DAFTAR LAMPIRAN
3. BAHAN DAN METODE
4.5. Pengujian Stabilitas Bioplastik pada Berbagai Suhu Penyimpanan
Bioplastik seperti halnya plastik konvensional mempunyai fungsi mewadahi dan melindungi produk dari segala bentuk kerusakan, memudahkan produk untuk disimpan serta dipasarkan. Umumnya kantong plastik hanya digunakan untuk mewadahi produk selama pengangkutan, namun fungsi penggunaannya bertambah menjadi wadah penyimpanan di luar maupun di dalam tempat pendingin (freezer). Untuk hal tersebut, bioplastik dituntut memiliki sifat fisik dan mekanik yang baik terhadap berbagai suhu penyimpanan. Bioplastik diharapkan mempunyai kemampuan untuk menjadi pelindung produk dan mempunyai fungsi melindungi produk terhadap pengaruh mekanik dari lingkungan.
Pada saat digunakan dan disimpan, bioplastik diharapkan tidak mengalami perubahan sifatnya, baik sifatnya sebagai penahan transfer uap air maupun sifat mekaniknya. Bioplastik diharapkan tahan terhadap kerusakan sehingga tidak pecah apabila terjadi deformasi. Karakterstik mekanik penting sebagai ukuran penentuan kualitas plastik sebagai suatu kemasan. Oleh karena itu sebagai kemasan, bioplastik diharapkan dapat mempertahankan sifat fisik dan mekaniknya pada berbagai kondisi penyimpanan sehingga dapat melindungi produk yang dikemasnya.
4.5.1. Karakteristik mekanik bioplastik
Berdasarkan karakteristik kekuatan tarik dan perpanjangan putus, maka bioplastik berbahan baku TPS/LLDPE/compatibilizer dengan konsentrasi TPS 40%, LLDPE 60% dan compatibilizer (MA5%)/derajat grafting 6,96% dipilih sebagai sampel yang akan diuji stabilitasnya pada berbagai suhu penyimpanan karena bioplastik tersebut telah memenuhi syarat sebagai wrapping packaging
(JIS Z 1702-1986) yaitu memiliki nilai perpanjangan putus (elongasion) sebesar 150% (Yuniari 2011), sedangkan bioplastik berbahan baku TPS/HDPE/compatibilizer adalah TPS 30%, HDPE 70% dan compatibilizer (MA 7,5%)/ derajat grafting 3,21% karena bioplastik tersebut telah memenuhi syarat sebagai kemasan kantong (JIS Z 1702-1986) yaitu memiliki nilai kuat tarik sebesar 11,5 MPa (Yuniari 2011). Menurut Krochta dan Johnson (1997) dalam
Akili (2012) bahwa syarat standar sifat mekanik plastik untuk kemasan pangan memiliki nilai kuat tarik antara 10-100 MPa dan perpanjangan putus 10-50%. Hasil pengamatan pengaruh suhu penyimpanan terhadap sifat mekanik (kuat tarik dan perpanjangan putus) bioplastik berbahan baku TPS/LLDPE dan TPS/HDPE dapat dilihat pada Gambar 4.39, 4.40, 4.41 dan 4.42.
Hasil pengamatan awal (hari ke-0) nilai kuat tarik pada suhu ruang (20- 25ºC;RH 55%), suhu dingin (5-10ºC; RH 76%) dan suhu beku (-5 – -10ºC; RH 50% ) bioplastik TPS/LLDPE adalah 7,95 MPa; 7,40 MPa; dan 7,53 MPa, sedangkan hasil pengamatan akhir (hari ke-5) nilai kuat tarik pada suhu ruang, suhu dingin dan suhu beku adalah 7,68 MPa; 7,29 MPa; dan 7,48 MPa. Pada bioplastik berbahan baku TPS/HDPE, nilai kuat pada suhu ruang, suhu dingin dan suhu beku adalah 9,56 MPa; 10,01 MPa; dan 9,83 MPa (hari ke-0), sedangkan hasil pengamatan akhir (hari ke-5) nilai kuat tarik pada suhu ruang, suhu dingin dan suhu beku adalah 10,33 MPa; 10,31 MPa; dan 10,52 MPa.
Gambar 4.39 Pengaruh suhu penyimpanan terhadap nilai kuat tarik (MPa) bioplastik TPS/LLDPE
Suhu penyimpanan tidak berpengaruh nyata terhadap nilai kuat tarik bioplastik berbahan baku TPS/LLDPE dan TPS/HDPE (Lampiran 6a dan 6b). Nilai kuat tarik hasil pengamatan cenderung konstan dari hari ke-0 hingga hingga hari ke-5. Hal ini menunjukkan bahwa suhu penyimpaan tidak menyebabkan ikatan yang terbentuk antara TPS dan polimer LLDPE dengan penambahan
compatibilizer menjadi mudah putus/lemah. Penurunan suhu dalam hal ini suhu 6 7 8 9 10 11 12 0 1 2 3 4 5 K u at t ar ik ( M P a)
Waktu pengamatan (hari ke-)
Suhu Ruang (20-25°C)
Suhu Dingin (5-10°C)
dingin dan suhu beku tidak menjadikan kerapatan antar molekul menjadi renggang atau memuai. Hasil yang sama juga diperoleh Oses et al. (2008) yang mengatakan bahwa nilai kuat tarik dan perpanjangan putus tidak berbeda nyata setelah disimpan selama 180 hari pada suhu ruang dan RH 75 %.
Gambar 4.40 Pengaruh suhu penyimpanan terhadap nilai kuat tarik (MPa) bioplastik TPS/HDPE
Bioplastik saat disimpan pada suhu dingin dan beku tidak mengalami deformasi, hal ini ditandai nilai kuat tarik yang relatif konstan. Menurut Surdia dan Saito (1985), suhu rendah tidak memberikan perubahan mekanik yang signifikan dibandingkan suhu tinggi. Selain suhu, waktu penyimpanan yang pendek tidak memberikan perubahan/kerusakan yang berarti pada sifat mekanik bioplastik. Hal tersebut juga dikemukakan oleh Surdia dan Saito (1985) yang mengatakan bahwa dalam bahan kemasan akan mengalami kerusakan apabila disimpan dalam waktu lama pada suhu rendah maupun suhu tinggi.
Hasil pengamatan awal (hari ke-0) perpanjangan putus pada suhu ruang, suhu dingin dan suhu ruang bioplastik berbahan baku TPS/LLDPE adalah 141,75%; 142,24%; dan 145,25%, sedangkan hasil pengamatan akhir (hari ke-5) perpanjangan putus adalah 152,25%; 147%; dan 145,25% (Gambar 4.41). Pada bioplastik berbahan baku TPS/HDPE, hasil pengamatan awal (hari ke-0) perpanjangan putus pada suhu ruang, suhu dingin dan suhu ruang adalah 105%; 101,25%; dan 101,70%, sedangkan hasil pengamatan akhir (hari ke-5) perpanjangan putus adalah 105%; 101,25%; dan 101,25% (Gambar 4.42).
6 7 8 9 10 11 12 0 1 2 3 4 5 K u at T ar ik ( M P a)
Waktu pengamatan (hari ke-)
Suhu Ruang (20-25°C)
Suhu Dingin (5-10°C)
Gambar 4.41 Pengaruh suhu penyimpanan terhadap nilai perpanjangan putus (%) bioplastik TPS/LLDPE
Gambar 4.42 Pengaruh suhu penyimpanan terhadap nilai perpanjangan putus (%) bioplastik TPS/HDPE
Suhu penyimpanan tidak berpengaruh nyata terhadap nilai perpanjangan putus bioplastik berbahan baku TPS/LLDPE dan TPS/HDPE (Lampiran 6c dan 6d). Hasil yang sama juga didapat oleh Butler et al. (1996) yang mengatakan bahwa sifat mekanik (perpanjangan putus) film chitosan tidak berbeda signifikan setelah disimpan selama 12 minggu pada suhu 23ºC dan RH 50%. Suhu penyimpanan tidak mempengaruhi secara signifikan nilai perpanjangan putus bioplastik. Bioplastik memiliki kemampuan dalam mempertahankan kekuatan mekaniknya walaupun disimpan pada suhu rendah. Hal tersebut dikarenakan
140 142 144 146 148 150 152 154 156 0 1 2 3 4 5 P er p an jan gan p u tu s (% )
Waktu pengamatan (hari ke-)
Suhu Ruang (20-25°C) Suhu Dingin (5-10°C) Suhu Beku (-5- -10°C) 80 90 100 110 120 130 140 0 1 2 3 4 5 P er p an jan gan p u tu s (% )
Waktu pengamatan (hari ke-)
Suhu Ruang (20-25°C)
Suhu Dingin (5-10°C)
terjadi ikatan yang kuat antara molekul penyusunnya (TPS dan LLDPE atau HDPE) dengan penambahan compatibilizer. Hal yang sama juga diungkapkan oleh Zeus (2005) dalam http://www.zeusinc.com yang mengatakan bahwa plastik yang memiliki nilai tg di bawah suhu ruang lebih fleksibel dan tidak mudah pecah saat disimpan pada suhu ruang atau suhu di atas suhu tg-nya.
4.5.2. Karakteristik permeabilitas bioplastik
Permeabilitas uap air dihitung melalui laju trasmisi uap air (WVTR). Nilai permeabilitas suatu bahan kemasan perlu diketahui karena dapat dipergunakan untuk memperkirakan daya simpan produk yang dikemas. Selain itu, nilai permeabilitas dapat dipergunakan untuk menentukan kemasan apa yang sesuai untuk suatu produk tertentu. Pengaruh suhu penyimpanan terhadap nilai WVTR dapat dilihat pada Gambar 4.43 dan Gambar 4.44. Hasil pengamatan awal (hari ke-0), nilai WVTR bioplastik berbahan baku TPS/LLDPE pada suhu ruang, suhu dingin dan suhu beku adalah 5,05; 5,05; 5,01 g/m2.hari, sedangkan hasil pengamatan akhir (hari ke-5) adalah 5,03; 5,04; 5,02 g/m2.hari.
Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa suhu penyimpanan tidak mempengaruhi nilai WVTR bioplastik berbahan baku TPS/LLDPE dan TPS/HDPE (Lampiran 6e dan 6f). Nilai WVTR menunjukkan kecenderungan konstan. Hal tersebut menunjukkan molekul uap air sulit menembut bioplastik disebabkan ikatan yang kuat antara molekul penyusunya. Kerapatan dan struktur dasar bioplastik sangat menentukan nilai WVTR. Nilai WVTR berbahan baku TPS/HDPE relatif lebih rendah dan konstan dibandingkan LLDPE, hal tersebut dikarenakan HDPE memiliki struktur rantai yang lebih lurus bila dibandingkan LLDPE sehingga memiliki derajat kristalinitas yang lebih tinggi. Polimer plastik yang memiliki derajat kristalinitas tinggi lebih mampu menahan perpindahan uap air.
Gambar 4.43 Pengaruh suhu penyimpanan terhadap nilai WVTR (g/m2.hari) bioplastik TPS/LLDPE
Gambar 4.44 Pengaruh suhu penyimpanan terhadap nilai WVTR (g/m2.hari) bioplastik TPS/HDPE
4.5.3. Karakteristik morfologi bioplastik terpilih pada berbagai suhu penyimpanan
Pengaruh suhu penyimpanan terhadap morfologi permukaan bioplastik terlihat pada Gambar 4.45 dan Gambar 4.46. Pengujian dengan SEM dilakukan untuk melihat hasil mikroskopis permukaan bioplastik pada pembesaran 100x. Pada Gambar 4.45 dan Gambar 4.46, Suhu penyimpanan tidak mengakibatkan perubahan terhadap karakteristik morfologi bioplastik berbahan baku TPS/LLDPE dan TPS/HDPE. 4.9 4.9 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.1 5.1 0 1 2 3 4 5 L aj u T ran sm is i Uap Air (g/m 2.h ar i)
Waktu pengamatan (hari ke-)
Suhu Ruang (20-25°C) Suhu Dingin (5-10°C) Suhu Beku (-5- -10°C) 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 0 1 2 3 4 5 L aj u T ran sm is i Uap Air (g/m 2.h ar i)
Waktu Pengamatan (hari ke-)
Suhu Ruang (20-25°C)
Suhu Dingin (5-10°C)
Hari Ke-
Suhu penyimpanan
Suhu ruang Suhu dingin Suhu beku
0
5
Gambar 4.45 Pengaruh suhu penyimpanan terhadap morfologi permukaan
bioplastik TPS/LLDPE Hari
Ke-
Suhu penyimpanan
Suhu ruang Suhu dingin Suhu beku
0
5
Gambar 4.46 Pengaruh suhu penyimpanan terhadap morfologi permukaan
bioplastik TPS/HDPE
Penyimpanan pada berbagai suhu penyimpanan tidak mempengaruhi morfologi permukaan bioplastik berbahan baku TPS/LLDPE dan TPS/HDPE. Bioplastik tidak mengalami kerusakan seperti adanya lubang, robekan atau kerutan. Hal ini dikarenakan TPS yang ada pada bioplastik tidak atau belum mengalami perubahan ukuran akibat penyerapan air di lingkungan sekitar.