PENCIRIAN BIOPLASTIK TEPUNG SINGKONG DENGAN
PENAMBAHAN NATRIUM ALGINAT, SELULOSA, DAN
LIMONENA
EVI RATNASARI
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR 2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pencirian Bioplastik Tepung Singkong denganPenambahan Natrium Alginat, Selulosa, dan Limonena adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2014
Evi Ratnasari
ABSTRAK
EVI RATNASARI. Pencirian Bioplastik Tepung Singkong dengan Penambahan Natrium Alginat, Selulosa, dan Limonena. Dibimbing oleh TETTY KEMALA dan AHMAD SJAHRIZA
Penggunaan plastik sintetik meningkat setiap tahunnya, namun plastik yang beredar menghasilkan limbah yang sulit terurai sehingga dibuat plastik yang ramah lingkungan. Dalam penelitian ini, bioplastik dibuat dengan paduan tepung singkong dan gliserol dengan nisbah komposisi 75:5 serta beragam konsentrasi natrium alginat, limonena dan selulosa. Bioplastik yang dihasilkan dianalisis bobot jenis, sifat mekanik, permeabilitas uap air, sifat termal, dan morfologi permukaannya. Penggunaan natrium alginat dan selulosa meningkatkan kuat tarik dan bobot jenis. Limonena hasil ekstraksi kulit jeruk meningkatkan elongasi bioplastik dan menurunkan permeabilitas uap air. Analisis termal dengan kalorimeter pemayaran diferensial menghasilkan nilai titik leleh yang meningkat dengan tambahan natrium alginat. Bioplastik yang dihasilkan memiliki morfologi permukaan yang homogen.
Kata kunci : bioplastik, limonena, natrium alginat, selulosa
ABSTRACT
EVI RATNASARI. Bioplastic Characterization of Cassava Starch with Addition of Sodium Alginate, Cellulose, and Limonene. Supervised by TETTY KEMALA and AHMAD SJAHRIZA.
There is high demand of sintetic plastic production each year, but the use of plastic produces non biodegradable wastes. Therefore, biodegradable plastics can be an alternative solution to overcome the problem in relating with the need of environmentally friendly plastics. Theaim of this study was to characterized bioplastics made of cassava starch with addition of sodium alginate, cellulose, and limonene. Bioplastics were made of composit of cassava starch and gliserol (75:5) and various concentrations of sodium alginate: limonen:celullose. The analysis of density, mechanical properties, thermal analysis, water vapour permeability and morfology were conducted for the biodegradable plastics. The results showed that sodium alginate and celullose increased the tensile strength and density. Limonene extracted from orange peels increased percentage of elongation and the thickness, also decrease the water vapour permeability. Thermal analysis using differential scanning calorimeter showed that sodium alginate addition increased the melting point and it indicated interaction among constituents. The surface morfology of bioplastics composite in thies study showed homogenous character.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
pada
Program Studi Kimia
EVI RATNASARI
PENCIRIAN BIOPLASTIK TEPUNG SINGKONG DENGAN
PENAMBAHAN NATRIUM ALGINAT, SELULOSA, DAN
LIMONENA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR 2014
Judul Skripsi : Pencirian Bioplastik Tepung Singkong dengan Penambahan Natrium Alginat, Selulosa, dan Limonena
Nama : Evi Ratnasari NIM : G44100057
Disetujui oleh
Dr Tetty Kemala, MSi Pembimbing I
Drs Ahmad Sjahriza Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof Dr Dra Purwantiningsih Sugita, MS Ketua Departemen
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas berkat limpahan rahmat dan hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Pencirian Bioplastik Tepung Singkong dengan Penambahan Natrium Alginat, Selulosa, dan Limonena”. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Anorganik, Departemen Kimia, Institut Pertanian Bogor (IPB) sejak bulan Januari hingga Mei 2014.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dr Tetty Kemala dan Bapak Drs Ahmad Sjahriza selaku pembimbing yang senantiasa memberikan arahan, dorongan semangat, dan doa kepada penulis selama melaksanakan penelitian ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada staf Laboratorium Kimia Anorganik (Bapak Syawal, Bapak Mulyadi, Bapak Sunarsa) dan atas bantuan selama penelitian berlangsung.
Terima kasih tak terhingga penulis ucapkan kepada ayah, ibu, dan seluruh keluarga atas doa dan kasih sayangnya. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada Mega, Mirma, Karin, Oki, Hasna, Vallian, Tri, dan Dian.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan.
Bogor, Agustus 2014
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR vii
DAFTAR LAMPIRAN vii
PENDAHULUAN 1
BAHAN DAN METODE 2
Alat dan Bahan 2
Penentuan Kadar Air 2
Penentuan Kadar Abu 2
Ekstraksi Limonena dari Kulit Jeruk 3
Pembuatan Bioplastik 3
Uji Ketebalan 4
Penentuan Bobot Jenis 4
Uji Tarik 4
Analisis Termal dengan DSC 5
Analisis Morfologi dengan SEM 5
Analisis Permeabilitas Uap Air 5
HASIL DAN PEMBAHASAN 6
Kadar Air dan Kadar Abu 6
Bioplastik Tepung Singkong 6
Ketebalan 8
Bobot Jenis 9
Sifat Mekanik 10
Analisis Termal 13
Morfologi Permukaan 14
Permeabilitas Uap Air 15
SIMPULAN DAN SARAN 16
Simpulan 16
Saran 17
DAFTAR PUSTAKA 17
LAMPIRAN 19
DAFTAR GAMBAR
1 Bioplastik dari tepung singkong-gliserol-natrium alginat-limonena-selulosa dengan beragam konsentrasi natrium alginat dan selulosa 7 2 Pengaruh komposisi bioplastik tepung singkong dengan natrium alginat
10% terhadap ketebalan 8
3 Pengaruh komposisi bioplastik tepung singkong dengan selulosa 10%
terhadap ketebalan 8
4 Pengaruh komposisi bioplastik tepung singkong dengan natrium alginat
10% terhadap bobot jenis 9
5 Pengaruh komposisi bioplastik tepung singkong dengan selulosa 10%
terhadap bobot jenis 10
6 Pengaruh komposisi bioplastik tepung singkong dengan natrium alginat
10% terhadap kuat tarik 11
7 Pengaruh komposisi bioplastik tepung singkong dengan selulosa 10%
terhadap kuat tarik 11
8 Pengaruh komposisi bioplastik tepung singkong dengan natrium alginat
10% terhadap elongasi 12
9 Pengaruh komposisi bioplastik tepung singkong dengan selulosa 10%
terhadap elongasi 12
10 Termogram bioplastik tepung singkong 13
11 Morfologi bioplastik tepung singkong 14
12 Pengaruh komposisi bioplastik tepung singkong dengan natrium alginat
10% terhadap permebilitas uap air 15
13 Pengaruh komposisi bioplastik tepung singkong dengan selulosa 10% terhadap
permeabilitas uap air 16
DAFTAR LAMPIRAN
1 Diagram alir penelitian 19
2 Data kadar air dan kadar abu 20
3 Data pengukuran ketebalan bioplastik 21
4 Data dan perhitungan bobot jenis bioplastik 23
5 Data pengukuran sifat mekanik bioplastik 25
PENDAHULUAN
Plastik sintetik semakin banyak digunakan sebagai bahan kemasan karena sifatnya yang ringan, lentur, kedap air, dan ekonomis. Plastik tersebut seperti polietilena, polipropilena, poli(vinil klorida) berbahan baku turunan minyak bumi, ketersediaanya semakin menurun dan bersifat tidak mudah terurai mengakibatkan penumpukan limbah sehingga mencemari lingkungan. Oleh karena itu dikembangkan bioplastik yang ramah lingkungan. Penyusun bioplastik yang umum digunakan ialah hidrokoloid seperti polisakarida dan protein, lipid seperti lilin lebah dan asam lemak, atau campuran keduanya (Zhong dan Xia 2008). Tepung singkong merupakan salah satu sumber polisakarida yang digunakan dalam pembuatan bioplastik.
Tepung singkong merupakan sumber karbohidrat yang relatif murah, berpotensi untuk dikembangkan sebagai bioplastik, dan mudah terurai. Akan tetapi, tepung singkong memiliki kelemahan berupa daya serap air yang tinggi dan menghasilkan bioplastik yang rapuh (Zhong dan Xia 2008) sehingga perlu ditambah aditif agar menghasilkan bioplastik yang kuat dan hidrofobik (Yu et al. 2006). Salah satu aditif yang digunakan adalah gliserol. Penambahan gliserol bertujuan meningkatkan kelenturan dan kemuluran bioplastik. Menurut Hasanah (2012), gliserol merupakan salah satu pemlastis pati yang dapat menghasilkan bioplastik yang homogen, elastis, akan tetapi sifat mekaniknya masih rendah.
Rendahnya sifat mekanik tersebut dapat diperbaiki dengan penambahan natrium alginat, limonena, dan selulosa. Alginat berasal dari ekstrak rumput laut cokelat (Haerunnisa 2008). Senyawa ini merupakan polimer organik yang tersusun oleh 2 unit monomer asam β-D manuronat (M) dan asam α-L guluronat (G) atau selang-seling keduanya (GGMM). Alginat dapat membentuk bioplastik yang baik dan biokompatibel. Ulfiah (2013) telah membuat bioplastik berbahan dasar pati dengan penambahan natrium alginat dan menghasilkan sifat mekanik yang cukup baik serta mengurangi kerapuhan bioplastik.
Limonena termasuk golongan monoterpenoid monosiklik. Senyawa limonena merupakan komponen utama minyak kulit jeruk. Penambahan limonena bertujuan meningkatkan elastisitas, derajat kejernihan, serta permeabilitas bioplastik terhadap oksigen dan karbon dioksida (Kurniawan et al. 2012). Kombinasi antara natrium alginat dengan limonena pada bioplastik tepung singkong menghasilkan bioplastik yang elastis dan transparan, tetapi kuat tariknya masih lemah (Sarifudin 2013). Peningkatan kuat tarik dapat dilakukan dengan penambahan selulosa.
Selulosa terdiri atas unit berulang D-glukosa yang dihubungkan melalui ß– 1,4 glikosidik. Selulosa dapat berasal dari tumbuhan dan bakteri. Selulosa dari bakteri dipilih dalam penelitian ini karena mudah didapat dan praktis. Selulosa bakteri memiliki kerapatan 300˗900 kg/m3, elastis, dapat terurai, murni, derajat kristalinitas (84˗89%), dan kekuatan tarik yang tinggi (Tampubolon 2008). Bioplastik yang dihasilkan dari penggunaan selulosa umumnya tidak berbau, sifat mekanik baik, bening, kedap minyak, dan lemak.
Penelitian ini bertujuan membuat bioplastik tepung singkong terplastisasi gliserol dengan penambahan natrium alginat, selulosa, dan limonena pada beberapa nisbah tertentu serta menganalisis pencirian bioplastik yang dihasilkan.
2
BAHAN DAN METODE
Tahapan penelitian meliputi penentuan kadar air dan abu bahan baku bioplastik, ekstraksi limonena dari kulit jeruk, pembuatan bioplastik tepung singkong terplastisasi gliserol dengan penambahan beragam konsentrasi natrium alginat, limonena, dan selulosa. Bioplastik yang dihasilkan, selanjutnya dicirikan, yang meliputi penentuan ketebalan, bobot jenis plastik, analisis mekanik, analisis termal, analisis permeabilitas uap air, dan analisis morfologi dengan mikroskop elektron payaran (SEM) (Lampiran 1).
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan antara lain piknometer 25 mL, hot plate, mixer, cawan porselin, kempa hidraulik, sentrifugasi, ultrasonikasi, alat uji tarik Tensolab-MEY, mikroskop elektron payaran (SEM) JEOL JVISI-65-10LA, kalorimeter pemayaran diferensial (DSC) PERKIN ELMER, dan peralatan kaca. Bahan-bahan yang digunakan adalah tepung singkong, natrium alginat teknis, gliserol teknis, HCl, nata de coco, akudes, akuabides, natrium bikarbonat teknis, dan limbah kulit jeruk medan.
Penentuan Kadar Air (AOAC 2007)
Cawan porselin dipanaskan selama 30 menit pada suhu 105 °C dan ditimbang bobotnya. Sampel ditimbang sebanyak 2 g dalam cawan tersebut, kemudian dipanaskan pada suhu 105°C selama 5 jam, setelah didinginkan dalam desikator cawan berisi sampel selama 30 menit dan ditimbang. Tahap ini diulangi hingga dicapai bobot konstan. Kadar air dihitung dengan rumus :
% kadar air = - - x 100% A = Bobot cawan petri kosong (g)
B = Bobot cawan petri dan sampel sebelum dikeringkan (g) C = Bobot cawan petri dan sampel setelah dikeringkan (g)
Penentuan Kadar Abu (AOAC 2007)
Cawan porselin dikeringkan dalam oven pada suhu 105 °C selama 30 menit. Sampel sebanyak 2 g ditimbang dan diletakkan dalam cawan tersebut. Cawan berisi sampel dibakar sampai tidak berasap, kemudian dimasukkan ke dalam tanur dengan suhu 550-600 °C selama 5 jam. Cawan berisi sampel yang sudah diabukan diambil dan dimasukkan ke dalam desikator kemudian ditimbang. Tahap ini diulangi hingga dicapai bobot konstan. Kadar abu dihitung dengan rumus :
3 % kadar abu = x 100%
A = Bobot cawan porselein kosong (g)
B = Bobot cawan dan sampel sebelum diabukan (g) C = Bobot cawan dan sampel setelah diabukan (g)
Ekstraksi Limonena dari Kulit Jeruk (BPPT 2001)
Kulit jeruk direndam semalaman dengan air NaHCO3 5%. Kemudian diperas menggunakan alat kempa hidraulik. Pemerasan dilakukan dua kali. Emulsi minyak atsiri dikumpulkan dan dilakukan dekantasi agar air dengan minyak terpisah menggunakan corong pisang. Setelah itu, emulsi disimpan di botol gelap dan dimasukkan ke lemari pendingin. Fraksi minyak yang tertinggal di botol gelap dipindahkan ke tabung sentrifugasi. Kemudian dilakukan sentrifugasi pada kecepatan 5000 rpm selama 30 menit. Sisa fraksi air akan berada pada bagian bawah cairan dalam botol sentrifugasi, dan fraksi minyak berada pada bagian atas. Fraksi minyak ini disebut sebagai minyak kulit jeruk.
Pembuatan Bioplastik (Modifikasi Sarifudin 2013)
Tepung singkong, selulosa, dan natrium alginat ditimbang sesuai dengan komposisi yang ditentukan (Tabel). Natrium alginat dilarutkan dengan akuades 50 mL pada suhu 40 °C selama 15 menit. Tepung singkong dilarutkan dengan 150 mL akuades yang sebelumnya ditambahkan larutan HCl 1.50 M. Kemudian larutan tepung singkong ditambahkan gliserol dan selulosa pada suhu 40 °C. Hasil pencampuran ditambahkan limonena pada suhu yang sama, lalu larutan dihomogenkan dengan pengadukkan dan pemanasan hingga suhu 50 °C. Larutan kemudian dicampurkan dengan larutan natrium alginat dan suhu dinaikan hingga 70 °C. Larutan selanjutnya dihomogenkan hingga mengental. Campuran yang didapat didiamkan selama 10 menit agar terbebas dari gelembung udara dan dicetak pada permukaan pelat kaca. Bioplastik yang sudah terbentuk dikeringkan pada suhu ruang selama 1 24 jam dan dilepaskan dari pelat kaca.
4
Tabel Komposisi bioplastik Tepung Singkong (%) Gliserol (%) Natrium alginat (%) Limonena (%) Selulosa (%) 75.00 5.00 10.00 0.00 10.00 75.00 5.00 10.00 2.50 7.50 75.00 5.00 10.00 5.00 5.00 75.00 5.00 10.00 7.50 2.50 75.00 5.00 10.00 10.00 0.00 75.00 5.00 0.00 10.00 10.00 75.00 5.00 2.50 7.50 10.00 75.00 5.00 5.00 5.00 10.00 75.00 5.00 7.50 2.50 10.00 75.00 5.00 10.00 0.00 10.00
Uji Ketebalan (Wijaya 2013)
Ketebalan merupakan salah satu parameter yang diukur untuk mengetahui
ciri bioplastik. Pengukuran ketebalan ini dilakukan 10 kali ulangan dengan titik yang berbeda pada bioplastik yang terbentuk dengan menggunakan mikrometer sekrup.
Penentuan Bobot Jenis (Kemala et al. 2010)
Setiap sampel yang dihasilkan dipotong dengan ukuran yang seragam. Bobot W0, W1, W2, dan W3 dicatat untuk setiap sampellalu bobot jenis sampel ditentukan melalui persamaan:
D = -
( - )- -
[
-
]
(1) Keterangan:D = bobot jenis contoh (g mL˗1) D1 = bobot jenis air (g mL ˗ )
Da = bobot jenis udara pada suhu percobaan (g/mL) W0 = bobot piknometer kosong (g)
W1 = bobot piknometer + contoh (g)
W2 = bobot piknometer + contoh + akuades (g) W3 = bobot piknometer + akuades (g)
Uji Tarik (ASTM D638 2005)
Bioplastik yang dihasilkan dipotong dengan ukuran panjang 90 mm dan lebar 20 mm. Potongan bioplastik dijepit pada alat uji tarik dan ditarik melalui kecepatan yang konstan. Selanjutnya panjang awal dicatat dan ujung tinta pencatat
5 diletakkan pada posisi 0 dalam grafik. Tombol start ditekan dan alat akan menarik sampel sampai putus. Pengukuran besarnya kekuatan tarik dan elongasi dapat menggunakan persamaan 2 dan persamaan 3.
(2)
(3) Keterangan : = kekuatan tarik (N mm-2) = tegangan maksimum (N) A = luas penampang lintang (mm2) %E = elongasi (%)
= pertambahan panjang spesimen (mm) L0 = panjang spesimen mula-mula (mm)
Analisis Termal dengan DSC
Sampel sebanyak 8-10 mg ditempatkan di dalam crucible yang terletak di dalam tungku pemanasan (furnace) pada alat DSC. Pengukuran yang dilakukan p d rent ng uhu 5 ˗350 °C dengan kecepatan 20 °C/menit. Data yang dihasilkan berbentuk termogran.
Analisis Morfologi dengan SEM
Analisis dilakukan menggunakan mikroskop elektron payaran (SEM). Sampel bioplastik dimasukkan ke dalam tempat sampel dengan perekat ganda dan dilapisi dengan logam emas pada keadaan vakum. Sampel diamati menggunakan SEM dengan tegangan 15 kV. Hasil yang didapat dicetak.
Analisis Permeabilitas Uap Air (Modifikasi ASTM E 96-95)
Analisis permeabilitas uap air dilakukan dengan teknik mengukur laju transmisi uap air menggunakan metode wet cup. Bioplastik yang akan diuji dijadikan penutup cawan petri yang telah diisi akuades. Bobot akuades yang hilang dilihat berdasarkan fungsi waktu sampai keadaan tunak dan laju transmisi uap air (WVTR) dihitung dari keadaan tunaknya. Lubang dibuat pada aluminium foil dengan luas lubang 10.00% luas permukaan akuades dan nilainya harus diketahui dengan pasti. Akuades dimasukkan ke dalam cawan petri sebanyak 30 mL kemudian lubang ditutup dengan menggunakan bioplastik yang direkatkan dengan lem epoxy pada aluminium foil. Cawan ditimbang kemudian dimasukkan ke dalam oven pada suhu 37 ± 0.5 °C. Sampel diambil dan ditimbang setiap 1 jam
6
selama 5 jam. Kurva dibuat antara waktu uji (sumbu x) dalam menit dan bobot akuades yang hilang (sumbu y) dalam gram.
t ir ng hi ng tu u
f u
re (4) Keterangan:
WVTR = Laju transmisi uap air (g s-1 m-2) g - - -
( - ) d (5) Keterangan:
S = Tekanan udara jenuh pada suhu 37 °C (6266.134 Pa) R1 = RH dalam cawan = 100%
R2 = RH pada suhu 37 °C = 81% d = Ketebalan
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kadar Air dan Kadar Abu
Uji kadar air dilakukan untuk mengetahui kandungan air pada sampel. Kadar air dapat mempengaruhi penampakan, tekstur, mutu, dan daya simpan. Sampel tepung singkong, selulosa, dan natrium alginat memiliki kadar air berturut-turut yaitu 12.64, 93.48, dan 18.30% (Lampiran 2). Nilai tersebut memenuhi standar mutu, yaitu kadar air tepung singkong maksimal 15.00% (SNI ˗ 997˗1992), natrium alginat sebesar 5.00-20.00% (Food Chemical Codex 1981), dan selulosa yang sebesar 96. ˗ 98.00%.
Nilai kadar abu menunjukkan komponen anorganik atau mineral sisa pembakaran bahan organik. Semakin banyak kandungan mineral, maka kadar abu menjadi semakin besar. Kadar abu yang diperoleh untuk tepung singkong, selulosa, dan natrium alginat berturut-turut, yaitu 0.08, 0.03, dan 37.99% (Lampiran 2). Nilai tersebut memenuhi standar mutu, yaitu kadar air tepung singkong maksimal 15.00% (SNI 01-2997-1992), natrium alginat sebesar 18. ˗27.00% (Food Chemical Codex 1981) dan selulosa sebesar 1.06%, namun, sampel natrium alginat memiliki nilai kadar abu yang jauh berbeda. Perbedaan tersebut disebabkan oleh tempat pengambilan sampel, cara ekstraksi sampel, dan kebersihan sampel yang berbeda.
Bioplastik Tepung Singkong
Pembuatan bioplastik diawali dengan proses hidrolisis tepung singkong menggunakan HCl dengan harapan amilopektin berubah menjadi struktur yang lebih linear dengan memutuskan ikatan glikosida pada pati. Proses ini bertujuan
7 dalam meningkatkan sifat mekanik yang dihasilkan (Wuttisela et al. 2008). Bioplastik dibuat dalam 2 tahap. Tahap pertama adalah pencampuran selulosa dan limonena dengan tepung singkong terplastisasi gliserol. Gliserol berperan sebagai pemlastis yang memperlemah interaksi antarpolimer sehingga polimer menjadi lebih lentur dan ketidakteraturannya meningkat (Kemala et al. 2010). Selanjutnya selulosa dan limonena ditambahkan pada suhu 40 °C guna meningkatkan elastisitas dan kekuatan mekanik bioplastik yang dihasilkan.
Tahap kedua adalah penambahan larutan natrium alginat pada suhu 50 °C. Setelah penambahan tersebut, larutan dipanaskan pada suhu 65˗70 °C sehingga terjadi gelatinasi. Gelatinasi adalah proses saat granul pati akan membengkak pecah yang menyebar keseluruh bagian sehingga membentuk dispersi koloid dalam air saat tepung dipanaskan (Nwokocha et al. 2009). Proses gelatinasi ditandai dengan adanya perubahan warna pada larutan tepung singkong terplastisasi gliserol dan larutan akan berubah menjadi lebih kental. Larutan yang terbentuk dicetak pada pelat kaca kemudian didiamkan pada suhu ruang untuk menguapkan pelarut.
Bioplastik yang dihasilkan terlihat homogen dan transparan (Gambar 1). Penambahan limonena dan natrium alginat membuat bioplastik yang dihasilkan semakin berwarna kuning dan transparansinya berkurang. Di sisi lain, semakin banyak selulosa yang ditambahkan warna kuning pada bioplastik yang dihasilkan semakin berkurang dan transparansinya meningkat.
Perbedaan bioplastik yang dibuat dengan natrium alginat yang konstan dan selulosa yang konstan menghasilkan bioplastik yang berbeda warna secara kasat mata. Bioplastik yang dihasilkan saat natrium alginat yang konstan memiliki warna kuning lebih dominan dibandingkan dengan bioplastik saat selulosa yang konstan. Penambahan natrium alginat yang berlebih membuat bioplastik berwarna kuning.
(a)
(b)
Gambar 1 Bioplastik tepung singkong-gliserol-natrium alginat-limonena-selulosa saat beragam konsentrasi limonena dan selulosa(a) serta beraganm konsentrasi natrium alginat dan limonena(b) dengan nisbah konsentrasi 0:10 (i) 2.5:7.5 (ii) 5:5 (iii) 7.5:2.5 (iv) dan 10:0(v) (%)
8
Ketebalan
Ketebalan diukur dengan menggunakan mikrometer sekrup di 10 titik yang berbeda pada sampel agar didapatkan data yang akurat. Pengukuran ketebalan berpengaruh terhadap nilai kuat tarik dan permeabilitas uap air. Perbedaan ketebalan dipenguruhi komposisi bahan penyusun. Hal ini disebabkan karena proses pencetakan bioplastik menggunakan teknik yang sama untuk setiap komposisi. Jumlah bahan, tebal lakban, alat cetak, dan cara pembuatan yang sama pada setiap komposisi juga menyebabkan komposisi bahan penyusun berpengaruh terhadap ketebalan. Nilai yang diperoleh terdapat pada Lampiran 3.
Berdasarkan data pada Gambar 2 dan Gambar 3, ketebalan bioplastik semakin meningkat seiring dengan penambahan limonena. Hal ini disebabkan perbedaan kepolaran limonena dengan bahan penyusun lainnya. Nilai ketebalan terbesar terdapat pada komposisi natrium alginat:limonena:selulosa (10:10:0) (%) sebesar 0.09700 mm dan pada komposisi natrium alginat:limonena:selulosa (0:10:10) (%) memiliki ketebalan yang paling besar yaitu 0.1100 mm.
Gambar 2 Pengaruh komposisi bioplastik tepung singkong dengan natrium alginat 10% terhadap ketebalan
Gambar 3 Pengaruh komposisi bioplastik tepung singkong dengan selulosa 10% terhadap ketebalan
9
Bobot Jenis
Bobot jenis menunjukkan keteraturan dan kerapatan bioplastik yang dihasilkan. Semakin besar bobot jenis yang dihasilkan maka keteraturan bioplastik akan semakin besar. Nilai bobot jenis bioplastik menunjukkan kemampuan bioplastik dalam melindungi zat yang berada di dalamnya dari udara bebas. Bioplastik dengan bobot jenis rendah mempunyai struktur yang lebih terbuka sehingga mudah dilalui oleh molekul kecil. Lampiran 4 menunjukkan data pengukuran bobot jenis bioplastik tiap ulangan.
Bobot jenis bioplastik pada konsentrasi natrium alginat tetap 10% dan konsentrasi limonena dan selulosa yang beragam terdapat pada Gambar 4. Berdasarkan gambar tersebut, terlihat bahwa bobot jenis bioplastik semakin bertambah seiring dengan peningkatan jumlah selulosa dan penurunan jumlah limonena. Komposisi bioplastik limonena:selulosa (0:10) (%) memiliki bobot jenis tertinggi sebesar 3.2435 g/mL dan komposisi bioplastik limonena:selulosa (10:0) (%) memiliki bobot jenis terendah sebesar 1.3261 g/mL. Hal ini disebabkan oleh struktur selulosa yang meningkatkan interaksi antarpolimer pada rantai bertambah. Adanya ikatan hidrogen intramolekul dan antarmolekul pada selulosa meningkatkan kerapatan dan keteraturan antar molekul polimer (Siro dan Plackett 2010).
Nilai bobot jenis bioplastik semakin meningkat dengan penambahan natrium alginat (Gambar 5). Berdasarkan Gambar 5 bobot jenis tertinggi didapat saat penambahan natrium alginat 10% sebesar 3.2435 g/mL dan bobot jenis terkecil didapat saat penambahan natrium alginat 0% sebesar 1.3035 g/mL. Hal ini disebabkan natrium alginat memiliki bobot jenis sebesar 1.6010 g/mL sehingga penambahan natrium alginat dapat meningkatkan keteraturan molekul (Ulfiah 2013). Kenaikan bobot jenis tersebut juga disertai dengan peningkatan kekuatan gel saat natrium alginat ditambahkan yang dapat membentuk jalinan serat homogen sehingga bobot jenis meningkat.
Gambar 4 Pengaruh komposisi bioplastik tepung singkong dengan natrium alginat 10% terhadap bobot jenis
10
Berdasarkan Gambar 4 dan Gambar 5, peningkatan konsentrasi limonena akan menurunkan bobot jenis bioplastik yang dihasilkan. Hal ini menandakan bahwa penambahan limonena membuat keteraturan bioplastik menurun karena rantai polimer yang semakin lemah dengan adanya limonena. Limonena merupakan molekul kecil yang dapat masuk kedalam jaringan polimer sehingga dapat membuat jarak antar rantai semakin renggang. Hal ini memudahkan adanya pergerakan antar molekul sehingga keteraturan bioplastik menurun (Arrieta et al. 2013).
Sifat Mekanik
Sifat mekanik bioplastik diukur menggunakan uji tarik yang akan menghasilkan nilai kuat tarik dan elongasi. Nilai kuat tarik adalah nilai tegangan maksimum yang diberikan oleh suatu bioplastik dalam menahan beban yang diberikan sebelum putus, sedangkan elongasi adalah perubahan nilai panjang maksimum setelah bioplastik ditarik hingga putus. Perbedaan komposisi antara natrium alginat, limonena, dan selulosa memberikan pengaruh terhadap nilai kuat tarik dan elongasi bioplastik yang dihasilkan. Data dan hasil analisis kuat tarik dan elongasi dapat dilihat pada Lampiran 5.
Nilai kuat tarik meningkat seiring dengan peningkatan konsentrasi selulosa dan penurunan konsentrasi limonena (Gambar 6). Kuat tarik terbesar pada bioplastik dengan penambahan selulosa 10% sebesar 4.0190 MPa. Kuat tarik terkecil saat selulosa yang ditambahkan 0% sebesar 3.4392 MPa. Hal ini disebabkan oleh penambahan selulosa memperbaiki interaksi adesi polimer dan memperkuat daya kohesi (Azeredo et al. 2009). Derajat kristarlinitas yang tinggi pada selulosa membuat interaksi antar polimer dalam bioplastik semakin meningkat yang menandakan stuktur lebih teratur sehingga kuat tarik akan meningkat. Hal ini sesuai dengan nilai bobot jenis yang semakin meningkat.
Gambar 5 Pengaruh komposisi plastik tepung singkong dengan selulosa 10% terhadap bobot jenis
11
Gambar 7 menunjukkan nilai kuat tarik bioplastik saat konsentrasi selulosa yang ditambahkan konstan 10% dengan beragam konsentrasi natrium alginat dan limonena. Berdasarkan gambar tersebut, kuat tarik meningkat dengan peningkatan jumlah natrium alginat. Bioplastik dengan penambahan 10% natrium alginat memiliki kuat tarik terbesar yaitu 4.0190 MPa. Pengaruh ini dikarenakan natrium alginat merupakan hidrokoloid yang apabila dijadikan bahan tambahan dalam pembuatan bioplastik akan menghasilkan struktur matriks yang kokoh sehingga bioplastik menjadi kaku (Draget et al. 2005). Hal ini sejalan dengan nilai bobot jenis yang dihasilkan juga semakin meningkat.
Elongasi dipengaruhi oleh menurunnya keteraturan bioplastik karena peningkatan bagian amorf dan berhubungan dengan penurunan jarak intermolekulernya (Sarifudin 2013). Hasil uji elongasi ditunjukkan pada Gambar 8 dan 9. Bioplastik dengan limonena yang ditambahkan sebesar 7.50% memiliki elongasi terbesar yaitu 9.64% (komposisi natrium alginat tetap) dan 6.93% (komposisi selulosa tetap). Peningkatan jumlah limonena membuat elongasi juga meningkat. Limonena membuat mobilitas antar polimer menurun yang menandakan ketidakteraturan polimer meningkat (Sarifudin 2013). Hal ini sesuai dengan nilai bobot jenis yang semakin menurun. Limonena dapat menaikkan
Gambar 6 Pengaruh komposisi bioplastik tepung singkong dengan natrium alginat 10% terhadap kuat tarik
Gambar 7 Pengaruh komposisi bioplastik tepung singkong dengan selulosa 10% terhadap kuat tarik
12
volume bebas polimer dan terbentuk ruang yang lebih luas untuk meningkatkan gerak dari molekul-molekul polimer sehingga kelenturan polimer meningkat. Namun, saat limonena yang ditambahkan 10% elongasi kembali menurun.
Nilai kuat tarik dan elongasi bioplastik yang dihasilkan masing-masing berkisar 2˗5 MPa dan elongasi berkisar 2.00˗9.00%. Hasil kuat tarik dan elongasi yang diperoleh jauh berbeda dengan plastik sintetik. Perbedaan tersebut disebabkan oleh interaksi antar komposisi bahan penyusunnya. Nilai kuat tarik dan elongasi pada plastik sintetik berkisar 11˗83 MPa dan elongasi 63.2 ˗511% (Chaudhary et al. 2009). Sarifudin (2013) membuat bioplastik dengan penambahan limonena sebesar 4.00% dan 8.00% memiliki kuat tarik sebesar 3.5932 dan 2.6812 MPa. Bioplastik dengan komposisi natrium alginat:limonena:selulosa sebesar 10:5:5 (%) dan 10:7.5:2.5 (%) akan menghasilkan kuat tarik sebesar 3.9110 dan 3 .5539 MPa. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan selulosa dapat memperbaiki kuat tarik yang dihasilkan.
Gambar 8 Pengaruh komposisi bioplastik tepung singkong dengan natrium alginat 10 % terhadap elongasi
Gambar 9 Pengaruh komposisi bioplastik tepung singkong dengan selulosa 10.00% terhadap elongasi
13
Analisis Termal
Analisis termal adalah pengukuran fisika suatu bahan terhadap perubahan suhu dan digunakan untuk mengetahui ketahan dan kestabilan polimer terhadap panas (Waldi 2007). Pengukuran analisis termal dapat menggunakan DSC (Differential Scanning Calorymetry). Analisis termal DSC dilakukan untuk mengetahui fase-fase transisi pada polimer. Sampel yang digunakan untuk pengukuran ini adalah bioplastik dengan komposisi natrium alginat:limonena:selulosa sebesar 7.5:2.5:10 (%) dan 10:5:5 (%). Pemilihan sampel tersebut dilakukan berdasarkan nilai kuat tarik dan elongasi.
Termogram hasil pengukuran DSC pada komposisi bioplastik tepung singkong terplastisasi gliserol dengan komposisi natrium alginat:limonena: selulosa sebesar 7.5:2.5:10 (%) dan 10:5:5 (%) terdapat pada Gambar 10. Gambar tersebut menjelaskan titik leleh dan entalpi dari bioplastik yang diperoleh. Bioplastik yang dianalisis memiliki titik leleh yang berada diantara titik leleh bahan penyusunnya dan menghasilkan puncak titik leleh yang tunggal. Hal ini menandakan bahan penyusun bioplastik yang digunakan bersifat kompatibel. Titik leleh bahan penyusunnya seperti tepung singkong er i r nt r 9 ˗130 °C, titik leleh natrium alginat 102.9 °C, dan titik leleh selulosa 132.76 °C (Hong 2013).
Gambar 10 menunjukkan terdapat puncak tunggal titik leleh dengan nilai sebesar 73.84 °C dan entalpi sebesar 147.3471 J/g (a) untuk bioplastik dengan komposisi natrium alginat:limonena:selulosa sebesar 7.5:2.5:10 (%) dan titik leleh sebesar 94.01 °C dan entalpi sebesar 1033.2135 J/g (b) untuk bioplastik dengan komposisi natrium alginat:limonena:selulosa sebesar 10:5:5 (%). Berdasarkan
(a)
(b)
Gambar 10 Termogram bioplastik tepung singkong ; komposisi natrium alginat:limonena:selulosa (7.5:2.5:10) (%)(a), komposisi natrium alginat:limonena:selulosa (10:5:5) (%)(b)
14
perbedaan termogram puncak tunggal titik leleh yang dihasilkan pada Gambar 10 (a) dan (b) memiliki selisih nilai sebesar 20.17 °C. Kenaikan yang cukup besar menandakan terjadinya interaksi antar ketiga komposisi bahan penyusun yang beragam. Titik leleh dari bioplastik menjelaskan keteraturan dan kerapatan komponen bahan penyusunnya. Hal ini sesuai dengan nilai bobot jenis dan kuat tarik pada komposisi natrium alginat:limonena:selulosa (10:5:5) (%) lebih besar dibandingkan dengan komposisi natrium alginat:limonena:selulosa (7.5:2.5:10) (%). Berdasarkan titik leleh yang dihasilkan pada kedua komposisi menandakan peningkatan titk leleh dengan penambahan natrium alginat karena bioplastik yang dihasilkan semakin teratur. Hal ini sesuai dengan data kuat tarik dan bobot jenis semakin meningkat dengan penambahan natrium alginat. Pengaruh penambahan selulosa membuat titik leleh semakin menurun. Hal ini menandakan adanya interaksi pada matriks polimer serta adanya pengaruh ukuran partikel dan kehomogenan partikel. Penambahan limonena tidak berpengaruh signifikan terhadap titik leleh.
Morfologi Permukaan
Uji morfologi permukaan plastik dilakukan menggunakan SEM (Scanning
Electron Mocroscope) untuk mengetahui struktur permukaan, retakan, kehalusan
permukaan hasil paduan, dan homogenitas bioplastik yang dibuat (Siregar 2009). Hasil uji morfologi bioplastik dengan komposisi natrium alginat:limonena:selulosa (10:5:5) (%) menunjukkan permukaan bioplastik yang paling homogen secara kasat mata. Permukaan struktur bioplastik sebagian berbentuk jarum dan terdapat sebagian garanul yang menyebar merata (Gambar 11). Gambar dengan perbesaran 150 kali terdapat pada Gambar 11 (a) yang menunjukkan penyebaran bahan-bahan penyusunnya sudah merata serta tidak ada retakan.
Hasil analisis SEM dengan perbesaran 1500 kali (Gambar 11b) menunjukkan adanya bentuk jarum pada bioplastik yang menadakan struktur natrium alginat yang sudah bercampur dengan air dan tersebar merata. Granul-granul pada bioplastik menandakan selulosa yag ditambahkan dan tersebar merata.
(a) (b)
Gambar 11 Morfologi bioplastik tepung singkong komposisi natrium alginat:limonena:selulosa (10:5:5) dengan pembesaran 150 kali (a);1 500 kali (b)
15 Permukaan bioplastik hasil SEM menunjukkan natrium alginat dan selulosa yang ditambahkan sudah terdispersi merata. Penyebaran bahan-bahan penyusun yang merata menunjukkan bioplastik homogen. Hal ini dibuktikan dengan puncak titik leleh pada data termogram yang tunggal .
Permeabilitas Uap Air
Permeabilitas uap air (WVP) adalah kemampuan melewatkan uap air pada suatu satuan luas. WVP menunjukkan kemampuan plastik dalam menjaga transmisi uap air. Ukuran pori dalam bioplastik menentukan permebilitas uap air. Ukuran pori bioplastik untuk setiap komposisi lebih besar dari ukuran molekul air, sehingga nilai WVP dapat teramati. Nilai WVP juga dipengaruhi oleh bahan penyusunnya. Komponen penyusun bioplastik berupa tepung singkong, gliserol, natrium alginat, selulosa, dan limonena merupakan bahan yang memiliki kelarutan yang berbeda karena kepolarannya berbeda. Perbedaan kepolaran bahan penyusun menentukan nilai WVP. Semakin banyak komponen hidrofobik pada bioplastik, maka nilai WVP semakin rendah. Lampiran 6 menunjukkan nilai perhitungan ulangan data WVP.
Nilai WVP menurun dengan bertambahnya limonena dan berkurangnya selulosa (Gambar 12). Nilai hidrofobik limonena dapat mencegah absorbsi uap air pada permukaan plastik, sehingga nilai WVP akan semakin turun (Rodrigues et al. 2006). Nilai WVP akan semakin bertambah dengan peningkatan selulosa. Nilai permeabitilas tertinggi terdapat pada komposisi natrium alginat:limonena:selulosa (10:0:10) (%) sebesar 7.1498x10-8 g s-1 m-1 Pa-1 .
Nilai WVP dipengaruhi oleh suhu, kelembaban relatif (RH), ketebalan, dan bahan penyusun. WVP juga dipengaruhi oleh higroskopisitas dari bahan yang digunakan pada pembuatan bioplastik. Semakin besar higroskopisitas suatu bioplastik, maka nilai WVP yang dihasilkan akan semakin besar. Gambar 13 menunjukkan nilai WVP semakin meningkat dengan bertambahnya natrium alginat. Kemampuan natrium alginat dalam menyerap uap air dan bersifat hidrofilik sehingga akan meningkatkan WVP. Nilai permeabitilas tertinggi
Gambar 12 Pengaruh komposisi bioplastik tepung singkong dengan natrium alginat 10% terhadap permebilitas uap air
16
terdapat pada plastik dengan komposisi natrium alginat:limonena:selulosa (10:0:10) (%), yaitu sebesar 7.1498x10-8 g s-1 m-1 Pa-1.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Pembuatan dan pencirian bioplastik tepung singkong yang terplastisasi gliserol dengan perbedaan komposisi natrium alginat, limonena, dan selulosa menghasilkan bioplastik yang transparan dan homogen. Peningkatan konsentrasi natrium alginat dan selulosa dapat meningkatkan bobot jenis, kuat tarik, dan permeabilitas uap air serta menurunkan elongasi. Peningkatan limonena menyebabkan penurunan bobot jenis, kuat tarik, dan permeabilitas uap air serta peningkatan elongasi. Perbedaan dan pengaruh komposisi membuat nilai pencirian bioplastik yang dihasilkan berbeda. Komposisi natrium alginat:limonena:selulosa sebesar 10:5:5(%) dan 7.5:2.5:10 (%) memiliki kuat tarik dan elongasi yang berada pada komposisi bioplastik lainnya sehingga digunakan dalam analisis termal. Nilai kuat tarik dan elongasi untuk komposisi natrium alginat:limonena:selulosa 10:5:5 (%) dan 7.5:2.5:10 (%) berturut-turut sebesar 3.9110 MPa; 9.26% dan 3.3015 MPa;5.93%. Hasil analisis termal DSC untuk komposisi natrium alginat:limonena:selulosa 10:5:5 (%) dan 7.5:2.5:10 (%) menunjukkan titik leleh sebesar 94.01 °C dan 73.84 °C. Puncak titik leleh yang dihasilkan tunggal. Nilai titik leleh semakin meningkat dengan penambahan natrium alginat. Morfologi bioplastik dengan komposisi natrium alginat:limonena:selulosa 10:5:5 (%) menunjukkan permukaan yang homogen. Nilai kuat tarik dan perpanjangan berbeda dengan plastik sintetik.
Gambar 13 Pengaruh komposisi bioplastik tepung singkong dengan selulosa 10% terhadap permeabilitas uap air
17
Saran
Perlu dilakukan pengadukan menggunakan homogenizer agar larutan lebih merata. Ukuran setiap komponen perlu disamakan. Perlu dilakukan pengukuran pori bioplastik. Perlu adanya bahan tambahan untuk membuat bioplastik lebih homogen. Perlu dilakukan pengukuran pori bioplastik. Selain itu, perlu ditambahkan antioksidan dan antibakteri serta optimalisasi komposisi penyusun bioplastik yang dibuat.
DAFTAR PUSTAKA
[AOAC] Association of Official Analytical and Chemistry. 2007. Official Method of Analysis 18th. Marylan : Association of Official Analytical Chemist Inc. Arrieta MP, Jopez Z, Ferandiz S, Peltzer M. 2013. Characterization of PLA-limonene blends for food packaging applications. Elsevier Polym Test. 32: 760–768.
[ASTM] America Society for Testing and Materials. 1995. Standart Test Methods
for Water Vapor Transmission of Materials. E96-95. Philadelphia (US):
ASTM.
[ASTM] America Society for Testing and Materials. 2005. Standard Test Methods
for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting. D638. Philadelphia(US): ASTM.
Azeredo HCM, Mattosa LHC, Bustillos RJA, Filho GC, Munford ML, Wood D, Tara. 2010. Nanocellulose reinforced chitosan composite films as affected by nanofiller loading and plasticizer content. J Food Sci. 75(1): 1-7.
[BPPT] Badan Pusat Pengkajian Teknologi. 2001. Teknologi Tepat Guna
Pengolahan Minyak Kulit Jeruk. Sumatera Barat (ID): Dewan Ilmu
Pengetahuan.
Chaudhary AL, Torley Pj, Halley PJ, McCaffery N, Chaudhary DS. 2009. Amylose content and chemical modification effects on thermoplastic starch from maize–Processing and characterisation using conventional polymer equipment. Carbohydrate Polym. 78: 917–925
Draget KI, Smitort O, Gudmud. 2005. Alginate For Algae. Wheinhem (US) :Wiley VCD.
[FCC] Food Chemical Codex. 1981. Alginat. 3rd Ed. Volume III. Washington DC (US): National Academic of Science.
Haerunnisa. 2008. Analisa kualitas dan formulasi alginat hasil ekstraksi
Sargassum filipendula untuk pembuatan minuman suplemen serat dalam
bentuk Effervescent [skripsi]. Jakarta (ID): Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta.
Hasanah N. 2012. Pembuatan dan pencirian plastik pati tapioka dengan pemlastis gliserol [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Hong KM. 2013. Preparation and characterizatin of carboxymethyl cellulose from sugarcane bagasse [tesis]. Selangor (MY): Universiti Tunku Abdul Rahman Kemala T, Fahmi MS, Achmadi SS. 2010. Pembuatan dan pencirian paduan
18
Kurniawan D, Arifan F, Izzah N. 2012. Preparation preliminary study of biodegradable plastics based of cassava coumpounds with additives limonene extraction of orange learher. Artikel Seminar. Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Diponegoro, Semarang.
Nwokocha LM, Aviara NA, Senan C, Williams PA. 2009. A comparative study of some properties of cassava (Manihot esculenta, Crantz) and cocoyam (Colocasia esculenta, Linn) starches. Carbohydrate Polym. 76:362–367. Rodrigues MJ, Ose's, Ziani K, Mate JJ. 2006. Combined effect of plastisizer and
surfactants on the physical properties of starch based edibel films. Food
Research Internation. 39:840-846.
Sarifudin A. 2013. Pencirian bioplastik komposit tepung singkong dan natrium alginate dengan aditif limonena kulit jeruk [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Siregar BAS. 2009. Pencirian dan biodegradasi polipaduan (Styrofoam-Pati) dengan poliasamlaktat sebagai bahan biokompatibel [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Siro I, Plackett D. 2010. Microfibrillated cellulose and new nanocomposite materials: a review. Cellulose 17:459–494
[SNI] Standar Nasional Indonesia. 1992. Cara Uji Makanan dan Minuman. Jakarta (ID): Badan Standardisasi Nasional.
Tampubolon L. 2008. Pembuatan material selulosa-kitosan bakteri dalam medium air kelapa dengan penambahan pati dan kitosan menggunakan
Acetobacter-xylium [tesis]. Medan (ID): Universitas Sumatera Utara.
Ulfiah. 2013. Pencirian edible film tepung tapioka terplastisasi gliserol dengan penambahan natrium alginat [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Waldi J. 2007. Pembuatan bioplastik Poli-β-Hidroksialkanoat (PHA) yang
dihasilkan oleh Rastoniaeutropha pada substrat hidrolisat pati sagu dengan pemlastis isopropil palmitat [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Wijaya DR. 2013. Pencirian edible film pati tapioka terplastisasi sorbitol dengan
penambahan natrium alginat [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor Wuttisela K, Shobsngob S, Triampo W, Triampo D. 2008. Amylosa/amilopectin
simple determination in acid hydrolyzed tapioca starch. J Chil Chem Soc. 53(3): 1565-1567.
Yu L, Katherine D, Lin L. 2006. Polymer Blends and composites from renewable resources. Prog Polym Sci. 31:476-602.
Zhong QP, Xia WS. 2008. Physicochemical properties of edible and preservative films from chitosan/cassava starch/gelatin blend plasticized with glycerol.
19 Lampiran 1 Diagram alir penelitian
Tepung Singkong Kulit jeruk Larutan tepung Singkong Akuades 150 ml Gliserol
Larutan tepung Singkong terplastisasi gliserol
Selulosa
Larutan tepung Singkong terplastisasi gliserol
dengan selulosa
Ekstraksi Limonena
Limonena
Larutan tepung Singkong terplastisasi gliserol dengan
selulosa dan limonena
Larutan natrium alginat
Larutan Campuran Bioplastik Pencirian : Ketebalan Bobot jenis Sifat mekanik Analisis termal Analisis permukaan
20
Lampiran 2 Data kadar air dan kadar abu Nilai kadar Abu sampel
Sampel Ulangan A (g) B (g) C (g) Kadar abu (%) Rerata (%) Tepung 1 25.9679 27.9771 25.9694 0.07 0.08 Singkong 2 25.9679 27.9771 25.9700 0.10 3 25.9679 27.9771 25.9695 0.08 Selulosa 1 25.9722 27.9955 25.9730 0.04 0.03 2 20.4391 22.4625 20.4398 0.03 3 21.4173 23.4578 21.4180 0.03 Natrium 1 25.9700 27.9738 26.7217 37.60 37.99 Alginat 2 20.4307 22.4311 21.2029 38.60 3 21.1119 23.1127 21.8682 37.79 Contoh Perhitungan : d r ir 5.9 9 5.9 79 7. 7 5.9 79 . 7 A = Bobot cawan petri kosong (g)
B = Bobot cawan petri dan sampel sebelum dikeringkan (g) C = Bobot cawan petri dan sampel setelah dikeringkan (g) Nilai Kadar Air
Sampel Ulangan A (g) B (g) C (g) Kadar air (%) Rerata (%) Tepung 1 21.6603 23.6676 23.4178 12.44 12.64 Singkong 2 21.6603 23.6676 23.4147 12.60 3 21.6603 23.6676 23.4088 12.89 Selulosa 1 22.0966 24.0988 22.2374 92.97 93.48 2 21.5277 23.5344 21.6568 93.57 3 21.1122 23.1992 21.2395 93.91 Natrium 1 21.4016 23.4025 23.0390 18.20 18.30 Alginat 2 21.6585 23.6660 23.3046 18.00 3 21.5274 23.5296 23.1612 18.40 Contoh Perhitungan : d r ir . 9 . 7 . 9 . 9 A = Bobot cawan porselein kosong (g)
B = Bobot cawan dan sampel sebelum diabukan (g) C = Bobot cawan dan sampel setelah diabukan (g)
21
Lampiran 3 Data Pengukuran ketebalan bioplastik
Data ketebalan bioplastik natrium alginat 10% dengan beragam konsentrasi limonena dan selulosa Ulangan Ketebalan bioplastik dalam komposisi limonena:selulosa (%) (mm)
0:10 2.5:7.5 5:5 7.5:2.5 10:0 1 0.0600 0.0600 0.0700 0.0800 0.1000 2 0.0600 0.0700 0.0700 0.0900 0.1100 3 0.0600 0.0700 0.0700 0.0900 0.1000 4 0.0600 0.0700 0.0800 0.0950 0.1000 5 0.0600 0.0700 0.0700 0.0800 0.0900 6 0.0600 0.0700 0.0700 0.0800 0.0900 7 0.0600 0.0700 0.0800 0.0800 0.0900 8 0.0500 0.0600 0.0700 0.0800 0.0900 9 0.0500 0.0600 0.0700 0.0800 0.1000 10 0.0500 0.0600 0.0700 0.0700 0.1000 Rerata 0.0570 0.0660 0.0720 0.0825 0.0970 % Penyusutan 92.50 91.32 90.53 89.15 87.24 Contoh Perhitungan : Ketebalan 3 lakban : 0.7600 mm % Penyusutan = e pen u ut n p ti e n pi 100 % = .7 – . 57 .7 100 % = 92.50 %
22
Lanjutan lampiran 3
Data ketebalan bioplastik selulosa 10% dengan beragam konsentrasi natrium alginat dan limonena Ulangan Ketebalan bioplastik dalam komposisi natrium alginat:limonena (%) (g)
0:10 2.5:7.5 5:5 7.5:2.5 10:0 1 0.1100 0.0900 0.0700 0.0700 0.0600 2 0.1200 0.0800 0.0800 0.0800 0.0600 3 0.1100 0.1000 0.0850 0.0700 0.0600 4 0.1100 0.0800 0.0700 0.0800 0.0600 5 0.1200 0.0800 0.0800 0.0800 0.0500 6 0.1100 0.0900 0.0800 0.0700 0.0500 7 0.1000 0.0800 0.0800 0.0700 0.0600 8 0.1000 0.0750 0.0800 0.0700 0.0500 9 0.1100 0.0900 0.0700 0.0700 0.0500 10 0.1100 0.0900 0.0800 0.0700 0.0500 Rerata 0.1100 0.0850 0.0775 0.0730 0.0500 % Penyusutan 85.53 88.82 89.80 90.39 93.42 Contoh Perhitungan : Ketebalan 3 lakban : 0.7600 mm % Penyusutan = e pen u ut n p ti e n pi 100 % = .7 – . .7 100 % = 85.53 %
23
Lampiran 4 Data dan Perhitungan bobot jenis bioplastik
Data bobot jenis bioplastik natrium alginat 10% dengan beragam konsentrasi limonena dan selulosa
Limonena:selulosa W0 (g) W1 (g) W2 (g) W3 (g) D (g/mL) Drata-rat(g/mL) 0:10 15.8063 15.8106 40.8510 40.8480 3.3091 3.2435 15.8079 15.8126 40.7898 40.7865 3.3555 15.8092 15.8138 40.8281 40.8250 3.0660 2.5:7.5 16.1302 16.1340 41.0956 41.0931 2.9163 2.3856 16.1372 16.1407 41.0919 41.0900 2.1819 16.1319 16.1354 41.1618 41.1600 2.0585 5:5 15.8093 15.8137 40.8873 40.8860 2.0978 2.2199 16.1312 16.1361 41.1805 41.1777 2.3347 16.1573 16.1622 41.1777 41.1738 2.2273 7.5:2.5 15.8073 15.8101 40.8050 40.8040 1.5547 1.3342 15.8067 15.8097 40.7826 40.7820 1.2484 15.8071 15.8101 40.8037 40.8032 1.1995 10:0 15.8069 15.8105 40.7494 40.7485 1.3298 1.3261 15.8065 15.8100 40.7628 40.7610 1.3433 15.8065 15.8099 40.7658 40.7650 1.3051 Contoh Perhitungan :
Suhu saat percobaan 27 0C Da = 0.00125 g/mL [ ( ) ( ) ( )] [ ] [ ( . . ) ( . 9 . ) ( . 95 . )] [ .99 5 . 5] . 5 = 2.9163 g/mL Keterangan:
D = bobot jenis contoh (g/mL) D1 = bobot jenis air (g/mL)
Da = bobot jenis udara pada suhu percobaan (g/mL) W0 = bobot piknometer kosong (g)
W1 = bobot piknometer + contoh (g)
W2 = bobot piknometer + contoh + akuades (g) W3 = bobot piknometer + akuades (g)
24 24
Lanjutan lampiran 4
Data bobot jenis bioplastik selulosa 10% dengan beragam konsentrasi natrium alginat dan limonena
Natrium alginat:limonena W0 (g) W1 (g) W2 (g) W3 (g) D (g/mL) Drata-rata(g/mL) 0:10 15.8095 15.8105 40.7224 40.7222 1.2453 1.3035 15.8070 15.8098 40.7742 40.7735 1.3311 15.8073 15.8097 40.8328 40.8322 1.3342 2.5:7.5 15.8008 15.8126 40.7980 40.7967 1.5186 1.6294 15.8065 15.8105 40.8308 40.8293 1.6007 15.8067 15.8106 40.7684 40.7667 1.7689 5:5 15.8059 15.8117 40.8357 40.8327 2.0723 1.9897 15.8077 15.8112 40.8007 40.7991 1.8405 15.8088 15.8150 40.7044 40.7012 2.0564 7.5:2.5 15.8065 15.8108 40.7067 40.7045 2.0987 2.1466 15.8059 15.8105 40.7845 40.7819 2.2960 15.8069 15.8108 40.7317 40.7297 2.0450 10:0 15.8063 15.8106 40.8510 40.8480 3.3091 3.2435 15.8079 15.8126 40.7898 40.7865 3.3555 15.8092 15.8138 40.8281 40.8250 3.0660 Contoh Perhitungan : [ ( ) ( ) ( )] [ ] [ ( 5. 5 5. 95) ( .7 5. 95) ( .7 5. 5)] [ .99 5 . 5] . 5 = 1.2453 g/mL Keterangan:
D = bobot jenis contoh (g/mL) D1 = bobot jenis air (g/mL)
Da = bobot jenis udara pada suhu percobaan (g/mL) W0 = bobot piknometer kosong (g)
W1 = bobot piknometer + contoh (g)
W2 = bobot piknometer + contoh + akuades (g) W3 = bobot piknometer + akuades (g)
25
Lampiran 5 Data pengukuran sifat mekanik bioplastik
Data kuat tarik bioplastik natrium alginat 10% dengan beragam konsentrasi limonena dan selulosa
Limonena : selulosa Ulangan ∆ (mm) Gaya (N) Elongasi (%) Kuat Tarik (Mpa) Rerata Elongasi (%) Kuat Tarik (Mpa) 0:10 1 7.0518 4.2583 6.13 3.7353 5.84 4.0190 2 6.3746 4.9051 5.54 4.3027 2.5:7.5 1 7.4629 5.2296 8.29 3.9618 7.76 3.9247 2 6.4971 5.1315 7.22 3.8875 5:5 1 6.4814 7.8890 7.20 5.4785 9.26 3.9110 2 10.1820 3.3374 11.31 2.3435 7.5:2.5 1 8.6638 5.7257 9.63 3.4701 9.64 3.5539 2 8.6870 6.0023 9.65 3.6378 10:0 1 3.4111 6.0864 3.79 3.1373 3.85 3.4392 2 3.5179 7.2576 3.91 3.7410 Keterangan (Komposisi 2.50:7.50) : Lebar : 20 mm Panjang awal : 90 mm Contoh Perhitungan : u t t ri σ = . .9 p % Elongasi = ∆ 100 % = 7. 9 9 . .
Data bobot jenis bioplastik selulosa 10% dengan beragam konsentrasi natrium alginat dan limonena
Na-alginat : limonena Ulangan ∆ (mm) Gaya (N) Elongasi (%) Kuat Tarik (Mpa) Rerata Elongasi (%) Kuat Tarik (Mpa) 0:10 1 2.1348 5.0216 2.37 2.2825 2.24 2.4820 2 1.5624 5.8993 1.74 2.6815 2.5:7.5 1 9.3772 3.6608 10.42 2.3927 6.93 2.5390 2 3.0850 4.1087 3.43 2.6854 5:5 1 6.0391 5.1692 6.71 2.8065 6.42 2.8417 2 5.5078 6.1879 6.12 2.8768 7.5:2.5 1 4.0940 5.1692 5.85 3.0054 5.93 3.3015 2 4.2000 6.1879 6.00 3.5976 10:0 1 7.0518 4.2583 6.13 3.7353 5.84 4.0190 2 6.3746 4.9051 5.54 4.3027
Contoh Perhitungan (komposisi 0:10) u t t ri σ
=
26 26
% Elongasi = ∆ 100 % = .
9 . .
Lampiran 6 Data pengukuran permeabilitas uap air
Data pengukuran permebilitas uap air bioplastik natrium alginat 10% dengan beragam konsentrasi limonena dan selulosa
Jam ke- Bobot yang hilang (g)
0:10 2.5:7.5 5:5 7.5:2.5 10:0 1 0.3504 0.3057 0.2618 0.1901 0.2356 2 0.2511 0.2518 0.2123 0.1878 0.1857 3 0.2747 0.2427 0.2263 0.2180 0.2258 4 0.2854 0.2351 0.2127 0.2201 0.1831 5 0.2381 0.3532 0.2601 0.1853 0.1874 Rerata 0.2799 0.2777 0.2346 0.2003 0.2035
Jam ke- Water vapor transmission rate (WVTR) (gs -1 m-2) 0:10 2.5:7.5 5:5 7.5:2.5 10:0 1 0.1440 0.1256 0.1076 0.0781 0.0968 2 0.1032 0.1035 0.0872 0.0772 0.0763 3 0.1129 0.0997 0.0930 0.0896 0.0928 4 0.1173 0.0966 0.0874 0.0904 0.0752 5 0.0978 0.1451 0.1069 0.0761 0.0770 Rerata 0.1150 0.1141 0.0964 0.0823 0.0836
Jam Ke Water vapor permeability (WVP) (g s-1 m-1 Pa-1) 0:10 2.5:7.5 5:5 7.5:2.5 10:0 1 8.9493x10-8 5.2746x10-8 6.5063x10-8 5.4126x10-8 6.0989x10-8 2 6.4132x10-8 4.3446x10-8 5.2762x10-8 5.3471x10-8 4.8069x10-8 3 7.0159x10-8 4.1876x10-8 5.6240x10-8 6.0269x10-8 5.8450x10-8 4 7.2892x10-8 4.0565x10-8 5.2860x10-8 6.2667x10-8 4.7396x10-8 5 6.0812x10-8 8.0463x10-8 6.4640x10-8 5.2759x10-8 4.8509x10-8 Rerata 7.1498x10-8 6.3263x10-8 5.8313x10-8 5.7018x10-8 5.2682x10-8 Contoh perhitungan : t hi ng tu( ) u ( ) gr . 7 g ⁄
27 Lanjutan lampiran 6 er e i it p ir ( ) ete n . 5 g ⁄ . ( . ) . 5 5. 7 g⁄
Data pengukuran permebilitas uap air bioplastik selulosa 10.00% dengan beragam konsentrasi natrium alginat dan limonena
Jam Ke- Bobot yang hilang (gram)
0:10 2.5:7.5 5:5 7.5:2.5 10:0 1 0.2303 0.2252 0.1878 0.2995 0.3504 2 0.1677 0.2108 0.1888 0.2408 0.2511 3 0.1742 0.1916 0.2148 0.2657 0.2747 4 0.1697 0.1930 0.2733 0.2106 0.2854 5 0.1592 0.1950 0.2700 0.2416 0.2381 Rerata 0.1802 0.2031 0.2269 0.2516 0.2799
Jam Ke- Water vapor transmission rate (WVTR) (gs -1 m-2) 0:10 2.5:7.5 5:5 7.5:2.5 10:0 1 0.0946 0.0925 0.0772 0.1231 0.1175 2 0.0689 0.0866 0.0776 0.0989 0.1021 3 0.0716 0.0787 0.0883 0.1092 0.1040 4 0.0697 0.0793 0.1123 0.0865 0.0968 5 0.0654 0.0801 0.1109 0.0993 0.0867 Rerata 0.0741 0.0835 0.0933 0.1034 0.1014
Jam Water vapor permeability (WVP) (g s -1 m-1 Pa-1) 0:10 2.5:7.5 5:5 7.5:2.5 10:0 1 5.4850x10-8 6.6063x10-8 5.0237x10-8 7.5453x10-8 8.9493x10-8 2 3.9940x10-8 6.1838x10-8 5.0505x10-8 6.0665x10-8 6.4132x10-8 3 4.1488x10-8 5.6206x10-8 5.7460x10-8 6.6938x10-8 7.0159x10-8 4 4.0417x10-8 5.6617x10-8 7.3109x10-8 5.3057x10-8 7.2892x10-8 5 3.7916x10-8 5.7204x10-8 7.2226x10-8 6.0867x10-8 6.0812x10-8 Rerata 4.2922x10-8 5.9586x10-8 6.0708x10-8 6.3396x10-8 7.1498x10-8
28 28 Lanjutan lampiran 6 Contoh perhitungan : t hi ng tu( ) u ( ) gr . 7 g ⁄ er e i it p ir ( ) ete n . 9 5 g ⁄ . ( . ) . 5 . g⁄
29
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Tangerang pada tanggal 28 Mei 1992 dari ayah (alm) Adung Suganda dan ibu Krisyati. Penulis adalah putri terakhir dari enam bersaudara. Tahun 2010 penulis lulus dari SMA Negeri 7 Tangerang dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan diterima di Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Penulis juga menerima Beasiswa Bidik Misi IPB.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi asisten praktikum Kimia TPB pada tahun ajaran 2011-2014, asisten praktikum Kimia Polimer 2013, asisten praktikum Kimia Biologis pada tahun ajaran 2014, dan asisten praktikum Kimia Anorganik Layanan pada tahun ajaran 2014. Bulan Juli-Agustus 2013 penulis melaksanakan Praktik Lapangan di Laboratorium Obat Tradisional Balai Besar Obat dan Makanan. Penulis juga pernah aktif sebagai staf Departemen Syiar LDK Alhurryiah, anggota tutorial sebaya Asrama TPB IPB, Bendahara Dewan Perwakilan Mahasiswa (DPM) FMIPA IPB, dan berbagai kepanitiaan.
Penulis juga aktif mengikuti lomba karya tulis ilmiah nasional. Beberapa prestasi yang diraih oleh penulis antara Penerima dana hibah Dikti dalam Program Kreativitas Mahasiswa Pengabdian Masyarakat tahun 2011, Penerimaan dana hibah Dikti dalam Program Kreativitas Mahasiswa Penelitian tahun 2012, dan Penerimaan dana hibah Dikti dalam Program Kreativitas Mahasiswa Karsa Cipta tahun 2012.
