HASIL DAN PEMBAHASAN
SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)
4.7 PENGARUH VARIASI PENGISI KITOSAN DAN KONSENTRASI HCl SEBAGAI PELARUT KITOSAN TERHADAP SIFAT
KEKUATAN TARIK BIOPLASTIK PATI BIJI DURIAN DENGAN PEMLASTIS GLISEROL
Analisa sifat kekuatan tarik bioplastik ditentukan dengan menggunakan ASTM D882. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan material terhadap gaya tarik. Hasil analisa pengaruh variasi pengisi kitosan dan konsentrasi HCl sebagai pelarut kitosan terhadap sifat kekuatan tarik bioplastik pati biji durian pada larutan pati 20%w/v, temperatur pemanasan 75oC dan dengan pemlastis gliserol 30%w disajikan pada Gambar 4.8 berikut ini.
Gambar 4.8 Pengaruh Variasi Pengisi Kitosan dan Konsentrasi HCl sebagai Pelarut Kitosan Terhadap Sifat Kekuatan Tarik Bioplastik Pati Biji Durian dengan Pemlastis Gliserol
Gambar 4.8 menunjukkan hubungan pengaruh variasi pengisi kitosan dan konsentrasi HCl sebagai pelarut kitosan terhadap sifat kekuatan tarik bioplastik pati biji durian pada larutan pati 20%w/v, temperatur pemanasan 75oC dan dengan pemlastis gliserol 30%w. Dari gambar 4.8 dapat dilihat nilai kekuatan tarik bioplastik tertinggi terjadi pada penambahan kitosan 5 gram dan konsentrasi HCl 0,9% dimana nilai kekuatan tarik adalah sebesar 6,396 MPa. Nilai kekuatan tarik terendah terjadi pada penambahan kitosan 3 gram dan konsentrasi pelarut HCl 1,3% dengan nilai kekuatan tarik sebesar 1,372 MPa.
Peningkatan nilai kekuatan tarik bioplastik pati biji durian disebabkan oleh penambahan pengisi kitosan dan penurunan konsentrasi HCl. Semakin banyak
0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 3 3,5 4 4,5 5 5,5 K ek u at an T ar ik ( M P a)
Pengisi Kitosan (gram)
HCl 0,9% HCl 1,0% HCl 1,1% HCl 1,2% HCl 1,3% Tanpa Pengisi
pengisi kitosan yang ditambahkan dan semakin kecil konsentrasi HCl yang digunakan, maka semakin tinggi nilai kekuatan tarik yang dihasilkan. Kekuatan tarik yang tinggi dikaitkan dengan banyaknya ikatan hidrogen antara rantai pati.Ikatan ini memberikan kontribusi pada kekompakan dan fleksibilitas yang rendah. Kenaikan nilai kekuatan tarik ini akan terus terjadi sampai pelarut HCl tidak lagi mampu melarutkan kitosan. Dari gambar terlihat nilai kekuatan tarik menurun pada penambahan pengisi kitosan 5,5 gram dan konsentrasi HCl 0,9% dengan nilai kekuatan tarik sebesar 2,646 MPa. Bertambahnya jumlah kitosan menyebabkan daya larut kitosan dalam pelarut HCl semakin berkurang [56]. Utami, dkk (2014) melaporkan bahwa nilai kekuatan tarik mengalami penurunan pada perbandingan pati:kitosan 5:5. Pada penambahan kitosan yang mencapai setengah berat campuran terdapat kitosan yang tidak larut sehingga proses pencampuran kurang homogen. Proses pencampuran yang kurang homogen mengakibatkan distribusi molekul komponen penyusun plastik kurang merata, sehingga nilai kekuatan tarik mengalami penurunan [57]. Kekuatan tarik yang rendah juga disebabkan penggunaan pelarut dalam pembuatan bioplastik. Berdasarkan penelitian Dasuki, dkk (2013) yang menyatakan bahwa penambahan pelarut mempengaruhi karakteristik film bioplastik tepung porang, namun tidak menunjukkan perbedaan gugus fungsi yang terbentuk. Semakin besar penambahan pelarut, sifat kekuatan tarik film bioplastik cenderung menurun [59]. Begitu pula jika konsentrasi pelarut yang digunakan semakin besar, maka kekuatan tarik akan semakin menurun [60]. Febrianto, dkk (2014) menyatakan bahwa semakin banyak konsentrasi pelarut yang digunakan, proses gelatinisasi pati terjadi dengan cepat dan memberikan tingkat kelunakan yang besar pada sampel [61].
Penambahan kitosan bertujuan untuk mengisi dan meningkatkan kekompakan bioplastik yang terbentuk, sehingga ketahanan bioplastik ketika dilakukan pengujian kekuatan tarik akan meningkat. Dari hasil analisa FTIR bioplastik pati biji durian dengan pengisi kitosan muncul gugus O-H yang merupakan ikatan hidrogen pada bilangan gelombang 3649,32 cm-1 dan pada bilangan gelombang 3603,03 cm-1. Gugus N-H juga muncul pada gelombang 1546,91 cm-1. Sedangkan pada bioplastik pati biji durian tanpa pengisi kitosan gugus O-H hanya muncul pada bilangan gelombang 3649,32 cm-1. Penambahan gugus O-H dan N-H menunjukkan terjadinya
ikatan antara pati biji durian dengan kitosan yang akan meningkatkan nilai kekuatan tarik bioplastik. Hal tersebut sesuai dengan Utari, dkk (2008) menyatakan semakin besar konsentrasi kitosan maka semakin banyak ikatan hidrogen yang terbentuk dalam bioplastik sehingga ikatan kimianya akan semakin kuat dan semakin sulit untuk diputus [28].
Besarnya nilai kekuatan tarik berbanding lurus dengan nilai densitas. Semakin besar densitas bioplastik akan semakin besar nilai kekuatan tariknya. Dari hasil analisa densitas diperoleh nilai densitas terbesar pada penambahan pengisi kitosan 5 gram dan konsentrasi HCl 0,9% yaitu sebesar 1,747 gram/cm3. Hal ini disebabkan semakin meningkatnya kerapatan ikatan antar molekul dalam bioplastik akibat meningkatnya ikatan hidrogen saat penambahan kitosan, sehingga bioplastik yang terbentuk semakin bersifat kuat sekaligus kaku.
Dari hasil analisa profil gelatinasi pati, meningkatnya temperatur gelatinisasi menyebabkan viskositas terus meningkat. Proses gelatinasi bioplastik pati biji durian dengan penambahan pengisi kitosan terjadi pada suhu 69,65oC. Keadaan pembuatan bioplastik pada suhu pemanasan yang melewati suhu gelatinasi bioplastik menghasilkan larutan bioplastik yang semakin lama semakin berwarna kecoklatan, semakin jenuh, dan terlalu masak seiring temperatur yang semakin meningkat. Ini mempengaruhi bioplastik yang dihasilkan dimana bioplastik tersebut memiliki kekuatan tarik yang semakin lemah.
Hasil analisa SEM terhadap patahan bioplastik tanpa pengisi kitosan menunjukan adanya rongga yang kosong. Sedangkan hasil analisa SEM terhadap patahan bioplastik dengan pengisi kitosan menunjukan tidak ada rongga kosong yang menghasilkan struktur bioplastik tampak lebih rapat dan kompak, sehingga nilai kekuatan tarik bioplastik semakin baik.
Dari gambar 4.8 tersebut juga dapat dilihat adanya pengaruh konsentrasi HCl sebagai pelarut kitosan terhadap kekuatan tarik bioplastik. Kelarutan kitosan dalam HCl menurun seiring dengan peningkatan konsentrasi HCl, sehingga nilai kekuatan tarik bioplastik menurun. Menurut Savitri, dkk (2010) kitosan tidak larut dalam air, namun larut dalam asam organik pada pH di bawah 6. Kitosan larut dalam asam mineral pekat seperti HCl dan HNO3, pada konsentrasi 1%, tetapi tidak larut dalam H2SO4 [14].
4.8 PENGARUH VARIASI PENGISI KITOSAN DAN KONSENTRASI HCl SEBAGAI PELARUT KITOSAN TERHADAP SIFAT PEMANJANGAN PADA SAAT PUTUS BIOPLASTIK PATI BIJI DURIAN DENGAN PEMLASTIS GLISEROL
Analisa sifat pemanjangan saat putus pada bioplastik ditentukan dengan menggunakan ASTM D882. Hasil analisa pengaruh variasi pengisi kitosan dan konsentrasi HCl sebagai pelarut terhadap sifat pemanjangan pada saat putus bioplastik pati biji durian pada larutan pati 20%w/v, temperatur pemanasan 75oC dan dengan pemlastis gliserol 30%w disajikan pada Gambar 4.9.
Gambar 4.9 Pengaruh Variasi Pengisi Kitosan dan Konsentrasi HCl sebagai Pelarut Kitosan Terhadap Sifat Pemanjangan Pada Saat Putus Bioplastik Pati Biji Durian dengan Pemlastis Gliserol
Gambar 4.9 menunjukkan hubungan pengaruh variasi pengisi kitosan dan konsentrasi HCl sebagai pelarut kitosan terhadap sifat pemanjangan pada saat putus bioplastik pati biji durian pada larutan pati 20%w/v, temperatur pemanasan 75oC dan dengan pemlastis gliserol 30%w. Dari gambar 4.9 di atas nilai pemanjangan pada saat putus terbesar terjadi pada penambahan pengisi kitosan 3 gram dan konsentrasi HCl 1,3% dimana nilai pemanjangan pada saat putus adalah sebesar 10,715%. Nilai pemanjangan pada saat putus terendah terjadi pada penambahan kitosan 5 gram dan konsentrasi HCl 0,9% dengan nilai pemanjangan pada saat putus sebesar 2,935%.
Penurunan nilai pemanjangan pada saat putus bioplastik pati biji durian disebabkan oleh penambahan pengisi kitosan dan penurunan konsentrasi HCl.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 3 3,5 4 4,5 5 5,5 P em an jan gan p ad a S aat P u tu s (% )
Pengisi Kitosan (gram)
HCl 0,9% HCl 1,0% HCl 1,1% HCl 1,2% HCl 1,3% Tanpa Pengisi
Semakin banyak pengisi kitosan yang ditambahkan dan semakin kecil konsentrasi HCl yang digunakan maka semakin rendah nilai pemanjangan pada saat putus yang dihasilkan. Hal ini disebabkan semakin meningkatnya kerapatan ikatan antar molekul dalam bioplastik akibat meningkatnya ikatan hidrogen saat penambahan kitosan, sehingga bioplastik yang terbentuk semakin bersifat kuat sekaligus kaku. Penurunan nilai pemanjangan pada saat putus bioplastik ini akan terus terjadi sampai pelarut HCl tidak lagi mampu melarutkan kitosan. Pada gambar terlihat nilai pemanjangan pada saat putus meningkat pada penambahan pengisi kitosan 5 gram dan konsentrasi HCl 0,9% yaitu 8,36%. Bertambahnya jumlah kitosan menyebabkan daya larut kitosan dalam pelarut HCl semakin berkurang sehingga tidak lagi terjadi peningkatan ikatan hidrogen yang menurunkan nilai pemanjangan pada saat putus [56]. Adanya gliserol ditambahkan mengakibatkan interaksi langsung antara rantai pati yang sebagian berkurang karena pembentukan ikatan hidrogen dengan gliserol, mengakibatkan rantai polimer lebih leluasa bergerak bebas [62]. Molekul gliserol akan mengganggu kekompakan molekul-molekul penyusun bahan, sehingga interaksi intermolekul menurun dan mobilitas polimer meningkat. Kondisi ini menyebabkan fleksibilitas edible film meningkat. Selanjutnya menyebabkan edible film mengalami kemuluran dan kekuatan tariknya semakin menurun [63].
Dari gambar 4.8 juga dapat dilihat adanya pengaruh penurunan konsentrasi pelarut HCl terhadap nilai pemanjangan pada saat putus bioplastik. Dari hasil analisa diperoleh nilai pemanjangan pada saat putus terbaik terjadi ada konsentrasi pelarut HCl 1,3%. Semakin tinggi konsentrasi pelarut HCl yang ditambahkan akan meningkatkan nilai pemanjangan pada saat putus bioplastik. Konsentrasi pelarut HCl yang tinggi menyebabkan kitosan tidak larut dengan sempurna sehingga bioplastik yang dihasilkan lebih elastis. Menurut Savitri, dkk (2010) kitosan tidak larut dalam air, namun larut dalam asam organik pada pH di bawah 6. Kitosan larut dalam asam mineral pekat seperti HCl dan HNO3, pada konsentrasi 1%, tetapi tidak larut dalam H2SO4 [14].