Bentuk Film
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian
4.1.4.3 Pengujian Sifat Mekanik
Pengujian sifat mekanik dalam penelitian ini menggunakan beban 100 KgF dengan kecepatan 50 mm/menit. Ketebalan film 0,1 mm. Hasil pengujian sifat mekanik edible film pati – gliserol – MCC dapat dilihat pada Tabel 4.4 berikut ini:
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Sifat Mekanik Edible Film Pati – Gliserol – MCC
No Sampel Kemuluran
(%)
Kekuatan Tarik (KgF/mm²) 1 Film pati kontrol 58.38 0.200 2 Film pati+0.1 g MCC 73.97 0.167 3 Film pati+0.2 g MCC 91.74 0.217 4 Film pati+0.3 g MCC 101.48 0.150 5 Film pati+0.4 g MCC 114.82 0.317 6 Film pati+0.5 g MCC 85.66 0.317
Kekuatan tarik (Tensile strength) menunjukkan gaya maksimum yang diperlukan untuk memutuskan edible film. Edible film dengan kekuatan tarik yang tinggi akan mampu melindungi produk yang dikemasnya dari gangguan mekanik dengan baik (Suryaningrum et al dan Hasdar et al, 2011). Adapun grafik nilai % kemuluran dan nilai kekuatan tarik dari masing – masing spesimen edible film pati – gliserol – MCC dapat dilihat pada Gambar 4.13 dan 4.14 berikut :
Gambar 4. 13 Grafik Nilai % Kemuluran Edible Film Pati – Gliserol – MCC
Gambar 4. 14 Grafik Nilai Kekuatan Tarik (Tensile Strength) Edible Film Pati – Gliserol – MCC 10 : 0 10 : 0.1 10 : 0.2 10 : 0.3 10 : 0.4 10 : 0.5 0 20 40 60 80 100 120 K em ul ur an ( % ) Pati : MCC (gram) 58. 38 73. 97 91. 74 101. 48 114. 82 85. 66 10 : 0 10 : 0.1 10 : 0.2 10 : 0.3 10 : 0.4 10 : 0.5 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 Kek uat an T ar ik (K gF / m m 2 ) Pati : MCC (gram) 0.200 0.167 0.217 0.150 0.317 0.317
Dari kedua grafik di atas, terlihat bahwa % kemuluran yang paling tinggi berada pada edible film pati dengan penambahan 0,4 gram MCC dengan nilai 114,82 % dan nilai kekuatan tariknya juga tertinggi yaitu 0,317 KgF/mm2. Hal ini menunjukkan bahwa
edible film dengan penambahan 0,4 gram MCC merupakan hasil edible film yang optimum.
Penambahan 0,1 gram – 0,5 gram MCC mengakibatkan adanya perubahan kekuatan tarik. Dengan meningkatnya kadar komponen selulosa, daya regang putus
edible film tersebut meningkat, dimana elongasi (kemuluran) saat putus dan permeabilitas film terhadap uap air menurun (Lu et al, 2009).
Sifat mekanik dipengaruhi oleh besarnya jumlah kandungan komponen – komponen penyusun edible film yakni pati, gliserol, dan MCC. Gliserol sebagai plastisiser dapat memberikan sifat elastis pada edible film yang jumlah komposisinya bervariasi sehingga dapat memberikan efek yang berbeda.
Menurut Weiping Ban (2005) dalam Yusmarlela (2009), Faktor penting yang mempengaruhi sifat mekanik pada suatu film adalah afinitas antara tiap komponen penyusunnya. Afinitas adalah suatu fenomena dimana atom – atom molekul tertentu memiliki kecenderungan untuk bersatu atau berikatan. Dengan adanya peningkatan afinitas, maka semakin banyak terjadi ikatan antar molekul.
Kekuatan suatu bahan dipengaruhi oleh ikatan kimia penyusunnya. Ikatan kimia yang kuat bergantung pada jumlah ikatan molekul dan jenis ikatannya (seperti ikatan kovalen, ikatan ion, ikatan hidrogen dan gaya Van der Waals). Ikatan kimia yang kuat sulit untuk diputus karena diperlukan energi yang cukup besar untuk memutuskan ikatan tersebut. Penambahan gliserol pada edible film menyebabkan molekul – molekul gliserol terdispersi dan berinteraksi diantara struktur rantai pati yang menyebabkan rantai –
rantai pati lebih lebih sulit bergerak akibat adanya halangan sterik. Sedangkan yang menyebabkan kekuatan tarik meningkat disebabkan oleh adanya gaya intermolekuler antar rantai pati.
Kombinasi variasi massa MCC dengan pati dan gliserol juga menyebabkan perubahan pada karakteristik sifat mekanik dari edible film yang dihasilkan. Sama seperti yang telah dituliskan sebelumnya, hal ini terjadi karena sifat mekanik dipengaruhi oleh besarnya jumlah komponen penyusun edible film. Mikrokristalin selulosa (MCC) sebagai bahan pengisi dan penguat memberikan sifat kaku pada film yang efeknya berbeda, tergantung pada konsentrasi massa MCC yang ditambahkan.
Dari hasil analisis FT-IR edible film pati menunjukkan adanya peningkatan ikatan hidrogen seiring dengan peningkatan massa MCC. Penambahan MCC pada gelatinasi film pati mengakibatkan pengelompokan ikatan hidrogen intermolekuler yang menyebabkan ikatan molekul amilosa dalam pati semakin kompak. Sehingga dengan kenaikan ikatan hidrogen ini mempertinggi kekuatan tarik (Adi Krisna, 2011).
Apabila kadar gliserol dan MCC ditingkatkan akan menyebabkan kekuatan tarik menurun. Hal ini disebabkan karena kesetimbangan molekul telah terlewati, sehingga molekul pemlastis dan molekul filler yang berlebih berada pada fase tersendiri di luar fase pati dan akan menurunkan gaya intermolekuler antar rantai yang menyebabkan gerakan rantai lebih bebas dan gaya intermolekuler akan menurun juga.
Jika karakteristik mekanik dihubungkan dengan analisis XRD, menurut Lii et al
(1996), sifat reologi tergantung pada sifat-sifat granula pati. Struktur kristalin memegang peranan penting dalam penggelembungan granula pati. Granula pati terdiri dari amilosa dan amilopektin yang dihubungkan dengan ikatan hidrogen dalam kumpulan kristalin yang teratur yang disebut Misel (Adi Krisna, 2011). Jika suatu
granula dipanaskan dalam suatu medium berair, maka ikatan hidrogen yang mempertahankan struktur pati akan melemah sehingga granula pati akan menyerap air dan mengalami penggelembungan.
Granula yang mengalami penggelembungan memegang peranan paling penting terhadap sifat reologi pati yaitu membangun suatu struktur dasar matriks gel (Adi Krisna, 2011). Penambahan MCC pada film pati pada kenyataannya telah mengubah struktur kristalin dalam film pati tersebut.
4.1.4.4 Analisis Difraksi Sinar – X (XRD)
Hasil analisis XRD untuk edible film pati – gliserol dan edible film pati – gliserol – 0,4 g MCC dapat dilihat pada Gambar 4.14 berikut :
(b)
Gambar 4.15 (a). Difraktogram Edible Film pati – gliserol tanpa MCC (b). Difraktogram Edible Film Pati – Gliserol – 0,4 g MCC
Seperti yang terlihat pada Gambar 4.14, pola XRD edible film pati – gliserol memperlihatkan 1 puncak yang tajam pada sudut 2θ = 16,955º dengan d-spacing
sebesar 5,22. Akan tetapi, setelah terjadi pencampuran antara pati – gliserol – dan 0,4 gram MCC, terjadi perubahan pergeseran sudut 2θ sebesar 16,755º dengan d-spacing =
5,28 dan ukuran puncaknya menjadi melebar dan tidak tajam. Pergeseran sudut 2θ kekiri dari pola XRD film pati-gliserol tanpa MCC dengan pola XRD film pati-gliserol-0,4 g MCC menunjukkan adanya pencampuran antara pati, gliserol dan MCC.
Edible film pati – gliserol berada pada keadaan semikristalin yang ditunjukkan dengan pola difraksi yang tajam pada peak maksimumnya dan sebagian besar dari pola difraksi menunjukkan keadaan amorf. Edible film pati – gliserol – 0,4 g MCC berada pada keadaan sedikit semikristalin dan sebagian besar amorf. Akan tetapi, pola difraksi
yang demikian menunjukkan adanya interaksi fisik antara pati – gliserol – dan MCC dimana sudut difraksi maksimum (2θ) pada hasil XRD MCC yakni 19,880º dan 21,935º. Kemudian hasil XRD pada edible film pati – gliserol tanpa MCC menghasilkan sudut 2θ sebesar 16,955º dan 22,870º. Sedangkan hasil XRD pada edible film pati-gliserol-0,4 g MCC menghasilkan sudut difraksi maksimum yang mengalami sedikit pergeseran sudut dan hasilnya bersesuaian dengan pola XRD sebelumnya yang dihasilkan dari MCC dan film pati-gliserol tanpa MCC yakni 2θ = 16, 755º; 19, 775º; dan 21, 825º.
Hasil difraktogram XRD edible film pati-gliserol tanpa MCC menunjukkan bentuk semikristalin yang berasal dari kandungan amilosa di dalam pati. Ketika film pati-gliserol ditambahkan MCC dengan variasi 0,1 g – 0,2 g terjadi perubahan struktur kristalin dari sebagian besar semikristalin menjadi sebagian besar amorf, seperti yang terlihat pada gambar 4. 15 (a) dan (b). Penambahan MCC meningkatkan jumlah ikatan hidrogen yang menyebabkan struktur molekul pati saling berikatan kuat membentuk jaringan yang kompak yang artinya interaksi molekul meningkat (Adi Krisna, 2011).
Namun pada film pati-gliserol-0,4 g MCC hasil XRD menunjukkan sebagian besar struktur amorf yang berarti kristalinitas menurun, tetapi pada komposisi ini nilai kekuatan tarik dan % kemuluran menunjukkan harga yang maksimum. Sementara pada kenyataannya kenaikan nilai kekuatan tarik diiringi dengan tingginya kristalinitas. Yang artinya diperlukan modifikasi fisik-kimia untuk meningkatkan kristalinitas dari edible film pati-gliserol-MCC.
4.1.4.5 Analisis Permukaan dengan Mikroskop Pemindai Elektron (SEM)
Gambar 4.15 berikut menunjukkan hasil analisis SEM dari edible film pati – gliserol dan edible film pati – gliserol – 0,4 g MCC.
(a)
(b)
Gambar 4.16 (a). Foto SEM Edible Film Pati – Gliserol
Dari gambar 4.16 (a) terlihat adanya titik – titik putih yang terdapat di dalam film pati-gliserol yang merupakan granula – granula dari pati yang tidak tergelatinasi secara sempurna pada permukaan film pati – gliserol. Sehingga diperlukan adanya modifikasi fisik untuk memperbaiki proses gelatinasi dari molekul – molekul pati dalam film.
Akan tetapi, penampakan berbeda terlihat pada gambar 4.16 (b) yang menunjukkan bahwa MCC yang ditambahkan terlihat jelas melekat pada permukaan pati yang mengindikasikan adanya interaksi molekuler antara MCC dengan matriks pati – gliserol.