PENGARUH VARIASI PENGISI CARBOXYMETHYL
CELLULOSE (CMC) DAN PLASTICIZER ETHYLENE
GLYCOL (EG) TERHADAP KARAKTERISTIK
DAN SIFAT BIOPLASTIK BERBASIS PATI
BIJI DURIAN (Durio zibethinus)
SKRIPSI
Oleh
RIZKY DWI ANANDA GINTING
150405061
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PENGARUH VARIASI PENGISI CARBOXYMETHYL
CELLULOSE (CMC) DAN PLASTICIZER ETHYLENE
GLYCOL (EG) TERHADAP KARAKTERISTIK
DAN SIFAT BIOPLASTIK BERBASIS
PATI BIJI DURIAN (Durio zibethinus)
SKRIPSI
Oleh
RIZKY DWI ANANDA GINTING
150405061
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
iii
iv
PRAKATA
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 “Pengaruh Variasi Pengisi Carboxymethyl
Cellulose (CMC) dan Plasticizer Ethylene Glycol (EG) terhadap Karakteristik
dan Sifat Bioplastik Berbasis Pati Biji Durian (Durio zibethinus)”, berdasarkan
hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak M. Hendra S.Ginting, S.T., M.T selaku Dosen Pembimbing Penelitian yang telah banyak memberikan bimbingan, dan arahan dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.
2. Bapak Ir. Bambang Trisakti, M.T selaku Koordinator Penelitian Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Prof. Ir. Indra Surya, M.Sc., Ph.D dan Ibu Dr. Maulida, S.T., M.Sc selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan penulisan skripsi ini.
4. Ibu Maya Sarah, S.T, M.T., PhD, IPM selaku Ketua Departemen Teknik Kimia dan Ibu Erni Misran, S.T., M.T., PhD. selaku Sekretaris Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Seluruh Dosen/Staff Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan ilmu yang sangat bermanfaat dan bantuan kepada penulis selama menjalankan perkuliahan.
6. Orang tua dan keluarga besar penulis yang telah memberikan dukungan baik materil maupun spiritual.
7. Partner penelitian penulis khususnya Eldhien Muhammad Taqwa Rambe, Ardi Utama dan Habbyyu Muhammad yang telah bekerja sama dengan
v
penulis dalam penelitian ini serta memberikan dukungan, motivasi dan doa kepada penulis.
8. Sahabat sekaligus keluarga Pileus 59, khususnya Mita Lailatul Khairiyah dan Mustika Rahayu yang terus memberikan dukungan, semangat dan doa kepada penulis.
9. Sahabat Residu, khususnya Gita Wulandari, Reni Septia Ningsih, Asmiah Hasibuan, Dinda Meilani Jambak, Mawaddah Nur Tambak, Sundari Pratiwi, Fira Ayu Hasmita dan Mita Febri Anita yang yang telah memberikan banyak pembelajaran hidup, dukungan, semangat, doa dan kenangan yang tak terlupakan kepada penulis.
10. TRP Kakak-Kakak, Tim KP Pertamina Dumai dan Sobat Organik yang tetap profesional dalam menyelesaikan tugas serta memberikan banyak dukungan, semangat dan doa kepada penulis.
11. Seluruh mahasiswa Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara, teman-teman seangkatan stambuk 2015, senior dan junior yang telah banyak memberikan sokongan kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi 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, Februari 2020 Penulis,
vi
DEDIKASI
Skripsi ini saya persembahkan untuk:
Kedua orang tua tercinta
Ayah Jasaruddin Ginting, S.P dan Mama Yuswita Sinaga
Ayah dan Mama adalah orang tua hebat yang telah membesarkan, mendidik,
memberikan motivasi, dan mendukung dengan penuh kesabaran
dan kasih sayang.
Terima kasih atas pengorbanan, nasehat dan do’a yang tiada hentinya
diberikan selama ini.
Terima kasih juga kepada abang tercinta
Muhammad Al-Azhar Ginting atas semangat, dukungan,
serta do’a yang telah diberikan.
Semoga kiranya Allah SWT selalu meridhoi segala jerih payah mereka serta
memberikan balasan yang terbaik bagi mereka
vii
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Rizky Dwi Ananda Ginting NIM : 150405061
Tempat/Tgl. Lahir : Bangun Purba, 21 Oktober 1997 Nama Orang Tua : Jasaruddin Ginting., S.P
Alamat Orang Tua:
Jalan Sutomo No.4 Bangun Purba, Kecamatan Bangun Purba, Kabupaten Deli Serdang.
Asal Sekolah:
SD Negeri 101990 Bangun Purba, Tahun 2003 - 2009
SMP Negeri 1 Bangun Purba, Tahun 2009 - 2012
SMA Negeri 1 Lubuk Pakam, Tahun 2012 - 2015 Pengalaman Organisasi/Kerja:
1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia 2018-2019 sebagai Anggota Hubungan Keluar Instansi dan Alumni.
2. Covalen Study Group 2017 - 2018 sebagai Anggota Bidang Hubungan Masyarakat.
3. Asisten Laboratorium Kimia Organik 2018-2019 sebagai Sekretaris. 4. Kerja Praktek di PT Pertamina RU II Dumai periode I (September -
viii
Pengaruh Variasi Pengisi Carboxymethyl Cellulose (CMC) dan
Plasticizer Ethylene Glycol (EG) Terhadap Karakteristik dan
Sifat Bioplastik Berbasis Pati Biji Durian (Durio zibethinus)
ABSTRAK
Pembuatan bioplastik berbahan baku pati biji durian sebagai matriks polimer dengan penambahan carboxymethyl cellulose (CMC) sebagai pengisi dan etilen glikol sebagai plasticizer telah dikaji. Tujuan dari penelitian ini mengetahui pengaruh penambahan CMC terhadap sifat-sifat mekanis bioplastik meliputi densitas, sifat kekuatan tarik, pemanjangan pada saat putus, penyerapan air, gugus fungsi dengan FTIR, morfologi permukaan, struktur dan komposisi dengan SEM EDX. Pati merupakan bahan baku bioplastik yang diekstrak dari biji durian dengan penambahan variasi konsentrasi natrium metabisulfit 0%; 0,2%; 0,4%; 0,6%; 0,8% dan 1% (w/v) dan pengeringan di bawah sinar matahari lalu dikarakterisasi untuk menentukan komposisi kimianya. Metode pembuatan bioplastik yang digunakan dalam penelitian ini yaitu metode casting. Variasi konsentrasi CMC yang dilakukan yaitu 0%; 1%; 2%; 3% dan 4% (w/v), dan dilakukan uji terhadap sifat fisika dan kimia bioplastik. Kondisi bioplastik terbaik yaitu pada konsentrasi CMC 3% dengan nilai kekuatan tarik 15,58 MPa, pemanjangan pada saat putus 6,77%, modulus elastisitas 188,07 MPa, densitas 1,37 g/cm3, dan penyerapan air 15,93%. Dari hasil uji FTIR terlihat grup C=O dan grup O-H pada bioplastik dikarenakan penambahan CMC dan etilen glikol. Data sifat-sifat mekanis didukung oleh Scanning Electron Microscopy Energy
Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM EDX) yang menunjukkan bioplastik dengan
CMC sebagai pengisi dan plasticizer etilen glikol memiliki permukaan patahan yang licin, lembut, rapat dan terdapat kandungan Na2O dan SO3 menandakan adanya
penambahan natrium metabisulfit pada pati.
Kata kunci : biji durian, bioplastik, carboxymethyl cellulose, etilen glikol, natrium
ix
The Effect of Various Carboxymethyl Cellulose (CMC) Filler and
Ethylene Glycol (EG) Plasticizer on Characteristics and Properties
of Bioplastic Based on Durian Seed Starch (Durio zibethinus)
ABSTRACT
The production of bioplastics based on durian seed starch as a polymer matrix with the addition of carboxymethyl cellulose (CMC) as filler and ethylene glycol as plasticizer were investigated. This research aims to determine the effect of CMC addition to the mechanical properties of bioplastics included density, tensile strength, elongation at break, water absorption, functional group using FTIR, surface morphology, structure and composition using SEM EDX. Starch is the raw material for bioplastics which extracted by the durian seeds with the addition of variation of sodium metabisulfite concentration 0%; 0.2%; 0.4%; 0.6%; 0.8%; 1% (w/v) and drying in the sun, then characterized to determine its chemical composition. The production of bioplastic method in this research was casting method. Variation of CMC concentration were 0%; 1%; 2%; 3%; 4% (w/v). Bioplastic were analyzed physical and chemical properties. From the analysis, best condition of bioplastics obtained at CMC concentration 3% (w/v) for tensile strength 15.58 MPa, elongation at break time 6,77%, modulus of elasticity 188.07 MPa, density 1.37 g/cm3, and water absorption 15.93%. From the results of FTIR analysis indicated C=O group and O-H group on bioplastics due to the addition of CMC and ethylene glycol. The results of mechanical properties were supported by Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM EDX) showed the bioplastic with CMC as filler and ethylene glycol as plasticizer have the fracture surface were a smooth, soft, dense and have Na2O and SO3 contents which indicate the addition of
sodium metabisulfite in the starch.
Keywords: durian seed, bioplastic, carboxymethyl cellulose, ethylene glycol, sodium metabisulfite
x
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i
PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI ii
LEMBAR BUKTI SEMINAR HASIL PENELITIAN iii
PRAKATA iv
DEDIKASI vi
RIWAYAT HIDUP PENULIS vii
ABSTRAK viii
ABSTRACT ix
DAFTAR ISI x
DAFTAR GAMBAR xiv
DAFTAR TABEL xvii
DAFTAR LAMPIRAN xviii
DAFTAR SINGKATAN xx BAB I PENDAHULUAN 1 1.1 LATAR BELAKANG 1 1.2 RUMUSAN MASALAH 4 1.3 TUJUAN PENELITIAN 4 1.4 MANFAAT PENELITIAN 5 1.5 RUANG LINGKUP 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 8
2.1 BIOPLASTIK 8
2.2 BIOPLASTIK BERBASIS PATI 9
2.3 PATI BIJI DURIAN 10
2.4 EKSTRAKSI PATI 11
2.5 PROSES BROWNING PADA PATI 12
2.6 PENCEGAHAN BROWNING PADA PATI 13
2.7 PENGISI BIOPLASTIK 14
2.8 CARBOXYMETHYL CELLULOSE (CMC) 15
xi
2.10 METODE PEMBUATAN BIOPLASTIK BERBAHAN
BAKU PATI 16
2.11 PENGUJIAN HASIL PENELITIAN 16
2.11.1 Uji Kadar Air 16
2.11.2 Uji Kadar Abu 17
2.11.3 Uji Kadar Pati 17
2.11.4 Uji Kadar Lemak 18
2.11.5 Uji Kadar Protein 18
2.11.6 Uji Kadar Amilosa dan Amilopektin 18
2.11.7 Uji Densitas Bioplastik 18
2.11.8 Sifat Kekuatan Tarik dan Pemanjangan saat Putus 19
2.11.9 Penyerapan Air Bioplastik 19
2.12 KARAKTERISTIK HASIL PENGUJIAN 20
2.12.1 Analisis Derajat Kecerahan Pati 20
2.12.2 Analisis SEM EDX (Scanning Electron Microscopy
Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) 20
2.12.3 Analisis FTIR (Fourier Transform Infra Red) 20
2.12.4 Analisis XRD (X-Ray Diffraction) 21
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 22
3.1 WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN 22
3.2 BAHAN DAN PERALATAN 22
3.2.1 Bahan 22
3.2.1.1 Sifat Fisika dan Kimia Aquadest (H2O) 22
3.2.1.2 Sifat Fisika dan Kimia Kalsium Hidroksida
(Ca(OH)2) 23
3.2.1.3 Sifat Fisika dan Kimia Carboxymethyl
Cellulose (C6H10O6)n (C2H2O2) 23
3.2.1.4 Sifat Fisika dan Kimia Ethylene Glycol
(C2H6O2) 23
3.2.1.5 Sifat Fisika dan Kimia Natrium Metabisulfit
(Na2S2O5) 24
xii
3.3 PROSEDUR PENELITIAN 25
3.3.1 Prosedur Ekstraksi Pati 25
3.3.2 Prosedur Pembuatan Bioplastik 26
3.4 PROSEDUR ANALISA 27
3.4.1 Prosedur Analisa Kadar Air 27
3.4.2 Prosedur Analisa Kadar Abu 27
3.4.3 Prosedur Analisa Kadar Pati 27
3.4.4 Prosedur Analisa Kadar Lemak 28
3.4.5 Prosedur Analisa Kadar Protein 29
3.4.6 Prosedur Analisa Kadar Amilosa 29
3.4.7 Prosedur Analisa Kadar Amilopektin 30
3.4.8 Prosedur Analisa Derajat Kecerahan Pati 30
3.4.9 Prosedur Penentuan Densitas 31
3.4.10 Prosedur Uji Penyerapan Air 31
3.4.11 Prosedur Analisa Sifat Kekuatan Tarik 31
3.4.12 Prosedur Analisa Sifat Pemanjangan pada Saat Putus 32 3.4.13 Prosedur Analisa Morfologi Permukaan Bioplastik
dengan Scanning Electron Microscope Energy
Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM EDX) 32
3.4.14 Prosedur Analisa Gugus Fungsi Bioplastik dengan
FT-IR (Fourier Transform Infrared) 32
3.4.14 Prosedur Analisa Fasa Kristalin Bioplastik dengan
XRD (X-ray Diffraction) 33
3.5 FLOWCHART PENELITIAN 34
3.5.1 Flowchart Ekstraksi Pati 34
3.5.2 Flowchart Pembuatan Bioplastik 35
3.5.3 Flowchart Uji Kadar Air 36
3.5.4 Flowchart Uji Kadar Abu 37
3.5.5 Flowchart Analisa Densitas Bioplastik 37
3.5.6 Flowchart Analisa Penyerapan Air 38
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 39
xiii
4.1.1 Komponen Unsur (Kimia) pada Pati 39
4.1.1.1 Kadar Air Pati Biji Durian 39
4.1.1.2 Kadar Abu Pati Biji Durian 40
4.1.1.3 Kadar Lemak Pati Biji Durian 40
4.1.1.4 Kadar Protein Pati Biji Durian 41
4.1.1.5 Kadar Pati Biji Durian 41
4.1.1.6 Kadar Amilosa dan Amilopektin Pati Biji Durian 42 4.1.2 Hasil Fourier Transform Infra Red (FTIR) Pati 42 4.1.3 Hasil Scanning Electron Microscope Energy Dispersive
X-Ray Spectroscopy (SEM EDX) Pati 44
4.1.4 Hasil Analisa Derajat Kecerahan Pati 45
4.1.4.1 Indeks Kecerahan (Brightness Index) 46
4.1.4.2 Indeks Keputihan (Whiteness Index) 48
4.1.5 Hasil X-Ray Diffraction (XRD) Pati 49
4.2 HASIL ANALISA DAN KARAKTERISTIK BIOPLASTIK 52
4.2.1 Fourier Transform Infra Red (FTIR) 51
4.2.2 Densitas Bioplastik 53
4.2.3 Penyerapan Air Bioplastik 55
4.2.3.1 Variasi Konsentrasi CMC dan Plasticizer
Terhadap Penyerapan Air Bioplastik 55
4.2.3.2 Waktu Terhadap Penyerapan Air Bioplastik 56
4.2.4 Sifat Kekuatan Tarik Bioplastik 57
4.2.5 Sifat Pemanjangan Pada Saat Putus Bioplastik 59
4.2.6 Modulus Elastisitas 60
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 62
5.1 KESIMPULAN 62
5.2 SARAN 63
xiv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Reaksi Pencoklatan Enzim Fenolase 12
Gambar 2.2 Penurunan Laju Reaksi Inhibisi Enzim 13
Gambar 2.3 Struktur Molekul Carboxymethyl Cellulose (CMC) 15
Gambar 3.1 Flowchart Ekstraksi Pati 35
Gambar 3.2 Flowchart Pembuatan Bioplastik 36
Gambar 3.3 Flowchart Uji Kadar Air 36
Gambar 3.4 Flowchart Uji Kadar Abu 37
Gambar 3.5 Flowchart Analisa Densitas 37
Gambar 3.6 Flowchart Analisa Penyerapan Air 38
Gambar 4.1 Fourier Transform Infra Red (FTIR) Pati Biji Durian
Tanpa Dan Dengan Natrium Metabisulfit 42
Gambar 4.2 Hasil Analisa SEM EDX Ekstraksi Pati Biji Durian dengan Perbesaran 3000 kali (a) Tanpa Natrium
Metabisulfit; (b) Dengan Natrium Metabisulfit 44
Gambar 4.3 Pati Biji Durian (Durio zibethinus) 46
Gambar 4.4 Pengaruh Variasi Konsentrasi Larutan Natrium Metabisulfit
terhadap Indeks Kecerahan (L*) Pati Biji Durian 47
Gambar 4.5 Pengaruh Variasi Konsentrasi Larutan Natrium
Metabisulfit terhadap Indeks Keputihan Pati Biji Durian 48 Gambar 4.6 Hasil Analisa X-Ray Diffraction (XRD) Pati Biji Durian
Tanpa dan Dengan Penambahan Natrium Metabisulfit 50 Gambar 4.7 Fourier Transform Infra Red (FTIR) CMC; Bioplastik
Tanpa EG dan Bioplastik Dengan EG 52
Gambar 4.8 Pengaruh Variasi Konsentrasi Pengisi Carboxymethyl
Cellulose (CMC) terhadap Densitas Bioplastik dengan
Plasticizer Etilen Glikol (EG) 10% 54
Gambar 4.9 Hasil Pengaruh Variasi Konsentrasi Pengisi Carboxymethyl
Cellulose (CMC) terhadap Penyerapan Air Bioplastik
xv
Gambar 4.10 Hasil Pengaruh Waktu terhadap Penyerapan Air Bioplastik dengan Konsentrasi Plasticizer Ethylene Glycol (EG) 10% 56 Gambar 4.11 Hasil Pengaruh Variasi Konsentrasi Pengisi Carboxymethyl
Cellulose (CMC) terhadap Sifat Kekuatan Tarik Bioplastik
dengan Plasticizer Etilen Glikol (EG) 10% 57
Gambar 4.12 Hasil Analisa SEM EDX Bioplastik Pati Biji Durian dengan CMC 1% (w/v) dan EG 10% (v/w) Perbesaran 500 kali
(a) Sebelum Putus; (b) Sesudah Putus 58
Gambar 4.13 Pengaruh Variasi Konsentrasi Pengisi Carboxymethyl
Cellulose (CMC) terhadap Sifat Pemanjangan pada saat
Putus Bioplastik Plasticizer Etilen Glikol (EG) 10% 60 Gambar 4.14 Pengaruh Variasi Konsentrasi Pengisi Carboxymethyl
Cellulose (CMC) dan Plasticizer Etilen Glikol (EG) 10%
Terhadap Modulus Elastisitas 61
Gambar C.1 Biji Durian Tanpa Kulit Ari 76
Gambar C.2 Perendaman Biji Durian dengan Kalcium Karbonat
(CaCO3) 76
Gambar C.3 Suspensi Pati Biji Durian 77
Gambar C.4 Pengeringan Pati Biji Durian 77
Gambar C.5 Pati Biji Durian Kering 77
Gambar C.6 Pati Biji Durian 100 Mesh 78
Gambar C.7 Carboxymethyl Cellulose (CMC) 78
Gambar C.8 Larutan Carboxymethyl Cellulose (CMC) 79
Gambar C.9 Ethylene Glycol (EG) 79
Gambar C.10 Gelatinisasi Pati 80
Gambar C.11 Proses Pencetakan Bioplastik 80
Gambar C.12 Produk Bioplastik 82
Gambar D.1 Hasil Analisa Kadar Pati, Amilosa dan Amilopektin 83
Gambar D.2 Hasil Analisa Kadar Lemak dan Protein 83
Gambar D.3 Hasil Analisa Derajat Kecerahan 85
Gambar D.4 Fourier Transform Infra Red (FTIR) (a) Pati Tanpa
xvi
1% (w/v) 86
Gambar D.5 Fourier Transform Infra Red (FTIR) Bioplastik (a) Tanpa
Etilen Glikol; (b) Dengan Etilen Glikol 87
Gambar D.6 Fourier Transform Infra Red (FTIR) Bioplastik Dengan
Etilen Glikol 88
Gambar D.7 Hasil X-Ray Diffraction (XRD) Pati Biji Durian Tanpa
Natrium Metabisulfit 89
Gambar D.8 Hasil X-Ray Diffraction (XRD) Pati Biji Durian Tanpa
Natrium Metabisulfit 1% (w/v) 91
Gambar D.9 Hasil Scanning Electron Microscope Energy Dispersive
X-Ray Spectroscopy (SEM EDX) Pati Tanpa Natrium
Metabisulfit 92
Gambar D.10 Hasil Scanning Electron Microscope Energy Dispersive
X-Ray Spectroscopy (SEM EDX) Pati Dengan Natrium
Metabisulfit 1% (w/v) 93
Gambar D.11 Hasil Scanning Electron Microscope Energy Dispersive
X-Ray Spectroscopy (SEM EDX) Bioplastik Sebelum
Putus 94
Gambar D.12 Hasil Scanning Electron Microscope Energy Dispersive
X-Ray Spectroscopy (SEM EDX) Bioplastik Sesudah
xvii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 3.1 Sifat Fisika dan Kimia Aquadest (H2O) 23
Tabel 3.2 Sifat Fisika dan Kimia Kalsium Hidroksida (Ca(OH)2) 24
Tabel 3.3 Sifat Fisika dan Kimia Carboxymethyl Cellulose
(C6H10O6)n (C2H2O2) 24
Tabel 3.4 Sifat Fisika dan Kimia Ethylene Glycol (C2H6O2) 24
Tabel 3.5 Sifat Fisika dan Kimia Natrium Metabisulfit (Na2S2O5) 25
Tabel 4.1 Hasil Karakteristik Pati Biji Durian 39
Tabel 4.2 Bilangan Gelombang Gugus Fungsi Pati 43
Tabel 4.3 Bilangan Gelombang Gugus Fungsi CMC dan Bioplastik 52
Tabel A.1 Data Hasil Analisis Pati Biji Durian 70
Tabel A.2 Nilai Warna (L*, a*, b*) dan Indeks Putih Pati Biji Durian 70 Tabel A.3 Data Hasil Indeks Kristalinitas Pati Biji Durian 70 Tabel A.4 Data Hasil Penyerapan Air Bioplastik Terhadap Waktu 71
Tabel A.5 Data Hasil Densitas Bioplastik 71
Tabel A.6 Data Hasil Penyerapan Air Bioplastik Terhadap Konsentrasi 71 Tabel A.7 Data Hasil Kekuatan Tarik (Tensile Strength) Bioplastik 72 Tabel A.8 Data Hasil Pemanjangan pada saat Putus (Elongation at
Break) Bioplastik 72
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN A DATA PENELITIAN 70
LA.1 DATA HASIL ANALISIS PATI BIJI DURIAN 70
LA.2 DATA HASIL DERAJAT PUTIH PATI BIJI DURIAN 70
LA.3 DATA HASIL INDEKS KRISTALINITAS PATI
DENGAN XRD 70
LA.4 DATA PENYERAPAN AIR BIOPLASTIK TERHADAP
WAKTU 71
LA.5 DATA HASIL DENSITAS BIOPLASTIK 71
LA.6 DATA HASIL PENYERAPAN AIR BIOPLASTIK
TERHADAP KONSENTRASI 71
LA.7 DATA HASIL KEKUATAN TARIK (TENSILE STRENGTH)
BIOPLASTIK 72
LA.8 DATA HASIL PEMANJANGAN PADA SAAT PUTUS
(ELONGATION AT BREAK) BIOPLASTIK 72
LA.9 DATA HASIL MODULUS ELASTISITAS BIOPLASTIK 72
LAMPIRAN B CONTOH PERHITUNGAN 73
LB.1 PERHITUNGAN KADAR AIR PATI BIJI DURIAN 73
LB.2 PERHITUNGAN KADAR ABU PATI BIJI DURIAN 73
LB.3 PERHITUNGAN DERAJAT PUTIH PATI 74
LB.4 PERHITUNGAN FASA KRISTALIN PATI DENGAN XRD 74
LB.5 PERHITUNGAN DENSITAS BIOPLASTIK 75
LB.6 PERHITUNGAN DAYA SERAP AIR BIOPLASTIK 75
LAMPIRAN C FOTO PENELITIAN 76
LC.1 BIJI DURIAN TANPA KULIT ARI 76
LC.2 PERENDAMAN BIJI DURIAN DENGAN KALSIUM
KARBONAT (CaCO3) 76
LC.3 SUSPENSI PATI BIJI DURIAN 77
LC.4 PENGERINGAN PATI BIJI DURIAN 77
xix
LC.6 PATI BIJI DURIAN 100 MESH 78
LC.7 CARBOXYMETHYL CELLULOSE (CMC) 78
LC. 8 LARUTAN CARBOXYMETHYL CELLULOSE (CMC) 79
LC. 9 ETHYLENE GLYCOL (EG) 79
LC.10 GELATIISASI PATI 80
LC.11 PROSES PENCETAKAN BIOPLASTIK 80
LC.12 PRODUK BIOPLASTIK 81
LAMPIRAN D HASIL PENGUJIAN LAB ANALISA DAN INSTRUMEN 82 LD.1 HASIL ANALISA KADAR PATI, AMILOSA DAN
AMILOPEKTIN 82
LD.2 HASIL ANALISA KADAR LEMAK DAN PROTEIN 84
LD.3 HASIL ANALISA DERAJAT KECERAHAN 85
LD.4 FOURIER TRANSFORM INFRA RED (FTIR) PATI 86
LD.5 FOURIER TRANSFORM INFRA RED (FTIR)
CARBOXYMETHYL CELLULLOSE (CMC) 87
LD.6 FOURIER TRANSFORM INFRA RED (FTIR) BIOPLASTIK
DENGAN ETILEN GLIKOL (EG) 88
LD.7 HASIL ANALISA X-RAY DIFFRACTION (XRD) PATI 88
LD.8 HASIL ANALISA X-RAY DIFFRACTION (XRD) PATI 90
LD.9 HASIL SCANNING ELECTRON MICROSCOPE ENERGY DISPERSIVE X-RAY SPECTROSCOPY (SEM EDX) PATI
TANPA NATRIUM METABISULFIT 92
LD.10 HASIL SCANNING ELECTRON MICROSCOPE ENERGY
DISPERSIVE X-RAY SPECTROSCOPY (SEM EDX) PATI
DENGAN NATRIUM METABISULFIT 1% (w/v) 93
LD.11 HASIL SCANNING ELECTRON MICROSCOPE ENERGY
DISPERSIVE X-RAY SPECTROSCOPY (SEM EDX)
BIOPLASTIK SEBELUM PUTUS 94
LD.12 HASIL SCANNING ELECTRON MICROSCOPE ENERGY
DISPERSIVE X-RAY SPECTROSCOPY (SEM EDX)
xx
DAFTAR SINGKATAN
ASTM American Standard Testing and Material
CMC Carboxymethyl Cellulose
EDX Energy Dispersive X-ray Spectroscopy
EG Ethylene Glycol
FTIR Fourier Transform Infrared Spectroscopy
SEM Scanning Electron Microscope
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Produk bahan plastik merupakan bagian dari gaya hidup masa kini yang banyak digunakan sebagai bahan tekstil, elektronik, produk perawatan kesehatan, mainan dan kemasan (Thakur, et al., 2018). Plastik memiliki sifat material yang sesuai dengan kebutuhan konsumen karena ringan, kuat, fleksibel, dan ekonomis (Schulze, et al., 2017). Namun, plastik terbuat dari bahan baku minyak bumi yang jumlahnya terbatas dan tidak dapat terurai secara alami (non-biodegradable) (Aripin,
et al., 2018). Maka dibutuhkan solusi material inovatif yang mudah didapat, tersedia
dalam jumlah besar dan ramah lingkungan tetapi memiliki sifat fisik yang sama. Plastik yang mampu mengurangi dampak lingkungan dalam hal efek rumah kaca dan konsumsi energi adalah biodegradable plastik (bioplastik). Bioplastik dapat digunakan sebagai bahan kemasan untuk mengurangi jumlah polusi plastik (Schulze,
et al., 2017). Bioplastik bersifat degradable karena komponen penyusunnya berasal dari sumber biomassa terbarukan seperti selulosa, gula dan pati. (Thakur, et al., 2018). Pati adalah polimer polisakarida yang memiliki kemampuan membentuk matriks yang kompak dan merupakan sumber daya terbarukan yang berlimpah (Ghanbarzadeh, et al., 2010). Pati dari umbi dapat diperoleh dari singkong dan kentang (Li, et al., 2018) sedangkan pati dari biji dapat diperoleh dari biji jagung, padi (Tongdeesoontorn, et al., 2011), dan biji durian (Navaratne dan Nawarathne, 2014).
Biji durian merupakan bagian dari buah durian yang pemanfaatannya belum optimal. Produksi durian pada tahun 2015 adalah sebesar 995.735 ton. Bagian dari durian hanya sepertiga durian yang bisa dimakan, sedangkan bijinya dan cangkang biasanya dibuang. Karena itu, biji durian dibuang dan akan menjadi masalah lingkungan jika tidak dibuang dengan cara yang tepat (Masrol, et al., 2015). Untuk mengoptimalkan potensinya biji durian dimanfaatkan sebagai bahan pembuatan biodegradable plastik (Yusoff, et al., 2018). Biji durian mengandung pati yang relatif tinggi sekitar 22,76% (Tongdang, 2008).
2
Pati dapat diperoleh dengan cara mengkestrak dari tanaman yang mengandung karbohidrat. Ekstraksi pati secara umum dilakukan dengan tahapan pengupasan, pengecilan ukuran, perendaman, penggilingan, pengendapan, pengeringan dan pengayakan (Nogueira, et al., 2018). Pati dengan bahan biji durian mudah mengalami pencoklatan (browning) setelah dikupas. Untuk menghindari terbentuknya warna coklat pada pati biji durian dapat dilakukan proses perendaman. Perendaman biji durian dalam air hanya akan menghambat sementara proses oksidasi, sehingga diperlukan penambahan bahan perendaman yang mampu mengatasi oksidasi setelah biji durian dikeluarkan dari proses perendaman (Fauzi, et
al., 2016). Menurut Chandra et al. (2016), perendaman dengan natrium metabisulfit
dalam proses ekstraksi pati mampu mencegah reaksi pencoklatan sehingga produk yang dihasilkan memiliki warna yang lebih cerah (Chandra, et al., 2016).
Pengolahan pati masih banyak memiliki keterbatasan, terutama dalam hal perbaikan kualitas dan mutu pati yang dihasilkan, diantaranya disebabkan oleh proses pengeringan. Metode pengeringan pati dapat dilakukan dengan penjemuran di bawah sinar matahari atau dengan oven (Chandra, et al., 2016). Menurut Sudirman,
et al., (2018) pengeringan pati pada suhu tinggi dapat menyebabkan kadar pati
semakin menurun karena perlakuan suhu pemanasan akan mengakibatkan rusaknya sebagian molekul pati pada saat pengeringan (Sudirman, et al., 2018). Oleh karena itu, untuk mendapatkan pati maksimal digunakan metode pengeringan efektif di bawah sinar matahari.
Bioplastik berbahan baku pati sifat mekaniknya masih rendah (Li, et al, 2018). Untuk meningkatkan kekuatan film diperlukan penguat yang mampu memenuhi standar plastik sintetis (Mohsenabadi, et al., 2018). Salah satu carauntuk meningkatkan sifat mekanik film pati adalah mencampur pati dengan biopolimer lain, seperti kitosan, dan carboxymethyl cellulose (CMC) (Ban, et al., 2006).
Menurut Mujtaba, et al., (2018) penambahan kitosan yang tinggi menyebabkan film bioplastik akan cenderung lebih tebal, rapuh dan kering yang akan mengakibatkan nilai kuat tariknya menurun (Mujtaba, et al., 2018). CMC mampu meningkatkan sifat mekanik dari film berbasis pati. CMC digunakan dengan pati untuk memberikan tekstur yang baik, meningkatkan kekompakan matrik biopolimer, dan mengurangi kelarutan air. CMC adalah serat yang larut dalam air pada suhu kamar. Semakin
3
banyak CMC yang digunakan maka sifat mekanik dan ketahanan terhadap air dari produk plastik yang dihasilkan semakin baik. Gugus hidroksil pada amilopektin pati dan karboksilat pada CMC membentuk ikatan silang yang stabil sehingga memungkinkan mengikat air (Tongdeesoontorn, et al., 2011). Penelitian yang mengkaji pembuatan bioplastik dengan bahan baku pati menggunakan plasticizer dan pengisi telah dilakukan oleh Tongdeesoontorn, et al. (2011) membuat bioplastik dari pati singkong (5% w/v) dengan plasticizer gliserol (30% w/w) dan meneliti CMC (0-40% w/w) sebagai pengisi dilaporkan bahwa dengan penambahan CMC sifat fisik dan mekanik dari bioplastik yang dihasilkan meningkat (Tongdeesoontorn, et al., 2011).
Umumnya, bioplastik yang terdiri dari pati sebagai bahan dasarnya membutuhkan campuran bahan aditif untuk menghasilkan sifat mekanis yang lunak, ulet, dan kuat. Plasticizer biasanya digunakan untuk mengurangi sifat kaku dan juga memperbaiki keelastisan film dari pati (Chen, et al., 2018). Ethylene glycol sering digunakan sebagai plasticizer dalam pembuatan bioplastik berbasis pati. Penambahan
plasticizer mengurangi daya tarik intramolekul yang kuat antara rantai pati dan
mempengaruhi pembentukan ikatan hidrogen antara molekul pati (Sanyang et al., 2015). Peningkatan jumlah plasticizer dapat menurunkan sifat mekanik dan meningkatkan persentase perpanjangan film. Menurut Suyatma dkk. (2005), pengaruh penambahan plasticizer ethylene glycol jika dibandingkan dengan
plasticizer glycerol adalah semakin banyak plasticizer yang ditambahkan maka nilai
kuat tarik cenderung menurun sedangkan persentase elongation of break cenderung naik dan ethylene glycol memberikan nilai kuat tarik yang lebih tinggi daripada gliserol, namun memberikan nilai elongation of break yang lebih rendah daripada gliserol karena ethylene glycol bersifat lebih rapuh (brittle).
Berdasarkan uraian di atas, penulis tertarik melakukan penelitian tentang pengaruh penambahan carboxymethyl cellulose (CMC) sebagai pengisi menggunakan plasticizer ethylene glycol dalam pembuatan bioplastik berbahan baku pati biji durian (Durio zibethinus).
4
1.2 RUMUSAN MASALAH
Adapun yang menjadi perumusan masalah untuk penelitian ini adalah :
1. Bagaimana karakteristik dan pengujian pati biji durian (Durio zibethinus) dengan penambahan anti browning natrium metabisulfit dan pengeringan di bawah sinar matahari meliputi kadar air, kadar abu, kadar pati, kadar lemak, kadar protein, kadar amilos, kadar amilopektin, derajat kecerahan, X-ray
Diffraction Analysis (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), dan Fourier Transform Infra Red (FTIR).
2. Bagaimana pengaruh penambahan carboxylmethyl cellulose (CMC) terhadap karakteristik dan pengujian bioplastik dari pati biji durian (Durio zibethinus) dengan plasticizer ethylene glycol yang meliputi analisa Scanning Electron
Microscopy (SEM), Fourier Transform Infra Red (FTIR), X-ray Diffraction Analysis (XRD), uji densitas (density), uji kekuatan tarik (tensile strength),
pemanjangan pada saat putus (elongation at break), modulus elastisitas dan penyerapanair.
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan dilakukannya penelitian ini adalah :
1. Untuk mengetahui karakteristik dan pengujian pati biji durian (Durio
zibethinus) dengan penambahan anti browning natrium metabisulfit dan
pengeringan di bawah sinar matahari meliputi kadar air, kadar abu, kadar pati, kadar lemak, kadar protein, kadar amilosa, kadar amilopektin, X-ray
Diffraction Analysis (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), dan Fourier Transform Infra Red (FTIR).
2. Untuk mengetahui pengaruh penambahan carboxylmethyl cellulose (CMC) terhadap karakteristik dan pengujian bioplastik dari pati biji durian (Durio
zibethinus) dengan plasticizer ethylene glycol yang meliputi analisa Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infra Red (FTIR), X-ray Diffraction Analysis (XRD), uji densitas (density), uji kekuatan tarik (tensile strength), pemanjangan pada saat putus (elongation at break), dan penyerapan
5
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Adapun manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah :
1. Mengoptimalkan pemanfaatan biji durian yang biasanya dibuang dan tidak memiliki nilai ekonomis menjadi bahan baku pembuatan bioplastik yang ramah lingkungan.
2. Mengurangi pemakaian minyak bumi yang keberadaannya semakin menipis dan tidak dapat diperbaharui sebagai bahan baku pembuatan plastik konvensional dengan menggantikan plastik konvensional dengan bioplastik.
1.5 RUANG LINGKUP
Penelitian ini akan dilaksanakan di Laboratorium Kimia Organik dan Laboratorium Penelitian, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan. Adapun bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini yaitu :
1. Biji durian (Durio zibethinus) yang diperoleh dari pedagang durian di Jl. KH Wahid Hasyim, Medan.
2. Aquadest (H2O) yang diperoleh dari UD Rudang Jaya Jl. Dr. Mansyur, Medan.
3. Carboxymethyl Cellulose (CMC) yang diperoleh dari UD Rudang Jaya Jl. Dr. Mansyur, Medan.
4. Kalsium hidroksida (Ca(OH)2) yang diperoleh dari pedagang di Pasar Pringgan
Jl. Iskandar Muda, Medan.
5. Natrium Metabisulfit (Na2S2O5) yang diperoleh dari UD Rudang Jaya Jl. Dr.
Mansyur, Medan.
6. Ethylene glycol (C2H6O2) yang diperoleh dari Laboratorium Kimia Organik,
Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan.
Variabel-variabel yang dilakukan dalam penelitian ini adalah : a. Variabel tetap :
Pembuatan Pati Biji Durian
1. Konsentrasi Kalsium Carbonat (w/v) = 5 %
Wartu perendaman = 12 jam
6
2. Waktu pengendapan = 24 jam
3. Waktu pengeringan = 24 jam
(Chandra, et al., 2016)
4. Ukuran pati = 100 mesh
(Tongdeesoontorn, et al., 2011)
Pembuatan Bioplastik
1. Larutan pati (w/v) = 10 %
2. Suhu pengadukan bioplastik = 80 oC
(Tongdeesoontorn, et al., 2011)
b. Variasi yang akan dilakukan:
1. Konsentrasi natrium metabisulfit (w/v) = 0%; 0,2%; 0,4%; 0,6%; 0,8% dan 1,0 %
2. Konsentrasi CMC (w/v) larutan pati = 0% ; 1%; 2%; 3% dan 4% 3. Konsentrasi ethylene glycol (v/w)
massa pati
= 0%; 10%; 20%; 30%;
40% dan 50%
Karakterisasi dalam penelitian ini adalah :
a. Karakterisasi dan pengujian pati biji durian, meliputi :
Kadar air Kadar abu Kadar pati Kadar lemak Kadar protein Kadar amilosa Kadar amilopektin Derajat kecerahan
Scanning Electron Microscopy (SEM)
Fourier Transform Infra Red (FTIR)
7
b. Karakterisasi dan pengujian film bioplastik, meliputi :
Densitas
Sifat kekuatan tarik
Sifat pemanjangan pada saat putus
Modulus elastisitas
Penyerapan air
Scanning Electron Microscopy (SEM)
8
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 BIOPLASTIK
Polimer berbasis petrokimia bermanfaat bagi masyarakat untuk digunakan dalam aplikasi yang berbeda seperti pengemasan, konstruksi, mobil, elektronik, aplikasi medis, dan lain-lain. Sampah plastik tidak hanya berakhir di tempat pembuangan tetapi juga di danau air tawar, sungai dan lautan yang menciptakan banyak masalah lingkungan dan kesehatan untuk seluruh ekosistem. Lebih jauh lagi, peningkatan produksi plastik sintetis yang meningkat menyebabkan konsumsi energi yang lebih tinggi dan emisi gas rumah kaca bersama dengan pelepasan bahan kimia berbahaya (Muneer, 2014).
Saat ini, orang lebih sadar tentang efek berbahaya bahan plastik dari petrokimia di lingkungan hidup. Para peneliti telah melakukan banyak penelitian untuk mengelola sampah plastik di bumi dengan mencari alternatif untuk plastik ramah lingkungan. Alternatif ramah lingkungan ini adalah bioplastik, yang dibuang di lingkungan dan dapat dengan mudah terdegradasi melalui aksi enzimatik mikroorganisme.
Bioplastik menjadi sangat penting karena harga minyak bumi meningkat drastis dan stoknya akan berakhir dalam waktu dekat. Penting bagi komunitas global untuk memiliki alternatif untuk produk yang berasal dari minyak petroleum seperti plastik (Gill, 2014).
Bioplastik dapat diklasifikasikan ke dalam empat kategori berdasarkan komposisi kimianya, asal, dan metode sintesis, yaitu:
1. Polimer yang dihasilkan oleh bahan kimia sintesis dari kedua monomer bio yang diturunkan dan monomer berbasis minyak bumi (poli (butilena suksinat), atau PBS, poli (trimetilen terephthalate), atau PTT)
2. Polimer yang dihasilkan oleh mikroba fermentasi (polyhydroxy-alkanoates) 3. Polimer langsung dari biomassa (pati, protein, selulosa)
4. Polimer yang dihasilkan oleh sintesis kimia dari monomer bioderived (PLA, berbasis bio PE).
9
Berikut ini adalah keuntungan dari bioplastik: 1. Karbon yang dihasikan lebih sedikit.
Polusi karbon dari bioplastik sangat bergantung pada bahan plastik tersebut, apakah plastik secara permanen menyimpan karbon yang diekstrak dari udara oleh tanaman yang sedang tumbuh. Sebuah plastik yang terbuat dari sumber biologis menyita CO2 oleh tanaman dalam proses fotosintesis. Jika bioplastik yang
dihasilkan terdegradasi kembali menjadi CO2 dan air, penyitaan ini terbalik. Tapi
bioplastik yang permanen dibuat mirip dengan polietilen atau lainnya plastik konvensional menyimpan CO2 selamanya. Bahkan jika plastik didaur ulang
berkali-kali pada awalnya CO2 diambil dari atmosfer tetap diasingkan.
2. Biaya energi lebih rendah di manufaktur
Di sisi lain, plastik terbuat dari 4% minyak yang digunakan dunia setiap tahun. Dengan kelangkaan minyak pembuatan plastik menjadi semakin rentan terhadap fluktuasi harga.
3. Jangan gunakan Scarce Crude Oil
Sebaliknya, setiap kilogram plastik biasanya membutuhkan 20 kilowatt jam energi untuk diproduksi, lebih dari itu jumlah yang dibutuhkan untuk membuat berat baja yang sama. Hampir semua ini berasal dari sumber fosil.
4. Pengurangan litter dan peningkatan komposisasi dari menggunakan bioplastik Keuntungan terbaik yang dapat dipahami dari bioplastik terletak pada pengurangan sampah permanen. Plastik tunggal menggunakan tas belanja adalah contoh paling nyata tentang bagaimana plastik dapat mencemari lingkungan dengan besar dan tidak sedap dipandang. Sebagian besar sampah di lautan kita adalah kantong plastik sekali pakai. Kota dan negara di seluruh dunia sedang mengambil tindakan terhadap sampah, terkadang dengan melarang kantong plastik yang tidak dapat terdegradasi seluruhnya.
(Gill, 2014)
2.2 BIOPLASTIK BERBASIS PATI
Bioplastik merupakan bahan alternatif untuk menggantikan plastik kemasan konvensional agar tidak mencemari lingkungan. Salah satu jenis film ramah lingkungan yang popular untuk dikembangkan saat ini adalah film berbasiskan pati.
10
Pati memiliki sifat polimer dan dapat dengan mudah dimodifikasi baik secara fisik maupun kimia. Akibatnya, pati dianggap sebagai bahan baku yang sangat menarik untuk pembuatan bioplastik. Sifat kimia dan fisik pati telah banyak diteliti karena kesesuaiannya untuk diubah menjadi bahan termoplastik dan kemudian digunakan dalam aplikasi yang berbeda sebagai hasil dari biodegradabilitas yang diketahui, ketersediaan dan kelayakan ekonomi. Pati termoplastik (TPS) menggambarkan bahan amorf atau semi-kristalin yang terdiri dari pati gelatinized atau destructurized yang mengandung satu atau campuran plasticizer. TPS dapat berulang kali dilunakkan dan dikeraskan sehingga dapat dibentuk oleh aksi panas dan gaya geser. Penggunaan pati memungkinkan untuk mengganti bagian dari polimer sintetis dengan sumber daya terbarukan (Offiong dan Sanni, 2016). Pati memilik struktur utama yaitu amilosa dan amilopektin (Pascoal, et al., 2013). Selain struktur utama pati yaitu amilosa dan amilopektin, pati memiliki kandungan lainnya yaitu protein dan lemak (Madruga, et
al., 2014).
Sifat penting pati adalah semi-kristalinitasnya. Struktur kristalin pati dapat terganggu dengan adanya plasticizer, panas dan geser. Hal ini menghasilkan campuran pati/plasticizer mengkristal atau gelatinized. Oleh karena itu, untuk menghasilkan produk TPS, perlu untuk mengganggu butiran pati dan melelehkan struktur kristal. Hal ini dicapai dengan menundukkan molekul pati untuk pemanasan dan efek geser di hadapan kelebihan air atau plasticizer lainnya yang mampu membentuk ikatan hidrogen dengan gugus hidroksil pati. Hal ini menyebabkan molekul pati menjadi rusak, (mengakibatkan penghancuran struktur kristal) dan mendapat gelatinized dan plasticized dengan air. Akibatnya, massa amorf homogen (pati meleleh) terbentuk. Ketika campuran pati / air gelatinized terkena atmosfer, air yang hadir dalam massa mengembang menjadi uap karena penurunan tekanan mendadak dan pati termoplastik terbentuk (Offiong dan Sanni, 2016).
2.3 PATI BIJI DURIAN (Durio zibethinus)
Produksi durian di Indonesia pada tahun 2012 mencapai 888.130 ton/tahun (Elfiyah dan Sopandi, 2015). Pada tahun 2015 produksi buah durian setiap provinsi per tahun yang tertinggi adalah Provinsi Jawa Timur dengan jumlah produksi 233.715 ton diikuti Provinsi Jawa Barat, Provinsi Jawa Tengah dan Provinsi
11
Sumatera Utara masing-masing dengan jumlah produksi 107.110 ton, 102.452 ton dan 65.529 ton sementara total produksi buah durian di Indonesia adalah 995.735 ton (Widyawati dan Nurbani, 2017).
Durian adalah buah yang paling populer di Indonesia. Durian terkenal dengan rasanya dan berbau sedap oleh sebagian besar Orang Asia tetapi bagi kebanyakan orang Barat, mereka tidak suka durian karena baunya sangat buruk. Hanya sepertiga durian yang bisa dimakan, sedangkan bijinya (20-25%) dan cangkang biasanya dibuang. Bagian yang dapat dimakan dari buah hanya menyumbang sekitar 15–30% massa dari seluruh buah. Karena itu, sekitar 70 - 85% buah durian dibuang sebagai limbah dan akan menjadi masalah lingkungan jika tidak dibuang dengan cara yang tepat (Masrol, et al., 2015). Biji durian merupakan salah satu limbah bahan pangan yang pemanfaatannya belum optimal. Secara fisik, biji durian berwarna putih kuningan berbentuk bulat telur, berkeping dua, berwarna putih kekuning-kuningan atau coklat muda (Widyawati dan Nurbani, 2017). Biji durian segar mengandung pati yang relatif tinggi sekitar 22,76% (Tongdang, 2008). Untuk mengoptimalkan potensi limbah alami biji durian dimanfaatkan sebagai bahan pembuatan biodegradable plastik (Yusoff, et al., 2018).
2.4 EKSTRAKSI PATI
Penggunaan pati sebagai bahan utama pembuatan plastik memiliki potensi besar karena di Indonesia terdapat berbagai tanaman penghasil pati (Sulityo dan Ismiyati, 2012). Pati dapat diperoleh dengan cara mengekstrak dari tanaman yang kaya akan karbohidrat seperti sagu, singkong, jagung, gandum, dan ubi jalar. Pati juga dapat diekstrak dari biji buah-buahan seperti pada biji nangka, biji alpukat, dan biji durian. Biji durian yang selama ini dianggap limbah oleh manusia karena kurang pemanfaatannya ternyata dapat digunakan sebagai bahan dalam pembuatan bioplastik (Cornelia, et al., 2013). Pengolahan pati yang siap pakai terutama untuk produksi makanan olahan, dapat mendorong munculnya produk-produk yang lebih beragam juga berkembangnya industri berbahan dasar pati (Alay dan Maria, 2015).
Proses pembuatan pati dari umbi terdiri atas pengupasan kulit, pencucian, pemarutan, pemerasan atau ekstraksi, pengendapan, penggilingan atau penepungan.
12
1. Tahap pemecahan sel dan pemisahan butiran pati dari unsur lain yang tidak larut, termasuk kegiatan pengupasan, pencucian, pemarutan dan penyaringan. 2. Tahap kedua pengambilan pati dengan penambahan air, termasuk juga dalam
perlakuan ini pengendapan dan pencucian.
3. Tahap ketiga pembuangan/penghilangan air. Untuk membantu kegiatan ini bisa dilakukan dengan pengeringan melalui panas dan pemusingan.
4. Tahap terakhir melakukan penepungan agar diperoleh tepung yang dikehendaki. Termasuk dalam penghancuran dan beberapa pekerjaan lainnya. (Mustafa, 2015)
2.5 PROSES BROWNING PADA PATI
Permasalahan yang terjadi pada umbi-umbian dan buah-buahan adalah mudah mengalami pencoklatan (browning) setelah dikupas. Penyebab lain adalah reaksi enzim yang terdapat dalam bahan pangan tersebut. Pencoklatan karena enzim merupakan reaksi antara oksigen dan suatu senyawa phenol yang dikatalisis oleh polyphenol oksidase (PPO).
Pencegahan proses pencoklatan ini adalah mencegah aktivitas enzim fenolase. Aktifitas enzim fenolase (polypenol oxidase/PPO) dengan bantuan oksigen akan mengubah gugus monophenol menjadi O-hidroksi phenol, yang selanjutnya diubah lagi menjadi O-quinon. Gugus O-quinon inilah yang membentuk warna coklat (McEvily and Otwell, 1992). Reaksi pencoklatan enzimatis oleh enzim fenolase (PPO) ditampilkan pada Gambar 2.1.
13
2.6 PENCEGAHAN BROWNING PADA PATI
Pencoklatan karena enzim merupakan reaksi antara oksigen dan suatu senyawa phenol yang dikatalisis oleh polyphenol oksidase (PPO). Hal ini harus dicegah untuk menghindari terbentuknya warna coklat pada bahan pangan yang akan dibuat tepung. Perendaman merupakan suatu usaha yang dilakukan dalam menghambat terjadinya proses oksidasi udara dengan senyawa phenol.
Perendaman dalam air hanya akan menghambat sementara proses oksidasi yang terjadi, sehingga diperlukan penambahan bahan perendaman yang mampu mengatasi oksidasi setelah diangkat dari proses perendaman. Penambahan bahan kimia antioksidan dalam proses perendaman mampu memaksimalkan peranan perendaman dalam mengatasi proses oksidasi dalam pengolahan pati. Bahan kimia yang dapat ditambahkan dalam proses perendaman untuk menghambat dan mencegah proses oksidasi yaitu natrium metabisulfit, natrium klorida dan natrium acid pyrophospat. Penambahan bahan kimia dalam proses perendaman bertujuan untuk memaksimalkan proses perendaman yang akan menghambat proses oksidasi yang akan terjadi Chandra, dkk., 2013). Penurunan/pencegahan reaksi pencoklatan oleh enzim fenolase ditampilkan pada Gambar 2.2.
14
Menurut Kuijpers, et al., (2012), ada 3 mekanisme inhibisi pencoklatan oleh sulfit, yaitu:
1. Inhibisi reaksi enzimatik searah yaitu pencegahan pencoklatan secara optimal. Inhibitor mengubah reaksi enzim, sehingga menghalangi enzim mengikat oksigen.
2. Pembentukan produk tambahan antara sulfit dan o-quinon, sehingga mencegah terjadinya reaksi pencoklatan lebih lanjut lagi pada pati biji durian. 3. Reduksi o-quinon sehingga membalikan arah reaksi enzimatik yaitu
mencegah reaksi inhibisi pencoklatan oleh sulfit.
2.7 PENGISI BIOPLASTIK
Bioplastik berbasis pati memiliki beberapa kekurangan seperti kuatnya sifat hidrofilik dan sifat mekanis yang lebih buruk jika dibandingkan dengan polimer sintetis. Untuk meningkatkan kekuatan mekanis pada pati sejumlah kecil pengisi (filler) inorganik dan organik biasanya ditambahkan ke dalam matriks polimer (Li, et
al, 2018). Beberapa keunggulan pengisi dari serat alam yaitu sifatnya terbarukan, biodegradabilitas dan ketersediaan yang melimpah. Komposit bioplastik dari pati dengan pengisi berbagai serat selulosa seperti serat tandan kosong kelapa sawit, sugar palm fiber, bambu, serat enceng gondok (Syafri, et al., 2018) dan
carboxymethyl cellulose (Tongdeesoontorn, et al., 2011).
Beberapa penelitian terbaru yang telah dilakukan untuk menghasilkan bioplastik dengan pengisi, seperti : kitosan (Ginting, et al., 2016), carboxymethyl cellulose (Tongdeesoontorn, et al., 2011) dan sebagainya. Menurut penelitian Ginting, et al., (2016), yaitu pengaruh kitosan, sorbitol dan temperatur pemanasan larutan bioplastik pada sifat mekanik bioplastik pati biji durian dengan hasil terbaik
bioplastik dari pati biji durian terjadi pada suhu pemanasan 70 oC dengan komposisi antara pati dan biji durian kitosan adalah 7: 3 gram dan sorbitol 20,0 gram (Ginting,
et al., 2016). Selanjutnya yaitu penelitian Toongdeesoontorn, et al., (2011), tentang
pengaruh konsentrasi carboxymethyl cellulos pada sifat fisik film berbasis pati singkong dengan hasil penambahan CMC ke film pati singkong meningkatkan kekuatan tarik dan mengurangi perpanjangan pada film campuran (Tongdeesoontorn,
15
2.8 CARBOXYMETHYL CELLULOSE (CMC)
CMC adalah polisakarida linear anionik berasal dari selulosa dengan berat molekul tinggi. CMC adalah polimer industri yang penting dengan berbagai aplikasi seperti pembuatan deterjen, tekstil, kertas, makanan, dan obat-obatan. CMC digunakan terutama karena memiliki viskositas tinggi, tidak beracun, dan non-alergi. Banyak gugus hidroksil dan karboksilat di CMC memungkinkan mengikat air dan kelembaban. CMC sering digunakan bersama-sama dengan pati untuk memberikan tekstur yang diinginkan, mengontrol mobilitas kelembaban, dan meningkatkan kualitas produk secara keseluruhan.
Gambar 2.3 Struktur Molekul Carboxymethyl Cellulose (CMC)
CMC memiliki kandungan air yang tinggi, biodegradabilitas baik, dan berbagai aplikasi karena biaya relatif. Karena struktur polimer dan berat molekul tinggi, dapat digunakan sebagai pengisi dalam pembuatan plastik (Tongdeesoontorn,
et al., 2011). Carboxymethyl Cellulose (CMC) adalah selulosa eter yang dapat
melakukan gelasi dengan memanaskan dan membentuk kualitas yang sangat baik dari plastik karena memiliki struktur rantai polimer dan berat molekul tinggi (Putri,
et al., 2016).
2.9 ETHYLENE GLYCOL (EG)
Etilen glikol (1,2-etanediol) memiliki rumus molekul C2H6O2 dan biasa
disebut senyawa diol sederhana. Senyawa diol merupakan senyawa yang mempunyai dua gugus hidroksil (OH) (Wiesfeld, et al., 2019). Etilen glikol dan glikol lain relatif tidak beracun. Etilen glikol bersifat toksik apabila dikonsumsi, sebagian besar efek toksik etilen glikol disebabkan oleh asidosis metabolik (Garg, et al., 2019).
Etilen glikol adalah bahan kimia yang digunakan untuk tujuan anti beku dan sebagai bahan baku untuk produksi serat poliester (Wiesfeld, et al., 2019). Etilen
16
glikol juga digunakan sebagai plasticizer dalam pembuatan bioplastik. Etilen glikol dapat meningkatkan persentase perpanjangan dan kerapuhan serta memberikan efek kaku karena volatil (Lubis, et al., 2018). Selain itu, ada penurunan kekuatan ikatan antara rantai makromolekul karena interaksi ikatan etilen glikol pada rantai makromolekul yang sangat lemah menyebabkan penurunan kekuatan mekanik (Saberi, et al., 2017).
2.10 METODE PEMBUATAN BIOPLASTIK BERBAHAN BAKU PATI
Indonesia kaya akan sumberdaya alam, diantaranya pati-patian yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan plastik biodegradabel. Pengkajian pemanfaatan sumberdaya pati Indonesia untuk produksi plastik biodegradabel dapat dilakukan melalui 3 cara, yaitu:
1. Pencampuran (blending) antara polimer plastik dengan pati dimana pati yang digunakan dapat berupa pati mentah berbentuk granular maupun pati yang sudah tergelatinisasi, dan Plastik yang digunakan adalah PCL, PBS, atau PLA maupun plastik konvensional (polietilen). Pencampuran dilakukan dengan menggunakan
extruder atau dalam mixer berkecepatan tinggi (high speed mixer) yang
dilengkapi pemanas untuk melelehkan polimer plastik.
2. Modifikasi kimiawi pati. Untuk menambahkan sifat plastisitas pada pati, metode
grafting sering digunakan. Sifat biodegradabilitas dari produk plastik yang
dihasilkan tergantung daripada jenis polimer yang dicangkokkan pada pati. Jika polimer yang dicangkokkan adalah polimer yang bersifat biodegradabel, maka produk yang dihasilkan juga akan bersifat biodegradabel.
3. Penggunaan pati sebagai bahan baku fermentasi menghasilkan monomer/polimer plastik biodegradabel (Erfan, 2012).
Penggunaan pati sebagai bahan baku pembuatan bioplastik yang ditambahkan pengisi carboxymethyl cellulose dan pemlastis etilen glikol menurut metode Toongdeesoontorn, et al., (2011) adalah sebagai berikut: Larutan pati dipanaskan di
hotplate sambil diaduk dengan stirrer. Kemudian ditambahkan carboxymethyl
cellulose dan diaduk. Ditambahkan larutan pemlastis dan diaduk hingga homogen. Setelah homogen larutan didinginkan dan dituang ke cetakan (Toongdeesoontorn, et
17
2.11 PENGUJIAN HASIL PENELITIAN
Berbagai pengujian pada pati yang telah diekstraksi dari biji durian dan bioplastiknya adalah:
2.11.1 Uji Kadar Air
Air merupakan komponen penting dalam bahan pangan, karena air dapat mempengaruhi “acceptability”, kenampakan, kesegaran, tekstur, serta cita rasa pangan. Air dalam bahan pangan ada dalam tiga bentuk, yaitu air bebas, air terikat lemah atau air teradsorpsi, dan air terikat kuat. Kadar air perlu ditetapkan sebab sangat berpengaruh terhadap daya simpan bahan. Makin tinggi kadar air suatu bahan maka makin besar pula kemungkinan bahan tersebut rusak atau tidak tahan lama. Proses pengeringan sangat berpengaruh terhadap kadar air yang dimiliki bahan tersebut (Chandra dan Inggrid, 2013).
2.11.2 Uji Kadar Abu
Kadar abu menunjukan kandungan mineral suatu bahan pangan. Abu didefinisikan sebagai residu yang tertinggal setelah suatu bahan pangan dibakar hingga bebas karbon. Semakin besar kadar abu suatu bahan pangan menunjukan semakin tinggi kandungan mineral bahan pangan tersebut (Chandra dan Inggrid, 2013). Berdasarkan standar mutu pati menurut Standar Industri Indonesia, kadar abu yang diizinkan adalah maksimal 1,5 %.
2.11.3 Uji Kadar Pati
Pati merupakan bahan yang diekstrak dari sumbernya sebagai bahan baku pembuatan bioplastik dalam pati ini. Banyaknya perolehan rendemen pati dapat dipengaruhi oleh adanya granula pati yang berukuran kecil yang jumlahnya sekitar 5% dari jumlah total pati, dimana ketika dilakukan proses ekstraksi dan pencucian maka granula berukuran kecil ini akan mudah membentuk koloid dan akan ikut terbuang bersama air pengekstrak (Chandra dan Inggrid, 2013). Berdasarkan standar mutu pati menurut Standar Industri Indonesia, kadar pati yang diizinkan adalah minimum 75% (Rahmawati, et al., 2012).
18
2.11.4 Uji Kadar Lemak
Lemak merupakan komponen samping yang terkandung dalam pati yang diekstrak.Lemak mampu membentuk kompleks dengan amilosa sehingga menghambat keluarnya amilosa dari granula pati. Selain itu sebagian besar lemak akan diabsorbsi oleh permukaan granula sehingga berbentuk lapisan lemak yang bersifat hidrofobik di sekeliling granula. Lapisan lemak tersebut akan menghambat pengikatan air oleh granula pati. Hal ini menyebabkan kekentalan dan kelekatan pati berkurang akibat jumlah air berkurang untuk terjadinya pengembangan granula pati (Collison, 2004).
2.11.5 Uji Kadar Protein
Pada protein, gugus karbonil asam amino terikat pada gugus amino asam amino lain dengan ikatan peptida / ikatan amida secara kovalen membentuk rantai polipeptida. Kadar protein juga menunjukkan analisis kadar nitrogen yang terdapat pada pati (Chandra dan Inggrid, 2013). Kadar protein dari pati yang cukup tinggi dapat menyebabkan viskositas pati menurun (Richana dan Sunarti, 2004). Ini yang menyebabkan viskositas dari berbagai varietas pati berbeda-beda.
2.11.6 Uji Kadar Amilosa dan Amilopektin
Pati memiliki komponen penyusun utama, yaitu amilosa dan amilopektin. Kedua fraksi ini dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi yang terlarut disebut amilosa dan fraksi yang tidak terlarut disebut amilopektin. Struktur amilosa memberikan sifat keras sedangkan amilopektin menyebabkan sifat lengket (Erfan, 2012). Amilosa merupakan bagian dari granula pati yang dalam proses gelatinasi mengalami proses pembengkakan oleh adanya air dan panas sehingga amilosa berdifusi keluar dari granula dan membentuk gel (Harper, 1990).
2.11.7 Uji Densitas Bioplastik
Kepadatan adalah salah satu sifat mekanik yang paling penting dan begitu juga banyak digunakan dalam perhitungan proses. Hal ini didefinisikan sebagai massa per unit volume. Satuan SI densitas adalah kg/m3 (Maulida, et al., 2016).
19
Penentuan rapat massa (densitas) lembaran (film) dilakukan dengan cara lembaran (film) dipotong dengan ukuran 5 x 5 dan tebal tertentu, kemudian dihitung volumenya. Potongan film ditimbang dan rapat massa lembaran (film) ditentukan dengan membagi rapat potongan uji dengan volumenya (g/cm3). Pada pengujian densitas plastik sampel film diuji berdasarkan standar ASTM D792-91, 1991.
2.11.8 Sifat Kekuatan Tarik dan Pemanjangan pada saat Putus
Uji Kekuatan Mekanik yang diberikan pada bahan adalah uji kekuatan tarik (tensile strength), pemanjangan pada saat putus (elongation at break). Sampel film plastik diuji berdasarkan pada ASTM D-638. Metode pengujian ini mencakup penentuan tarik yang sifat plastik diperkuat dalam bentuk standar dumbel (dumbbell
shaped) yang ketika diuji di bawah kondisi yang ditentukan dari perlakuan awal,
suhu, kelembaban, dan kecepatan mesin uji. Metode uji ini dapat digunakan untuk pengujian bahan dari setiap ketebalan sampai 14 mm (0,55 in.). Namun, untuk pengujian spesimen dalam bentuk lembaran tipis, termasuk film yang kurang dari 1,0 mm (0.04 in.) Ketebalan, Metode Uji D 882 adalah metode yang paling tepat. Bahan dengan ketebalan lebih besar dari 14 mm (0,55 in.) harus dikurangi oleh mesin (Maulida, et al., 2016).
a. Kekuatan Tarik (Tensile Strength) adalah gaya per unit luas dari material yang menerima gaya tersebut.
b. Pemanjangan Saat Putus (Elongation at Break) adalah peningkatan panjang material saat diuji dengan beban tarik.
2.11.9 Penyerapan Air Bioplastik
Partikel yang terlarut dalam air adalah karbohidrat yang memiliki berat molekul besar dan mengembang yang merupakan pecahan dari molekul pati. Proses ekstrusi menyebabkan penurunan ukuran molekul pati. Penyerapan Air (Water absorption) tergantung pada ketersediaan gugus hidrofilik untuk dapat mengikat air. Pati yang mengalami gelatinisasi memiliki kemampuan penyerapan air yang sangat besar dan cepat. Penyerapan air tergantung pada ketersediaan gugus hidrofilik yang mengikat molekul air pada kapasitas pembentukan gel dari makromolekul (Andy, et
20
2.12 KARAKTERISTIK HASIL PENELITIAN
Berbagai karakteristik pada pati yang telah diekstraksi dari biji durian dan bioplastiknya adalah:
2.12.1 Analisa Derajat Kecerahan Pati
Derajat kecerahan suatu bahan merupakan kemampuan suatu bahan untuk memantulkan cahaya yang mengenai permukaannya. Proses perendaman dan ekstraksi pada saat preparasi pati dapat memberikan pengaruh terhadap nilai derajat kecerahan. Kecerahan pati akan berpengaruh pada produk edible film atau hasil preparasinya. Semakin putih pati yang digunakan maka edible film yang dihasilkan semakin transparan. Pengukuran derajat kecerahan ini dengan menggunakan khromameter pada sampel berdasarkan hasil saringan mesh (Setiani, et al ., 2013).
Derajat kecerahan pati dapat ditunjukkan dari hasil uji warna dengan kromameter yaitu indeks kecerahan dan indeks keputihan. Indeks kecerahan (brightness index) disebut L* adalah nilai terangnya warna sebuah pati memantulkan cahaya. Indeks keputihan (whiteness index) adalah nilai numerik sederhana yang menentukan warna putih pati. Indeks keputihan diperoleh dari perhitungan dengan nilai L *, a *, b * (Guo, et al., 2019).
2.12.2 Analisa SEM EDX (Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive
X-ray Spectroscopy)
Analisa SEM (Scanning Electron Microscopy) dilakukan untuk mengetahui bentuk permukaan bioplastik, besar pori yang terbentuk pada lembaran bioplastik. Pengujian dilakukan dengan melakukan pemotongan sampel dengan ukuran 5 mm x 5 mm, kemudian diletakkan di kaca preparasi, selanjutnya di letakkan di bawah lensa pengamatan yang ada di dalam alat uji SEM (Hendri, et al., 2014).
2.12.3 Analisa FTIR (Fourier Transform Infra Red)
Analisa FTIR (Fourier Transform Infra Red) merupakan metode yang digunakan spektroskopi inframerah. Dalam spektroskopi inframerah, radiasi IR dilewatkan melalui sampel. Beberapa radiasi inframerah diserap oleh sampel dan sebagian melewati (ditransmisikan). Spektrum yang dihasilkan merupakan penyerapan molekul dan transmisi, menciptakan sidik jari molekul sampel. Seperti
21
sidik jari tidak ada dua struktur molekul yang unik menghasilkan spektrum inframerah yang sama. Hal ini membuat spektroskopi inframerah berguna untuk beberapa jenis analisis. Spektroskopi inframerah telah menjadi teknik untuk analisis bahan di laboratorium selama lebih dari tujuh puluh tahun. Spektrum inframerah merupakan sidik jari dari sampel dengan puncak serapan yang sesuai dengan frekuensi getaran antara obligasi atom yang membentuk materi. Karena setiap bahan yang berbeda adalah kombinasi unik dari atom, ada dua senyawa menghasilkan persis spektrum inframerah yang sama. Oleh karena itu, spektroskopi inframerah dapat menghasilkan identifikasi positif (analisis kualitatif) dari setiap jenis bahan yang berbeda. Selain itu, ukuran puncak di spektrum adalah indikasi langsung dari jumlah material. Dengan algoritma perangkat lunak modern, inframerah adalah alat yang sangat baik untuk analisis kuantitatif (Thermo, 2001).
2.12.4 Analisa XRD (X-Ray Diffraction)
Analisa XRD (X-Ray Diffraction) bertujuan untuk menganalisis struktur kristal. Prinsip kerja dari XRD adalah difraksi sinar X yang disebabkan adanya hubungan fasa tertentu antara dua gerak gelombang atau lebih sehingga paduan gelombang tersebut saling menguatkan. Sinar X dihamburkan oleh atom-atom dalam zat padat material. Ketika sinar X jatuh pada kristal dari material maka akan terjadi hambura ke segala arah yang bersifat koheren. Sifat hamburan sinar X yang koheren mengakibatkan sifat saling menguatkan atau saling melemahkan pada paduan gelombang (Anupama dan Ramanpreet, 2016).
22
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Organik dan, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan.
3.2 BAHAN DAN PERALATAN 3.2.1 Bahan
Bahan baku yang digunakan adalah biji durian yang diambil secara acak yang diperoleh dari Ucok Durian Wahid Hasyim No. 30-32 Medan, kalsium carbonat (Ca(OH)2) yang diperoleh dari Pasar Pringgan Medan, aquadest (H2O),
carboxymethyl cellulose (C6H10O6)n (C2H2O2) dan natrium metabisulfit (Na2S2O5)
diperoleh dari UD Rudang Jaya Medan serta ethylene glycol (C2H6O2) yang
diperoleh dari Laboratorium Kimia Organik, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan.
3.2.1.1 Sifat Fisika dan Kimia Aquadest (H2O)
Tabel 3.1 Sifat Fisika dan Kimia Aquadest (H2O)
No. Sifat dan Wujud Keterangan
1. Bentuk Cairan
2. Warna Tidak berwarna
3. Densitas 1 g/cm3
4. Titik didih 100°C
5. Tekanan uap 2,3 kPa (20°C)
23
3.2.1.2 Sifat Fisika dan Kimia Kalsium Hidroksida (Ca(OH)2)
Tabel 3.2 Sifat Fisika dan Kimia Kalsium Hidroksida (Ca(OH)2)
No. Sifat dan Wujud Keterangan
1. Bentuk Padatan
2. Warna Putih
3. Bau Tidak berbau
4. Sifat mudah terbakar Tidak mudah terbakar
5. Kelarutan Larut dalam air
3.2.1.3 Sifat Fisika dan Kimia Carboxymethyl Cellulose (C6H10O6)n (C2H2O2) Tabel 3.3 Sifat Fisika dan Kimia Carboxymethyl Cellulose (C6H10O6)n
(C2H2O2)
No. Sifat dan Wujud Keterangan
1. Bentuk Padatan
2. Warna Putih
3. Bau Tidak berbau
4. Kelarutan Larut dalam air panas dan dingin
5. Pedoman paparan Tidak mengandung bahan
berbahaya dengan paparan pekerjaan yang ditetapkan oleh badan pengawas khusus daerah
3.2.1.4 Sifat Fisika dan Kimia Ethylene Glycol (C2H6O2)
Tabel 3.4 Sifat Fisika dan Kimia Ethylene Glycol (C2H6O2)
No. Sifat dan Wujud Keterangan
1. Bentuk Cairan (Sirup)
2. Bau Tidak berbau
3. Titik didih 197,6 °C
4. Titik lebur -13 oC
5. Kelarutan Larut dalam air dan aseton
24
3.2.1.5 Sifat Fisika dan Kimia Natrium Metabisulfit (Na2S2O5)
Tabel 3.5 Sifat Fisika dan Kimia Natrium Metabisulfit (Na2S2O5)
No. Sifat dan Wujud Keterangan
1. Bentuk Padatan
2. Warna Putih
3. Bau Berbau sulfur
4. pH 9
5. Kelarutan Larut dalam air dan sedikit larut
dalam alkohol (SIKerNas, 2012)
3.2.2 Peralatan
Pada penelitian ini peralatan yang digunakan antara lain: 1. Termometer 2. Furnace 3. Ayakan 100 mesh 4. Cawan porselin 5. Saringan 6. Gelas ukur 7. Beaker glass 8. Magnetic stirrer 9. Desikator
10. Cetakan plexiglas ukuran 20 x 20 cm 11. Neraca digital 12. Ember 13. Oven listrik 14. Jangka sorong 15. Blender 16. Pisau 17. Telenan 18. Cawan porselen
