SILVIA M0213087 JURNAL

Studi Sifat Perintang Uap Air Pada Lapisan Kemasan Makanan
Berbahan Dasar Kanji dan Shellac
Silvia Aningtyas1, Khairuddin2, Candra Purnawan3
1,2
3

Program Studi Fisika FMIPA Universitas Sebelas Maret

Program Studi Kimia FMIPA Universitas Sebelas Maret
Jl. Ir. Sutami No. 36 A, Kentingan, Jebres

ABSTRACT
Study of the water vapor barrier in the food packaging layer based on starch
and shellac has been done. The purpose of this research was to know the
water vapor barrier. The packaging film has been made by layering two kind
of polymer in bilayer form. The film is consist of shellac and starch. The
concentration was used K / S 20:80 (% b/b) and K / S 80:20 (% b/b). Starch
was dissolved with water and shellac was dissolved with alcohol. The film
was coated on paper. Several tests was conducted to determine the water
vapor barrier properties with the method of payne cup analysis. Result
stated that the addition of shellac can improve the nature of the water vapor

barrier on the starch. The WVTR values with concentration K/S of 20:80 (%
w/w) and K/S 80:20 (% w/w) were 229.33 and 608.00 (g/m2day). The
greater the shellac concentration that used, vapor barrier properties would be
better. This may be caused by hydrophobic properties of shellac.
Keyword : Starch, shellac, WVTR

ABSTRAK
Telah dilakukan studi sifat perintang uap air pada lapisan kemasan makanan
berbahan dasar kanji dan shellac. Tujuan dari penelitian ini untuk
mengetahui sifat perintang uap air. Lapisan dibuat dalam bentuk bilayer
terdiri dari kanji dan shellac. Konsentrasi yang digunakan yaitu K/S 20:80
(%b/b) dan K/S 80:20 (%b/b). Kanji dilarutkan dengan aquades dan shellac
dilarutkan dengan ethanol 96%. Lapisan dicoating diatas kertas. Pengujian

untuk mengetahui sifat perintang uap air dengan metode payne cup analysis.
Penambahan shellac dapat memperbaiki sifat perintang uap air pada kanji.
Nilai WVTR dari konsentrasi K/S 20:80 (%b/b) dan K/S 80:20 (%b/b)
adalah 229,33 dan 608,00 (g/m2hari). Semakin besar konsentrasi shellac
yang digunakan maka sifat perintang uap airnya semakin baik. Hal ini dapat
disebabakan karena shellac mempunyai sifat hidrofobik.

Kata kunci : Kanji singkong, shellac, WVTR

PENDAHULUAN
Plastik adalah salah satu bahan yang paling umum digunakan dalaam
industri makanan karena kemampuannya untuk melindungi nilai gizi dalam
produk makanan tersebut. Pada tahun 2009 pasar plastik yang kaku maupun
fleksibel mencapai 45 % dari total industri kemasan, sehingga dapat diprediksikan
pasar plastik akan terus bertambah (Barnett, 2010). Telah terjadi peningkatan
secara signifikan dalam biaya produksi polimer sintetis (misalnya polipropilen,
polistiren, dan polietilen) karena disebabkan oleh kenaikan biaya minyak mentah
baru baru ini. Selain itu efek dari plastik sintetis dapat merugikan lingkungan
(Tharanathan, 2003).
Perkembangan jaman dan kemajuan teknologi membuat produk-produk
baru dengan inovasi yang disempurnakan mulai bermunculan, apalagi dalam
bidang industri makanan. Pada umumnya bahan makanan mempunyai sifat yang
sangat sensitif dan mudah mengalami penurunan kualitas karena faktor
lingkungan, kimia, biokimia, dan mikrobiologi. Penurunan kualitas tersebut dapat
disebabkan karena adanya oksigen, air, cahaya, dan temperatur. Salah satu cara
untuk mencegah atau memperlambat fenomena tersebut adalah dengan
pengemasan yang sesuai (Hui, 2006).

Kanji (starch) merupakan suatu bahan yang berasal dari campuran amilum
dan amilopeptin yang termasuk dalam karbohidrat kompleks ketika dalam air
tidak bisa larut atau mengendap, rasanya tawar dan tidak berbau. Berdasarkan
inovasi baru yang dikembangkan dalam pembutan lapisan kemasan bahan ini
digunakan karena ketersediaannya yang melimpah, diperoleh dari tanaman

pertanian dengan harga yang relatif murah serta mudah terurai oleh alam (Gonera
et al., 2002). Jenis polimer ini mempunyai kekurangan yakni pada sifat mekanik
serta sifat perintang terhadap air yang rendah. Kemampuan kanji rendah pada
kondisi kelembaman yang relatif tinggi, sehingga perlu adanya produksi dengan
kualitas yang baik supaya hasil yang diperoleh dapat diterima oleh masyarakat
(Tang et al., 2008).
Untuk memperbaiki kekurangan kanji telah banyak dilakukan penelitian.
Salah satu teknik yang digunakan adalah dengan cara mencampurkan kanji
dengan polimer lain, seperti penelitian yang dilakukan oleh (Sin et al., 2010) dan
(Zhou et al., 2009) dengan mencampurkan kanji dengan poly vinyl alcohol (PVA).
Namun poly vinyl alcohol menunjukkan sifat perintang yang buruk terhadap air.
Oleh karena itu, teknik lain untuk memperbaiki sifat kanji yaitu dengan cara
mengaplikasikannya dengan shellac.
Shellac dapat dikategorikan sebagai bahan yang ramah terhadap lingkungan

karena secara alami dapat terurai oleh alam (biodegradable), aman untuk
dikonsumsi (edible), ketersediaan yang cukup

melimpah (sustainable), tidak

beracun (non-toxic), dan terdaftar GRAS (generally recognized as safe) yang
disubstansi oleh FDA (Okamoto et al., 1986). Shellac mempunyai sifat perekat
yang kuat, tahan terhadap air dan mempunyai kelembaban yang baik jika
dibandingkan dengan kanji (starch) (Xia et al., 2006). Pada penelitian ini ingin
diketahui sifat perintang uap air terhadap pengaruh penambahan shellac dengan
pengujian Water Vapor Transmition Rate (WVTR) menggunakan metode payne
cup analysis.

MATERIAL DAN METODE
Pada penelitian ini digunakan jenis kanji singkong (amylum manihot) dan
shellac. Kanji dilarutkan menggunakan aquades sedangkan shellac dilarutkan
dengan menggunakan ethanol 96%. Konsentrasi yang digunakan yaitu K/S 20:80
(%b/b). Pembuatan larutan kanji dengan cara dipanaskan pada suhu 80°C selama
60 menit dengan laju pemanasan selam 30 menit. Sementara itu shellac distirrer
dengan ethanol 96% selama 3 jam. Lapisan dibuat bilayer dengan metode paper


coating, lapisan pertama yaitu larutan kanji dicoating diatas kertas dan
dikeringkan dengan menggunakan suhu ruang, setelah itu dilapisi dengan lapisan
kedua yaitu larutan shellac selanjutnya dioven selama 15 menit dengan suhu
40°C. Setelah itu diuji sifat perintang uap air dengan metode payne cup analysis.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada penelitian ini lapisan kemasan makanan dikarakterisasi terhadap sifat
perintang uap air atau Water Vapor Transmition Rate (WVTR) menggunakan
metode payne cup analysis. Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Shodik
(2017) menunjukkan bahwa lamanya pemanasan merupakan salah satu faktor
penting yang menentukan sifat perintang uap air kanji singkong. Seperti diketahui,
suhu gelatinisasi sangat berkaitan dengan struktur kristal, sehingga pemanasan
selama 180 menit membuat struktur kanji singkong menjadi tidak optimal sebagai
perintang uap air dibandingkan pemanasan selama 60 menit.
Pada penelitian Ratnayake (2006) pengamatan dengan menggunakan
mikroskop cahaya menunjukkan peningkatan ukuran butiran kanji pertama kali
terjadi pada suhu 55-60 °C, dan gelatinisasi terjadi mulai dari suhu 70 °C dan
pada penelitian yang dilakukan oleh Jing (2000) menyebutkan bahwa butiran
kanji baru mengalami peleburan struktur pada suhu 64 °C. Pada saat kanji

dipanaskan dalam air, maka energi panas akan menyebabkan ikatan hidrogen
terputus, kemudian air akan masuk kedalam butiran kanji. Air yang masuk akan
membentuk ikatan hidrogen dengan amilosa dan amilopektin, sehingga butiran
kanji akan mengalami pembengkakan ukuran dan menyebabkan butiran kanji
pecah menyebabkan bagian amilosa dan amilopektin berdifusi keluar.
Dikarenakan jumlah gugus hidroksil molekul kanji singkong sangat banyak, maka
kemampuan menyerap air sangatlah besar dan terjadi peningkatan viskositas.
Suhu gelatinisasi kanji merupakan sifat yang khas untuk masing masing jenis
kanji (Alvarez, 2015).

Akumulasi uap air (g)

80
70
60
50
40
30

K/S 20:80 (%b/b)


20

K/S 80:20(%b/b)

10
0
0

100

200

300

400

Waktu (menit)

Gambar 1. Grafik akumulasi uap air yang melalui komposit kanji dan

shellac
Tabel 1. Nilai WVTR lapisan bilayer kanji dan shellac
Konsentrasi

Nilai WVTR
(g/m2hari)

K/S 20:80 (%b/b)

229,33

K/S 80:20 (%b/b)

608,00

Berdasarkan gambar 1 yang menunjukkan akumulasi uap air sedangkan
tabel 1 menunjukkan nilai WVTR dari konsentrasi K/S 20:80 (%b/b) dan
konsentrasi K/S 80:20 (%b/b) sebesar 229,33 dan 608,00 (g/m2hari). Perbedaan
nilai dari kedua konsentrasi sangat signifikan, menunjukkan bahwa perbandingan
konsentrasi yang digunakan antara kanji dan shellac sangat berpengaruh, semakin

besar konsentrasi shellac yang digunakan maka sifat perintang uap airnya semakin
baik. Konsentrasi shellac yang lebih kecil mempunyai nilai WVTR besar. Hal ini
dikarenakan uap air mampu menembus lapisan semakin banyak, sehingga sifat
perintang terhadap air menurun, serta dapat disebabkan pula karena shellac
mempunyai sifat hidrofobik atau tidak suka terhadap air.

KESIMPULAN
Penambahan shellac dapat memperbaiki sifat perintang uap air dari kanji,
semakin besar konsentrasi shellac yang digunakan maka semakin baik sifat
perintang uap air yaitu pada konsentrasi K/S 20:80 (%b/b).

UCAPAN TERIMAKASIH
Ide dan pendanaan penelitian ini berasal dari Bapak Khairuddin, Program Studi
Fisika FMIPA UNS.

DAFTAR PUSTAKA
Alvarez, M.D., Fuentes, R., & Canet, W. (2015). Effects of pressure, temperature,
treatment time, and storage on rheological, texture, and structural properties
of heat-induced chickpea gels. Foods, 4, 80-114.
Barnett, I. (2010). The packaging materials future outlook: Key trends in new

materials, lightweighting and emerging applications. Business Insights Ltd.
Gonera, A., & Cornillon, P. (2002). Gelatinization of starch/gum/sugar system
studied by using DSC, NMR, and CSLM. Starch/Starke, 54, 508-516.
Hui, Y. H. 2006. Handbook of Food Science, Technology, and, Engineering
Volume I. CRC Press, USA
Jing-ming, L., & Sen-lin, Z. (2000). Scanning electron microscope study on
gelatinization of starch granules in excess water. Starch/Staerke, 42, 96-98.
Okamoto, M. Y., Ibanez, P.S. (1986). Final report on the safety assessment of
shellac. J Am Coll Toxicol 5 : 309-327.
Ratnayake, W.S., & Jackson, D.S. (2006). Gelatinization and solubility of corn
starch during heating in excess water:New insights. Journal of Agricultural
anf Food Chemica,. 54, 3712-3716.
Sin, L.T., Rahman, W.A., Rahmat, A.R., Khan, M.I. 2010. Detection of
synergistic interaction of polyvinyl alcohol-cassava starch blends
through DSC. Carbohydr. Polym, 79, 224-226.

Shodik, I. S. 2017. Fabrikasi dan Karakterisasi Coating Kertas dengan Kanji
Singkong dan Tanah Lempung Montmorillonite sebagai Material Kemasan
Ramah Lingkungan. Skripsi. FMIPA, Fisika. Universitas Sebelas Maret:
Surakarta.

Tang, X. Z., Alavi, S., & Herald, T. J. (2008). Barier and mechanical properties of
starch-clay nanocomposite films. Cereal Chem, 85, 433-439.
Tharanathan, R. N. (2003). Biodegradable films and composite coatings:
past,present and future. Trends in Food Science & Technology, 14(3), 71.
Xia, et.al. (2006). Present Research on The Composition and Application of Lac.
For. Stud. China, 8(1), 65-69.
Zhou. Y.X., Cui. F.Y., Jia. D.M., Xie. D. 2009. Effect of complex plasticizer on
the structure and properties of the thermoplastic PVA/ starch blends.
Polym-Plast. Technol. Eng, 48, 489-495.