Pembuatan Bioplastik dari Pati Kulit Singkong (Manihot esculenta) Berpengisi Mikrokristalin Selulosa AvicelPH-101 (Wood pulp) dengan Plastisizer Sorbitol
PEMBUATAN BIOPLASTIK DARI PATI KULIT
SINGKONG (Manihot esculenta) BERPENGISI
MIKROKRISTALIN SELULOSA AVICEL
PH-101 (Wood pulp) DENGAN
PLASTISIZER SORBITOL
SKRIPSI
Oleh
MARGARETHA SIAGIAN
110405111
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
JANUARI 2016
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN BIOPLASTIK DARI PATI KULIT
SINGKONG (Manihot esculenta) BERPENGISI
MIKROKRISTALIN SELULOSA AVICEL
PH-101 (Wood pulp) DENGAN
PLASTISIZER SORBITOL
SKRIPSI
Oleh
MARGARETHA SIAGIAN
110405111
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
JANUARI 2016
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Sayamenyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PEMBUATAIT BIOPLASTIK IIARI PATI KULIT SINGKONG (Manihot
esculenta) BERPENGISI MIKROKRISTALIN SELULOSA AYICEL
PH-101 (Wood pulp) DENGAI{ PLASTISIZER SORBITOL
yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universias Sumatera Utara. Skripsi
ini
adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yaog telah saya sebutkan
sumbernya.
Demikian pemyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya
ini bukan karyasaya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima
sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan,
Januari 2016
%
Margaretha Siagian
NIM I10405111
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul:
PEMBUATAIT BIOPLASTIK DARI PATI KULIT SINGKONG (Manihot
escalenta) BERPENGISI MIKROKRISTALIN SELULOSA AVICEL
PH-101 (Wood pulp) DENGAI\I PLASTISIZER SORBITOL
Dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian s*ripsi Sarjana
Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara. Skripsi ini telah diujikan pada siding ujian skripsi pada 27 laauari20l6 dan
dinyatakan mememrhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Medan,
tUergerrhnS.
Januari 2016
K0sBsl$rysryIt1
14 199?022
Dosen Penguji
ffiz
Dr. Maulida S.T.. M.Sc
NIP. 19700611199742 2 001
ru
I
Dosen Penguji
r9*50r
2 001
II
(M. Hendra S Ginting. ST" MT)
NIP. 19700919 199903 1 001
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
1t
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan
rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi
ini
dapat diselesaikan. Tulisan ini
merupakan skripsi dengan judul "Pembuatan Bioplastik dari Pati Kulit Singkong
(Manihot esculenta) Berpengisi Mikrokristalin Selulosa Avicel PH-101 (Wood
pulp) dengan Plastisizer Sorbitol", berdasarkan hasil penelitian yang penulis
lakukan di Laboratorium Operasi Teknik Kimia dan Laboratorium Penelitian
Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universtas Sumatera Utara. Skripsi
ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Selama melahrkan penelitian hingga penulisan skripsi
ini, penulis
banyak
mengucapkan terima kasih yang sebesar-bes arnya kepada:
l.
Ibu Dr. Maulida, S.T., trl.Sc, selaku Dosen Pembimbing yang telatr bersedia
meluangkan waktu untuk memberi pengarahan, diskusi dan bimbingan serta
persetujuan sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik.
2.
Ibu Dr. Ir. Hamidah Harahap, M.Sc. dan Bapak Mhd. Hendra S. Ginting, ST.
MT., selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan masukan yang
membangun dalam penulisan skripsi ini.
3. Bapak Dr.Eng.h. Iwan, MT., selaku ketua Departemen Teknik Kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4.
5.
Ibu Ir. Renita Manurung, MT., selaku koordinatorpenelitian.
Orang tua dan seluruh keluarga yang telah memberikan dorongan moril
maupun materil selama ini.
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,:zJanuari 2016
Penulis
Margaretha Siagian
ur
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi ini untuk orang tua penulis, Rindu Madju dan
Marintan Silaen serta saudara penulis yang telah memberikan doa dan dukungan
kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini,
kemudian untuk Ibu Dr. Maulida, S.T., M.Sc yang telah banyak memberikan
bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini,
dan terkhusus untuk teman-teman setia penulis, Pali Meita Br.Tarigan, Yunella
Amelia Siagian, Maria Pasaribu, Edy Saputra, Annisa Maharani dan M. Fauzy
Ramadhan, yang selalu menyemangati, mendukung dan membantu saya hingga
menyelesaikan skripsi ini, serta kepada teman-teman seperjuangan angkatan 2011.
iv
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama: Margaretha Siagian
NIM: 110405111
Tempat/tgl lahir: Tarakan, 26 Februari 1994
Nama orang tua: Rindu Madju Siagian
Alamat orang tua:
Jl. Raden Saleh, Perum Palem Ganda Asri blok A3 no. 2,
Tangerang
Asal sekolah
SD Yadika 3 Tangerang tahun 1999 – 2005
SMP Santo Yusuf Sidoarjo tahun 2005 – 2008
SMA Yadika 5 Jakarta Barat tahun 2008 - 2011
Beasiswa yang pernah diperoleh:
Pengalaman organisasi/kerja:
1. HIMATEK USU periode 2013-2014 sebagai anggota.
2. Kerja Praktek di PT. Tor Ganda, Cindur tahun 2014.
Artikel yang telah dipublikasi dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah :
1. The 4th International Conference on Science & Engineering in Mathematics,
Chemistry and Physics 2016 (ScieTech 2016)
v
Universitas Sumatera Utara
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
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
i
PENGESAHAN
ii
PRAKATA
iii
DEDIKASI
iv
RIWAYAT HIDUP PENULIS
v
ABSTRAK
vi
ABSTRACT
vii
DAFTAR ISI
viii
DAFTAR GAMBAR
xiii
DAFTAR TABEL
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
xvii
DAFTAR SINGKATAN
xix
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 LATAR BELAKANG
1
1.2 PERUMUSAN MASALAH
4
1.3 TUJUAN PENELITIAN
4
1.4 MANFAAT PENELITIAN
4
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
7
2.1 KOMPOSIT
7
2.2 BIOKOMPOSIT
7
2.3 BIOPLASTIK
8
2.4 PATI KULIT SINGKONG
8
2.5 MIKROKRISTALIN SELULOSA PH 101
10
2.6 SORBITOL
11
2.7 GELATINISASI PATI
12
2.8 RETROGRADASI
14
2.9 ULTRASONIKASI
15
viii
Universitas Sumatera Utara
2.10 METODE PEMBUATAN BIOPLASTIK
16
2.10.1 Eksfoliasi/Adsorpsi
16
2.10.2 Polimerisasi In Situ Interkalatif
16
2.10.3 Interkalasi Larutan/Interkalasi Prepolimer dari Larutan
16
2.10.4 Melt Intercalation
16
2.11 KARAKTERISTIK PATI
17
2.11.1 Analisis Kadar Pati
17
2.11.2 Analisis Kadar Amilosa dan Amilopektin
17
2.11.3 Analisis Kadar Air
18
2.11.4 Analisis Kadar Abu
18
2.11.5 Analisis Kadar Lemak
19
2.11.6 Analisis Kadar Protein
19
2.11.7 Analisis Sifat Pasting
20
2.12 UJI BIOPLASTIK
20
2.12.1 Penentuan Rapat Massa (Densitas)
20
2.12.2 Sifat Kuat Tarik
21
2.12.3 Pemanjangan pada saat Putus
22
2.12.4 Scanning Electron Microscopy (SEM)
22
2.12.5 Fourier Transform InfraRed (FT-IR)
23
2.12.6 Ketahanan terhadap Air
23
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
24
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN
24
3.2 BAHAN DAN PERALATAN
24
3.3 PERALATAN
24
3.4 PROSEDUR PERCOBAAN
25
3.4.1 Pembuatan Pati
25
3.4.2 Pembuatan Bioplastik
25
3.5 PROSEDUR ANALISIS
26
3.5.1 Prosedur Analisa Pati
26
3.5.1.1 Prosedur Analisa Kadar Pati
26
3.5.1.2 Prosedur Analisa Kadar Amilosa
27
3.5.1.3 Prosedur Analisa Kadar Amilopektin
28
ix
Universitas Sumatera Utara
3.5.1.4 Prosedur Analisa Kadar Air
28
3.5.1.5 Prosedur Analisa Kadar Lemak
29
3.5.1.6 Prosedur Analisa Kadar Protein
30
3.5.1.7 Prosedur Analisa Kadar Abu
31
3.5.1.8 Prosedur Analisa Profil Gelatinisasi Dengan Rapid
31
Visco Analyzer (RVA)
3.5.1.9 Prosedur Analisa Gugus Fungsi Fourier Transform
32
InfraRed (FT-IR)
3.5.2 Prosedur Analisis Bioplastik
32
3.5.2.1 Prosedur Analisis Densitas
32
3.5.2.2 Prosedur Pengujian Sifat Kuat Tarik
33
3.5.2.3 Prosedur Pengujian Perpanjangan pada saat putus
33
3.5.2.4 Prosedur Pengujian Ketahanan terhadap Air
33
3.5.2.5 Prosedur Analisa Gugus Fungsi Fourier Transform
34
InfraRed (FT-IR)
3.5.2.6 Prosedur Analisa Scanning Electron
34
3.6 FLOWCHART PENELITIAN
35
3.6.1 Flowchart Pembuatan Pati Kulit Singkong
35
3.6.2 Flowchart Prosedur Analisa Kadar Pati
36
3.6.3 Flowchart Pembuatan Kurva Standar Untuk Pengujian
37
Kadar Amilosa
3.6.4 Flowchart Analisa Pengujian Kadar Amilosa
38
3.6.5 Flowchart Uji Kadar Air
39
3.6.6 Flowchart Analisa Uji Kadar Lemak Pati
40
3.6.7 Flowchart Prosedur Analisa Kadar Protein
41
3.6.8 Flowchart Analisa Uji Kadar Abu Pati
42
3.6.9 Flowchart Analisa Gugus Fungsi Fourier Transform
42
InfraRed (FT-IR)
3.6.10 Flowchart Pembuatan Bioplastik
43
3.6.11 Flowchart Analisa Densitas
44
3.6.12 Flowchart Analisa Gugus Fungsi Fourier Transform
44
InfraRed (FT-IR)
x
Universitas Sumatera Utara
3.6.13 Flowchart Pengujian Sifat Kuat Tarik
45
3.6.14 Flowchart Pengujian Perpanjangan pada saat putus
45
3.6.15 Flowchart Analisa Ketahanan terhadap Air
46
3.6.16 Flowchart Analisa Scanning Electron Microscope (SEM)
46
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
47
4.1 HASIL KARAKTERISASI PATI DARI KULIT SINGKONG
47
4.2 HASIL KARAKTERISTIK PATI KULIT SINGKONG
48
4.2.1 Kadar Pati
48
4.2.2 Kadar Amilosa dan Amilopektin
49
4.2.3 Kadar Air
49
4.2.4 Kadar Abu
50
4.2.5 Kadar Protein
50
4.2.6 Kadar Lemak
51
4.3 KARAKTERISTIK HASIL ANALISA FT-IR BIOPLASTIK
PATI
KULIT
SELULOSA
SINGKONG
AVICEL
DAN
PH101
51
MIKROKRISTALIN
DENGAN
PEMLASTIS
SORBITOL
4.4 KARAKTERISTIK MORFOLOGI PATI KULIT SINGKONG
55
DENGAN SEM (SCANNING ELECTRON MICROSCOPE)
4.5 KARAKTERISTIK PROFIL GELATINISASI PATI DENGAN
56
RVA (RAPID VISCO ANALYZER)
4.6 HASIL KARAKTERISTIK BIOPLASTIK DARI PATI KULIT
59
SINGKONG
4.6.1 Pengaruh
Penambahan
Mikrokristalin
Selulosa
dan
59
dan
61
Pemlastis Sorbitol Terhadap Densitas Bioplastik
4.6.2 Pengaruh
Penambahan
Mikrokristalin
Selulosa
Pemlastis Sorbitol Terhadap Sifat Kekuatan Tarik Bioplastik
4.6.3 Pengaruh
Penambahan
Mikrokristalin
Selulosa
dan
64
Pemlastis Sorbitol Terhadap Pemanjangan Pada Saat Putus
Bioplastik
4.6.4 Pengaruh
Penambahan
Mikrokristalin
Selulosa
dan
66
Pemlastis Sorbitol Terhadap Sifat Penyerapan Air Bioplastik
xi
Universitas Sumatera Utara
4.7 KARAKTERISTIK
HASIL
ANALISA
MORFOLOGI
68
PATAHAN BIOPLASTIK PATI KULIT SINGKONG DENGAN
MIKROKRISTALIN
SELULOSA
DAN
PEMLASTIS
SORBITOL
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
71
5.1 KESIMPULAN
71
5.2 SARAN
72
DAFTAR PUSTAKA
73
LAMPIRAN
83
xii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Struktur Molekul Selulosa
10
Gambar 2.2
Struktur Kimia Sorbitol
12
Gambar 2.3
Pengaruh Temperatur Gelatinisasi Terhadap Viskositas
13
Pati
Gambar 2.4
Perubahan Granula Pati Selama Proses Gelatinisasi
14
dan Retrogradasi
Gambar 2.5
Diagram skematik dari proses ultrasonikasi MCC
15
Gambar 3.1
Flowchart Pembuatan Pati Kulit Singkong
35
Gambar 3.2
Flowchart Prosedur Analisa Kadar Pati
36
Gambar 3.3
Flowchart Pembuatan Kurva Standar Untuk Pengujian
37
Kadar Amilosa
Gambar 3.4
Flowchart Analisa Pengujian Kadar Amilosa
38
Gambar 3.5
Flowchart Uji Kadar Air
39
Gambar 3.6
Flowchart Analisa Uji Kadar Lemak Pati
40
Gambar 3.7
Flowchart Prosedur Analisa Kadar Protein
41
Gambar 3.8
Flowchart Analisa Uji Kadar Abu Pati
42
Gambar 3.9
Flowchart Analisa Gugus Fungsi Fourier Transform
42
InfraRed (FT-IR)
Gambar 3.10
Flowchart Pembuatan Bioplastik
43
Gambar 3.11
Flowchart Analisa Densitas
44
Gambar 3.12
Flowchart Analisa Gugus Fungsi Fourier Transform
44
InfraRed (FT-IR)
Gambar 3.13
Flowchart Pengujian Sifat Kuat Tarik
45
Gambar 3.14
Flowchart Pengujian Perpanjangan pada saat putus
45
Gambar 3.15
Flowchart Analisa Ketahanan terhadap Air
46
Gambar 3.16
Flowchart Analisa Scanning Electron Microscope
46
(SEM)
Gambar 4.1
(a) Kulit singkong
47
xiii
Universitas Sumatera Utara
(b) Pati Kulit singkong
47
Gambar 4.2
Hasil Analisis FT-IR
52
Gambar 4.3
Hasil SEM pati kulit singkong perbesaran 10000 kali
55
Gambar 4.4
Grafik Profil Gelatinisasi Pati Kulit singkong yang
57
Diukur dengan RVA (Rapid Visco Analyzer)
Gambar 4.5
Pengaruh
Penambahan
Mikrokristalin
Selulosa
59
danPlasticizer Sorbitol Terhadap DensitasBioplastik
Gambar 4.6
Pengaruh
Penambahan
Mikrokristalin
Selulosa
61
danPlasticizer Sorbitol Terhadap Sifat Kekuatan Tarik
(Tensile Strength) Bioplastik
Gambar 4.7
Pengaruh
Penambahan
Mikrokristalin
Selulosa
64
danPlasticizer Sorbitol Terhadap Pemanjangan Pada
Saat Putus (Elongation AT break)Bioplastik
Gambar 4.8
Pengaruh
Penambahan
Mikrokristalin
Selulosa
66
danPlasticizer Sorbitol Terhadap Penyerapan Air
(Water Uptake)Bioplastik
Gambar 4.9
Hasil Analisa Morfologi Patahan (a) Bioplastik Pati
68
Kulit Singkong dan (b) Bioplastik Pati Kulit Singkong
Dengan Mikrokristalin Selulosa dan Pemlastis Sorbitol
di Perbesaran 10000x
Gambar C.1
Pati Kulit Singkong
88
Gambar C.2
Mikrokristalin Selulosa (MCC)
88
Gambar C.3
Proses Pembuatan Larutan Mikrokristalin Selulosa
89
(MCC), Sorbitol dan Aquades
Gambar C.4
Sorbitol
89
Gambar C.5
Proses Pembuatan Bioplastik
90
Gambar C.6
Alat Ultrasonikasi
90
Gambar C.7
Alat Uji Tarik (Tensile Strength)
91
Gambar C.8
Alat Uji FTIR (Fourier Transform Infra - Red)
91
Gambar C.9
Alat Uji SEM (Scanning Electron Microscopy)
92
Gambar C.10
Produk Bioplastik
93
Gambar D.1
Hasil FTIR Mikrokristalin Selulosa (MCC)
94
xiv
Universitas Sumatera Utara
Gambar D.2
Hasil FTIR Pati Kulit Singkong
94
Gambar D.3
Hasil FTIR Bioplastik Pati Kulit Singkong Tanpa
95
Pengisi Mikrokristalin Seluosa (MCC) Dan
Tanpa
Plasticizer Sorbitol
Gambar D.4
Hasil FTIR Produk Bioplastik dengan Plasticizer
95
Sorbitol Dan Tanpa Penambahan Mmikrokristalin
Selulosa (MCC)
Gambar D.5
Hasil FTIR Produk Bioplastik dengan Penabahan
96
Plasticizer Sorbitol Dan Penambahan Mikrokristalin
Selulosa (MCC)
Gambar D.6
Hasil Uji Kadar Air, Protein, Lemak, Rva Pati Kulit
97
Singkong Dan RVA Larutan Bioplastik Dari Pati Kulit
Singkong Dengan Pengisi Mikrokristalin Selulosa Dan
Plasticizer Sorbitol
Gambar D.7
Hasil Uji Kadar Pati, Kadar Amilosa dan Kadar
98
Amilopektin
xv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.1
Penelitian-penelitian Bioplastik
1
Tabel 2.1
Komponen Kimia Kulit Pati Singkong
9
Tabel 2.2
Sifat mikrokristalin selulosa PH 101
11
Tabel 4.1
Hasil Analisa Pati Kulit Singkong
48
Tabel 4.2
Hasil Keterangan Gugus Fungsi Pati Kulit Singkong
52
Menggunkan
Tabel 4.3
Perubahan Bilangan Gelombang Pada Bioplastik Pati
54
Kulit Singkong, Bioplastik Pati-Sorbitol, dan Bioplastik
Pati-Sorbitol-MCC
Tabel 4.4
Data Profil Gelatinisasi Pati Kulit singkong Hasil
57
Pengukuran RVA (Rapid Visco Analyzer)
Tabel A.1
Data Hasil Analisis Pati Kulit Singkong
82
Tabel A.2
Data Hasil Analisis RVA (Rapid Visco Analyzer) Pati
82
Kulit Singkong
Tabel A.3
Data Hasil Analisis Densitas (Density)
83
Tabel A.4
Data Hasil Analisis Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
83
Tabel A.5
Data Hasil Analisis Pemanjangan Saat Putus (Elongation
84
at Break)
Tabel A.6
Data Hasil Analisis Penyerapan Air (Water Uptake)
84
Tabel A.7
Data Hasil Analisis Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
85
Bioplastik Dengan Pelarut NaOH
xvi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran A
DATA PENELITIAN
A.1
DATA
82
HASIL
ANALISIS
PATI
KULIT
82
DATA HASIL ANALISIS RVA (RAPID VISCO
82
SINGKONG
A.2
ANALYZER) PATI KULIT SINGKONG
A.3
DATA HASIL DENSITAS (DENSITY)
83
A.4
DATA HASIL KEKUATAN TARIK (TENSILE
83
STRENGTH)
A.5
DATA HASIL PEMANJANGAN SAAT PUTUS
84
(ELONGATION AT BREAK)
A.6
DATA HASIL PENYERAPAN AIR (WATER
84
UPTAKE)
A.7
DATA HASIL KEKUATAN TARIK (TENSILE
85
STRENGTH) BIOPLASTIK DENGAN PELARUT
NaOH
Lampiran B
CONTOH PERHITUNGAN
86
B.1
86
PERHITUNGAN KADAR ABU PATI KULIT
SINGKONG
Lampiran C
B.2
PERHITUNGAN DENSITAS
86
B.3
PERHITUNGAN KETAHANAN TERHADAP AIR
87
DOKUMENTASI PENELITIAN
88
C.1
PATI KULIT SINGKONG
88
C.2
MIKROKRISTALIN SELULOSA (MCC)
88
C.3
PROSES
89
PEMBUATAN
MIKROKRISTALIN
LARUTAN
SELULOSA
(MCC),
SORBITOL DAN AQUADES
C.4
SORBITOL
89
C.5
PROSES PEMBUATAN BIOPLASTIK
90
xvii
Universitas Sumatera Utara
C.6
ALAT ULTRASONIKASI
90
C.7
ALAT UJI TARIK (TENSILE STRENGTH)
91
C.8
ALAT UJI FTIR (FOURIER TRANSFORM INFRA-
91
RED)
C.9
ALAT
UJI
SEM
(SCANNING
ELECTRON
92
MICROSCOPY)
Lampiran D
C.10 PRODUK BIOPLASTIK
93
HASIL PENGUJIAN LAB ANALISIS DAN INSTRUMEN
94
D.1
HASIL FTIR MIKROKRISTALIN SELULOSA
94
(MCC)
D.2
HASIL FTIR PATI KULIT SINGKONG
D.3
HASIL
FTIR
BIOPLASTIK
SINGKONG
PATI
TANPA
94
KULIT
95
PENGISI
MIKROKRISTALIN SELULOSA DAN TANPA
PLASTICIZER SORBITOL
D.4
HASIL FTIR PRODUK BIOPLASTIK DENGAN
95
PENAMBAHAN PLASTICIZER SORBITOL DAN
TANPA
PENAMBAHAN
MIKROKISTALIN
SELULOSA (MCC)
D.5
HASIL FTIR PRODUK BIOPLASTIK DENGAN
96
PENAMBAHAN PLASTICIZER SORBITOL DAN
DENGAN PENAMBAHAN MIKTOKRISTALIN
SELULOSA (MCC)
D.6
HASIL UJI KADAR AIR, PROTEIN, LEMAK,
97
RVA PATI KULIT SINGKONG DAN RVA
LARUTAN BIOPLASTIK DARI PATI KULIT
SINGKONG
DENGAN
MIKROKRISTALIN
PENGISI
SELULOSA
DAN
PLASTICIZER SORBITOL
D.7
HASIL UJI KADAR PATI, KADAR AMILOSA
98
DAN KADAR AMILOPEKTIN
xviii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
PV
B
S
HPV
CPV
AOAC
MCC
ASTM
FT-IR
SEM
RVA
UTM
Peak Viscosity
Breakdown
Setback
hot paste viscosity
cold paste viscosity
Official Methods of Analysis
Microcrystalline Cellulose
American Standart Testing of Material
Fourier Transform-Infra Red
Scanning Electron Microscopy
Rapid Visco Analyzer
Ultimate Tensile Machine
xix
Universitas Sumatera Utara
SINGKONG (Manihot esculenta) BERPENGISI
MIKROKRISTALIN SELULOSA AVICEL
PH-101 (Wood pulp) DENGAN
PLASTISIZER SORBITOL
SKRIPSI
Oleh
MARGARETHA SIAGIAN
110405111
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
JANUARI 2016
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN BIOPLASTIK DARI PATI KULIT
SINGKONG (Manihot esculenta) BERPENGISI
MIKROKRISTALIN SELULOSA AVICEL
PH-101 (Wood pulp) DENGAN
PLASTISIZER SORBITOL
SKRIPSI
Oleh
MARGARETHA SIAGIAN
110405111
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
JANUARI 2016
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Sayamenyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PEMBUATAIT BIOPLASTIK IIARI PATI KULIT SINGKONG (Manihot
esculenta) BERPENGISI MIKROKRISTALIN SELULOSA AYICEL
PH-101 (Wood pulp) DENGAI{ PLASTISIZER SORBITOL
yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universias Sumatera Utara. Skripsi
ini
adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yaog telah saya sebutkan
sumbernya.
Demikian pemyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya
ini bukan karyasaya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima
sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan,
Januari 2016
%
Margaretha Siagian
NIM I10405111
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul:
PEMBUATAIT BIOPLASTIK DARI PATI KULIT SINGKONG (Manihot
escalenta) BERPENGISI MIKROKRISTALIN SELULOSA AVICEL
PH-101 (Wood pulp) DENGAI\I PLASTISIZER SORBITOL
Dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian s*ripsi Sarjana
Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara. Skripsi ini telah diujikan pada siding ujian skripsi pada 27 laauari20l6 dan
dinyatakan mememrhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Medan,
tUergerrhnS.
Januari 2016
K0sBsl$rysryIt1
14 199?022
Dosen Penguji
ffiz
Dr. Maulida S.T.. M.Sc
NIP. 19700611199742 2 001
ru
I
Dosen Penguji
r9*50r
2 001
II
(M. Hendra S Ginting. ST" MT)
NIP. 19700919 199903 1 001
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
1t
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan
rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi
ini
dapat diselesaikan. Tulisan ini
merupakan skripsi dengan judul "Pembuatan Bioplastik dari Pati Kulit Singkong
(Manihot esculenta) Berpengisi Mikrokristalin Selulosa Avicel PH-101 (Wood
pulp) dengan Plastisizer Sorbitol", berdasarkan hasil penelitian yang penulis
lakukan di Laboratorium Operasi Teknik Kimia dan Laboratorium Penelitian
Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universtas Sumatera Utara. Skripsi
ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Selama melahrkan penelitian hingga penulisan skripsi
ini, penulis
banyak
mengucapkan terima kasih yang sebesar-bes arnya kepada:
l.
Ibu Dr. Maulida, S.T., trl.Sc, selaku Dosen Pembimbing yang telatr bersedia
meluangkan waktu untuk memberi pengarahan, diskusi dan bimbingan serta
persetujuan sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik.
2.
Ibu Dr. Ir. Hamidah Harahap, M.Sc. dan Bapak Mhd. Hendra S. Ginting, ST.
MT., selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan masukan yang
membangun dalam penulisan skripsi ini.
3. Bapak Dr.Eng.h. Iwan, MT., selaku ketua Departemen Teknik Kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4.
5.
Ibu Ir. Renita Manurung, MT., selaku koordinatorpenelitian.
Orang tua dan seluruh keluarga yang telah memberikan dorongan moril
maupun materil selama ini.
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,:zJanuari 2016
Penulis
Margaretha Siagian
ur
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi ini untuk orang tua penulis, Rindu Madju dan
Marintan Silaen serta saudara penulis yang telah memberikan doa dan dukungan
kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini,
kemudian untuk Ibu Dr. Maulida, S.T., M.Sc yang telah banyak memberikan
bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini,
dan terkhusus untuk teman-teman setia penulis, Pali Meita Br.Tarigan, Yunella
Amelia Siagian, Maria Pasaribu, Edy Saputra, Annisa Maharani dan M. Fauzy
Ramadhan, yang selalu menyemangati, mendukung dan membantu saya hingga
menyelesaikan skripsi ini, serta kepada teman-teman seperjuangan angkatan 2011.
iv
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama: Margaretha Siagian
NIM: 110405111
Tempat/tgl lahir: Tarakan, 26 Februari 1994
Nama orang tua: Rindu Madju Siagian
Alamat orang tua:
Jl. Raden Saleh, Perum Palem Ganda Asri blok A3 no. 2,
Tangerang
Asal sekolah
SD Yadika 3 Tangerang tahun 1999 – 2005
SMP Santo Yusuf Sidoarjo tahun 2005 – 2008
SMA Yadika 5 Jakarta Barat tahun 2008 - 2011
Beasiswa yang pernah diperoleh:
Pengalaman organisasi/kerja:
1. HIMATEK USU periode 2013-2014 sebagai anggota.
2. Kerja Praktek di PT. Tor Ganda, Cindur tahun 2014.
Artikel yang telah dipublikasi dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah :
1. The 4th International Conference on Science & Engineering in Mathematics,
Chemistry and Physics 2016 (ScieTech 2016)
v
Universitas Sumatera Utara
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
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
i
PENGESAHAN
ii
PRAKATA
iii
DEDIKASI
iv
RIWAYAT HIDUP PENULIS
v
ABSTRAK
vi
ABSTRACT
vii
DAFTAR ISI
viii
DAFTAR GAMBAR
xiii
DAFTAR TABEL
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
xvii
DAFTAR SINGKATAN
xix
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 LATAR BELAKANG
1
1.2 PERUMUSAN MASALAH
4
1.3 TUJUAN PENELITIAN
4
1.4 MANFAAT PENELITIAN
4
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
7
2.1 KOMPOSIT
7
2.2 BIOKOMPOSIT
7
2.3 BIOPLASTIK
8
2.4 PATI KULIT SINGKONG
8
2.5 MIKROKRISTALIN SELULOSA PH 101
10
2.6 SORBITOL
11
2.7 GELATINISASI PATI
12
2.8 RETROGRADASI
14
2.9 ULTRASONIKASI
15
viii
Universitas Sumatera Utara
2.10 METODE PEMBUATAN BIOPLASTIK
16
2.10.1 Eksfoliasi/Adsorpsi
16
2.10.2 Polimerisasi In Situ Interkalatif
16
2.10.3 Interkalasi Larutan/Interkalasi Prepolimer dari Larutan
16
2.10.4 Melt Intercalation
16
2.11 KARAKTERISTIK PATI
17
2.11.1 Analisis Kadar Pati
17
2.11.2 Analisis Kadar Amilosa dan Amilopektin
17
2.11.3 Analisis Kadar Air
18
2.11.4 Analisis Kadar Abu
18
2.11.5 Analisis Kadar Lemak
19
2.11.6 Analisis Kadar Protein
19
2.11.7 Analisis Sifat Pasting
20
2.12 UJI BIOPLASTIK
20
2.12.1 Penentuan Rapat Massa (Densitas)
20
2.12.2 Sifat Kuat Tarik
21
2.12.3 Pemanjangan pada saat Putus
22
2.12.4 Scanning Electron Microscopy (SEM)
22
2.12.5 Fourier Transform InfraRed (FT-IR)
23
2.12.6 Ketahanan terhadap Air
23
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
24
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN
24
3.2 BAHAN DAN PERALATAN
24
3.3 PERALATAN
24
3.4 PROSEDUR PERCOBAAN
25
3.4.1 Pembuatan Pati
25
3.4.2 Pembuatan Bioplastik
25
3.5 PROSEDUR ANALISIS
26
3.5.1 Prosedur Analisa Pati
26
3.5.1.1 Prosedur Analisa Kadar Pati
26
3.5.1.2 Prosedur Analisa Kadar Amilosa
27
3.5.1.3 Prosedur Analisa Kadar Amilopektin
28
ix
Universitas Sumatera Utara
3.5.1.4 Prosedur Analisa Kadar Air
28
3.5.1.5 Prosedur Analisa Kadar Lemak
29
3.5.1.6 Prosedur Analisa Kadar Protein
30
3.5.1.7 Prosedur Analisa Kadar Abu
31
3.5.1.8 Prosedur Analisa Profil Gelatinisasi Dengan Rapid
31
Visco Analyzer (RVA)
3.5.1.9 Prosedur Analisa Gugus Fungsi Fourier Transform
32
InfraRed (FT-IR)
3.5.2 Prosedur Analisis Bioplastik
32
3.5.2.1 Prosedur Analisis Densitas
32
3.5.2.2 Prosedur Pengujian Sifat Kuat Tarik
33
3.5.2.3 Prosedur Pengujian Perpanjangan pada saat putus
33
3.5.2.4 Prosedur Pengujian Ketahanan terhadap Air
33
3.5.2.5 Prosedur Analisa Gugus Fungsi Fourier Transform
34
InfraRed (FT-IR)
3.5.2.6 Prosedur Analisa Scanning Electron
34
3.6 FLOWCHART PENELITIAN
35
3.6.1 Flowchart Pembuatan Pati Kulit Singkong
35
3.6.2 Flowchart Prosedur Analisa Kadar Pati
36
3.6.3 Flowchart Pembuatan Kurva Standar Untuk Pengujian
37
Kadar Amilosa
3.6.4 Flowchart Analisa Pengujian Kadar Amilosa
38
3.6.5 Flowchart Uji Kadar Air
39
3.6.6 Flowchart Analisa Uji Kadar Lemak Pati
40
3.6.7 Flowchart Prosedur Analisa Kadar Protein
41
3.6.8 Flowchart Analisa Uji Kadar Abu Pati
42
3.6.9 Flowchart Analisa Gugus Fungsi Fourier Transform
42
InfraRed (FT-IR)
3.6.10 Flowchart Pembuatan Bioplastik
43
3.6.11 Flowchart Analisa Densitas
44
3.6.12 Flowchart Analisa Gugus Fungsi Fourier Transform
44
InfraRed (FT-IR)
x
Universitas Sumatera Utara
3.6.13 Flowchart Pengujian Sifat Kuat Tarik
45
3.6.14 Flowchart Pengujian Perpanjangan pada saat putus
45
3.6.15 Flowchart Analisa Ketahanan terhadap Air
46
3.6.16 Flowchart Analisa Scanning Electron Microscope (SEM)
46
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
47
4.1 HASIL KARAKTERISASI PATI DARI KULIT SINGKONG
47
4.2 HASIL KARAKTERISTIK PATI KULIT SINGKONG
48
4.2.1 Kadar Pati
48
4.2.2 Kadar Amilosa dan Amilopektin
49
4.2.3 Kadar Air
49
4.2.4 Kadar Abu
50
4.2.5 Kadar Protein
50
4.2.6 Kadar Lemak
51
4.3 KARAKTERISTIK HASIL ANALISA FT-IR BIOPLASTIK
PATI
KULIT
SELULOSA
SINGKONG
AVICEL
DAN
PH101
51
MIKROKRISTALIN
DENGAN
PEMLASTIS
SORBITOL
4.4 KARAKTERISTIK MORFOLOGI PATI KULIT SINGKONG
55
DENGAN SEM (SCANNING ELECTRON MICROSCOPE)
4.5 KARAKTERISTIK PROFIL GELATINISASI PATI DENGAN
56
RVA (RAPID VISCO ANALYZER)
4.6 HASIL KARAKTERISTIK BIOPLASTIK DARI PATI KULIT
59
SINGKONG
4.6.1 Pengaruh
Penambahan
Mikrokristalin
Selulosa
dan
59
dan
61
Pemlastis Sorbitol Terhadap Densitas Bioplastik
4.6.2 Pengaruh
Penambahan
Mikrokristalin
Selulosa
Pemlastis Sorbitol Terhadap Sifat Kekuatan Tarik Bioplastik
4.6.3 Pengaruh
Penambahan
Mikrokristalin
Selulosa
dan
64
Pemlastis Sorbitol Terhadap Pemanjangan Pada Saat Putus
Bioplastik
4.6.4 Pengaruh
Penambahan
Mikrokristalin
Selulosa
dan
66
Pemlastis Sorbitol Terhadap Sifat Penyerapan Air Bioplastik
xi
Universitas Sumatera Utara
4.7 KARAKTERISTIK
HASIL
ANALISA
MORFOLOGI
68
PATAHAN BIOPLASTIK PATI KULIT SINGKONG DENGAN
MIKROKRISTALIN
SELULOSA
DAN
PEMLASTIS
SORBITOL
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
71
5.1 KESIMPULAN
71
5.2 SARAN
72
DAFTAR PUSTAKA
73
LAMPIRAN
83
xii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Struktur Molekul Selulosa
10
Gambar 2.2
Struktur Kimia Sorbitol
12
Gambar 2.3
Pengaruh Temperatur Gelatinisasi Terhadap Viskositas
13
Pati
Gambar 2.4
Perubahan Granula Pati Selama Proses Gelatinisasi
14
dan Retrogradasi
Gambar 2.5
Diagram skematik dari proses ultrasonikasi MCC
15
Gambar 3.1
Flowchart Pembuatan Pati Kulit Singkong
35
Gambar 3.2
Flowchart Prosedur Analisa Kadar Pati
36
Gambar 3.3
Flowchart Pembuatan Kurva Standar Untuk Pengujian
37
Kadar Amilosa
Gambar 3.4
Flowchart Analisa Pengujian Kadar Amilosa
38
Gambar 3.5
Flowchart Uji Kadar Air
39
Gambar 3.6
Flowchart Analisa Uji Kadar Lemak Pati
40
Gambar 3.7
Flowchart Prosedur Analisa Kadar Protein
41
Gambar 3.8
Flowchart Analisa Uji Kadar Abu Pati
42
Gambar 3.9
Flowchart Analisa Gugus Fungsi Fourier Transform
42
InfraRed (FT-IR)
Gambar 3.10
Flowchart Pembuatan Bioplastik
43
Gambar 3.11
Flowchart Analisa Densitas
44
Gambar 3.12
Flowchart Analisa Gugus Fungsi Fourier Transform
44
InfraRed (FT-IR)
Gambar 3.13
Flowchart Pengujian Sifat Kuat Tarik
45
Gambar 3.14
Flowchart Pengujian Perpanjangan pada saat putus
45
Gambar 3.15
Flowchart Analisa Ketahanan terhadap Air
46
Gambar 3.16
Flowchart Analisa Scanning Electron Microscope
46
(SEM)
Gambar 4.1
(a) Kulit singkong
47
xiii
Universitas Sumatera Utara
(b) Pati Kulit singkong
47
Gambar 4.2
Hasil Analisis FT-IR
52
Gambar 4.3
Hasil SEM pati kulit singkong perbesaran 10000 kali
55
Gambar 4.4
Grafik Profil Gelatinisasi Pati Kulit singkong yang
57
Diukur dengan RVA (Rapid Visco Analyzer)
Gambar 4.5
Pengaruh
Penambahan
Mikrokristalin
Selulosa
59
danPlasticizer Sorbitol Terhadap DensitasBioplastik
Gambar 4.6
Pengaruh
Penambahan
Mikrokristalin
Selulosa
61
danPlasticizer Sorbitol Terhadap Sifat Kekuatan Tarik
(Tensile Strength) Bioplastik
Gambar 4.7
Pengaruh
Penambahan
Mikrokristalin
Selulosa
64
danPlasticizer Sorbitol Terhadap Pemanjangan Pada
Saat Putus (Elongation AT break)Bioplastik
Gambar 4.8
Pengaruh
Penambahan
Mikrokristalin
Selulosa
66
danPlasticizer Sorbitol Terhadap Penyerapan Air
(Water Uptake)Bioplastik
Gambar 4.9
Hasil Analisa Morfologi Patahan (a) Bioplastik Pati
68
Kulit Singkong dan (b) Bioplastik Pati Kulit Singkong
Dengan Mikrokristalin Selulosa dan Pemlastis Sorbitol
di Perbesaran 10000x
Gambar C.1
Pati Kulit Singkong
88
Gambar C.2
Mikrokristalin Selulosa (MCC)
88
Gambar C.3
Proses Pembuatan Larutan Mikrokristalin Selulosa
89
(MCC), Sorbitol dan Aquades
Gambar C.4
Sorbitol
89
Gambar C.5
Proses Pembuatan Bioplastik
90
Gambar C.6
Alat Ultrasonikasi
90
Gambar C.7
Alat Uji Tarik (Tensile Strength)
91
Gambar C.8
Alat Uji FTIR (Fourier Transform Infra - Red)
91
Gambar C.9
Alat Uji SEM (Scanning Electron Microscopy)
92
Gambar C.10
Produk Bioplastik
93
Gambar D.1
Hasil FTIR Mikrokristalin Selulosa (MCC)
94
xiv
Universitas Sumatera Utara
Gambar D.2
Hasil FTIR Pati Kulit Singkong
94
Gambar D.3
Hasil FTIR Bioplastik Pati Kulit Singkong Tanpa
95
Pengisi Mikrokristalin Seluosa (MCC) Dan
Tanpa
Plasticizer Sorbitol
Gambar D.4
Hasil FTIR Produk Bioplastik dengan Plasticizer
95
Sorbitol Dan Tanpa Penambahan Mmikrokristalin
Selulosa (MCC)
Gambar D.5
Hasil FTIR Produk Bioplastik dengan Penabahan
96
Plasticizer Sorbitol Dan Penambahan Mikrokristalin
Selulosa (MCC)
Gambar D.6
Hasil Uji Kadar Air, Protein, Lemak, Rva Pati Kulit
97
Singkong Dan RVA Larutan Bioplastik Dari Pati Kulit
Singkong Dengan Pengisi Mikrokristalin Selulosa Dan
Plasticizer Sorbitol
Gambar D.7
Hasil Uji Kadar Pati, Kadar Amilosa dan Kadar
98
Amilopektin
xv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.1
Penelitian-penelitian Bioplastik
1
Tabel 2.1
Komponen Kimia Kulit Pati Singkong
9
Tabel 2.2
Sifat mikrokristalin selulosa PH 101
11
Tabel 4.1
Hasil Analisa Pati Kulit Singkong
48
Tabel 4.2
Hasil Keterangan Gugus Fungsi Pati Kulit Singkong
52
Menggunkan
Tabel 4.3
Perubahan Bilangan Gelombang Pada Bioplastik Pati
54
Kulit Singkong, Bioplastik Pati-Sorbitol, dan Bioplastik
Pati-Sorbitol-MCC
Tabel 4.4
Data Profil Gelatinisasi Pati Kulit singkong Hasil
57
Pengukuran RVA (Rapid Visco Analyzer)
Tabel A.1
Data Hasil Analisis Pati Kulit Singkong
82
Tabel A.2
Data Hasil Analisis RVA (Rapid Visco Analyzer) Pati
82
Kulit Singkong
Tabel A.3
Data Hasil Analisis Densitas (Density)
83
Tabel A.4
Data Hasil Analisis Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
83
Tabel A.5
Data Hasil Analisis Pemanjangan Saat Putus (Elongation
84
at Break)
Tabel A.6
Data Hasil Analisis Penyerapan Air (Water Uptake)
84
Tabel A.7
Data Hasil Analisis Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
85
Bioplastik Dengan Pelarut NaOH
xvi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran A
DATA PENELITIAN
A.1
DATA
82
HASIL
ANALISIS
PATI
KULIT
82
DATA HASIL ANALISIS RVA (RAPID VISCO
82
SINGKONG
A.2
ANALYZER) PATI KULIT SINGKONG
A.3
DATA HASIL DENSITAS (DENSITY)
83
A.4
DATA HASIL KEKUATAN TARIK (TENSILE
83
STRENGTH)
A.5
DATA HASIL PEMANJANGAN SAAT PUTUS
84
(ELONGATION AT BREAK)
A.6
DATA HASIL PENYERAPAN AIR (WATER
84
UPTAKE)
A.7
DATA HASIL KEKUATAN TARIK (TENSILE
85
STRENGTH) BIOPLASTIK DENGAN PELARUT
NaOH
Lampiran B
CONTOH PERHITUNGAN
86
B.1
86
PERHITUNGAN KADAR ABU PATI KULIT
SINGKONG
Lampiran C
B.2
PERHITUNGAN DENSITAS
86
B.3
PERHITUNGAN KETAHANAN TERHADAP AIR
87
DOKUMENTASI PENELITIAN
88
C.1
PATI KULIT SINGKONG
88
C.2
MIKROKRISTALIN SELULOSA (MCC)
88
C.3
PROSES
89
PEMBUATAN
MIKROKRISTALIN
LARUTAN
SELULOSA
(MCC),
SORBITOL DAN AQUADES
C.4
SORBITOL
89
C.5
PROSES PEMBUATAN BIOPLASTIK
90
xvii
Universitas Sumatera Utara
C.6
ALAT ULTRASONIKASI
90
C.7
ALAT UJI TARIK (TENSILE STRENGTH)
91
C.8
ALAT UJI FTIR (FOURIER TRANSFORM INFRA-
91
RED)
C.9
ALAT
UJI
SEM
(SCANNING
ELECTRON
92
MICROSCOPY)
Lampiran D
C.10 PRODUK BIOPLASTIK
93
HASIL PENGUJIAN LAB ANALISIS DAN INSTRUMEN
94
D.1
HASIL FTIR MIKROKRISTALIN SELULOSA
94
(MCC)
D.2
HASIL FTIR PATI KULIT SINGKONG
D.3
HASIL
FTIR
BIOPLASTIK
SINGKONG
PATI
TANPA
94
KULIT
95
PENGISI
MIKROKRISTALIN SELULOSA DAN TANPA
PLASTICIZER SORBITOL
D.4
HASIL FTIR PRODUK BIOPLASTIK DENGAN
95
PENAMBAHAN PLASTICIZER SORBITOL DAN
TANPA
PENAMBAHAN
MIKROKISTALIN
SELULOSA (MCC)
D.5
HASIL FTIR PRODUK BIOPLASTIK DENGAN
96
PENAMBAHAN PLASTICIZER SORBITOL DAN
DENGAN PENAMBAHAN MIKTOKRISTALIN
SELULOSA (MCC)
D.6
HASIL UJI KADAR AIR, PROTEIN, LEMAK,
97
RVA PATI KULIT SINGKONG DAN RVA
LARUTAN BIOPLASTIK DARI PATI KULIT
SINGKONG
DENGAN
MIKROKRISTALIN
PENGISI
SELULOSA
DAN
PLASTICIZER SORBITOL
D.7
HASIL UJI KADAR PATI, KADAR AMILOSA
98
DAN KADAR AMILOPEKTIN
xviii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
PV
B
S
HPV
CPV
AOAC
MCC
ASTM
FT-IR
SEM
RVA
UTM
Peak Viscosity
Breakdown
Setback
hot paste viscosity
cold paste viscosity
Official Methods of Analysis
Microcrystalline Cellulose
American Standart Testing of Material
Fourier Transform-Infra Red
Scanning Electron Microscopy
Rapid Visco Analyzer
Ultimate Tensile Machine
xix
Universitas Sumatera Utara