
analisa pati biji nangka diperoleh kadar air 6,04 %, kadar abu 1,08 %, kadar pati
70,22 %, kadar amilosa 16,39 %, kadar amilopektin 53,83 %, kadar protein 4,68 %,
kadar lemak 0,54 %, suhu gelatinisasi 88,82 °C dengan peak viscosity sebesar 3276,5
cP dan kondisi terbaik bioplastik dari pati biji nangka diperoleh pada perbandingan
pati: kitosan (w/w) = 8:2 dan konsentrasi plasticizer etilen glikol 35 % dengan nilai
kerapatan 1,058 g/cm3, kekuatan tarik 28,271 MPa, pemanjangan pada saat putus
1,999 %, Modulus Young 43,581 MPa dan penyerapan air 48,91 %.
Kata kunci : biji nangka, bioplastik, kitosan, gelatinisasi, etilen glikol
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Bioplastics are plastics that will decompose in nature with the help of
microorganisms. The use of starch as a main ingredient manufacture of plastics has
great potential because in Indonesia there are a variety starch crops. Jackfruit seeds
can be used as raw material for starch bioplastics. The aim of this study to determine
the characteristics of jackfruit seeds and determine the effect of chitosan and
ethylene glycol on the physicochemical properties of bioplastics from waste jackfruit
seeds. Starch is extracted from jackfruit seeds were then characterized to determine
its chemical composition. Also conducted analysis of FT-IR (Fourier Transform Infra
Red), SEM (Scanning Electron Microscope) and RVA (Rapid Visco Analyzer) on
starch jackfruit seeds. To obtain a starch bioplastics added with ethylene glycol
plasticizer and filler chitosan. In the manufacture of bioplastics starch composition
jackfruit seeds - chitosan used was 7: 3, 8: 2 and 9: 1 (w / w), while the concentration
of ethylene glycol used was 20%, 25%, 30%, 35%, and 40% dry weight of the
material. Bioplastics were analyzed physical and chemical properties, namely
density, tensile strength, elongation at break, Young's modulus, water absorption,
FT-IR, SEM, and RVA. Characterization of FT-IR spectra of the jackfruit seed starch
obtained O-H groups; C = O; C-O; N-H and C-H, the spectrum obtained chitosan
group C-H; C-N; O-H; C = O and C-O, jackfruit seed starch bioplastics spectrum
without chitosan obtained O-H groups; C-H; C = O and C-O, starch bioplastics
spectrum jackfruit seeds with chitosan derived O-H groups; C-H; C = O; C-O and NH3. The results of mechanical tests is further supported by analysis of scanning
electron microscopy (SEM) showing jackfruit seed starch has a small granule size
with the size of 6.5 μm and in bioplastics with filler and plasticizer ethylene glycol
chitosan their surfaces smooth and soft and little voids compared bioplastics without
fillers and plasticizers ethylene glycol chitosan. From the analysis of jackfruit seed
starch obtained water content of 6.04%, ash content of 1.08%, the starch content of
70.22%, 16.39% amylose content, amylopectin content of 53.83%, 4.68% protein
content, fat content 0.54%, gelatinization temperature of 88.82 ° C with a peak of
3276.5 cP viscosity and the best conditions of starch bioplastics jackfruit seeds
obtained at a ratio of starch: chitosan (w / w) = 8: 2 and the concentration of ethylene
glycol plasticizer 35% with a density value of 1.058 g / cm3, 28.271 MPa tensile
strength, elongation at break 1,999%, 43.581 MPa Young's modulus and water
absorption 48.91%.
Keywords: jackfruit seeds, bioplastics, chitosan, gelatinization, ethylene glycol
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
i
PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI
ii
LEMBAR BUKTI SEMINAR HASIL PENELITIAN
iii
PRAKATA
iv
DEDIKASI
v
RIWAYAT HIDUP PENULIS
vi
ABSTRAK
vii
ABSTRACT
viii
DAFTAR ISI
ix
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR TABEL
xviii
xx
DAFTAR LAMPIRAN
DAFTAR SINGKATAN
DAFTAR SIMBOL
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 LATAR BELAKANG
1
1.2 PERUMUSAN MASALAH
3
1.3 TUJUAN PENELITIAN
3
1.4 MANFAAT PENELITIAN
3
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
6
2.1 Bahan Komposit
6
2.1.1 Konstituen Komposit
6
2.1.1.1 Pengisi
6
2.1.1.2 Antarmuka dan Antarfasa
7
2.1.1.3 Matriks
7
2.2 Bioplastik
8
2.3 Buah Nangka dan Biji Nangka
9
2.4 Pati
10
Universitas Sumatera Utara
2.5 Gelatinisasi Pati
11
2.6 Etilen Glikol
11
2.7 Mekanisme Plastisasi
11
2.8 Metode Pembuatan Bioplastik
12
2.9 Pengujian dan Karakteristik Bioplastik
13
2.9.1 Densitas Bioplastik
13
2.9.2 Kekuatan Tarik
13
2.9.3 Pemanjangan Saat Putus
14
2.9.4 Karakterisasi SEM (Scanning Electron Microscopy)
15
2.9.5 Ketahanan Air Bioplastik
15
2.9.6 Karakterisasi FT-IR (Fourier Transform Infra Red)
16
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
17
3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian
17
3.2 Bahan dan Peralatan
17
3.2.1 Bahan
17
3.2.2 Peralatan
17
3.3 Prosedur Penelitian
18
3.3.1 Ekstraksi Pati
18
3.3.2 Pembuatan Bioplastik
18
3.4 Prosedur Analisa Bioplastik
19
3.4.1 Analisis Pati
19
3.4.1.1 Kadar Air Dengan Standar AOAC
19
3.4.1.2 Kadar Abu Dengan Standar AOAC
20
3.4.2 Analisis Produk Bioplastik
20
3.4.2.1 Uji Kekuatan Tarik (Tensile Strength) Dengan
Standar ASTM D 638
20
20
3.4.2.2 Uji Densitas Dengan Standar ASTM D792-91, 1991
20
3.4.2.3 Karakterisasi Fourier Transform Infra-Red (FTIR)
21
3.4.2.4 Karakterisasi Scanning Electron Microscope (SEM)
21
3.4.2.5 Karakterisasi Temperatur Gelatinisasi
21
3.4.2.6 Uji Penyerapan Air Dengan Standar ASTM D570-
23
98, 2005
Universitas Sumatera Utara
3.4.2.7 Uji Densitas dengan Standar ASTM D792-91, 1991
3.5 Flowchat Percobaan
23
24
3.5.1 Flowchart Ekstraksi Pati
24
3.5.2 Flowchart Pembuatan Bioplastik
24
3.5.3 Flowchart Analisa Densitas
25
3.5.4 Flowchart Pengujian Sifat Mekanik
26
3.5.5 Flowchart Gugus Fungsi
26
3.5.6 Flowchart Analisa Ketahanan Air
27
3.5.7 Flowchart Karakterisasi SEM (Scanning Electron Microscope)
27
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
28
4.1 HASIL KARAKTERISTIK PATI BIJI NANGKA
28
4.1.1 Kadar Pati Biji Nangka
29
4.1.2 Kadar Amilosa dan Amilopektin Pati Biji Nangka
29
4.1.3 Kadar Air Pati Biji Nangka
30
4.1.4 Kadar Abu Pati Biji Nangka
30
4.1.5 Kadar Protein Pati Biji Nangka
30
4.1.6 Kadar Lemak Pati Biji Nangka
30
4.1.7 Hasil Karakterisasi Profil Gelatinisasi Pati Biji Nangka
31
4.2 HASIL KARAKTERISASI FTIR PATI BIJI NANGKA, KITOSAN,
33
BIOPLASTIK TANPA / DENGAN PENGISI KITOSAN DAN
PLASTICIZER ETILEN GLIKOL
4.3 PENGARUH VARIASI PENGISI KITOSAN DAN PLASTICIZER
35
ETILEN GLIKOL TERHADAP DENSITAS BIOPLASTIK
4.4 PENGARUH VARIASI PENGISI KITOSAN DAN PLASTICIZER
36
ETILEN GLIKOL TERHADAP SIFAT MEKANIK BIOPLASTIK
4.4.1 Pengaruh Variasi Pengisi Kitosan dan Plasticizer Etilen Glikol
36
Terhadap Sifat Kekuatan Tarik Bioplastik
4.4.2 Pengaruh Variasi Pengisi Kitosan dan Plasticizer Etilen glikol
37
Terhadap Sifat Pemanjangan Pada Saat Putus Bioplastik
4.4.3 Pengaruh Variasi Pengisi Kitosan dan Plasticizer Etilen Glikol
39
Terhadap Modulus Young Bioplastik
4.5 PENGARUH VARIASI PENGISI KITOSAN DAN PLASTICIZER
40
Universitas Sumatera Utara
ETILEN GLIKOL TERHADAP PENYERAPAN AIR
BIOPLASTIK
4.6 HASIL KARAKTERISASI MORFOLOGI PERMUKAAN
DENGAN SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)
4.6.1 Hasil Karakterisasi Morfologi Permukaan Pati Biji Nangka
41
dengan Scanning Electron Microscope (SEM)
4.6.2 Hasil Karakterisasi Morfologi Permukaan Bioplastik dengan
42
Scanning Electron Microscope (SEM)
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
46
5.1 KESIMPULAN
46
5.2 SARAN
47
DAFTAR PUSTAKA
48
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Bentuk Interface antara Matriks dengan Serat
7
Gambar 3.1
Flowchart Ekstraksi Pati
24
Gambar 3.2
Flowchart Pembuatan Bioplastik
24
Gambar 3.3
Flowchart Analisa Densitas
25
Gambar 3.4
Flowchart Pengujian Sifat Mekanik
26
Gambar 3.5
Flowchart Analisa Gugus Fungsi
26
Gambar 3.6
Flowchart Uji Ketahanan Air
27
Gambar 3.7
Flowchart Scanning Electron Microscope (SEM)
27
Gambar 4.1
Pati Biji Nangka (Artocarpus Heterophyllus)
28
Gambar 4.2
Karakterisasi FTIR Kitosan, Pati Biji Nangka,
33
Bioplastik tanpa Kitosan dan Bioplastik dengan Kitosan
Gambar 4.3
Pengaruh Variasi Pengisi Kitosan dan Plasticizer Etilen
35
Glikol Terhadap Densitas Bioplastik
Gambar 4.4
Pengaruh Variasi Pengisi Kitosan dan Plasticizer Etilen
36
glikol Terhadap Sifat Kekuatan Tarik Biolastik
Gambar 4.5
Pengaruh Variasi Pengisi Kitosan dan Plasticizer Etilen
37
Glikol Terhadap Sifat Pemanjangan pada Saat Putus
Biolastik
Gambar 4.6
Pengaruh Variasi Pengisi Kitosan dan Plasticizer Etilen
39
Glikol Terhadap Modulus Young Biolastik
Gambar 4.7
Pengaruh Variasi Pengisi Kitosan dan Plasticizer Etilen
40
Glikol Terhadap Penyerapan Air Biolastik
Gambar 4.8
Karakterisasi SEM Pati Biji Nangka Perbesaran 1000
41
kali
Gambar 4.9
Karakterisasi SEM Produk Bioplastik (a) Bioplastik
42
Tanpa Pengisi Kitosan dan Plasticizer Etilen Glikol 0,35
ml/gram dengan Perbesaran 1000 kali (b) Bioplastik
dengan Penambahan Kitosan 3 gram dan Plasticizer
Universitas Sumatera Utara
Etilen Glikol 0,35 ml/gram dengan Perbesaran 1000 kali
Gambar C.1
Proses Pembuatan Larutan Kitosan
61
Gambar C.2
Proses Pembuatan Larutan Pati
61
Gambar C.3
Kitosan
62
Gambar C.4
Pati Biji Nangka
62
Gambar C.5
Asam Asetat 1%
63
Gambar C.6
Etilen glikol
63
Gambar C.7
Proses Pembuatan Bioplastik
64
Gambar C.8
Proses Pencetakan Bioplastik
64
Gambar C.9
Produk Bioplastik
65
Gambar C.10
Alat Uji Tarik (Tensile Strength)
67
Gambar C.11
Alat Uji FTIR (Fourier Transform Infra Red)
68
Gambar C.12
Alat Uji SEM (Scanning Electron Microscopy)
68
Gambar D.1
Hasil FTIR Kitosan
69
Gambar D.2
Hasil FTIR Pati Biji Nangka
69
Gambar D.3
Hasil FTIR Bioplastik Pati Biji Nangka Tanpa Pengisi
70
Gambar D.4
Hasil FTIR Produk Bioplastik dengan Penambahan
70
Kitosan dan Plasticizer Etilen Glikol
Gambar D.5
Hasil Uji Pati, Uji Protein, Uji Lemak, Temperatur
71
Gelatinisasi Pati Biji Nangka
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1
Komposisi Biji Nangka Per 100 Gram
9
Tabel 4.1
Hasil Karakterisasi Pati Biji Nangka
29
Tabel 4.2
Amilografi Pati Biji Nangka
31
Tabel A.1
Data Hasil Densitas (Density)
54
Tabel A.2
Data Hasil Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
54
Tabel A.3
Data Hasil Pemanjangan Pada Saat Putus (Elongation at
55
Break)
Tabel A.4
Data Hasil Modulus Young
55
Tabel A.5
Data Hasil Penyerapan Air (Absorption Water)
56
Tabel A.6
Data Hasil Analisis Bioplastik dari Pati Biji Nangka
56
Tabel A.7
Data Hasil Analisa Gugus Fungsi Menggunakan FTIR
57
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran A
Data Penelitian
54
A.1. Data Hasil Densitas (Density)
54
A.2. Data Hasil Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
54
A.3. Data Hasil Pemanjangan Pada Saat Putus (Elongation
55
at Break)
Lampiran B
Lampiran C
Lampiran D
A.4. Data Hasil Modulus Young
55
A.5. Data Hasil Penyerapan Air (Absorption Water)
56
A.6. Data Hasil Analisis Bioplastik dari Pati Biji Nangka
56
A.7. Data Hasil Analisa Gugus Fungsi Menggunakan FTIR
57
Contoh Perhitungan
58
B.1 Perhitungan Kadar Air Pati Biji Nangka
58
B.2 Perhitungan Kadar Abu Pati Biji Nangka
58
B.3 Perhitungan Asam Asetat 1%
59
B.4 Perhitungan Densitas
59
B.5 Perhitungan Penyerapan Air
60
Dokumentasi Penelitian
61
C.1. Proses Pembuatan Larutan Kitosan
61
C.2. Proses Pembuatan Larutan Pati
61
C.3. Kitosan
62
C.4. Pati Biji Nangka
62
C.5. Asam Asetat 1%
63
C.6. Etilen glikol
63
C.7. Proses Pembuatan Bioplastik
64
C.8. Proses Pencetakan Bioplastik
64
C.9. Produk Bioplastik
65
C.10. Alat Uji Tarik (Tensile Strength)
67
C.11. Alat Uji FTIR (Fourier Transform Infra Red)
68
C.12. Alat Uji SEM (Scanning Electron Microscopy)
68
Hasil Pengujian Lab Analisis dan Instrumen
69
Universitas Sumatera Utara
D.1. Hasil FTIR Kitosan
69
D.2. Hasil FTIR Pati Biji Nangka
69
D.3. Hasil FTIR Bioplastik Pati Biji Nangka Tanpa Pengisi
70
D.4. Hasil FTIR Produk Bioplastik dengan Penambahan
70
Kitosan dan Plasticizer Etilen glikol 0,35 ml/gram
D.5. Hasil Uji Protein, Uji Protein, Uji Lemak, Temperatur
71
Gelatinisasi Pati Biji Nangka
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
AOAC
Association of Official Analytical Chemists
ASTM
American Standard Testing Method
FTIR
Fourier Transform Infra-Red
RVA
Rapid Visco Analyzer
SEM
Scanning Electron Microscopeus
SII
Standar Industri Indonesia
SNI
Standar Nasional Indonesia
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SIMBOL
Simbol
Keterangan
Dimensi
Ao
Luas penampang awal
mm2
F maks
Beban maksimum
kgf
σ
Kekuatan tarik
kgf/mm2
ρ
Densitas
gr/cm3
m
Massa
gr
v
Volume
cm3
ε
elastisitas / regangan
%
lo
panjang mula-mula material yang diukur\
cm
Δl
pertambahan panjang
cm
Universitas Sumatera Utara
Heterophyllus) PADA PEMBUATAN BIOPLASTIK
MENGGUNAKAN PLASTICIZER ETILEN GLIKOL
DAN PENGISI KITOSAN
SKRIPSI
Oleh
ALFARODO
110405061
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
Universitas Sumatera Utara
PEMANFAATAN BIJI NANGKA (Artocarpus
Heterophyllus) PADA PEMBUATAN BIOPLASTIK
MENGGUNAKAN PLASTICIZER ETILEN GLIKOL
DAN PENGISI KITOSAN
SKRIPSI
Oleh
ALFARODO
110405061
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
JULI 2016
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :
PEMANFAATAN BIJI NANGKA (Artocarpus Heterophyllus) PADA
PEMBUATAN BIOPLASTIK MENGGUNAKAN PLASTICIZER ETILEN
GLIKOL DAN PENGISI KITOSAN
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
sebelumnya.
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,
2016
Alfarodo
NIM. 110405061
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul :
PEMANFAATAN BIJI NANGKA (Artocarpus Heterophyllus) PADA
PEMBUATAN BIOPLASTIK MENGGUNAKAN PLASTICIZER ETILEN
GLIKOL DAN PENGISI KITOSAN
dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen
Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah diajukan
pada sidang ujian skripsi pada Juli 2016 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah
sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara.
Mengetahui,
Koordinator Skripsi
Medan,
Juli 2016
Dosen Pembimbing
Ir. Renita Manurung, MT
NIP. 19681214 199702 2 002
Dr. Maulida, ST, M.Sc
NIP. 19700611 199702 2 001
Dosen Penguji I
Dosen Penguji II
M. Hendra S. Ginting, ST, MT
NIP. 19700919 199903 1 001
Dr. Ir. Hamidah Harahap, M.Sc
NIP. 19671029 199501 2 001
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI
Skripsi dengan judul :
PEMANFAATAN BIJI NANGKA (Artocarpus Heterophyllus) PADA
PEMBUATAN BIOPLASTIK MENGGUNAKAN PLASTICIZER ETILEN
GLIKOL DAN PENGISI KITOSAN
dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana Teknik
pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui,
Koordinator Skripsi
Medan,
Juli 2016
Dosen Pembimbing
Ir. Renita Manurung, MT
NIP. 19681214 199702 2 002
Dr. Maulida, ST, M.Sc
NIP. 19700611 199702 2 001
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI
Skripsi dengan judul :
PEMANFAATAN BIJI NANGKA (Artocarpus Heterophyllus) PADA
PEMBUATAN BIOPLASTIK MENGGUNAKAN PLASTICIZER ETILEN
GLIKOL DAN PENGISI KITOSAN
dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana Teknik
pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui,
Koordinator Skripsi
Medan,
Juli 2016
Dosen Pembimbing
Ir. Renita Manurung, MT
NIP. 19681214 199702 2 002
Dr. Maulida, ST, M.Sc
NIP. 19700611 199702 2 001
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI
Skripsi dengan judul :
PEMANFAATAN BIJI NANGKA (Artocarpus Heterophyllus) PADA
PEMBUATAN BIOPLASTIK MENGGUNAKAN PLASTICIZER ETILEN
GLIKOL DAN PENGISI KITOSAN
dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana Teknik
pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui,
Koordinator Skripsi
Medan,
Juli 2016
Dosen Pembimbing
Ir. Renita Manurung, MT
NIP. 19681214 199702 2 002
Dr. Maulida, ST, M.Sc
NIP. 19700611 199702 2 001
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan
karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan Skripsi
dengan judul “Pemanfaatan Biji Nangka (Artocarpus Heterophyllus) pada
Pembuatan Bioplastik menggunakan Plasticizer Etilen Glikol dan Pengisi Kitosan”,
berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat
untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberi gambaran kepada dunia industri
tentang pemanfaatan biji nangka yang dapat diolah lebih lanjut sehingga didapat pati
yang memiliki potensi untuk dijadikan bioplastik.
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,
Penulis
Juli 2016
Alfarodo
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat
bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dan
penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Keluarga terkasih penulis Bapak Humisar Sihombing, Mama Dorliana Sinaga,
Adek Owen Ralley dan Melisabeth Cristi yang telah banyak memberikan
dukungan moril dan materiil selama pelaksanaan studi di Universitas Sumatera
Utara.
2.
Ibu Dr. Maulida, ST, M.Sc selaku Dosen Pembimbing atas kesabarannya dalam
membimbing penulis pada penyusunan dan penulisan skripsi ini.
3.
Ibu Ir. Renita Manurung, M.T selaku Koordinator Penelitian Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4.
Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5.
Bapak M. Hendra S. Ginting, ST, MT selaku Dosen Penguji I yang telah
memberikan saran dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi ini.
6.
Ibu Dr. Ir. Hamidah Harahap, M.Sc selaku Dosen Penguji II yang telah
memberikan kritik dan saran yang membangun dalam penulisan skripsi ini.
7.
Anita Manullang selaku partner penelitian penulis yang selama ini bekerja sama,
bertukar pikiran dan berjuang bersama dalam penelitian dan penyelesaian skripsi
demi meraih gelar sarjana teknik.
8.
Ibu Mersi Sinaga selaku dosen Teknik Kimia yang banyak member dukungan
kepada penulis.
9.
Sahabat-sahabat tercinta Raja Nico Perez, Arya Josua, Pontius Pardede, Ryzki
Efendi, Yosef Carol, Michael Joy, Gerson Rico, Firmanto Panjaitan, Herman
MH, Mangitua Jhoni, Rikardo JGST, Maradona S, Yos Pawer, Windi Surbakti,
Golda CS, Tri Putra, Dedy OS, Ekuino, Fransiskus, Cristianto Sitio, Iqbal L,
Nesta Gulo, Deni Simanjuntak, Enriko Sihotang, Diano FR, Hezron Y, Kresna,
Anak Warkop, teman-teman stambuk 2011, dan adik-adik stambuk 2012 hingga
2015 yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
10. Lamria Nainggolan, Eventius Rio Nanda, Edgar H Purba, Gonzales Halim,
Jonatan Satya, Benri C Aritonang dan Lufti R (Omdo Family).
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama
: Alfarodo
NIM
: 110405061
Tempat/Tgl. Lahir : Jakarta, 15 Juni 1993
Nama orang tua : Humisar Sihombing
Dorliana Sinaga
Alamat orang tua :
Perumahan Cengkareng Indah, Kapuk, Jakarta Barat
Asal Sekolah
• TK Seraphine Bhakti Utama Jakarta, tahun 1998-1999
•
SD Seraphine Bhakti Utama Jakarta, tahun 1999-2005
•
SMP Seraphine Bhakti Utama Jakarta, tahun 2005-2008
•
SMA Negeri 78 Jakarta, tahun 2008-2011
Pengalaman Organisasi/Kerja :
1. Anggota Bidang Kaderisasi Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia Periode
2014 – 2015.
2. Anggota Bidang Bakat dan Minat Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia
Periode 2014 – 2015.
3. Panitia Penyambutan Mahasiswa Baru (OSPEK) tahun 2015
4. Ketua Panitia Latihan Dasar Kepemimpinan dan Makrab tahun 2015.
5. Kerja Praktek di Pabrik Gula Sei Semayang tahun 2014.
Artikel yang telah dipublikasi dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah :
1.
Prestasi akademik/non akademik yang pernah dicapai:
1. Juara I Futsal Liga Himatek tahun 2013
2. Juara I Futsal Chem-Eng Cup tahun 2014
3. Juara II Futsal Chem-Eng Cup tahun 2015
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Bioplastik adalah plastik yang akan terurai di alam dengan bantuan
mikroorganisme. Penggunaan pati sebagai sebagai bahan utama pembuatan plastik
memiliki potensi yang besar karena di Indonesia terdapat berbagai tanaman
penghasil pati. Biji nangka dapat digunakan sebagai bahan baku bioplastik karena
mengandung pati. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui karakteristik dari biji
nangka serta mengetahui pengaruh penambahan kitosan dan etilen glikol pada sifat
fisikokimia bioplastik dari limbah biji nangka. Pati yang diekstrak dari biji nangka
kemudian dikarakterisasi untuk mengetahui komposisi kimianya. Dilakukan juga
analisa FT-IR (Fourier Transform Infra Red), SEM (Scanning Electron Microscope)
dan RVA (Rapid Visco Analyzer) pada pati biji nangka. Untuk memperoleh
bioplastik pati ditambahkan dengan plasticizer etilen glikol dan pengisi kitosan.
Dalam pembuatan bioplastik komposisi pati biji nangka – kitosan yang digunakan
adalah 7:3, 8:2 dan 9:1 (w/w), sedangkan konsentrasi etilen glikol digunakan adalah
20 %, 25 %, 30 %, 35 %, dan 40 % berat kering bahan. Bioplastik yang dihasilkan
dianalisis sifat fisika dan kimianya yaitu densitas, kekuatan tarik, pemanjangan pada
saat putus, Modulus Young, penyerapan air, FT-IR, SEM, dan RVA. Karakterisasi
FT-IR terhadap spektrum pati biji nangka diperoleh gugus O-H; C=O; C-O; N-H dan
C-H, spektrum kitosan diperoleh gugus C-H; C-N; O-H; C=O dan C-O, spektrum
bioplastik pati biji nangka tanpa kitosan diperoleh gugus O-H; C-H; C=O dan C-O,
spektrum bioplastik pati biji nangka dengan kitosan diperoleh gugus O-H; C-H;
C=O; C-O dan N-H3. Hasil uji mekanik selanjutnya didukung oleh analisa scanning
electron microscopy (SEM) yang menunjukkan pati biji nangka memiliki ukuran
granula kecil dengan ukuran 6,5 µm dan pada bioplastik dengan pengisi kitosan dan
plasticizer etilen glikol adanya permukaan yang mulus dan lembut serta sedikit void
dibandingkan bioplastik tanpa pengisi kitosan dan plasticizer etilen glikol. Dari
analisa pati biji nangka diperoleh kadar air 6,04 %, kadar abu 1,08 %, kadar pati
70,22 %, kadar amilosa 16,39 %, kadar amilopektin 53,83 %, kadar protein 4,68 %,
kadar lemak 0,54 %, suhu gelatinisasi 88,82 °C dengan peak viscosity sebesar 3276,5
cP dan kondisi terbaik bioplastik dari pati biji nangka diperoleh pada perbandingan
pati: kitosan (w/w) = 8:2 dan konsentrasi plasticizer etilen glikol 35 % dengan nilai
kerapatan 1,058 g/cm3, kekuatan tarik 28,271 MPa, pemanjangan pada saat putus
1,999 %, Modulus Young 43,581 MPa dan penyerapan air 48,91 %.
Kata kunci : biji nangka, bioplastik, kitosan, gelatinisasi, etilen glikol
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Bioplastics are plastics that will decompose in nature with the help of
microorganisms. The use of starch as a main ingredient manufacture of plastics has
great potential because in Indonesia there are a variety starch crops. Jackfruit seeds
can be used as raw material for starch bioplastics. The aim of this study to determine
the characteristics of jackfruit seeds and determine the effect of chitosan and
ethylene glycol on the physicochemical properties of bioplastics from waste jackfruit
seeds. Starch is extracted from jackfruit seeds were then characterized to determine
its chemical composition. Also conducted analysis of FT-IR (Fourier Transform Infra
Red), SEM (Scanning Electron Microscope) and RVA (Rapid Visco Analyzer) on
starch jackfruit seeds. To obtain a starch bioplastics added with ethylene glycol
plasticizer and filler chitosan. In the manufacture of bioplastics starch composition
jackfruit seeds - chitosan used was 7: 3, 8: 2 and 9: 1 (w / w), while the concentration
of ethylene glycol used was 20%, 25%, 30%, 35%, and 40% dry weight of the
material. Bioplastics were analyzed physical and chemical properties, namely
density, tensile strength, elongation at break, Young's modulus, water absorption,
FT-IR, SEM, and RVA. Characterization of FT-IR spectra of the jackfruit seed starch
obtained O-H groups; C = O; C-O; N-H and C-H, the spectrum obtained chitosan
group C-H; C-N; O-H; C = O and C-O, jackfruit seed starch bioplastics spectrum
without chitosan obtained O-H groups; C-H; C = O and C-O, starch bioplastics
spectrum jackfruit seeds with chitosan derived O-H groups; C-H; C = O; C-O and NH3. The results of mechanical tests is further supported by analysis of scanning
electron microscopy (SEM) showing jackfruit seed starch has a small granule size
with the size of 6.5 μm and in bioplastics with filler and plasticizer ethylene glycol
chitosan their surfaces smooth and soft and little voids compared bioplastics without
fillers and plasticizers ethylene glycol chitosan. From the analysis of jackfruit seed
starch obtained water content of 6.04%, ash content of 1.08%, the starch content of
70.22%, 16.39% amylose content, amylopectin content of 53.83%, 4.68% protein
content, fat content 0.54%, gelatinization temperature of 88.82 ° C with a peak of
3276.5 cP viscosity and the best conditions of starch bioplastics jackfruit seeds
obtained at a ratio of starch: chitosan (w / w) = 8: 2 and the concentration of ethylene
glycol plasticizer 35% with a density value of 1.058 g / cm3, 28.271 MPa tensile
strength, elongation at break 1,999%, 43.581 MPa Young's modulus and water
absorption 48.91%.
Keywords: jackfruit seeds, bioplastics, chitosan, gelatinization, ethylene glycol
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
i
PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI
ii
LEMBAR BUKTI SEMINAR HASIL PENELITIAN
iii
PRAKATA
iv
DEDIKASI
v
RIWAYAT HIDUP PENULIS
vi
ABSTRAK
vii
ABSTRACT
viii
DAFTAR ISI
ix
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR TABEL
xviii
xx
DAFTAR LAMPIRAN
DAFTAR SINGKATAN
DAFTAR SIMBOL
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 LATAR BELAKANG
1
1.2 PERUMUSAN MASALAH
3
1.3 TUJUAN PENELITIAN
3
1.4 MANFAAT PENELITIAN
3
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
6
2.1 Bahan Komposit
6
2.1.1 Konstituen Komposit
6
2.1.1.1 Pengisi
6
2.1.1.2 Antarmuka dan Antarfasa
7
2.1.1.3 Matriks
7
2.2 Bioplastik
8
2.3 Buah Nangka dan Biji Nangka
9
2.4 Pati
10
Universitas Sumatera Utara
2.5 Gelatinisasi Pati
11
2.6 Etilen Glikol
11
2.7 Mekanisme Plastisasi
11
2.8 Metode Pembuatan Bioplastik
12
2.9 Pengujian dan Karakteristik Bioplastik
13
2.9.1 Densitas Bioplastik
13
2.9.2 Kekuatan Tarik
13
2.9.3 Pemanjangan Saat Putus
14
2.9.4 Karakterisasi SEM (Scanning Electron Microscopy)
15
2.9.5 Ketahanan Air Bioplastik
15
2.9.6 Karakterisasi FT-IR (Fourier Transform Infra Red)
16
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
17
3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian
17
3.2 Bahan dan Peralatan
17
3.2.1 Bahan
17
3.2.2 Peralatan
17
3.3 Prosedur Penelitian
18
3.3.1 Ekstraksi Pati
18
3.3.2 Pembuatan Bioplastik
18
3.4 Prosedur Analisa Bioplastik
19
3.4.1 Analisis Pati
19
3.4.1.1 Kadar Air Dengan Standar AOAC
19
3.4.1.2 Kadar Abu Dengan Standar AOAC
20
3.4.2 Analisis Produk Bioplastik
20
3.4.2.1 Uji Kekuatan Tarik (Tensile Strength) Dengan
Standar ASTM D 638
20
20
3.4.2.2 Uji Densitas Dengan Standar ASTM D792-91, 1991
20
3.4.2.3 Karakterisasi Fourier Transform Infra-Red (FTIR)
21
3.4.2.4 Karakterisasi Scanning Electron Microscope (SEM)
21
3.4.2.5 Karakterisasi Temperatur Gelatinisasi
21
3.4.2.6 Uji Penyerapan Air Dengan Standar ASTM D570-
23
98, 2005
Universitas Sumatera Utara
3.4.2.7 Uji Densitas dengan Standar ASTM D792-91, 1991
3.5 Flowchat Percobaan
23
24
3.5.1 Flowchart Ekstraksi Pati
24
3.5.2 Flowchart Pembuatan Bioplastik
24
3.5.3 Flowchart Analisa Densitas
25
3.5.4 Flowchart Pengujian Sifat Mekanik
26
3.5.5 Flowchart Gugus Fungsi
26
3.5.6 Flowchart Analisa Ketahanan Air
27
3.5.7 Flowchart Karakterisasi SEM (Scanning Electron Microscope)
27
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
28
4.1 HASIL KARAKTERISTIK PATI BIJI NANGKA
28
4.1.1 Kadar Pati Biji Nangka
29
4.1.2 Kadar Amilosa dan Amilopektin Pati Biji Nangka
29
4.1.3 Kadar Air Pati Biji Nangka
30
4.1.4 Kadar Abu Pati Biji Nangka
30
4.1.5 Kadar Protein Pati Biji Nangka
30
4.1.6 Kadar Lemak Pati Biji Nangka
30
4.1.7 Hasil Karakterisasi Profil Gelatinisasi Pati Biji Nangka
31
4.2 HASIL KARAKTERISASI FTIR PATI BIJI NANGKA, KITOSAN,
33
BIOPLASTIK TANPA / DENGAN PENGISI KITOSAN DAN
PLASTICIZER ETILEN GLIKOL
4.3 PENGARUH VARIASI PENGISI KITOSAN DAN PLASTICIZER
35
ETILEN GLIKOL TERHADAP DENSITAS BIOPLASTIK
4.4 PENGARUH VARIASI PENGISI KITOSAN DAN PLASTICIZER
36
ETILEN GLIKOL TERHADAP SIFAT MEKANIK BIOPLASTIK
4.4.1 Pengaruh Variasi Pengisi Kitosan dan Plasticizer Etilen Glikol
36
Terhadap Sifat Kekuatan Tarik Bioplastik
4.4.2 Pengaruh Variasi Pengisi Kitosan dan Plasticizer Etilen glikol
37
Terhadap Sifat Pemanjangan Pada Saat Putus Bioplastik
4.4.3 Pengaruh Variasi Pengisi Kitosan dan Plasticizer Etilen Glikol
39
Terhadap Modulus Young Bioplastik
4.5 PENGARUH VARIASI PENGISI KITOSAN DAN PLASTICIZER
40
Universitas Sumatera Utara
ETILEN GLIKOL TERHADAP PENYERAPAN AIR
BIOPLASTIK
4.6 HASIL KARAKTERISASI MORFOLOGI PERMUKAAN
DENGAN SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)
4.6.1 Hasil Karakterisasi Morfologi Permukaan Pati Biji Nangka
41
dengan Scanning Electron Microscope (SEM)
4.6.2 Hasil Karakterisasi Morfologi Permukaan Bioplastik dengan
42
Scanning Electron Microscope (SEM)
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
46
5.1 KESIMPULAN
46
5.2 SARAN
47
DAFTAR PUSTAKA
48
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Bentuk Interface antara Matriks dengan Serat
7
Gambar 3.1
Flowchart Ekstraksi Pati
24
Gambar 3.2
Flowchart Pembuatan Bioplastik
24
Gambar 3.3
Flowchart Analisa Densitas
25
Gambar 3.4
Flowchart Pengujian Sifat Mekanik
26
Gambar 3.5
Flowchart Analisa Gugus Fungsi
26
Gambar 3.6
Flowchart Uji Ketahanan Air
27
Gambar 3.7
Flowchart Scanning Electron Microscope (SEM)
27
Gambar 4.1
Pati Biji Nangka (Artocarpus Heterophyllus)
28
Gambar 4.2
Karakterisasi FTIR Kitosan, Pati Biji Nangka,
33
Bioplastik tanpa Kitosan dan Bioplastik dengan Kitosan
Gambar 4.3
Pengaruh Variasi Pengisi Kitosan dan Plasticizer Etilen
35
Glikol Terhadap Densitas Bioplastik
Gambar 4.4
Pengaruh Variasi Pengisi Kitosan dan Plasticizer Etilen
36
glikol Terhadap Sifat Kekuatan Tarik Biolastik
Gambar 4.5
Pengaruh Variasi Pengisi Kitosan dan Plasticizer Etilen
37
Glikol Terhadap Sifat Pemanjangan pada Saat Putus
Biolastik
Gambar 4.6
Pengaruh Variasi Pengisi Kitosan dan Plasticizer Etilen
39
Glikol Terhadap Modulus Young Biolastik
Gambar 4.7
Pengaruh Variasi Pengisi Kitosan dan Plasticizer Etilen
40
Glikol Terhadap Penyerapan Air Biolastik
Gambar 4.8
Karakterisasi SEM Pati Biji Nangka Perbesaran 1000
41
kali
Gambar 4.9
Karakterisasi SEM Produk Bioplastik (a) Bioplastik
42
Tanpa Pengisi Kitosan dan Plasticizer Etilen Glikol 0,35
ml/gram dengan Perbesaran 1000 kali (b) Bioplastik
dengan Penambahan Kitosan 3 gram dan Plasticizer
Universitas Sumatera Utara
Etilen Glikol 0,35 ml/gram dengan Perbesaran 1000 kali
Gambar C.1
Proses Pembuatan Larutan Kitosan
61
Gambar C.2
Proses Pembuatan Larutan Pati
61
Gambar C.3
Kitosan
62
Gambar C.4
Pati Biji Nangka
62
Gambar C.5
Asam Asetat 1%
63
Gambar C.6
Etilen glikol
63
Gambar C.7
Proses Pembuatan Bioplastik
64
Gambar C.8
Proses Pencetakan Bioplastik
64
Gambar C.9
Produk Bioplastik
65
Gambar C.10
Alat Uji Tarik (Tensile Strength)
67
Gambar C.11
Alat Uji FTIR (Fourier Transform Infra Red)
68
Gambar C.12
Alat Uji SEM (Scanning Electron Microscopy)
68
Gambar D.1
Hasil FTIR Kitosan
69
Gambar D.2
Hasil FTIR Pati Biji Nangka
69
Gambar D.3
Hasil FTIR Bioplastik Pati Biji Nangka Tanpa Pengisi
70
Gambar D.4
Hasil FTIR Produk Bioplastik dengan Penambahan
70
Kitosan dan Plasticizer Etilen Glikol
Gambar D.5
Hasil Uji Pati, Uji Protein, Uji Lemak, Temperatur
71
Gelatinisasi Pati Biji Nangka
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1
Komposisi Biji Nangka Per 100 Gram
9
Tabel 4.1
Hasil Karakterisasi Pati Biji Nangka
29
Tabel 4.2
Amilografi Pati Biji Nangka
31
Tabel A.1
Data Hasil Densitas (Density)
54
Tabel A.2
Data Hasil Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
54
Tabel A.3
Data Hasil Pemanjangan Pada Saat Putus (Elongation at
55
Break)
Tabel A.4
Data Hasil Modulus Young
55
Tabel A.5
Data Hasil Penyerapan Air (Absorption Water)
56
Tabel A.6
Data Hasil Analisis Bioplastik dari Pati Biji Nangka
56
Tabel A.7
Data Hasil Analisa Gugus Fungsi Menggunakan FTIR
57
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran A
Data Penelitian
54
A.1. Data Hasil Densitas (Density)
54
A.2. Data Hasil Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
54
A.3. Data Hasil Pemanjangan Pada Saat Putus (Elongation
55
at Break)
Lampiran B
Lampiran C
Lampiran D
A.4. Data Hasil Modulus Young
55
A.5. Data Hasil Penyerapan Air (Absorption Water)
56
A.6. Data Hasil Analisis Bioplastik dari Pati Biji Nangka
56
A.7. Data Hasil Analisa Gugus Fungsi Menggunakan FTIR
57
Contoh Perhitungan
58
B.1 Perhitungan Kadar Air Pati Biji Nangka
58
B.2 Perhitungan Kadar Abu Pati Biji Nangka
58
B.3 Perhitungan Asam Asetat 1%
59
B.4 Perhitungan Densitas
59
B.5 Perhitungan Penyerapan Air
60
Dokumentasi Penelitian
61
C.1. Proses Pembuatan Larutan Kitosan
61
C.2. Proses Pembuatan Larutan Pati
61
C.3. Kitosan
62
C.4. Pati Biji Nangka
62
C.5. Asam Asetat 1%
63
C.6. Etilen glikol
63
C.7. Proses Pembuatan Bioplastik
64
C.8. Proses Pencetakan Bioplastik
64
C.9. Produk Bioplastik
65
C.10. Alat Uji Tarik (Tensile Strength)
67
C.11. Alat Uji FTIR (Fourier Transform Infra Red)
68
C.12. Alat Uji SEM (Scanning Electron Microscopy)
68
Hasil Pengujian Lab Analisis dan Instrumen
69
Universitas Sumatera Utara
D.1. Hasil FTIR Kitosan
69
D.2. Hasil FTIR Pati Biji Nangka
69
D.3. Hasil FTIR Bioplastik Pati Biji Nangka Tanpa Pengisi
70
D.4. Hasil FTIR Produk Bioplastik dengan Penambahan
70
Kitosan dan Plasticizer Etilen glikol 0,35 ml/gram
D.5. Hasil Uji Protein, Uji Protein, Uji Lemak, Temperatur
71
Gelatinisasi Pati Biji Nangka
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
AOAC
Association of Official Analytical Chemists
ASTM
American Standard Testing Method
FTIR
Fourier Transform Infra-Red
RVA
Rapid Visco Analyzer
SEM
Scanning Electron Microscopeus
SII
Standar Industri Indonesia
SNI
Standar Nasional Indonesia
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SIMBOL
Simbol
Keterangan
Dimensi
Ao
Luas penampang awal
mm2
F maks
Beban maksimum
kgf
σ
Kekuatan tarik
kgf/mm2
ρ
Densitas
gr/cm3
m
Massa
gr
v
Volume
cm3
ε
elastisitas / regangan
%
lo
panjang mula-mula material yang diukur\
cm
Δl
pertambahan panjang
cm
Universitas Sumatera Utara