Industri galvanis dalam melakukan program produksi bersih dengan cara memanfaatkan hasil samping industri. Meningkatnya kebutuhan masyarakat akan produk dari industri galvanis, maka akan meningkatkan juga hasil samping industri berupa limbah industri galvanis. Pada industri galvanis sistim hot dip, seng merupakan bahan pelapis untuk besi. Bahan pelapis berupa seng konsentrat dalam bentuk balok yang dipanaskan pada suhu 435o C – 450o C, hingga mencair dan dapat melapisi besi. Setelah proses pelapisan, maka seng yang tersisa akan mengapung, dan harus dikeluarkan dari tempat proses pelapisan. Hasil samping ini disebut seng dross. Hasil samping yang dihasilkan berupa padatan dan potensinya cukup banyak
Pemanfaatan hasil samping industri galvanis bertujuan untuk meningkatkan nilai tambah hasil samping industri galvanis tersebut. Pada proses peningkatan nilai tambah, perlu diidentifikasi jenis dan komposisi, sehingga akan diperoleh metode pemanfaatan yang terbaik. Penelitian tentang peningkatan nilai tambah seng dross belum banyak dikaji oleh peneliti. Penelitian terdahulu yang telah dilakukan adalah pemanfaatan hasil samping industri galvanis berupa seng dross dengan sistem amoniacal ammonium chloride (NH3-NH4Cl) (Huajun et al. 2008), seng dross dengan asam sulfat ( Barakat 1999), seng dross dengan asam asetat dan asam sulfat ( Rabah et al. 1995).
Hasil samping industri galvanis jenis seng dross mempunyai kadar seng yang cukup tinggi, menurut Maaβ et al. (2011) sebesar 90% - 98%. Nanoteknologi diharapkan dapat memanfaatkan potensi kadar seng ini, sehingga dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan nano seng oksida, yang pada saat ini pembuatan nano seng oksida dari bahan kimia komersil. Pada penelitian ini, pemanfaatan seng dross dengan menggunakan asam asetat glasial, bertujuan untuk mendapatkan seng asetat yang akan digunakan sebagai precursor untuk proses sintesa nano seng oksida. Nanoteknologi merupakan proses yang bertujuan untuk mendapatkan material yang berukuran nanometer. Proses nanoteknologi dapat dilakukan dengan 2 metode, yaitu dengan metode top-down dan metode bottom-up. Metode top-down merupakan metode dengan menggunakan proses fisika, sedangkan metode bottom-up merupakan metode yang menggunakan proses kimia. Pada penelitian ini diharapkan mendapatkan seng oksida yang berukuran nano partikel, sehingga dibutuhkan rekayasa proses sintesa nano seng oksida. Metode yang digunakan adalah metode secara bottom-up, yaitu dengan menggunakan seng asetat hasil dari ekstraksi seng dross sebagai sumber dari kandungan seng yang diperlukan dalam pembentukan nano seng oksida.
Nano seng oksida mempunyai sifat antimikroba. Sifat antimikroba dapat dimanfaatkan sebagai bahan kemasan, sehingga akan menghasilkan kemasan antimikroba. Bahan kemasan kebanyakan menggunakan bahan polimer sintetis, padahal bahan polimer sintetis mempunyai kelemahan, yaitu sulit untuk terdegradasi oleh lingkungan. Untuk mengatasi permasalahan lingkungan tersebut, maka diperlukan bahan yang dapat mudah terdegradasi oleh lingkungan, yaitu bahan kemasan yang terbuat dari polimer alami. Indonesia merupakan negara
10
yang berpotensi menghasilkan bahan polimer alami, diantaranya tanaman singkong yang menghasilkan pati tapioka. Sehingga Indonesia berpotensi untuk pengembangan bahan yang menggunakan polimer alami, misalnya bahan kemasan. Bahan kemasan yang menggunakan polimer alami dan nano seng oksida, akan terbentuk bahan kemasan yang berupa bionanokomposit. Bahan ini bersifat ramah lingkungan dan berfungsi sebagai antimikroba.
Penelitian ini bermanfaat bagi industri dalam penanganan lingkungan melalui program pemanfaatan hasil samping industri dan dapat bermanfaat juga bagi masyarakat, baik secara ekonomi maupun secara sosial. Diagram kerangka pemikiran dari penelitian ini secara keseluruhan “Rekayasa proses sintesa nano seng oksida dari hasil samping industri galvanis sebagai bionanokomposit kemasan antimikroba “ dapat dilihat pada Gambar 1.
a
Gambar 1. Kerangka Pemikiran Penelitian Menganalisis pemanfaatan
hasil samping iIndustri galvanis
Mengembangkan potensi pemanfaatan hasil samping
industri galvanis Menganalisis Teknologi dalam pemanfaatan hasil samping dan penangananan
lingkungan
Mengekstrak seng dross dan melakukan proses sintesa nano
seng oksida serta membuat bionanokomposit untuk kemasan antimikroba yang
ramah lingkungan (Proses)
Merekayasa proses sintesa nano seng oksida dari hasil samping
industri galvanis sebagai bionanokomposit kemasan antimikroba -Dampak terhadap lingkungan -Kuantitas -Pustaka -Tujuan Peneliti Nilai tambah hasil samping industri Fasilitas (alat, bahan, metode) Diagnosis kelayakan pemanfaatan hasil samping (input) Perkirakan kinerja pemanfaatan hasil samping (Output)
11
Tahapan Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dalam beberapa tahap penelitian utama yang dilaksanakan secara berurutan. Tahapan penelitian ini adalah sebagai berikut :
Penelitian pendahuluan terdiri dari dua tahapan, yaitu 1) analisis komponen bahan baku seng dross. 2) Pengecilan ukuran bahan baku.
Penelitian tahap pertama adalah proses ekstraksi seng dross dengan asam asetat glasial, bertujuan untuk mendapatkan seng asetat dengan kondisi proses yang optimum, metode yang digunakan merupakan modifikasi dari metode Barakat et al (1999). Faktor yang dapat mempengaruhi proses ekstraksi adalah suhu, waktu dan konsentrasi pelarut. Suhu yang ditetapkan adalah (130o C, 150o C dan 170o C), waktu (1 jam, 2 jam dan 3 jam) dan konsentrasi asam asetat glasial (20%, 40% dan 60%). Analisis yang dilakukan untuk mendapatkan seng asetat yang terpilih adalah rendemen, kadar seng, kristal dan kelarutan.
Penelitian tahap kedua adalah proses sintesa nano seng oksida yang bertujuan, untuk mendapatkan nano seng oksida dengan menggunakan metode sol-gel, sonokimia dan kalsinasi dengan kondisi proses yang optimum. Faktor yang mempengaruhi pada proses sonokimia adalah waktu sonikasi dan faktor yang mempengaruhi pada proses sol-gel adalah pH. Pada proses ini ditetapkan waktu sonikasi adalah 45 menit, 60 menit dan 75 menit dan pH adalah 8, 10, 12. Analisis yang dilakukan untuk mendapatkan nano seng oksida yang terpilih adalah rendemen, komposisi, ukuran partikel, struktur kristal dan morfologi.
Penelitian tahap ketiga adalah pengembangan bionanokomposit, bertujuan untuk mendapatkan formulasi bionanokomposit dengan menggunakan nano seng oksida. Faktor yang mempengaruhi dalam pembentukan bionanokomposit adalah polimer sintetis yang digunakan dan bahan aditif yang ditambahkan. Sehingga pada proses ini ditetapkan konsentrasi polivinil alkohol (0,5%, 1,0% dan 1,5%) dan konsentrasi nano seng oksida (0,05%, 0,10% dan 0,15%). Analisis yang dilakukan untuk mendapatkan bionanokomposit yang terpilih adalah sifat mekanis, morfologi dan biodegradasi.
Penelitian tahap keempat adalah penggunaan bionanokomposit kemasan antimikroba, bertujuan untuk mendapatkan formulasi bionanokomposit sebagai kemasan antimikroba untuk daging. Faktor yang mempengaruhi adalah jumlah bahan aditif sebagai antimikroba yang digunakan dan lama waktu penyimpanan. Pada proses ini ditetapkan konsentrasi nano seng oksida ( 0%, 1%, 2%, 3% dan 4%) dan waktu penyimpanan (2 hari, 4 hari, 6 hari dan 8 hari). Analisis yang dilakukan untuk mendapatkan bionanokomposit sebagai kemasan antimikroba adalah sifat mekanis, antimikroba, pH, warna, bau dan pertumbuhan mikroba.
Pemanfaatan nano seng oksida dari hasil samping industri galvanis sebagai bionanokomposit untuk kemasan antimikroba, ini dapat memberikan sesuatu yang positif untuk pengembangan pada industri kemasan, industri agro dan industri pangan. Adapun tahapan penelitian dapat dilihat pada Gambar 2.
12
Gambar 2 Diagram alir tahapan penelitian rekayasa proses sintesa nano seng oksida dari hasil samping industri galvanis untuk bionanokomposit kemasan antimikroba
13
Metode Penelitian dan Analisis Data
Metode penelitian ini dimulai dengan melakukan kunjungan ke industri galvanis didaerah Cikarang. Industri ini menghasilkan hasil samping berupa seng dross, abu seng dan scrap. Pada kunjungan ini dilakukan diskusi dengan para industriawan setempat tentang penanganan hasil samping pada industri dan pengambilan bahan penelitian. Untuk memperkuat analisis dilakukan pengambilan data sekunder dengan metode desk study berupa penelusuran literatur. Analisis dan pengolahan data yang diperoleh dilakukan dengan metode statistik.
Tempat dan Waktu
Penelitian telah dilaksanakan di Laboratorium Lingkungan Balai Besar Kimia dan Kemasan. Laboratorium pengujian Badan Tenaga Atom Nasional. Laboratorium Instrumen, Fisika FMIPA IPB. Laboratorium Instrumen Fisika FMIPA ITB. Laboratorium Kimia FMIPA Kimia UGM. Laboratorium Kemasan Dept TIN IPB. Laboratorium Terapan Dasar Dept TIN IPB.
Penelitian ini dilakukan dari bulan Februari 2013 sampai Agustus 2014
Ekstraksi Seng Asetat dari Seng Dross Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi seng dross dari hasil samping industri galvanis dengan proses hot-dip dari kawasan Cikarang, asam asetat glasial (Merck), asam nitrat (Merck), larutan standar seng, seng asetat (Merck), aquades, dan bahan kimia untuk analisis.
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah pengecil partikel (crusher), gunting logam, saringan, peralatan gelas, oven memmert, pemanas listrik selecta multimatic 5N, magnetic stirrer magsuda SM 60N, pendingin tegak, stopwatch seiko, neraca analitik satorius BSA 2245-CW, pengaduk, termometer, saringan gooch, Atomic Absorption Spectrofotometer (AAS) Shimatsu, X-Ray Diffraction (XRD) GPC type Emma.
Metode Penelitian
Penelitian dilakukan dalam 3 tahap, yaitu (1) Tahap pengecilan seng dross, (2) tahap proses ekstraksi, (3) tahap analisis hasil.
Tahap Pengecilan Partikel. Seng dross dipanaskan menjadi bentuk lempengan, kemudian lempengan digunting, dan selanjutnya seng dikecilkan ukurannya, sehingga menghasilkan partikel kecil berukuran ± 100 mesh. Serbuk seng kemudian diayak untuk memperoleh ukuran partikel seragam.
Tahap Proses Ekstraksi. Partikel seng dross sebanyak 20 g diekstraksi dengan asam asetat glasial melalui pemanasan digunakan sistem pendingin tegak. Pada proses ini digunakan beberapa variabel, yaitu waktu ekstraksi 1 jam, 2 jam, 3 jam, suhu ekstraksi 130o C, 150o C, dan 170o C, serta konsentrasi asam asetat glasial 20%, 40%, dan 60% dengan volume larutan 100 ml ( asam asetat dan aquades). Hasil ekstraksi yang diperoleh dipisahkan antara endapan kristal yang
14
terbentuk dan cairan dengan cara penyaringan. Diagram proses dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3 Diagram alir proses ekstraksi seng asetat dari seng dross
Tahap Analisis Hasil. Hasil ekstraksi. kristal seng asetat yang terbentuk dianalisis dengan menggunakan Atomic Absorption Spectrofotometer(AAS) untuk mengetahui konsentrasi seng yang terdapat di dalam kristal seng asetat. Selain itu, kristal seng asetat dikarakterisasi menggunakan X-ray Diffraction (XRD) untuk mengidentifikasi kristal seng asetat yang terbentuk.
Pengecilan partikel Proses ekstraksi Suhu (o C) = 130, 150,170 Waktu (jam) = 1, 2, 3
Konsentrasi asam asetat (%) = 20, 40, 60
Penyaringan
Pengeringan, suhu 30o C
Karakterisasi hasil : AAS, XRD
Selesai Analisis Mulai seng dross Asam asetat glasial dan aquades Seng asetat
15 Rancangan Percobaan
Rancangan percobaan pada tahap ini menggunakan rancangan acak lengkap faktorial yang terdiri dari tiga faktor, yaitu suhu yang digunakan dengan tiga taraf (130o C, 150o C, 170o C) (faktor A) dan konsentrasi asam asetat glasial yang digunakan dengan tiga taraf (20%, 40%, 60%) (Faktor B), serta waktu proses ekstraksi yang digunakan dengan tiga taraf ( 1 jam, 2 jam, 3 jam ) (faktor C) dengan 2 ulangan, apabila terdapat pengaruh nyata dilanjutkan dengan uji Duncan’s multiple range test (DMRT) pada jenjang nyata 5%. Model umum rancangan percobaan yang digunakan dalam tahap ini adalah sebagai berikut : Yijkl = µ + Ai + Bj + Ck + (AB)ij + (BC)jk + (AC)ik + (ABC)ijk +Ɛijkl
Dimana :
Yijkl = Nilai respon yang diamati µ = Efek rata-rata yang sebenarnya
Ai = Pengaruh suhu dari taraf ke-i i = (130o C, 150o C, 170o C )
Bj = Pengaruh konsentrasi asam asetat glasial dari taraf kej j = (20%, 40% , 60%)
Ck = Pengaruh waktu dari taraf k k = (1 jam, 2 jam, 3 jam) (AB)ij = Pengaruh interaksi taraf ke-i faktor A dan taraf ke-j faktor B (BC)jk = Pengaruh interaksi taraf ke-j faktor B dan taraf ke-k faktor C (AC)ik = Pengaruh interaksi taraf ke-i faktor A dan taraf ke-k faktor C (ABC)ijk = Pengaruh interaksi antara suhu taraf ke-i, konsentrasi taraf ke-j,
waktu taraf ke-k Ɛijkl = Galat percobaan
Rekayasa Proses Sintesa Nano Seng Oksida Menggunakan Seng Asetat Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi seng asetat dari hasil samping industri galvanis, aquades, natrium hidroksida (Merck), metanol (Merck) dan bahan kimia untuk analisis.
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sonikator CT. chromtech sound enclosure, oven memmert, tanur yamato muffle furnace FP 32, magnetic stirrer magsuda SM 60N, peralatan gelas, thermometer, neraca analitik Sartorius BSA 2245-CW, pH meter horiba D52, stopwatch Seiko, cawan, Partikel Size Analysis (PSA) Vasco, X-Ray Diffraction (XRD)GPC type Emma, Transmission Electron Microscope (TEM) JEOL JEM 1400, Scanning Electron Microscope (SEM)dan Electron Dispersive Spectroscopy (EDS) Philips type SEM 515.
Metode Penelitian
Penelitian dilakukan 2 tahap, yaitu (1) Tahap proses sintesa nano seng oksida, (2) Tahap karakterisasi nano seng oksida.
16
Tahap Proses Sintesa Nano Seng Oksida.
Seng asetat sebanyak 10 g dilarutkan dalam metanol 100 ml, diaduk selama 15 menit, kemudian disaring. Larutan seng asetat disonikasi selama 30 menit. Larutan seng asetat ditambahkan larutan natrium hidroksida 10% sesuai dengan pH yang ditentukan yaitu pH 8, pH 10, pH 12, disonikasi kembali dengan ketentuan selama 15 menit, 30 menit dan 45 menit. Larutan diendapkan selama 24 jam, pisahkan endapan dan cairan, endapan dikeringkan dioven pada suhu 100o C selama 8 jam, selanjutnya di kalsinasi pada suhu 800o C selama 3 jam. Diagram proses dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4 Diagram alir proses sintesa nano seng oksida dari seng asetat Proses pelarutan seng asetat
Pengadukan 30 menit Proses Sintesa nanopartikel Waktu sonikasi pertama = 30 menit pH : 8, 10, 12.
Waktu sonikasi : 15, 30, 45 menit Pengendapan selama 24 jam
Pemisahan endapan Pengeringan Suhu = 100 oC; Waktu = 8 jam
Kalsinasi
Suhu = 800 o C; waktu = 3 jam Penghalusan partikel
Karakterisasi hasil :
PSA, XRD, SEM, TEM, EDS
Selesai
Seng asetat dari seng dross
Metanol
Natrium hidroksida 10%
Cairan
Nano seng oksida Mulai
17
Tahap Karakterisasi Nano Seng Oksida.
Hasil proses sintesa nano seng oksida yang terbentuk dianalisis ukuran partikel dengan menggunakan Particle Size Analysis (PSA), Identifikasi kristal nano seng oksida yang terbentuk digunakan X-Ray Diffraction (XRD) dan mengetahui morfologi permukaan dan kandungan senyawa kimia yang terbentuk digunakan Scanning Electron Microscope dan Electron Dispersive Spectroscopy (SEM-EDS), serta mengetahui struktur dan ukuran partikel yang terbentuk digunakan Transmission Electron Microscope (TEM).
Rancangan Percobaan
Rancangan percobaan pada tahap ini menggunakan rancangan acak lengkap faktorial yang terdiri dari dua faktor yaitu waktu sonikasi yang digunakan tiga taraf (45 menit, 60 menit, 75 menit ) (faktor D) dan pH yang digunakan tiga taraf (8, 10, 12 ) (faktor E) dengan 2 ulangan. Apabila terdapat pengaruh nyata dilanjutkan dengan uji Duncan’s multiple range test (DMRT) pada jenjang nyata 5%. Model umum rancangan percobaan yang digunakan dalam tahap ini adalah sebagai berikut :
Yijk = µ + Di + Ej + (DE)ij + Ɛ ijk Dimana :
Yijk = Nilai pengamatan akibat pengaruh waktu taraf i dan pH taraf ke-j pada ulangan ke (k= 1, 2)
µ = Rata-rata sebenarnya
Di = Pengaruh waktu sonikasi pada taraf ke-i i= (45 menit, 60 menit, 75 menit)
Ej = Pengaruh pH pada taraf ke-j j= ( 8, 10, 12)
(DE)ij = Pengaruh waktu sonikasi pada taraf ke-i dan pH pada taraf ke-j Ɛijk = galat percobaan
Pengembangan Bionanokomposit Nano Seng Oksida
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi nano seng oksida (hasil dari sintesa seng asetat dari seng dross), tepung tapioka, polivinil alkohol (PVOH) dari Bratachem, karagenan, gliserol dari Bratachem, aquades dan bahan kimia untuk analisis.
Alat yang digunakan dalam penelitian ini meliputi oven memmert, magnetik stirrer magsuda SM 60N, pemanas listrik selecta multimatic 5N, peralatan gelas, cetakan dari kaca, pengaduk, neraca analitis Sartorius BSA 2245-CW, alat analisis kuat tarik, elongasi dan jangka sorong.
18
Metode Penelitian
Penelitian ini dilakukan dalam 2 tahap, yaitu tahap proses pembuatan film bionanokomposit dan tahap karakterisasi hasil.
Gambar 5 Diagram alir proses pembuatan bionanokomposit dengan menggunakan nano partikel seng oksida
Mulai
Pengadukan 1 jam Pengadukan 15 menit
Pemanasan dan pengadukan Pemanasan 70o C dan pengadukan
Proses blending suhu 125o C Pencetakan
Pengeringan suhu 50o C, 48 jam Pendinginan 27o C, 12 jam
Karakterisasi hasil : Sifat mekanis, SEM, Biodegradasi
Selesai
Nano seng oksida dari hasil samping industri galvanis
aquades gliserin karagenan Polivinil alkohol & tapioka
Bionanokomposit nano seng oksida
19 Tahap Proses Pembuatan Film Bionanokomposit
Dalam tahapan ini dilakukan proses pembuatan film bionanokomposit, dengan variabel konsentrasi polivinil alkohol (0,5%, 1% dan 1,5%) dan konsentrasi nano seng oksida (0,05%, 0,10% dan 0,15%). Tapioka sebanyak 5%, Gliserol 1% dan karagenan 1%. Aquades sebanyak 100 ml ditambah nanopartikel seng oksida, diaduk selama 1 jam, ditambah gliserin 1% diaduk selama 15 menit, ditambah karagenan 1% diaduk selama 15 menit. Larutan dipanaskan selanjutnya ditambah polivinil alkohol. Pada saat suhu 70o C ditambah tapioka 5%. dipanaskan pada suhu 125o C sampai terjadi gelatinasi sempurna. dituang pada cetakan dengan ukuran 30 cm x 20 cm. Dikeringkan di oven pada suhu 50o C selama 48 jam. Didinginkan pada suhu 27o C. Dilepaskan film dari cetakan, disimpan dalam desikator. Diagram alir dapat dilihat pada Gambar 5.
Tahap Karakterisasi Film Bionanokomposit
Film bionanokomposit yang terbentuk dianalisis sifat mekanis untuk mengetahui kuat tarik (tensile strength) dan perpanjangan putus( elongasi), dianalisis morfologi untuk mengetahui posisi nanopartikel seng oksida pada film bionanokomposit dan dianalisis degradasi bionanokomposit dengan metode pemendaman (burial).
Rancangan Percobaan
Rancangan percobaan pada tahap ini menggunakan rancangan acak lengkap faktorial yang terdiri dari dua faktor, yaitu konsentrasi polivinil alkohol yang digunakan tiga taraf (0,5%, 1,0%, 1,5%) (faktor F) dan konsentrasi nano seng oksida yang digunakan tiga taraf (0,05%, 0,10%, 0,15%) (faktor G) dengan 2 ulangan. Apabila terdapat pengaruh nyata dilanjutkan dengan uji Duncan’s multiple range test (DMRT) pada jenjang nyata 5%. Model umum rancangan percobaan yang digunakan dalam tahap ini adalah sebagai berikut :
Yijk = µ + Fi +Gj + (FG)ij +Ɛijk Dimana :
Yijk = Nilai pengamatan akibat pengaruh konsentrasi polivinil alkohol taraf ke-i dan konsentrasi nano seng oksida taraf ke-j pada ulangan ke (k= 1,2)
µ = rata-rata umum
Fi = konsentrasi polivinil alkohol pada taraf ke-i i= (0,5%, 1,0%, 1,5% )
Gj = pengaruh konsentrasi nano seng oksida taraf ke-j j= (0,05%, 0,10%, 0,15% )
(FG)ij = pengaruh konsentrasi polivinil alkohol pada taraf ke-i dan konsentrasi nano seng oksida pada taraf ke-j
Ɛijk = galat percobaan
Rancangan Percobaan Degradasi Bionanokomposit
Rancangan percobaan pada tahap ini menggunakan rancangan acak lengkap faktorial yang terdiri dari tiga faktor, yaitu konsentrasi polivinil alkohol dengan
20
tiga taraf (0,5%, 1%, 1,5%) (faktor F) dan konsentrasi nano seng oksida dengan tiga taraf (0,05%, 0,10%, 0,15%) (Faktor G), serta waktu degradasi dengan dua taraf (2 minggu, 4 minggu) (faktor H) dengan 2 ulangan, apabila terdapat pengaruh nyata dilanjutkan dengan uji Duncan’s multiple range test (DMRT) pada jenjang nyata 5%. Model umum rancangan percobaan yang digunakan dalam tahap ini adalah sebagai berikut :
Yijkl = µ + Fi +Gj +Hk + (FG)ij + (GH)jk + (FH)ik + (FGH)ijk +Ɛijkl Dimana :
Yijkl = Nilai pengamatan akibat pengaruh konsentrasi polivinil alkohol taraf ke-i, konsentrasi nano seng oksida taraf ke-j dan waktu degradasi taraf ke- k pada ulangan ke (l = 1, 2)
µ = Rata-rata yang sebenarnya
Fi = Pengaruh konsentrasi polivinil alkohol dari taraf ke-i i = (0,5%, 1,0%, 1,5% )
Gj = Pengaruh konsentrasi nano seng oksida dari taraf ke- j j = (0,05%, 0,10%, 0,15%)
Hk = Pengaruh waktu pemendaman dari taraf ke- k (k = 2 minggu,4 minggu)
(FG)ij = Pengaruh interaksi taraf ke-i faktor F dan taraf ke-j faktor G (GH)jk = Pengaruh interaksi taraf ke-j faktor G dan taraf ke-k faktor H (FH)ik = Pengaruh interaksi taraf ke-i faktor F dan taraf ke-k faktor H (FGH)ijk = Pengaruh interaksi antara konsentrasi polivinil alkohol taraf ke-i,
konsentrasi nano seng oksida taraf ke-j dan waktu pemendaman taraf ke-k,
Ɛijkl = Galat percobaan
Penggunaan Bionanokomposit Kemasan Antimikroba .
Bahan dan Alat
Nutrien agar, daging segar dari pemotongan hewan di daerah Bekasi, kultur bakteri E. coli, Eosin Metilen Blue (EMB), NaCl, nutrient broth, tapioka, gliserol dari Bratachem, karagenan, polivinil alkohol dari Bratachem.
Cawan petri, kertas lakmus, pisau, lemari pendingin Panasonic, neraca analitis Sartorius, incubator Philips, jangka sorong, mikroskop Nikon, kaca pembesar, oven Memmert, magnetik stirrer Magsuda SM 60N, pemanas listrik Selecta multimatic 5N, peralatan gelas, cetakan dari kaca, pengaduk, neraca analitis Sartorius BSA 2245-CW, alat analisis kuat tarik, panjang putus dan jangka sorong.
Metode Penelitian
Pada penelitian ini menggunakan 2 tahap penelitian adalah : Tahap analisis pertumbuhan bakteri dengan metoda zona bening dan tahap film bionanokomposit nano seng oksida sebagai kemasan daging segar.
21 Tahap Pembuatan Bionanokomposit Antimikroba
Dalam tahapan ini dilakukan proses pembuatan film bionanokomposit, dengan konsentrasi polivinil alkohol 1% dan konsentrasi nano seng oksida (0%, 1%, 2%, 3% dan 4%). Tapioka sebanyak 5%, Gliserin 1%, karagenan 1% dan polivinil alkohol 1%. Aquades sebanyak 100 ml ditambah nanopartikel seng oksida, diaduk selama 1 jam, ditambah gliserin 1% diaduk selama 15 menit, ditambah karagenan 1% diaduk selama 15 menit. Larutan dipanaskan selanjutnya ditambah polivinil alkohol. Pada saat suhu 70o C ditambah tapioka 5%. Dipanaskan pada suhu 125o C sampai terjadi gelatinasi sempurna. Dituang pada cetakan dengan ukuran 30 cm x 20 cm. Dikeringkan di oven pada suhu 50o C selama 48 jam. Didinginkan pada suhu 27o C. dilepas film dari cetakan, disimpan dalam desikator. Diagram alir dapat dilihat pada Gambar 6.
aging segar D
Gambar 6 Diagram alir penggunaan film bionanokomposit nano seng oksida sebagai kemasan antimikroba
Mulai
Pembuatan bionanokomposit Proses penyimpanan Suhu = 9o C
Waktu (hari) = 2,4,6, 8
Konsentrasi nano seng oksida (%) : 0,1, 2, 3, 4
Analisis Mutu daging
Warna, bau, pH, bakteri E. coli
Selesai Nano seng oksida
Film Kemasan Antimikroba Daging
22
Tahap Analisis Pertumbuhan Bakteri Dengan Metode Zona Bening
Natrium agar dimasukkan kedalam cawan petri steril lebih kurang 20 ml, lalu dipadatkan. Setelah padat ditambahkan 0,1 ml kultur bakteri E. coli, lalu disebarkan dengan menggunakan batang penyebar. Film bionanokomposit seng oksida dengan kandungan nano seng oksida (0%, 1%, 2%, 3% dan 4%) dipotong dalam bentuk lingkaran. Setelah itu diletakkan diatas media agar, kemudian disimpan pada suhu lebih kurang 37o C selama 2 hari, selanjutnya dilakukan pengamatan.
Tahap Bionanokomposit Nano Seng Oksida Sebagai Kemasan Daging.
Daging segar dipotong sebesar 2x2 cm, dianalisis kandungan bakteri E. coli, pH, warna daging dan bau daging. Daging dibungkus dengan menggunakan film bionanokomposit nano seng oksida. Film yang digunakan adalah yang mengandung nano seng oksida (0 %, 1 %, 2 %, 3 % dan 4 %). Selanjutnya daging kemasan disimpan dalam lemari pendingin pada suhu 9o C. Waktu penyimpanan dilakukan selama (2 hari, 4 hari, 6 hari dan 8 hari). Selama penyimpanan dilakukan pengamatan terhadap kandungan bakteri E. coli, pH daging, warna daging dan bau daging.
Rancangan Percobaan pada Bionanokomposit
Rancangan percobaan pada tahap ini menggunakan rancangan acak lengkap faktorial yang terdiri dari satu faktor, yaitu konsentrasi nano seng oksida yang digunakan lima taraf (0%, 1%, 2%, 3%, 4%) (faktor I) dengan 2 ulangan. Apabila terdapat pengaruh nyata dilanjutkan dengan uji Duncan’s Multiple Range Test (DMRT) pada jenjang nyata 5%. Model umum rancangan percobaan yang digunakan dalam tahap ini adalah sebagai berikut :
Yijk = µ + Ii +Ɛij Dimana :
Yij = Nilai pengamatan akibat pengaruh konsentrasi nano seng oksida taraf ke-i pada ulangan ke j (j=1, 2)
µ = Rata-rata sebenarnya
Ii = pengaruh konsentrasi nano seng oksida pada taraf ke-i i = (0%, 1%, 2%, 3%, 4% )
Ɛij = galat percobaan
Rancangan Percobaan Bionanokomposit sebagai Kemasan Daging segar Rancangan percobaan pada tahap ini menggunakan rancangan acak lengkap faktorial yang terdiri dari dua faktor, yaitu konsentrasi nano seng oksida yang