LAPORAN AKHIR
“ PENGARUH PENAMBAHAN MAGNESIUM STEARAT DAN
PROTEIN PADA PEMBUATAN BIODEGRADABLE FOAM DENGAN
METODE BAKING PROCESS”
Laporan Akhir ini Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Lulus Program Diploma III Jurusan Teknik Kimia
Disusun oleh :
ANNA RUBI SOFIANA (1231410041)
ILMI NUR WIDYANTINI (1231410107)
JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI MALANG
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, puji syukur penulis ke hadirat Allah Swt., karena atas limpahan anugerah dan karunia-Nya yang tidak terhingga, penulis dapat
menyelesaikan Laporan Akhir.Laporan Akhir yakni salah satu Tugas Akhir yang merupakan apresiasi bagi penulis untuk menyelesaikan Program Studi Diploma III-Teknik Kimia Politeknik Negeri Malang untuk kelulusan dengan gelar Ahli Madya. Shalawat serta salam penulis haturkan kepada Rasul-Nya yang mulia, penutup para Nabi, Baginda Muhammad Saw., keluarga, para sahabat, serta umat beliau.
Laporan Akhir ini tidak dapat tersusun dengan baik tanpa bantuan dan masukan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Orang Tua dan saudara penulis yang telah memberikan dukungan moril, doa, maupun materil.
2. Bapak Ir. Hardjono, M.T selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Malang.
3. Ibu Nanik Hendrawati, ST.,MS. Selaku Dosen Pembimbing yang selalu memotivasi,mengarahkan, dan meluangkan waktunya selama proses awal praktikum hingga penyusunan Laporan Akhir.
4. Segenap Bapak/Ibu Dosen Teknik Kimia Politeknik Negeri Malang maupun Bapak/Ibu Dosen Politeknik Negeri Malang yang memberikan dukungan bagi penulis sehingga dapat memudahkan penulis dalam menyelesaikan Praktikum dan penyusunan Laporan Akhir.
5. Teman-teman Teknik Kimia Politeknik Negeri Malang, Teman-teman Politeknik Negeri Malang, serta Sahabat yang selama ini memberikan dorongan dan motivasi untuk menyelesaikan Laporan Akhir.
Penulis menyadari bahwa laporan akhir ini masih terdapat banyak kekurangan, sehingga penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi kebaikan bersama dalam mengembangkan ilmu pengetahuan antara masyarakat dan instansi pendidikan.
Malang, 31 Juli 2015
ABSTRAK
Sofiana, Anna Rubidan Widyantini, Ilmi Nur. 2015. Pengaruh Penambahan Magnesium Stearat dan Protein pada Pembuatan Biodegradable Foam dengan Metode Baking Process. Dibimbing oleh Nanik Hendrawati, ST.,MS.
Biodegradable Foam berbahan dasar pati singkong, protein, dan
kitosandihasilkan dengan metode Baking Process.Penambahan Magnesium stearat dan jenis protein yang berbeda berpengaruh pada kualitas biodegradable
foam.Jumlah penambahan Magnesium Steara divariasikan dari 1; 1.6; 2.2; 2.8; 3.4; 4 %w/w, sedangkan sumber protein yang digunakan berasal dari protein kacang kedelai, kacang tanah, dan putih telur. Uji Kualitas biodegradable foam yang dilakukan terhadap hasil yaitu uji water absorption, biodegradability, uji tarik, dan uji SEM. Penambahan Magnesium Stearat sebanyak 4 %w/w memiliki tingkat water absorption dan biodegradability yang paling rendah. Magnesium Stearat
berpengaruh terhadap kemampuan penyerapan air dan kemampuan terdegradasinya foam, sedangkan tidak berpengaruh signifikan terhadap kuat tarik.Kuat tarik
dipengaruhi oleh kitosan yang berperan sebagai filler dan gliserol yang berperan sebagai plasticizer.Hasil uji SEM menunjukkan bahwa biodegradable foam yang dihasilkan memiliki fase kristalin yang rendah.
ABSTRACT
Sofiana, Anna Ruby and Widyantini, Ilmi Nur. 2015. Effect of Addition of Magnesium Stearate and Protein on Biodegradable Foamwith Baking Process. Guided by Nanik Hendrawati, ST., MS.
Biodegradable Foam made from cassava starch, protein, and chitosan produced by the method of Baking Process. Addition of Magnesium stearate and different types of proteins affect the quality of the biodegradable foam. Magnesium stearate number of additions that as many as 1; 1.6; 2.2; 2.8; 3.4; 4% w / w, while the protein source used is derived from soy protein, peanut, and egg white. Quality of biodegradable foam test conducted on the results of that test water absorption, biodegradability, tensile test, and test SEM. Addition of Magnesium Stearate as much as 4% w / w have a water absorption level and the lowest biodegradability.
Magnesium stearate affect the ability of absorption of water and foam degradation ability, whereas no effect significantly on tensile strength. Tensile strength is affected by the chitosan acts as a filler and glycerol which acts as a plasticizer. SEM test results showed that the biodegradable foam produced had a low crystalline phase. Keywords : Biodegradable foam, baking process, magnesium stearat, protein
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR...i ABSTRAK...iii ABSTRCT...iv DAFTAR ISI...v DAFTAR TABEL...viii DAFTRA GAMBAR...ix DAFTAR LAMPIRAN...x BAB I PENDAHULUAN ...1 1.1 Latar Belakang...1
1.2 Ruang Lingkup Masalah...3
1.3 Batasan Masalah...3
1.4 Rumusan Masalah...4
1.5 Tujuan Penelitian...4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA...5
2.1 Biodegradable Foam...5 2.2 Pati Singkong...5 2.3 Kitosan...6 2.4 Protein...7 A. Istilah...7 B. Struktur Molekul...7
C. Asam – Asam Amino...8
D. Jumlah dan Jenis Asam Amino...9
E. Kacang Kedelai...10 F. Kacang Tanah ...11 G. Putih Telur...11 2.5 Karagenan...11 2.6 Magnesium Stearat...12 2.7 Gliserol...13
3.1 Metode Percobaan...14
3.2 Alat dan Bahan...14
3.3 Prosedur Percobaan...15
A. Pembuatan Isolat Protein...15
B. Pembuatan Biodegradable Foam...15
3.4 Skema Kerja...17
A. Pembuatan Isolat Protein...17
B. Pembuatan Biodegradable Foam...18
C. Uji Water Absorption...19
D. Uji Biodegradability ...19 E. Uji Tarik ...20 F. Uji SEM ...20 3.5 Variabel Percobaan...21 A. Variabel Tetap...21 B. Variabel Berubah...21
3.6 Teknik Pengumpulan Data...21
A. Uji Water Absorption...21
B. Uji Biodegradability...22
C. Uji Tarik...23
D. Uji SEM ...24
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...24
4.1 Hasil Penelitian ...24 4.2 Pembahasan ...30 A. Water Absorption...30 B. Biodegradability...32 C. Uji Tarik...34 D. Uji SEM ...36 BAB V PENUTUP ...40 5.1 Kesimpulan ...40 5.2 Saran ...40 DAFTAR PUSTAKA...41 LAMPIRAN ...43
PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN ...46
DAFTAR TABLE
Tabel 4.1 Hasil Biodegradable Foam...25
Tabel 4.2 Formulasi Biodegradable Foam Protein Kacang Kedelai...26
Tabel 4.3 Formulasi Biodegradable Foam Protein Kacang Tanah...26
Tabel 4.4 Formulasi Biodegradable Foam Protein Putih Telur...27
Tabel 4.5Hasil Uji Water Absorption Protein Kacang Kedelai...27
Tabel 4.6Hasil Uji Water Absorption Protein Kacang Tanah...27
Tabel 4.7Hasil Uji Water Absorption Protein Putih Telur...28
Tabel 4.8Hasil Uji Biodegradability Protein Kacang Kedelai Selama 14 Hari... ...28
Tabel 4.9Hasil Uji Biodegradability Protein Kacang Tanah Selama 14 Hari... ...28
Tabel 4.10Hasil Uji Biodegradability Protein Putih Telur Selama 14 Hari... ...29
Tabel 4.11Hasil Uji Tarik Protein Kacang Kedelai...29
Tabel 4.12Hasil Uji Tarik Protein Kacang Tanah...29
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Struktur Amilosa ...6
Gambar 2.2 Struktur Kitosan...6
Gambar 2.3 Rumus Asam Amino...8
Gambar 2.4 Struktur Karagenan...10
Gambar 2.5 Struktur Magnesium Magnesium Stearat...11
Gambar 2.6 Struktur Gliserol...11
Gambar 4.1 Hubungan Penambahan Magnesium Stearat (%w/w) dan % Air Yang Terserap...30
Gambar 4.2 Hubungan Penambahan Magnesium Stearat (%w/w) dan % Terdegradasi Biodegradable Foam Selama 14 Hari...32
Gambar 4.3HubunganPenambahan Magnesium Stearat (%w/w) dan Kuat Tarik 34 Gambar 4.4 Morfologi Biodegradable foam Protein Kacang Kedelai dengan Penambahan Magnesium Stearat 4%(w/w) perbesaran 200x...36
Gambar 4.5 Morfologi Biodegradable foam Protein Kacang Kedelai dengan Penambahan Magnesium Stearat 4%(w/w) perbesaran 1000x...37
Gambar 4.6 Morfologi Biodegradable foam Protein Kacang Kedelai dengan Penambahan Magnesium Stearat 4%(w/w) perbesaran 3000x...37
Gambar 4.7 Morfologi Biodegradable foam Protein Kacang Kedelai dengan Penambahan Magnesium Stearat 4%(w/w) perbesaran 5000x...38
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Contoh Perhitungan...43 Lampiran 1 Ukuran Spesimen Uji Tarik 45
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Di Indonesia Styrofoam ataupolystyrene begitu banyak digunakan oleh manusia dalam kehidupannya sehari-hari, contohnya sebagai isolasi agar tidak terjadi heat loss, daya apung, tetapi sebagian besar digunakan sebagai pengemasan (packaging) barang-barang elektronik hingga bungkus makanan. Secara umum Styrofoam berwarna putih, bentuknya sederhana dan ringan. Fungsi Styrofoam pada pengemasan barang mampu menjaga benda agar tetap aman pada saat proses pengiriman.
Styrofoamterbukti tidak ramah lingkungan, karena tidak dapat
diuraikan sama sekali. Bahkan pada proses produksinya sendiri, menghasilkan limbah yang tidak sedikit, sehingga dikategorikan sebagai penghasil limbah berbahaya ke-5 terbesar di dunia oleh EPA (Enviromental Protection Agency). Oleh karena itu, mulai banyak dikembangkan produk polimer biodegradabel, salah satunya adalah dengan membuat polipaduan berbasis pati.Telah banyak penelitian yang melaporkan pembuatan polipaduan pati, di antaranya dengan polipropilena (C.H Azhari dan S.F.Wong, 2001), polietilena (B.Raj dkk, 2004), monmorilonit (P.Kampeerapappun dkk, 2007), dan PS melalui teknik polimerisasi suspensi (K.Kaewtatip dkk, 2008).Polipaduan gabus PS–pati yang mampu terbiodegradasi telah dirintis.
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Pablo dkk (2007), penambahan protein biji bunga matahari mempengaruhi kemampuan penyerapan air, kemampuan terbiodegradasi, dan kekuatan tarik dari suatu Biodegradable Foam.Magnesium stearat adalah senyawa hidrofobik yang berfungsi untuk mencegah menempelnya foam yang terbentuk pada
cetakan.Guar gum berfungsi untuk mencegah terjadinya solid separation atau pemisahan pada campuran biodegradable foam(Salgado, Schimdt, Ortis, Mauri, and Laurindo, 2008; Shrogen et al., 1998).Sedangkan gliserol ditambahkan sebagai plasticizer.(Shrogen et al., 1998).Penambahan serat selulosa meningkatkan sifat mekanis pada Biodegradable Foam.(Schimdt, 2006).
Dikarenakan mahalnya harga biji bunga matahari, maka kami
memiliki alternatif pengganti untuk biji bunga matahari tersebut.Protein dari kacang tanah dan kacang kedelai mampu menggantikan protein biji bunga matahari.Selain harganya yang lebih murah, kedua sumber protein tersebut mudah didapat.
Biodegradable foam yang dihasilkan selanjutnya dilakukan empat jenis pengujian, yaitu uji water absorption (kemampuan menyerap air), uji biodegradability (kemampuan terdegradasi), uji tarik, dan uji Scanning Electron Microscopy (SEM).Uji water absorption dilakukan dengan mencelupkanbiodegradable foam kedalam air selama 60 detik. Jumlah air dihitung sebagai perbedaan berat dan ditunjukkan dalam masa air yang terabsorb per massa sampel mula-mula (ABNT, 1999). Uji biodegradability dilakukan dengan memendam biodegradable foam didalam tanah.Perbedaan berat biodegradable foam sebelum dan sesudah pemendaman adalah weight loss dari foam yang terdegradasi.Uji tarik dilakukan dengan modifikasi alat.Uji SEM dilakukan dengan mikroskop Phenom Type G2 Pro.Uji ini dilakukan untuk mengetahui morfologi pada biodegradable foam yang dihasilkan.
Penelitian yang akan dilakukan adalah pembuatan biodegradable foam berbahan dasar pati singkong, kitosan, dan protein yang berasal dari kacang tanah, kacang kedelai, dan putih telur. Penelitian ini diharapkan mampu menghasilkan produk biodegradable foam dengan tingkat biodegradability dan water absorption yang baik.
1.2 Ruang Lingkup Masalah
Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode baking process, yaitu metode pencampuran bahan baku dengan bahan aditif lalu dituangkan kedalam cetakan dan dikeringkan dengan cara dipanggang atau dipanaskan. Bahan baku yang digunakan meliputi pati singkong, kitosan, dan Protein. Protein divariasikan menggunakan Protein kacang kedelai, kacang tanah, dan putih telur. Sedangkan bahan aditif meliputi magnesium
stearat,karagenan, dan gliserol. Sedangkan metode analisa produk
Biodegradable Foam adalah uji water absorption, uji biodegradability, uji kekuatan tarik, dan uji SEM (Scanning Electron Microscopy). Faktor-faktor yang mempengaruhi pembuatan biodegradable foam ini antara lain: sumber protein dan jumlah Magnesium Stearat yang digunakan.
1.3 Batasan Masalah
Dalam penelitian ini akan dibahas mengenai pembuatan Biodegradable Foam dari pati singkong, kitosan dan protein dengan cara Baking Process. Adapun batasan masalah dalam penelitian mencakup variable-variabel berikut:
1. Variabel Tetap
a. Jenis Bahan Baku : Pati Singkong Kitosan
b. Jumlah Bahan Baku : Pati Singkong: Protein = 9:1 Kitosan: 10 gram
c. Jenis Pelarut : Air
Asam Asetat 1 % d. Jumlah Pelarut : Air : 40 gram
Asam Asetat : 100 gram
e. Aditif : Gliserol (6% w/w)
Karagenan (1.5% w/w)
f. Suhu Oven : 100 oC
2. Variabel Berubah
a. Jenis Protein :Protein Kacang Tanah Protein Kacang Kedelai Protein Putih Telur
1.4 Rumusan Masalah
Dalam penelitian ini akan dibahas mengenai pembuatan Biodegradable Foam dari pati singkong, kitosan dan protein dengan cara Baking Process. Adapun rumusan masalah yang akan diteliti meliputi :
1) Bagaimana pengaruh protein yang ditambahkan terhadap kualitas biodegradable foam?
2) Bagaimana pengaruh penambahan Magnesium Stearat terhadap kualitas biodegradable foam?
3) Bagaimana sifat mekanis, biodegradability, dan kemampuan water absorption terhadap biodegradable foam?
4) Bagaimana struktur morfologi biodegradable foam terhadap uji mekanis, biodegradability,water absorption yang terbaik?
1.5 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini meliputi :
1) Mengetahui pengaruh protein yang ditambahkan terhadap kualitas biodegradable foam.
2) Mengetahui pengaruh penambahan Magnesium Stearat terhadap kualitas biodegradable foam.
3) Mengetahui sifat mekanis, biodegradability, dan kemampuan water absorption terhadap biodegradable foam.
4) Mengetahui struktur morfologi biodegradable foam terhadap uji mekanis, biodegradability dan water absorption yang terbaik.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Biodegradable Foam
Biodegradable packaging adalah alternatif pengganti plastic
packaging dalam kehidupan sehari-hari.Biodegradable foam adalah kemasan alternatif pengganti Styrofoam yang terbuat dari campuran pati, serat selulosa, serta polimer sintetik yang bersifat biodegradable dan dicetak dengan proses thermopressing. Ada tiga jenis produk biodegradable foam, yaitu 1) foam berupa butiran kecil (loose fill foam) yang umumnya digunakan sebagai penyerap getaran atau bantalan pada produk-produk yang mudah rusak seperti
barang elektronik, 2) foam berbentuk lembaran yang selanjutnya akan dibentuk atau dimolding, dan 3) foam dengan bentuk khusus seperti mangkok yang dibuat dengan proses pemanggangan.(Iriani, dkk. 2011)
2.2 Pati Singkong
Pati merupakan homopolimer glukosa dengan ikatan α-glikosidik.Pati terdiri dari dua fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi terlarut disebut amilosa dan fraksi tidak larut disebut amilopektin (Winarno,1984). Struktur amilosa merupakan struktur lurus dengan ikatan α-(1,4)-D-glukosa. Amilopektin terdiri dari struktur bercabang dengan ikatan α-(1,4)-D-glukosa dan titik percabangan amilopektin merupakan ikatan α-(1,6). Berat molekul amilosa dari beberapa ribu hingga 500.000, begitu pula dengan amilopektin (Teknisi Lab DRP. 2013) (Lehninger, 1982).
Gambar 2.1 Struktur Amilosa 2.3 Kitosan
Kitosan biasanya diperoleh dari proses deasetilasi kitin dalam kondisi basah. Kitin merupakan salah satu bahan organik yang paling berlimpah kedua setelah selulosa.Kitin merupakan bahan penyusun penting dari struktur
cangkang pada hewan yang bertulang belakang, terutama di krustasea, moluska danserangga.(Alves, Mano. 2008).
Kitosan adalah jenis polimer rantai yang tidak linier yang mempunyai rumus umum (C6H11O4)n atau disebut sebagai (1,4)-2-Amino-2-Deoksi-β-D-Glukosa, dimana strukturnya dapat dilihat sebagai berikut
Gambar 2.2 Struktur Kitosan (Thate, 2004)
Sebagian besar polisakarida yang terdapat secara alami seperti sellulosa, dekstran, pektin, asam alginat, agar, karangenan bersifat netral atau asam di alam, sedangkan kitosan merupakan polisakarida yang bersifat basa (Kumar, 2000).Menurut Rismana (2006) sifat alami kitosan dapat dibagi menjadi dua sifat besar yaitu, sifat kimia dan biologi. Sifat kimia kitosan antara lain :
a. Merupakan polimer poliamin berbentuk linear. b. Mempunyai gugus amino aktif.
c. Mempunyai kemampuan mengikat beberapa logam.
Kitosan dengan bentuk amino bebas tidak selalu larut dalam air pada pH lebih dari 6,5 sehingga memerlukan asam untuk melarutkannya. Kitosan larut dalam asam asetat dam asam formiat encer. Adanya dua gugus hidroksil pada kitin sedangkan kitosan dengan 1 gugus amino dan 2 gugus hidroksil merupakan target dalam modifikasi kimiawi (Hirano, dkk.,1987).
2.4 Protein A. Istilah
Istilah Protein berasal dari kata Yunano proteos, yang berarti yang utama atau yang didahulukan. Kata ini diperkenalkan oleh seorang ahli kimia Belanda, Gerardus Mulder (1802-1880), karena ia berpendapat bahwa protein adalah zat yang paling peting dalam setiap organism (Almatsier,2001).
Protein adalah sumber asam- asam amino yang mengandung unsur C, H, O dan N yang tidak dimiliki oleh lemak atau karbohidrat. (Budianto, A.K, 2009).
Molekul protein merupakan rantai panjang yang tersusun oleh mata rantai asam-asam amino.Dalam molekul protein, asam-asam amino saling dirangkaikan melalui reaksi gugusan karboksil asam amino yang satu dengan gugusan amino dari asam amino yang lain, sehingga terjadi ikatan yang disebut ikatan peptida.Ikatan pepetida ini merupakan ikatan tingkat primer. Dua molekul asam amino yang saling diikatkan dengan cara demikian disebut ikatan dipeptida. Bila tiga molekul asam amino, disebut tripeptida dan bila lebih banyak lagi disebut polipeptida.Polipeptida yang hanya terdiri dari sejumlah beberapa molekul asam amino disebut
oligopeptida. Molekul protein adalah suatu polypeptida, dimana sejumlah besar asam-asam aminonya saling dipertautkan dengan ikatan peptida tersebut (Gaman, P.M, 1992)
C. Asam-asam Amino
Asam amino ialah asam karboksilat yang mempunyai gugus
amino.Asam amino yang terdapat sebagai komponen, protein mempunyai gugus −NH2 pada atom karbon α dari posisi gugus −COOH. Rumus umum untuk asam amino ialah :
Gambar 2.3 Rumus Asam Amino
Pada umumnya asam amino larut dalam air dan tidak larut dalam pelarut organik non polar seperti eter, aseton, dan kloroform.Sifat asam amino ini berbeda dengan asam karboksilat maupun dengan sifat amina.Asam karboksilat alifatik maupun aromatik yang terdiri atas beberapa atom karbon umumnya kurang larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik.Demikian amina pula umumnya tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik (Poejiadi.A, 1994).Asam amino adalah
atau lebih gugus amino (−NH2) yang salah satunya terletak pada atom C tepat disebelah gugus karboksil (atom C alfa).Asam-asam amino
bergabung melalui ikatan peptida yaitu ikatan antara gugus karboksil dari asam amino dengan gugus amino dari asam amino yang disampingnya (Sudarmadji.S, 1989).
D. Jumlah dan Jenis Asam Amino pada Protein Kacang Kedelai, Kacang Tanah, dan Putih Telur
Berikut ini adalah Tabel Struktur dan Jumlah Asam Amino pada Ketiga Sumber Protein tiap 100 gram.
Asam Amino
Jenis Protein
Struktur Asam Amino Kacang Kedelai Kacang Tanah Putih Telur Lisin 2.1 1.1 0.914 Histidin 1 1 -Arginin 3.2 3.5 -Asam Aspartat 4.5 4.9 1.3 Treonin 1.5 0.7 -Serin 2.2 2.2 0.973 Asam Glutamat 7.6 7 1.676 Prolin 1.9 1.9 -Glisin 1.9 1.8
-Alanin 1.7 1.2 -Sistein 0.4 0.3 -Valin 1.6 1.1 -Metionin 0.6 0.1 -Isoleusin 2.1 0.9 -Leusin 3.3 1.8 1.088 Tirosin 1.5 0.3 -Fenilalanin 2 1.5 -Total Asam Amino 39.1 31.3 5.951 E. Kacang Kedelai
Kedelai yang dibudidayakan sebenarnya terdiri dari paling tidak dua spesies: Glycine max (disebut kedelai putih, yang bijinya bisa
berwarna kuning, agak putih, atau hijau) dan Glycine soja (kedelai hitam, berbiji hitam). G. max merupakan tanaman asli daerah Asia subtropik seperti RRC dan Jepang selatan, sementara G. soja merupakan tanaman asli Asia tropis di Asia Tenggara.Tanaman ini telah menyebar ke Jepang, Korea, Asia Tenggara dan Indonesia. Kacang kedelai dianggap sebagai salah satu bahan makanan sumber protein nabati yang paling baik. Selain kandungan proteinnya yang cukup tinggi (35%)
Kacang tanah merupakan sumber protein nabati yang efisien alami arti bahwa untuk memperoleh jumlah protein yang cukup, relatif
diperlukan kacang tanah dalam jumlah kecil. Kacang tanah bernilai tinggi dengan kadar proteinnya mencapai 25-30%.
G. Putih Telur
King’ori (2012) menjelaskan bahwa putih telur merupakan salah satu bagian dari sebuah telur utuh yang mempunyai persentase sekitar 58-60 % dari berat telur itu dan mempunyai dua lapisan, yaitu lapisan kental dan lapisan encer. Bell and Weaver (2002) menambahkan bahwa lapisan kental terdiri atas lapisan kental dalam dan lapisan kental luar dimana lapisan kental dalam hanya 11 % dari volume total putih telur dan lapisan kental putih telur mengandung protein.
2.5 Karagenan
Salah satu sumber alam biopolimer adalah karagenan.Karagenan merupakan polisakarida sulfat, diekstrak dari beberapa spesies rumput laut merah (Rhodophyceae). Berdasarkan kandungan sulfatnya, karaginan diklasifikasikan menjadi kappa ( ), iota (ϊ) dan lamda (λ)dengan jumlah ҡ sulfatnya berturut-turut 20%, 33% dan 42% (Herliany, dkk. 2009). Karagenan dibuat dari rumput laut yang dikeringkan, rumput laut diayak untuk
menghilangkan kotoran - kotoran seperti pasir dan kemudian dicuci.Setelah melalui perlakuan dengan larutan basa panas (contohnya 5 - 8% kalium hidroksida), selulosanya dihilangkan dari karagenan dengan menggunakan prose sentrifugasi dan filtrasi. (Raton and Smooley, 1993)
Gambar 2.4 Struktur Karagenan 2.6 Magnesium Stearat
Magnesium Stearate atau octadecanoic acid, magnesium salt
merupakan asam lemak jenuh yang mudah diperoleh dari lemak hewani serta minyak masak. Wujudnya padat pada suhu ruang, dengan rumus kimia CH3(CH2)16COOH. (Susan, 1989)
Asam stearat diproses dengan memperlakukan lemak hewan dengan air pada suhu dan tekanan tinggi.Asam ini dapat pula diperoleh dari
hidrogenasi minyak nabati. Dalam bidang industri asam stearat dipakai sebagai bahan pembuatan lilin, sabun, plastik,kosmetika, dan untuk melunakkan karet. Titik lebur asam stearat 69.6 °C dan titik didihnya 361 °C.Reduksi asam stearat menghasilkan stearil alkohol. (Susan, 1989)
Gambar 2.5 Struktur Magnesium Stearat
2.7 Gliserol
Gliserol ialah suatu trihidroksi alkohol yang terdiri atas 3 atom karbon.Jadi tiap atom karbon mempunyai gugus –OH.Satu molekul gliserol dapat mengikat satu,
dua, tiga molekul asam lemak dalam bentuk ester, yang disebut monogliserida, digliserida dan trigliserida.Adapun rumus molekul gliserin dapat ditunjukkan pada gambar berikut
Gambar 2.6 Struktur Gliserol
Sifat fisik dari gliserol : a) Tidak berbau
b) Merupakan cairan tidak berwarna c) Cairan kental dengan rasa yang manis d) Densitas 1,261
e) Titik lebur 18,2C f) Titik didih 290 C
Gliserol yang diperoleh dari hasil penyabunan lemak atau minyak adalah suatu zat cair yang tidak berwarna dan mempunyai rasa yang agak manis. Gliserol larut baik dalam air dan tidak larut dalam eter.Gliserol digunakan dalam industri farmasi dan kosmetika sebagai bahan dalam preparat yang dihasilkan. Di samping itu penggunaan gliserol pada biodegradable foam berguna sebagai plasticsizer. (Poedjiadi, 2006).
BAB III
METODE PERCOBAAN 3.1 Metode Percobaan
Metode yang digunakan pada penelitian kali ini adalah metode baking process, dimana semua bahan baku dan aditif dicampur kemudian dituang kedalam cetakan dan dipanggang atau dipanaskan. Memvariasikan formula dilakukan untuk mendapatkan hasil biodegradable foam yang paling baik. Varabel yang diubah pada penelitian kali ini adalah penambahan magnesium stearat dan jenis protein yang digunakan Penelitian ini bertujuan
menghasilkan produk biodegradable foam yang mampu terdegradasi dan dilakukan pada skala laboratorium.
3.2 Alat dan Bahan a. Bahan:
1. Pati Singkong 2. Kitosan
3. Protein Kacang Tanah 4. Protein Kacang Kedelai 5. Protein Putih Telur 6. Asam Asetat 7. Air 8. Magnesium Stearat 9. Karagenan 10. Gliserol b. Alat 1. Neraca Analitik 2. Kaca Arloji 3. Spatula 4. Gelas Kimia 5. Batang pengaduk 6. Gelas ukur 7. Loyang 8. Mixer 9. Desikator 10. Kertas Saring 11. Alat SEM 12. Alat Uji Tarik 13. Tanah
14. Box Kayu 3.3 Prosedur Percobaan
A. Pembuatan Isolat Protein
Kacang tanah atau kacang kedelai yang dijadikan sumber protein ditimbang sebanyak 500 gram dan dilakukan perendaman didalam air selama 6 jam.Tujuan utama adalah untuk melunakkan kacang supaya mudah saat dilakukan penggilingan. Setelah 6 jam, kacang tanah dan kedelai ditiriskan kemudian digiling untuk mendapatkan bentuk bubuk dari kacang tersebut. Tambahkan air dengan perbandingan kacang : air sebanyak 1:3. Setelah terbentuk dua lapisan yaitu endapan (pati) dan cairan (filtrat) pisahkan kedua lapisan tersebut hingga didapatkanlah filtratnya.Panaskan filtrat hingga suhu 80oC.Tambahkan asam asetat hingga pH larutan mencapai 4.5.Endapan yang terbentuk dari penambahan asam asetat kemudian dipisahkan dan disaring menggunakan kertas saring.
B. Pembuatan Biodegradable Foam
Pertama pati singkong dikeringkan didalam oven pada suhu 80 oC
selama 24 jam kemudian disimpan dalam desikator. Pati singkong yang telah dikeringkan dan protein ditimbang dengan perbandingan 1:9, dan kitosan sebanyak 10 gram. Larutkan kitosan kedalam 100 gram Asam asetat 1% lakukan pengadukan selama 5 menit agar homogen dan membentuk gel. Pati singkong sebanyak 36 gram dilarutkan kedalam 40 gram air. Kemudian campurkan larutan pati dan kitosan, tambahkan protein dan bahan aditif. Bahan aditif yang ditambahkan adalah Magnesium Stearat 1; 1,6; 2,2; 2,8; 3,4; 4% (w/w), karagenan (1.5% w/w), dan gliserol (6% w/w) dengan pengadukan cepat menggunakan mixerselama 5 menit hingga terbentuk adonan yang homogen. Tuang adonan kedalam cetakan. Kemudian masukkan adonan kedalam oven dengan suhu 100 oC selama 60 menit untuk
menghilangkan kadar air. Setelah 1 jam, keluarkan biodegradable foam. Dinginkan disuhu ruang selama 4 hari.Lakukan uji water absorption, uji tarik, uji biodegradability, dan uji SEM.
Dipanaskan hingga 80 oC
Cairan (filtrat) Asam Asetat
Endapan (pati) Cairan (filtrat)
Direndam selama 6 jam
Kacang Kedelai / Kacang Tanah Ditimbang 250 gram
Kacang tanah / kacang kedelai
Dihaluskan
Ditambahkan air dengan perbandingan kacang : air = 1:3
Endapan yang terbentuk
Disaring 3.4 Skema Kerja
A. PembuatanIsolatProtein
Diaduk hingga homogen
Adonan foam Gliserol
Diaduk hingga homogen
Adonan foam
Adonan foam dicetak dan dioven pada suhu 100oC selama 1 jam
Foam yang dihasilkan
Foam yang dihasilkan
Diamkan selama 4 hari
Uji SEM Uji Water Absorbtion Uji Tarik Uji Biodegradability
Sampel
Ditimbang untuk mengetahui penambahan berat yang terjadi
Ditimbang
Sampel
Rendam dalam air selama 1 menit Sampel dengan ukuran 2.5x5 cmDinginkan dalam desikator selama 20 menit
Berat awal sampel B. Pembuatan Biodegradable Foam
C. Uji Water Absorption Pati Singkong dipanaskan
pada suhu 80oC selama 24
jam Air Kitosan Asam Asetat 1%
Diaduk hingga homogen Larutan pati
singkong
Larutan kitosan –
asam asetat Protein
Diaduk hingga homogen Magnesium Stearat dan Karagenan Adonan foam
Sampel dipendam didalam tanahSampel yang sudah dipendam
Ditimbang untuk menggetahui pengurangan berat yang terjadi Sampel awal
direndam hingga jenuh dan ditimbang sebagai berat awalDengan waktu pemendaman 2 minggu D. Uji Biodegradability
Potong spesimen sesuai dengan ukuran
Jepit pada alat
Spesimen Tarik dengan beban hingga spesimen putus
Catat beban maksimum dan hitung kuat tariknya Siapkan Spesimen
Letakkan sampel di holder mikroskop
Masukkan ke SEM dalam mode optik
Ubah ke mode SEM untuk analisa, sesuaikan perbesaran, fokuskan, dan ambil gambar
Gambar hasil uji E. Uji Tarik
3.5 Variable Percobaan
Adapun variabel yang digunakan pada penelitian kali ini adalah: A. Variabel Tetap
Jumlah Pati yang digunakan : 36 gram Jumlah Protein yang digunakan : 4 gram Jumlah Kitosan yang digunakan : 10 gram
Jumlah Air yang digunakan : 40 gram
Jumlah Asam Asetat yang digunakan : 100 gram Jumlah Karagenan yang digunakan : 0,75 gram Jumlah Gliserol yang digunakan : 6 gram
Suhu Pengovenan : 100 ˚C
B. Variabel Berubah
Jumlah penambahan Magnesium Stearat : 0,5 gram; 0,8 gram; 1,1 gram; 1,4 gram; 1,7 gram; 2 gram
Jenis Protein yang digunakan : Protein Kacang Kedelai Protein Kacang Tanah Protein Putih Telur 3.6 Teknik Pengumpulan Data
A. Uji Water Absorption
Pengujian water absorbtion pada produk biodegradable foam mengacu pada standart ABNT NBR NM ISO 535, 1999.Foam dipotong
dengan ukuran 2,5 x 5 cm, dilakukan penimbangan dan dicatat sebagai berat
foam awal. Kemudian foam direndam didalam air selama 60 detik. Angkat foam, kemudian keringkan menggunakan tisu untuk menghilangkan sisa air
yang menempel pada foam.Lakukan penimbangan lagi dan catat sebagai berat akhir foam.Perbedaan berat foam awal dan akhir dicatat sebagai banyaknya air yang terserap oleh biodegradable foam.
Perhitungan pertambahan berat :
Pertambahan berat(%)= ( W0-W1) X 100% W0
Keterangan:
W0 = Berat awal (gram) W1 = Berat Akhir (gram)
B. Uji Biodegradability
Biodegradable foam yang dihasilkan dari pati singkong diuji
kemampuan terdegradasi dengan cara memendamnya didalam tanah selama 14hari. Dilakukan penimbangan awal untuk mengetahui berat foam sebelum dipendam didalam tanah.Setelah dipendam didalam tanah, ditimbang kembali untuk mengetahui biodegradable foam yang terdegradasi. (Ghorpade,
Gennadios, and Hanna. 2001)
Perhitungan weight loss :
weight loss ( % ) = ( W0-W1) X 100% W0
Keterangan:
W0 = Berat awal W1 = Berat Akhir
C. Uji Tarik
Analisis mengacu pada Technical Association of the Pulp and Paper Industry (TAPPI) No. T404. Pada aplikasinya, foam dipotong sesuai dengan ukuran. Kemudian foam dijepitkan pada alat uji tarik hasil modifikasidan ditarik hingga putus. Lalu dicatat beban saat penarikan (g). Besarnya tegangan maksimum yang mampu ditahan oleh foam hingga titik putusnyadihitung menggunakan persamaan sebagai berikut:
Fmaks=m. a (1)
Keterangan:
Fmaks = Tegangan maksimum (N)
m = Beban saat ditarik (Kg)
a = Percepatan gravitasi (m/s2)
Besarnya nilai kuat tarik dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut ini:
σ =Fmaks
A (2) Keterangan:
σ = Kuat tarik (MPa)
Fmaks = Tegangan maksimum (N)
D. Uji SEM
Mikroskop elektron digunakan sebagai alat pendeteksi objek pada skala yang amat kecil. Analisis sifat permukaan dilakukan menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM) untuk mengetahui morfologi biodegradable foam yang dihasilkan. Prinsip kerja SEM adalah deteksi elektron yang dihamburkan oleh suatu sampel padatan ketika ditembak oleh berkas elektron berenergi tinggi secara kontinyu yang dipercepat di dalam electromagnetic coil yang dihubungkan dengan Cathode Ray Tube (CRT) sehingga dihasilkan suatu informasi mengenai keadaan permukaan suatu sampel senyawa. Jenis mikroskop SEM yang digunakan untuk pengujian sampel adalah Phenom type G2 Pro.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian
Tabel 4.1 Hasil Biodegradable Foam Jenis
Protein
Penambahan Magnesium Stearat (%w/w)
1 1.6 2.2 2.8 3.4 4 Kacang Kedelai Warna coklat kekuningan dan permukaan rata Warna coklat dan permukaan rata Warna coklat kekuningan dan permukaan tidak rata Warna coklat dan permukaan rata Warna coklat kekuningan dan permukaan rata Warna coklat dan permukaan rata Kacang Tanah Warna coklat dan permukaan rata Warna coklat kekuningan dan permukaan rata Warna coklat kekuningan dan permukaan rata Warna coklat dan permukaan rata Warna coklat kekuningan dan permukaan rata Warna coklat kekuningan dan permukaan rata
Jenis Protein
Penambahan Magnesium Stearat (%w/w)
1 1.6 2.2 2.8 3.4 4
Putih
Telur Warnacoklat kekuningan dan permukaan tidak rata Warna coklat kekuningan dan permukaan tidak rata Warna coklat kekuningan dan permukaan tidak rata Warna coklat kekuningan dan permukaan tidak rata Warna coklat kekuningan dan permukaan tidak rata Warna coklat kekuningan dan permukaan tidak rata
Tabel 4.2 Formulasi Biodegradable Foam Protein Kacang Kedelai Sampel Pati Singkong (g) Kitosan (g) Protein (g) Air (g) Karagenan (g) Gliserol (g) Mg Stearat (g) Asam Asetat (g) 1 36 10 4 40 0.75 6.04 0.5 100.03 2 36 10.01 4 40.01 0.75 6 0.8 100 3 36 10.01 4.01 40.01 0.75 6.02 1.1 100 4 36.01 10.01 4 40 0.75 6.01 1.41 100.03 5 36 10.01 4.01 40.01 0.76 6 1.71 100.02 6 36 10 4.01 40 0.75 6.02 2.01 100.01
Tabel 4.3 Formulasi Biodegradable FoamProtein Kacang Tanah Sampel Pati Singkong (g) Kitosa n (g) Protein (g) Air (g) Karagenan (g) Gliserol (g) Mg Stearat (g) Asam Asetat (g) 1 36 10 4.01 40.01 0.75 6 0.5 100.01 2 36 10 4.01 40.01 0.75 6 0.81 100.01 3 36.01 10 4.01 40 0.75 6 1.1 100 4 36 10 4.01 40.01 0.75 6 1.41 100.01 5 36 10.01 4 40.01 0.75 6.01 1.71 100.01 6 36 10 4.01 40 0.75 6 2 100.01
Tabel 4.4 Formulasi Biodegradable FoamProtein Putih Telur Sampel Pati Singkong (g) Kitosan (g) Protein (g) Air (g) Karagenan (g) Gliserol (g) Mg Stearat (g) Asam Asetat (g) 1 36 10 4.01 40.02 0.75 6 0.5 100.01 2 36.01 10 4.02 40.01 0.75 6 0.81 100.01 3 36.01 10 4.01 40 0.75 6 1.1 100 4 36 10 4.01 40.01 0.75 6 1.4 100.01 5 36 10.01 4 40.01 0.75 6.01 1.71 100.01 6 36 10 4.01 40 0.75 6 2 100.01
Tabel 4.5 Hasil Uji Water Absorption Protein Kacang Kedelai Sample Mg Stearat (%w/w) Berat Awal (W0) (gram) Berat Akhir (W1) (gram) Penambahan Berat (gram) % Air yang terserap (w/w) 1 1 12.5 22.675 10.175 81.40% 2 1.6 12.505 21.425 8.92 71.33% 3 2.2 12.51 21.185 8.675 69.34% 4 2.8 12.52 19.73 7.21 57.59% 5 3.4 12.515 18.91 6.395 51.10% 6 4 12.51 18.895 6.385 51.04%
Tabel 4.6Hasil Uji Water Absorption Protein Kacang Tanah Sample Mg Stearat (%w/w ) Berat Awal (W0) (gram) Berat Akhir (W1) (gram) Penambahan Berat (gram) % Air yang terserap (w/w) 1 1 12.51 23.345 10.835 86.61% 2 1.6 12.505 23.095 10.59 84.69% 3 2.2 12.51 21.385 8.875 70.94% 4 2.8 12.52 21.15 8.63 68.93% 5 3.4 12.52 20.44 7.92 63.26% 6 4 12.515 19.975 7.46 59.61%
Tabel 4.7Hasil Uji Water Absorption Protein Putih Telur Sample Mg Stearat (%w/w) Berat Awal (W0) (gram) Berat Akhir (W1) (gram) Penambahan Berat (gram) % Air yang terserap (w/w) 1 1 12.5 23.5 11 88.00% 2 1.6 12.505 23.43 10.925 87.37% 3 2.2 12.51 22.11 9.6 76.74% 4 2.8 12.52 21.585 9.065 72.40% 5 3.4 12.52 20.905 8.385 66.97% 6 4 12.505 20.32 7.815 62.50%
Tabel 4.8 Hasil Uji Biodegradability Protein Kacang Kedelai Selama 14 Hari Sampl e Mg Stearat (%w/w) Berat Awal (W0) (gram) Berat Akhir (W1) (gram) Pengurangan Berat (gram) % Biodegradabilit y 1 1 7.25 4.20 3.05 42.10% 2 1.6 7.25 4.43 2.82 38.90% 3 2.2 7.24 4.63 2.61 36.05% 4 2.8 7.24 5.01 2.24 30.87% 5 3.4 7.25 5.16 2.09 28.83% 6 4 7.23 5.49 1.75 24.14%
Tabel 4.9Hasil Uji Biodegradability Protein Kacang Tanah Selama 14 Hari Sampl e Mg Stearat (%w/w) Berat Awal (W0) (gram) Berat Akhir (W1) (gram) Pengurangan Berat (gram) % Biodegradabilit y 1 1 7.41 4.55 2.87 38.66% 2 1.6 7.46 4.89 2.57 34.41% 3 2.2 7.40 5.21 2.20 29.66% 4 2.8 7.46 5.34 2.13 28.49% 5 3.4 7.45 5.66 1.80 24.09% 6 4 7.45 5.77 1.68 22.50%
Tabel 4.10Hasil Uji Biodegradability Protein Putih Telur Selama 14 Hari Sampl e Mg Stearat (%w/w) Berat Awal (W0) (gram) Berat Akhir (W1) (gram) Pengurangan Berat (gram) % Biodegradabilit y 1 1 7.43 4.82 2.61 35.08% 2 1.6 7.38 5.10 2.28 30.85% 3 2.2 7.43 5.41 2.03 27.25% 4 2.8 7.43 5.80 1.63 21.89% 5 3.4 7.38 6.01 1.38 18.63% 6 4 7.31 5.89 1.43 19.49%
Tabel 4.11Hasil Uji Tarik Protein Kacang Kedelai Sampel Mg Stearat (%w/w) Massa Pasir (kg) l (mm) p (mm) A (mm2) F = m.g (N) σ = F/A (mPa) 1 1 0.3457 7 20 140 3.38786 0.024199 2 1.6 0.3561 7 20 140 3.48978 0.024927 3 2.2 0.36587 7 20 140 3.585526 0.025611 4 2.8 0.34907 7 20 140 3.420886 0.024435 5 3.4 0.36711 7 20 140 3.597678 0.025698 6 4 0.35598 7 20 140 3.488604 0.024919
Tabel 4.12Hasil Uji Tarik Protein Kacang Tanah Sampe l Mg Stearat (%w/w) Massa Pasir (kg) L (mm) P (mm) A (mm2) F = m.g (N) σ = F/A (mPa) 1 1 0.29987 7 20 140 2.938726 0.020991 2 1.6 0.30491 7 20 140 2.988118 0.021344 3 2.2 0.30412 7 20 140 2.980376 0.021288 4 2.8 0.29871 7 20 140 2.927358 0.02091 5 3.4 0.31001 7 20 140 3.038098 0.021701 6 4 0.30096 7 20 140 2.949408 0.021067
Tabel 4.13Hasil Uji Tarik Protein Putih Telur Sampe l Mg Stearat (%w/w) Massa Pasir (kg) L (mm) P (mm) A (mm2) F = m.g (N) σ = F/A (mPa) 1 1 0.27699 7 20 140 2.714502 0.019389 2 1.6 0.27409 7 20 140 2.686082 0.019186 3 2.2 0.27512 7 20 140 2.696176 0.019258 4 2.8 0.27801 7 20 140 2.724498 0.019461 5 3.4 0.27615 7 20 140 2.70627 0.019331 6 4 0.27701 7 20 140 2.714698 0.019391 4.2 Pembahasan A. Water Absorption
Salah satu uji kualitas Biodegradable Foam yaitu dengan uji water Absorption.Uji ini dilakukan untuk mengetahui ketahanan foam terhadap air.Uji water absorption dilakukan dengan cara menghitung perubahan berat yang terjadi akibat banyaknya air yang diserap foam. Jumlah air yang diserap dituliskan sebagai persen air yang terserap.Hasil analisa data dari uji water absorption diolah dalam bentuk grafik 4.1 berikut.
1 2 3 4 5 6 0% 15% 30% 45% 60% 75% 90% Kacang Kedelai Kacang Tanah Putih Telur
Penambahan Magnesium Searat (% w/w) % Air yang Terserap (w/w)
Gambar 4.1 Hubungan Penambahan Magnesium Stearat (%w/w) dan % Air Yang Terserap
Dari hasil pengujian water absorption diketahui bahwa penambahan Magnesium Stearat berpengaruh terhadap kualitas biodegradable foam.Pada grafik 4.1 terlihat bahwa semakin banyak Magnesium Stearat yang
ditambahkan, maka ketahanan terhadap air semakin tinggi. Magnesium Stearat bersifat hidrofobik, di mana senyawa ini akan membentuk lapisan film hidrofobik yang tipis disekeliling foam yang menyebabkan kemampuan water absorbtionfoam mengalami penurunan. Kecenderungan penurunan
kemampuan penyerapan air ini terjadi pada biodegradable foam dengan tiga jenis isolat protein yang berbeda yaitu kacang kedelai, kacang tanah, maupun putih telur.
Hasil water absorption pada foam dengan ketiga jenis protein yang berbeda menunjukkan penurunan yang cukup signifikan. Pada protein kacang kedelai penurunan daya serap air dari sampel dengan penambahan
Magnesium Stearat 1%w/w hingga sampel dengan penambahan Magnesium Stearat 4%w/w mengalami penurunan sebesar 81.41 – 51.04%. Pada protein kacang tanah sampel dengan penambahan Magnesium Stearat 1%w/w hingga sampel dengan penambahan Magnesium Stearat 4%w/w penurunan daya serap air dari 86.61 – 56.67%. Sedangkan pada protein putih telur pada sampel dengan penambahan Magnesium Stearat 1%w/w hingga sampel dengan penambahan Magnesium Stearat 4%w/w daya serap airnya mengalami penurunan dari 88 – 62.51%.
Kandungan protein dari ketiga sumber yang digunakan mempengaruhi kemampuan water absorption suatu foam.Karena semakin tinggi komposisi protein, maka akan semakin menurunkan kemampuan water absoription pada foam.Hal ini dapat dilihat dari jumlah beberapa asam amino yang bersifat hidrofobik seperti valin, isoleusin, dan asam glutamat.Jumlah asam amino tersebut lebih banyak terdapat pada kacang kedelai. Tiap 100 gram kacang kedelai terdapat valin sebanyak 1.6 gram, isoleusin sebanyak 2.1 gram, dan asam glutamat sebanyak 7.6 gram. Pada tiap 100 gram kacang tanah terdapat 1.1 gram valin, 0.9 gram isoleusin, dan 7 gram asam glutamat. Sedangkan pada 100 gram putih telur hanya terdapat 1.676 gram asam glutamat.Struktur
asam glutamat yang dikarboksilat menunjukkan dia bersifat hidrofobik pula.Oleh karena itu, dari ketiga jenis protein tersebut yang menghasilkan foam dengan ketahanan air paling baik adalah protein kacang kedelai dengan penambahan Magnesium Stearat 4 %w/w. Hal ini dikarenakan kadar protein dan jumlah asam amino yang bersifat hidrofobik dalam kedelai paling tinggi diantara ketiga jenis protein lain. Kandungan protein yang tinggi menurunkan post-pressing moisture content dan kapasitas penyerapan air dari foam. (Salgado, dkk. 2008)
B. Biodegradability
Uji biodegradability dilakukan untuk mengetahui kemampuan terdegradasi dari biodegradable foam. Uji ini dilakukan dengan cara merendam sampel di dalam tanah. Tanah yang digunakan sebagai media ditambahkan pupuk cair EM4 sebagai pengkondisian kesuburan tanah.Waktu pemendaman adalah 14 hari.Hasil analisa data uji biodegradability diolah
dalam bentuk grafik 4.2 berikut 1 2 3 4 5 6 0% 15% 30% 45% Kacang Kedelai Kacang Tanah Putih Telur
Penambahan Magnesuim Stearat (% w/w) % Biodegradability
Gambar 4.2 Hubungan Penambahan Magnesium Stearat (%w/w) dan % Terdegradasi Biodegradable Foam Selama 14 Hari
Dari hasil uji biodegradabilityGambar 4.2 grafik hubungan
penambahan Magnesium Stearat dan persen terdegradasi biodegradable foam dengan waktu 14 hari, mengalami penurunan secara bertahap. Ketiga jenis protein yang digunakan pada pembuatan biodegradable foam mempengaruhi terdegradasinya foam.Hal ini dikarenakan komposisi dan jumlah asam amino yang bersifat hidrofobik pada ketiga sumber protein tersebut yang
berbeda.Banyaknya asam amino yang hidrofobik ini juga mempengaruhi kemampuan penyerapan air foam dan berdampak pada kecepatan terdegradasi dari foam.Sedangkan sifat Magnesium Stearat yang hidrofobik berhubungan dengan aktifitas mikroorganisme.Karena mikroorganisme membutuhkan air untuk metabolisme.(Hendritomo, 2010). Semakin banyak Magnesium Stearat,
maka air yang terserap oleh foam akan semakin sedikit. Foam yang demikian ini akan lebih lama terdegradasi akibat terhambatnya metabolisme
mikroorganisme pendegradasi. Maka secara tidak langsung Magnesium Stearat berpengaruh terhadap kemampuan foam untuk terdegradasi.
Kecenderungan penurunan persen terdegradasinya foam akibat penambahan Magnesium Stearat terlihat pada ketiga jenis protein. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.4 yang menunjukkan penurunan persen terdegradasi foam dengan protein kacang kedelai dari sampel dengan penambahan Mg Stearat 1%w/w hingga sampel dengan penambahan Mg Stearat 4%w/w mengalami penurunan sebesar 42% - 24%. Pada protein kacang tanah penurunan persen terdegradasi foam dari sampel dengan penambahan Mg Stearat 1%w/w hingga sampel dengan penambahan Mg Stearat 4%w/w mengalami penurunan sebesar 39% - 22%.Pada protein putih telur persen terdegradasi foam dari sampel dengan penambahan Mg Stearat 1%w/w hingga sampel dengan penambahan Mg Stearat 4%w/w mengalami penurunan sebesar 35% - 18%.
Menurut standar Internasional (ASTM 5336) lamanya Film Plastik terdegradasi (biodegradasi) untuk plastik PLA dari Jepang dan PCL dari Inggris membutuhkan waktu 60 hari untuk dapat terurai secara keseluruhan (100%) (Arief,2013 pada jurnal Pamilia, 2014). Pada penelitian pembuatan Biodegradable foam berbasis pati singkong, kitosan dan protein pada uji biodegradability (waktu terdegradasi) foam selama 14 hari yang mendekati standard adalah foam yang dibuat dengan menggunakan protein kacang kedelai dengan penambahan magnesium stearat sebesar 4% (w/w) dengan persen terdegradasinya sebanyak 24.14%.
C. Uji Tarik
Sifat mekanis biodegradable foam dilihat dengan melakukan uji tarik.Tensile Strength atau kuat tarik adalah kekuatan putus suatu bahan yang dihitung dari pembagian gaya maksimum yang mampu ditanggung bahan
terhadap luas penampang bahan mula – mula. (Sudirman, dkk. 2002) Tujuan melakukan uji tarik adalah untuk mengetahui kekuatan tarik biodegradable foam.Hasil uji tarik biodegradable foam diolah dalam bentuk grafik 4.4.
0 0.01 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 Kacang Kedelai Kacang Tanah Putih Telur Mg Stearat (% w/w) σ (MPa)
Gambar 4.3 Hubungan Penambahan Magnesium Stearat (%w/w) dan Kuat Tarik
Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa penambahan magnesium stearat tidak berpengaruh secara signifikan terhadap kuat tarik foam. Sedangkan jenis protein mempengaruhi basarnya kuat tarik foam.dan penambahan Magnesium Stearat tidak berpengaruh banyak terhadap kuat tarik foam. Seperti kuat tarik (σ) pada foam dengan protein kacang kedelai dengan penambahan
Magnesium Stearat 1 %w/w hingga 4 %w/w adalah 0.0241 - 0.0249 MPa. Pada protein kacang tanah nilai kuat tarik (σ) dari sampel dengan penambahan Magnesium Stearat 1 %w/w hingga penambahan 4 %w/w adalah 0.0209 - 0.0210 MPa. Pada protein putih telur nilai kuat tarik (σ) pada sampel dengan penambahan Magnesium Stearat 1 %w/w hingga 4 %w/w adalah 0.0193 - 0.0193 MPa.Pada penelitian Pablo dkk formulasi yang dihasilkan dari sifat terbaik dengan komposisi 20% serat selulosan dan 10% isolat protein
memiliki kuat tarik maksimum sebesar 6,57 MPa. Hal ini dikarenakan
penggunaan serat selulosa pada biodegradable foam yang dapat meningkatkan kuat tarik dari foam yang dihasilkan.
Sifat Polimer yang termoplastik umumnya mempunyai dua fasa, yaitu fasa amorf dan fasa kristalin.Daerah kristalin tersusun dari rantai molekul yang teratur dan rapat sehingga mempunyai kuat tarik yang lebih besar dibandingkan daerah amorf.Sedangkan daerah amorf mempunyai rantai molekul yang tidak teratur. (Sudirman, dkk. 2002) Dilihat dari hasil uji tarik biodegradable foam yang rata – rata bernilai kecil, maka fasa amorf lebih mendominasi daripada fasa kristalin.
Kuat tarik juga dipengaruhi oleh penambahan kitosan dan gliserol. Semakin banyak kitosan yang ditambahkan maka kuat tarik foam akan semakin baik. Sebaliknya semakin banyak gliserol yang ditambahkan, maka meningkatkan elastisitasfoamkarena fungsi dari gliserol sebagai plasticsizer. Hal ini dikarenakan semakin banyak kitosan yang ditambahkan, semakin banyak ikatan hidrogen pada foam, sehingga foam akan memiliki nilai kuat tarik yang tinggi.
D. SEM ( Scanning Electron Microscophy)
Morfologi biodegradable foam dilihat dengan uji SEM (Scanning Electron Microscopy).Sampel foam yang diuji adalah foam dari protein kacang kedelai dengan penambahan Magnesium Stearat sebanyak 4 %w/w Pengujian SEM dilakukan untuk mengetahui struktur dari biodegradable foam yang dihasilkan. Hasil uji SEM disajikan dalam bentuk gambar 4.4 hingga 4.7
Gambar 4.4 Morfologi Biodegradable foam Protein Kacang Kedelai dengan Penambahan Magnesium Stearat 4%(w/w) perbesaran 200x
Gambar 4.4diambil pada salah satu sisi sampel dengan perbesaran 200 kali. Terlihat adanya rongga – rongga pada morfologi sampel.
Gambar 4.5Morfologi Biodegradable foam Protein Kacang Kedelai dengan Penambahan Magnesium Stearat 4%(w/w) perbesaran 1000x
Pada gambar 4.5terlihat adanya banyak titik putih dan hitam yang merupakan partikelpati dan kitosan yang belum tercampur secara merata. Hal ini dikarenakan
rendahnya rpm putaran pada saat pembuatan biodegradable foam.Terlihat juga pada Gambar 4.6 bahwa struktur foam yang teratur, dalam polimer disebut fase kristalin dan struktur yang tidak teratur, dalam polimer disebut fase amorf.
Gambar 4.6MorfologiBiodegradable foam Protein Kacang Kedelai dengan Penambahan Magnesium Stearat 4%(w/w) perbesaran 3000x
Gambar 4.6 merupakan foto SEM dari biodegradable foam menggunakan perbesaran 3000 kali. Struktur yang teratur pada foam terlihat pada hasil uji SEM ini. Keteraturan struktur pada foam inilah yang mempengaruhi ketahanan terhadap air dan kuat tarik foam . Semakin banyak keteraturan struktur yang terbentuk pada foam, maka ketahanan foam terhadap air dan kuat tarik foam semakin tinggi.
Gambar 4.7MorfologiBiodegradable foam Protein Kacang Kedelai dengan Penambahan Magnesium Stearat 4%(w/w) perbesaran 5000x
Secara keseluruhan, hasil uji SEM yang telah dilakukan dapat
menunjukkan bentuk morfologi dari biodegradable foam.Struktur morfologi sampel yang ditunjukkan gambar menunjukkan bahwa biodegradable foam yang dihasilkan adalah polimer yang cenderung tidak beraturan.Partikel putih dan hitam pada sampel menggambarkan distribusi partikel kitosan yang tidak tercampur merata.Hal ini mengindikasikan bahwa partikel kitosan mengalami pengelompokan sehingga menyebabkan distribusi kitosan di dalam foam tidak tersebar secara merata.Hal tersebut disebabkan rendahnya rpmputaran pada saat pengadukan antara kitosan dan pati yang menyebabkan penyebaran kitosan tidak merata.
BAB V PENUTUPAN 5.1 Kesimpulan
Kesimpulan dari penelitian pembuatan biodegradable foam adalah sebagai berikut : 1. Jenis protein yang ditambahkan pada biodegradable foamberpengaruh
terhadap uji water absorptiondan uji biodegradability. Semakin banyak jumlah asam amino valin, isoleusin, dan asam glutamat dalam protein maka foam yang dihasilkan memiliki daya tahan terhadap air yang tinggi. Jenis protein juga mempengaruhi besarnya kuat tarik foam. Kuat tarik terbesar diperoleh dari jenis protein kacang kedelai dengan σ sebesar 0,025698 MPa. 2. Penambahan Magnesium Stearat pada biodegradable foammenurunkan
water absorption dan biodegradability foam, namun tidak berpengaruh secara signifikan terhadap uji kuat tarik. Penambahan Magnesium Stearat 4% (w/w)menghasilkan persen air yang terserap (51,04%) dan tingkat terdegradasinya foam paling rendah (24,14%).
3. Biodegradable foam terbaik dari seluruh variable yang diujikan berasal dari protein kacang kedelai dengan penambahan Magnesium Stearat sebesar 4% (w/w) memiliki daya tarik sebesar 0,025698 MPa. Persen air yang terserap 51,04% dan persen terdegradasi paling rendah 18%.
4. Morfologi dari formulasi biodegradable foamyang terbaik yaitu foam dari protein kacang kedelai dengan penambahan magnesium stearat sebanyak 4% (w/w) tersusun dari struktur yang teratur (kristalin) dan tidak teratur (amorf).
5.2 Saran
1. Sebaiknya pemilihan variable berubah dalam formulasi pembuatan Biodegradable foam adalah kitosan. Hal ini diketahui dapat berpengaruh padakualitas Uji Tarik biodegradable foam.
2. Pada proses pembuatan biodegradable foam rpm putaran sebaiknya divariabelkan, Hal ini dapat berpengaruh pada Kuat Tarik biodegradable foam.
3. Uji tarik sebaiknya beracuan pada standart.
Agustina, N., Rosyidi, D., Thohari, I. 2013. Evaluasi Sifat Putih Telur Ayam
Pasteurisasi Ditinjau dari pH, Kadar Air, Sifat Emulsi dan Daya Kembang Angel Cake. Malang: Fakultas Peternakan Universitas Brawijaya
Coniwanti, P., Laila, L., Alfira, M.R., 2006. Pembuatan Film Plastik Biodegradable dari Pati Jagung dengan Penambahan Kitosan dan Pemlastis
Gliserol.Indralaya: Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya
Hendritomo, Henky Isnawan. 2010. Pengaruh Pertumbuhan Mikroba terhadap Mutu Kecap Selama Penyimpanan.Jakarta: Pusat Pengkajian dan Penerapan Teknologi Bioindustri.
Herliany, N.E., Salamah, E., Santoso, J.2009. Karakteristik Biofilm Berbahan Dasar Karagenan. Bogor: Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor.
Iriani, E,S., Rachma, N., Sunarti, T,C. 2011. Pengembangan Biodegradable Foam Berbahan Baku Pati. Bogor: Fakultas Matematika Institut Pertanian Bogor. Juniwati, A ., Mintorogo, D,S., Widigdo, WK. 2012. Efektivitas Styrofoam Sebagai
Isolator Panas pada Atap Miring di Surabaya.Surabaya: Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Kristen Petra
Merrison, R., Boyd, R. 1987. Organic Chemistry.United State of America: Allyn and Bacon, Inc.
Pamilia Coniwanti , Linda Laila, Mardiyah Rizka Alfira. 2014. Pembuatan Film Plastik Biodegradable Dari Pati Jaung dengan Penambahan Kitosan dan Pemlastis Gliserol. Palembang: Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya
Salgado, P.R., Schimdt, V.C., Sara, E., 2008. Biodegradable Foam Based on Cassava Starch, Sun Flower Proteins, and Celullose Fibers by a Baking Process. Journal of Food Engineering 85 435 – 443
Sarindri, R., Wulandari, N. 2013. Pembuatan Polipaduan Polistiren Foam – Pati dengan Penambahan Asam Poli Laktat sebagai Bahan
Pengkompatibel.Malang: Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Malang Triono, Agus. 2010. Pengaruh Penambahan Beberapa Asam pada Proses Isolasi
Protein Terhadap Tepung Protein Isolat Kacang Hijau. Subang: Balai Besar Pengembangan Teknologi Tepat Guna.
LAMPIRAN 1. Perhitungan Pengenceran Asam Asetat
Diketahui : % CH3COOH : 10 % Ditanya : Volume Asam Asetat 10%? Jawab : M1xV1 = M2xV2 10 % x V1= 1 % x1000 0,1 x V1= 10 V1= 100 ml 2. Water Absorption
Contoh perhitungan kemampuan Water Absorptiondengan proteinisolat kacang kedelai (Sample 1 , penambahan Magnesium Stearat 1% w/w)
Diketahui :
W0 = 12,5 gram W1 = 22,67 gram
Ditanya : % air yang terserap? Jawab :
% Air yang terserap = (W 1−W 0)W 0 x 100
= 22,67−12,512,5 x 100 = 81,4 %
3. Biodegradability
Contoh Uji Biodegradability dengan protein isolate kacang tanah (sample 1, penambahan Magnesium Stearat 1% w/w) dengan waktu pemendaman selama 2 minggu
Diketahui :
W0 = 7.25 gram W1 = 4.20 gram
Ditanya : % Pengurangan berat pada sample ? Jawab :
% Weight Loss = (W 0−W 1)W 0 x 100
= 7.25−4.207.25 x 100
= 42.1%
4. Uji Tarik
Contoh perhitungan Uji Tarik dengan protein Putih telur (sample 1, penambahan Magnesium Stearat 1%w/w) Diketahui : Gravitasi : 9,8 m/ s2 Massa Pasir (m) : 0,35598 kg L : 7 mm P : 20 mm Ditanya : σ? Jawab : A = pxl = 7 X 20 = 140 mm2 F = m x g = 0,35598 x 9,8 = 3,488604 kgm/ s2 τ = FA
= 3,488604140 = 0,024919 MPa
5. Ukuran Spesimen Uji Tarik
Dimensi (mm)
W- Width of narrow section 6
L- Length of narrow section 33
WO- Width overall, min 20
WO- Width overall, min ….
LO- Length Overall, man 115
G- Gage length ….
G- Gage length 25
D- Distance between grips 65
R-Radius of fillet 14
