PEMANFAATAN SERAT ENCENG GONDOK DAN KITOSAN
SEBAGAI BAHAN BAKU UNTUK PEMBUATAN POLY LACTIC
ACID SEBAGAI KEMASAN RAMAH LINGKUNGAN
SKRIPSI
FARIDA 060801041
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2012
PEMANFAATAN SERAT ENCENG GONDOK DAN KITOSAN
SEBAGAI BAHAN BAKU UNTUK PEMBUATAN POLY LACTIC
ACID SEBAGAI KEMASAN RAMAH LINGKUNGAN
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
FARIDA 060801041
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2012
PERSETUJUAN
Judul : PEMANFAATAN SERAT ENCENG GONDOK DAN KITOSAN SEBAGAI BAHAN BAKU UNTUK PEMBUATAN POLY LACTIC ACID SEBAGAI KEMASAN RAMAH LINGKUNGAN
Kategori : SKRIPSI Nama : FARIDA NIM : 060801041
Program Study : SARJANA (S1) FISIKA Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di Medan, 10 April 2012
Diketahui/disetujui oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua, Pembimbing,
Dr. Marhaposan Situmorang Dr. Kerista Sibayang, M.S NIP: 195510301980031003 NIP: 195806231986011001
PERNYATAAN
PEMANFAATAN SERAT ENCENG GONDOK DAN KITOSAN SEBAGAI BAHAN BAKU UNTUK PEMBUATAN POLY LACTIC ACID SEBAGAI
KEMASAN RAMAH LINGKUNGAN
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya
Medan, 10 April 2012
FARIDA 060801041
PENGHARGAAN
Puji dan Syukur penulis persembahkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan setiap anugerah, rahmat, rahmanNya serta memberikan yang terindah di setiap rencana yang telah di buat penulis hingga skripsi yang berjudul: “ Pemanfaatan
Serat Enceng Gondok dan Kitosan Sebagai Bahan Baku Untuk Pembuatan Poly Lactic Acid sebagai Kemasan Ramah Lingkungan ” berhasil diselesaikan
dengan baik dan tepat pada waktu yang telah ditetapkan. Sholawat dan salam kepada Rasululloh Muhammad SAW sebagai suri teladan terbaik di muka bumi, semoga juga disampaikan kepada para sahabat, tabi’ dan tabi’in.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada, Dr. Kerista Sebayang, MS selaku pembimbing yang telah memberikan panduan, bantuan serta segenap perhatian dan dorongan kepada penulis dalam menyempurnakan skripsi ini. Paduan ringkas dan padat serta profesional telah diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas ini. Kemudian ucapan terimakasih kepada Ibu Dra. Manis Sembiring, M.Si selaku dosen wali yang telah memperhatikan kemajuan studi penulis. Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada Ketua dan Sekretaris Departemen Fisika Dr. Marhaposan Situmorang dan Dra. Justinon, M.Si, Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA USU, Bapak dan Ibu Staf Pengajar Departemen Fisika FMIPA USU terima kasih atas ilmu yang diberikan selama ini, semoga menjadi ilmu yang bermanfaat dan juga kepada dosen Penguji seminar hasil dan sidang saya, Dr. Perdinan Sinuhaji, MS, Dr. Susilawati, M.Si, S.Si dan Drs. Aditia Warman, M.S yang telah menguji dengan pertanyaan-pertanyaan yang cukup menegangkan, serta terima kasih saya ucapkan kepada seluruh staf pegawai di Departemen Fisika FMIPA USU.
Ucapan terima kasih terbesar penulis sampaikan kepada Bapak dan Mamak tercinta Edi Syahputra dan Fatimah atas segala kasih sayang, cinta dan do’a yang selalu dihadiahkan kepada penulis tanpa henti, juga tak lupa kepada kakak dan adik- adik penulis, kak pipit, isa dan dian yang selalu memotivasi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Adik-adik di Komisariat Nusantara (Evi, Yanti, rini,
Saidah, anna, dll), KAMDA SU, BINSAT KAMMI MEDAN, Anak-anak FORSAI (Shand, Qi, Rica, kak Dian, kak Nailul, Uni, dll) dan adik-adik penginspirasi (Juni, mega dkk, Lisda, ami dkk, wika, fika,ulan dkk, winny dkk, Maya,wanda, zuhra, dkk), teman-teman di sakan MAUT Tahfidz Putri, Ustadzah Ramlah, Ummi dan buya. Serta untuk Ummi Fahrina, Arni, dan lainnya yang banyak membantu dan memotivasi dengan senyum dan candaaan kalian. Semoga Allah SWT akan membalas semua kebaikan dan do’a kalian semuannya. Dan orang-orang yang selalu mendukung untuk menyelesaikan studi ini (kak yesi, kak cici, kak devi, kak sarah, arinil, putri).
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Akhir kata, sesungguhnya Allah Maha Kuasa atas apa yang dikehendaki-Nya
DAFTAR ISI
HALAMAN Persetujuan iii Pernyataan iv Penghargaan v Abstrak vi Abstract viiDaftar Isi viii
Daftar Tabel xi
Daftar Lampiran xii
Bab 1 Pendahuluan 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Rumusan Masalah 6 1.3 Batasan Masalah 6 1.4 Tujuan Penelitian 7 1.5 Manfaat Penelitian 7 1.6 Sistematika Penulisan 8
Bab 2 Tinjauan Pustaka 9
2.1 Plastik 9 2.1.1 Pengertian Plastik 9 2.1.2 Sampah Plastik 11 2.1.3 Penanggulangannya 12 2.2 Biodegradable 14 2.2.3 Pengertian Biodegredable 14 2.3 Poly Lactic Acid (PLA) 18
2.3.3 Pengertian 18
2.3.2 Prospek Perkembangan PLA di Indonesia 20
2.4 Kemasan Makanan 22
2.5 Enceng Gondok 25
2.5.1 Ketersediaan Enceng Gondok 25 2.5.2 Selulosa dan Lignin 31 2.5.2.1 Selulosa 32
2.4.2.2 Lignin 35
2.6 Proses Pemisahan Lignin 36 2.6.1 Proses Pemisahan Lignin Secara Mekanik 36 2.6.2 Proses Pemisahan Lignin Secara Semikimia 37 2.6.3 Proses Pemisahan Lignin Secara Kimia 37 2.7 Proses Pemutihan Pulp 38 2.7.1 Teori Pemutihan Pulp 39 2.7.2 Bahan Kimia Proses Pemutihan 39 2.7.2.1 Klor Dioksida 39 2.7.2.2 Oksigen (O ) 40
2.7.2.3 Natrium Hipoklorit (NaOCl) 40 2.8 Kitin dan Kitosan 40
2.8.1 Kitin 41 2.8.1.1 Sumber Kitin 42 2.8.1.2 Karakteristik kitin 42 2.8.2 Kitosan 42 2.8.2.1 Karakteristik Kitosan 44 2.8.2.2 Sifat-Sifat Kitosan 44 2.8.2.3 Reaksi Kimia 44 2.8.2.4 Hidrolisa Kitosan 45 2.8.2.5 Pemanfaatan Kitosan 45 2.7.3 Beberapa Manfaat Kitin dan Kitosan 46
2.9 Tepung Beras 47
2.9.1 Anatomi Beras 47 2.9.2 Kandungan Beras 47 2.9.3 Macam dan Warna Beras 48 2.9.4 Aspek Pangan 49 2.9.5 Aspek Budaya dan Bahasa 50 2.9.6 Karbohidrat 50 2.9.6.1 Definisi 50 2.9.6.2 Klasifikasi 51 2.9.6.2.1 Monosakarida 52 2.9.6.2.1.1 Glukosa 52 2.9.6.2.1.2 Fruktosa 52 2.9.6.2.1.3 Galaktosa 53 2.9.6.2.2 Disakarida 53 2.9.6.2.2.1 Sukrosa 53 2.9.6.2.2.2 Maltosa 53 2.9.6.2.2.3 Laktosa 54 2.9.7 Pati 54 2.10 Bahan Aditif 58 2.10.1 Mekanisme Plastisasi 59 2.10.2 Gliserol 59 2.10.2.1 Pengertian Gliserol 60 2.10.2.2 Pemanfaatan gliserol dan Turunannya 61 2.10.2.3 Kompatibilitas Polimer 62 2.10.2.4 Proses Pembuatan Campuran Polimer 63
Bab 3 Metodologi Penelitian 64
3.1 Alat dan Bahan 64
3.1.1 Peralatan 64
3.1.2 Bahan 65
3.2 Tempat Penelitian 65 3.3 Diagram alir(flow Chart) penelitian 66 3.3.1 Variasi komposisi sampel penelitian 69 3.4 Prosedur Pembuatan Sampel Uji 70 3.4.1 Persiapan Bahan 70 3.4.2 Pembuatan Plastik 71 3.5 Proses Pengujian Sampel 72
3.4.1 Pengujian Kuat Tarik 72 3.4.2 Uji Kemuluran 74
3.4.3 Uji Densitas 74
3.4.4 Uji Kelarutan 75
Bab 4 Hasil dan Pembahasan 76
4.1 Hasil Penelitian 76 4.1.1 Hasil Pengujian Kuat tarik 76 4.1.2 Hasil Pengujian Kemuluran 77 4.1.3 Hasil Pengujian Densitas 77 4.1.4 Hasil Pengujian Biodegradasi 78
4.2 Pembahasan 79
4.2.1 Pengujian Kuat Tarik 79 4.2.2 Pengujian Kemuluran 80 4.2.3 Pengujian Densitas 82 4.2.4 Pengujian Biodegradasi 83
Bab 5 Kesimpulan dan Saran 86
5.1 Kesimpulan 86
5.2 Saran 87
Daftar Pustaka 88
DAFTAR TABEL
HALAMAN
Tabel 1.1 Kandungan kimia enceng gondok kering 5 Tabel 3.1 Variasi komposisi sampel penelitian 69 Tabel 4.1 Data hasil pengujian kuat tarik 76
Tabel 4.2 Data hasil pengujian kemuluran 77
Tabel 4.3 Hasil pengujian densitas 77
Tabel 4.4 Hasil pengujian biodegradasi 78
DAFTAR GAMBAR
HALAMAN
Gambar 1.1 Struktur Selulosa 4
Gambar 2.2 Polimer biodegradabel sebagai bahan biokemasan 16
Gambar 2.2 Klasifikasi polimer biodegradable 17
Gambar 2.3 Rumus struktur Poly Asam Laktat 18
Gambar 2.4 Struktur molekul asam asetat 19
Gambar 2.5 Enceng gondok (Eichornia Crassipes) 25
Gambar 2.6 Skema ringkasan faktor yang membatasi hidrolisa selulosa 32
Gambar 2.7 Struktur polimer selulosa 33
Gambar 2.8 Struktur polimer kitin 42
Gambar 2.9 Struktur polimer kitosan 43
Gambar 2.10 Berbagai Macam Beras di Indonesia 48
Gambar 2.11 Struktur Kimia Amilosa 56
Gambar 2.12 Struktur Kimia Amilopektin 56
Gambar 3.1 Pengeringan enceng gondok 66
Gambar 3.2 Proses pembuatan pulp dan pati enceng gondok 67
Gambar 3.3 Proses pencetakan dan pengujian sampel 68
Gambar 3.4 Ukuran Sampel Uji Tarik 73
Gambar 4.1 Grafik kuat tarik versus massa kitosan 79
Gambar 4.2 Grafik kemuluran versus massa kitosan 81
Gambar 4.3 Grafik densitas versus massa kitosan 82
ABSTRAK
Pembuatan komposit Plastik Biodegradabel berbahan baku Enceng gondok dan gliserol telah dilakukan dengan modifikasi kitosan sebagai plastisizer. Metode yang digunakan adalah dengan mencampurkan Pati enceng gondok, kitosan dan tepung beras dengan formulasi 10:0:3, 9:1:3, 8:2:1, 7:3:3, 6:4:3 (m/m) kemudian diaduk dengan menggunakan kecepatan pengadukan 50 rpm dan suhu 90-100o C selama 30 menit, kemudian ditambahkan gliserol 10 ml dan diaduk dengan suhu 90-100o C selama 30 menit. Kemudian plastik dicetak dan dipanaskan dalam oven dengan temperature 60-70o C selama 24 jam. Sifat mekanik dan fisis benda uji seperti : Kuat tarik, Kemuluran, Densitas, Biodegradasi. Kuat tarik yang Optimal senilai 3,87 Mpa pada variasi kitosan 30%. Nilai kemuluran yang Optimal sebesar 10,691% pada variasi kitosan sebesar 30%. Nilai densitas yang optimal senilai 1,543 gr/mm3 pada variasi kitosan sebesar 40%. Sedangkan nilai biodegradasi (kelarutan dalam air) yang optimal pada waktu perendaman selama 7 hari yaitu senilai 91,7% pada variasi kitosan 40%, dan pada perendaman 14 hari yaitu senilai 93,3% pada variasi kitosan sebesar 40%.
USE OF FIBER ENCENG GONDOK AND CHITOSAN AS RAW MATERIALS FOR POLY LACTIC ACID AS ENVIRONMENTALLY
FRIENDLY PACKAGING
ABSTRACT
Manufacture of biodegradable plastic composites made from enceng gondok and glycerol have been made with modified chitosan as a plasticizer. The method used is by mixing the enceng gondok starch, chitosan and rice flour with formulation of 10:0:3, 9:1:3, 8:2:1, 7:3:3, 6:4:3 (m/m) Then stirred by mixed 50 rpm and temperature 90-100o C during 30 minutes. Then add 10 ml glycerol and stirred with temperature of 90-100o C for 30 minutes. Then plastic molded and heated in the oven with temperature 60-70o C during 24 hours. Mechanical and physical properties of test objects such as: Tensile strength, elasticity, density and biodegradation (dissolve in water). Tensile strenght Optimal in the value of 3,88 Mpa at chitosan variation of 30%. The optimal elasticity in the value 10,691% at chitosan variation of 30%. The optimal density value of 1.543 gr/mm3 at chitosan variation of 40%. While optimal biodegradation with value when soaking in during 7 days, that is 91,7% at kitosan variation of 40% and in during 14 days, that is 93,3% at chitosan variation of 40%.
