Pembuatan Bioplastik dari Pati Kulit Singkong (Manihot esculenta) Berpengisi Mikrokristalin Selulosa AvicelPH-101 (Wood pulp) dengan Plastisizer Sorbitol
ABSTRAK
Bioplastik merupakan plastik yang dapat digunakan seperti layaknya plastik
konvensional, namun akan hancur terurai oleh aktivitas mikroorganisme menjadi
air dan karbon dioksida. Pati merupakan bahan polimer alami yang dapat
digunakan untuk produksi bioplastik. Penambahan partikel penguat terbukti dapat
memperbaiki sifat mekanik bioplastik. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui
pengaruh penambahan filler pada hasil akhir bioplastik. Pembuatan bioplastik
merujuk pada metode melt intercalation, dimana tidak diperlukan penambahan
pelarut dalam pembuatan bioplastik. Pada penelitian ini digunakan massa pati
kulit singkong sebesar 10 gram, dengan variasi massa mikrokristalin selulosa
Avicel PH101 yang digunakan adalah 0; 2; 4; dan 6% (wt/wt), sedangkan volume
sorbitol yang digunakan adalah 20; 25; dan 30% (wt). Temperatur pemanasan
larutan bioplastik yang digunakan adalah 76oC. Bioplastik yang dihasilkan
dianalisis sifat fisika dan kimianya, meliputi analisis FT-IR, SEM, RVA, kekuatan
tarik, pemanjangan pada saat putus, penyerapan air, dan densitas. Dari hasil
analisis FT-IR ditunjukkan adanya perluasan gugus C=O pada rentang 1118,71
cm-1 dan 1168,86 cm-1 serta perluasan gugus OH pada rentang 2870,08 cm-1 dan
2989,66 cm-1. Hasil analisa FTIR ini tidak menunjukkan adanya gugus fungsi
baru yang terbentuk. Hasil SEM menunjukkan morfologi bioplastik dimana masih
terdapat filler MCC yang tidak terdispersi dengan baik atau aglomerasi yang
secara tidak langsung mempengaruhi sifat mekanik bioplastik. Dari analisa pati
kulit singkong diperoleh kadar pati 75,9061%, kadar amilosa 25,1921%, kadar
amilopektin 49,9139%, kadar air 9,45%, kadar abu 1,5%, kadar lemak 1,58%,
kadar protein 4,25%, suhu gelatinisasi 76,685oC dengan viskositas puncak sebesar
4225,5 cP dan viscosity breakdown sebesar 2566,5 cP. Pada penelitian ini
diperoleh bioplastik dengan kondisi terbaik pada penggunaan massa
mikrokristalin selulosa 6% dan sorbitol 20%, dengan nilai kuat tarik 9,12 Mpa,
persen perpanjangan pada saat putus 0,29%, nilai densitas 1,05 gr/cm3 dan persen
penyerapan air 40,18%.
Kata kunci : pati, mikrokristalin selulosa, sorbitol, bioplastik, biodegradable
vi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Bioplastic is plastic that can be used as the common conventional plastic, but has
the tendency to decompose by microorganism activities and transform to water
and carbon dyoxyde. Starch is natural polymer that is used as matrix in the
production of bioplastics. The addition of filler can improve the mechanical
properties of bioplastics. Production of bioplastics refers to the melt intercalation
method, which does not need the addition of a solvent to the production of
bioplastics. In this experiment, the mass of cassava peel starch used was 10 gram,
using microcrystalline cellulose content Avicel PH101 with variation of 0; 2; 4;
and 6% (wt / wt), while the volume of sorbitol used was 20; 25; and 30% (wt).
Heating temperature of bioplastics’ solution was 76 ° C. Bioplastics were physical
and chemical analyzed, including FT-IR, SEM, RVA, tensile strength, elongation
at break, water absorption, and density analysis. The results of FT-IR analysis
indicated the expansion of the group C=O in the range of 1118.71 and 1168.86
cm-1 as well as the expansion of the OH group in the range of 2870.08 and
2989.66 cm-1. FTIR analysis results does not indicate a new functional group.
SEM result shows the morphology of bioplastics with MCC filler poorly
dispersed in bioplastic inducing agglomeration. The analysis of cassava peel
starch results in starch content of 75,9061%, amylose content of 25,1921%,
amylopectin content of 49,9139%, moisture content of 9,45%, ash content of
1,5%, fat content of 1,58%, protein content of 4,25%, gelatinization temperature
76,685 oC with viscosity peak of 4225,5 Cp and viscosity breakdown of 2566,5
cP. From this research, bioplastic with the best and optimum characteristics is
found at microcrystalline cellulose content 6% and sorbitol content 20%, with a
value of 9,12 MPa tensile strength, percent extension at break of 0,29%, the
density of 1,05 gr/cm3 and water uptake of 40,18%.
Key words: starch, microcrystalline cellulose, sorbitol, bioplastic, biodegradable
vii
Universitas Sumatera Utara
Bioplastik merupakan plastik yang dapat digunakan seperti layaknya plastik
konvensional, namun akan hancur terurai oleh aktivitas mikroorganisme menjadi
air dan karbon dioksida. Pati merupakan bahan polimer alami yang dapat
digunakan untuk produksi bioplastik. Penambahan partikel penguat terbukti dapat
memperbaiki sifat mekanik bioplastik. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui
pengaruh penambahan filler pada hasil akhir bioplastik. Pembuatan bioplastik
merujuk pada metode melt intercalation, dimana tidak diperlukan penambahan
pelarut dalam pembuatan bioplastik. Pada penelitian ini digunakan massa pati
kulit singkong sebesar 10 gram, dengan variasi massa mikrokristalin selulosa
Avicel PH101 yang digunakan adalah 0; 2; 4; dan 6% (wt/wt), sedangkan volume
sorbitol yang digunakan adalah 20; 25; dan 30% (wt). Temperatur pemanasan
larutan bioplastik yang digunakan adalah 76oC. Bioplastik yang dihasilkan
dianalisis sifat fisika dan kimianya, meliputi analisis FT-IR, SEM, RVA, kekuatan
tarik, pemanjangan pada saat putus, penyerapan air, dan densitas. Dari hasil
analisis FT-IR ditunjukkan adanya perluasan gugus C=O pada rentang 1118,71
cm-1 dan 1168,86 cm-1 serta perluasan gugus OH pada rentang 2870,08 cm-1 dan
2989,66 cm-1. Hasil analisa FTIR ini tidak menunjukkan adanya gugus fungsi
baru yang terbentuk. Hasil SEM menunjukkan morfologi bioplastik dimana masih
terdapat filler MCC yang tidak terdispersi dengan baik atau aglomerasi yang
secara tidak langsung mempengaruhi sifat mekanik bioplastik. Dari analisa pati
kulit singkong diperoleh kadar pati 75,9061%, kadar amilosa 25,1921%, kadar
amilopektin 49,9139%, kadar air 9,45%, kadar abu 1,5%, kadar lemak 1,58%,
kadar protein 4,25%, suhu gelatinisasi 76,685oC dengan viskositas puncak sebesar
4225,5 cP dan viscosity breakdown sebesar 2566,5 cP. Pada penelitian ini
diperoleh bioplastik dengan kondisi terbaik pada penggunaan massa
mikrokristalin selulosa 6% dan sorbitol 20%, dengan nilai kuat tarik 9,12 Mpa,
persen perpanjangan pada saat putus 0,29%, nilai densitas 1,05 gr/cm3 dan persen
penyerapan air 40,18%.
Kata kunci : pati, mikrokristalin selulosa, sorbitol, bioplastik, biodegradable
vi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Bioplastic is plastic that can be used as the common conventional plastic, but has
the tendency to decompose by microorganism activities and transform to water
and carbon dyoxyde. Starch is natural polymer that is used as matrix in the
production of bioplastics. The addition of filler can improve the mechanical
properties of bioplastics. Production of bioplastics refers to the melt intercalation
method, which does not need the addition of a solvent to the production of
bioplastics. In this experiment, the mass of cassava peel starch used was 10 gram,
using microcrystalline cellulose content Avicel PH101 with variation of 0; 2; 4;
and 6% (wt / wt), while the volume of sorbitol used was 20; 25; and 30% (wt).
Heating temperature of bioplastics’ solution was 76 ° C. Bioplastics were physical
and chemical analyzed, including FT-IR, SEM, RVA, tensile strength, elongation
at break, water absorption, and density analysis. The results of FT-IR analysis
indicated the expansion of the group C=O in the range of 1118.71 and 1168.86
cm-1 as well as the expansion of the OH group in the range of 2870.08 and
2989.66 cm-1. FTIR analysis results does not indicate a new functional group.
SEM result shows the morphology of bioplastics with MCC filler poorly
dispersed in bioplastic inducing agglomeration. The analysis of cassava peel
starch results in starch content of 75,9061%, amylose content of 25,1921%,
amylopectin content of 49,9139%, moisture content of 9,45%, ash content of
1,5%, fat content of 1,58%, protein content of 4,25%, gelatinization temperature
76,685 oC with viscosity peak of 4225,5 Cp and viscosity breakdown of 2566,5
cP. From this research, bioplastic with the best and optimum characteristics is
found at microcrystalline cellulose content 6% and sorbitol content 20%, with a
value of 9,12 MPa tensile strength, percent extension at break of 0,29%, the
density of 1,05 gr/cm3 and water uptake of 40,18%.
Key words: starch, microcrystalline cellulose, sorbitol, bioplastic, biodegradable
vii
Universitas Sumatera Utara