PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI FILM DARI PATI BIJI ALPUKAT (Persea americana mill) DAN POLIVINIL
ALKOHOL
SKRIPSI
ABDULLAH SALEH TANJUNG 150822035
PROGRAM STUDI EKSTENSI KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2017
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI FILM DARI PATI BIJI ALPUKAT (Persea americana mill) DAN POLIVINIL
ALKOHOL
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
ABDULLAH SALEH TANJUNG 150822035
PROGRAM STUDI EKSTENSI KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2017
PERNYATAAN ORISINALITAS
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI FILM DARI PATI BIJI ALPUKAT (Persea americana mill) DAN POLIVINIL
ALKOHOL
SKRIPSI
Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 18 Desember 2017
ABDULLAH SALEH TANJUNG 150822035
PENGESAHAN SKRIPSI
Judul : Pembuatan Dan Karakterisasi Film Dari Pati Biji Alpukat (Persea americana mill) Dan Polivinil Alkohol
Kategori : Skripsi
Nama : Abdullah Saleh Tanjung
Nomor Induk Mahasiswa : 150822035 Program Studi : Sarjana Kimia
Fakultas : MIPA – Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, 18 Desember 2017
Komisi Pembimbing:
Pembimbing 2, Pembimbing 1,
Dr. Darwin Yunus Nasution, MS Dr.Yugia Muis, M.Si NIP. 199508101981031006 NIP. 195310271980032003
Ketua Program Studi
Dr. Cut Fatimah Zuhra, M.Si NIP. 197404051999032001
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI FILM DARI PATI BIJI ALPUKAT (Persea americana mill) DAN POLIVINIL
ALKOHOL
ABSTRAK
Telah dilakukan pembuatan dan karakterisasi film dari pati biji alpukat (Persea americana mill) dan polivinil alkohol. Komposisi pembuatan film dibuat dengan dua cara. Pertama, film dibuat dari campuran pati biji alpukat dan polivinil alkohol. Dan kedua, film dibuat dari campuran pati biji alpukat, polivinil alkohol, dan glutaraldehid. Film di cetak dengan plat kaca dan dikeringkan dengan oven pada suhu 30ᵒC. Film yang dihasilkan kemudian dikarakterisasi dengan uji FT-IR, uji kuat tarik, uji SEM, uji ketahanan air, dan uji biodegradabilitas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa film yang paling optimum yaitu pada formulasi 95:5:0 tanpa penambahan glutaraldehid. Dan pada formulasi 95:5:10 dengan penambahan glutaraldehid. Dapat disimpulkan bahwa penambahan glutaraldehid mempunyai peran yang baik untuk dapat meningkatkan sifat-sifat mekanik dari film, yaitu morfologi, kuat tarik, ketahanan air, dan biodegradabilitas, serta kemuluran melalui reaksi ikatan silang.
Kata kunci: glutaraldehid, pati biji alpukat, polivinil alkohol, film, biodegradabel
THE MANUFACTURE AND CHARACTERIZATION OF FILM FROM THE AVOCADO SEEDS STARCH (Persea americana mill) AND
POLYVINIL ALCOHOL
ABSTRACT
Preparation and characterization film from avocado seeds starch (Persea americana mill) and polyvinyl alcohol. The composition of film made by two ways. First, film made from mixture of avocado seeds starch and polyvinyl alcohol. And second, film made from mixture of avocado seeds, polyvinyl alcohol and glutaraldehyde. Film mold on glass plate and dried with oven with temperature 30° C. The resulting film are then characterized with FT-IR, Tensile strength, SEM, water uptake, and biodegradability. The result show that most optimum film is on 95:5:0 formulation without added glutaraldehyde, and on 95:5:10 formulation with added glutaraldehyde. It can be concluded that added glutaraldehyde has good role to improve mechanical properties film morphology, tensile strength, water uptake, biodegradability, and elongasi through crosslinking reactions.
Keywords: glutaraldehyde, avocado starch, polyvinyl alcohol, film, biodegradable
PENGHARGAAN
Bismillaahhirrohmaanirrohiim, Alhamdulillahi Robbil aalamiin Penulis ucapkan sebagai rasa syukur dan segala puji kehadirat Allah SWT, yang telah mencurahkan berkah, memberikan kesehatan jasmani dan rohani, rahmat, rezeki serta kekuatan kepada penulis. Dan hanya karena berkat dan rahmat Allah SWT penulis dapat menyelesaikan Skripsi dengan judul “Pembuatan Dan Karakterisasi Film dari Pati Biji Alpukat (Persea Americana Mill) dan Polivinil Alkohol”.
Skripsi ini disusun untuk melengkapi dan menyelesaikan program Strata-1 Kimia Ekstensi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
Dengan selesainya skripsi ini, penulis menghantarkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dan membimbing penulis untuk menyelesaikan Skripsi ini, terutama kepada:
1. Dr. Kerista Sebayang, MS selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
2. Dr. Cut Fatimah Zuhra, M.Si selaku Ketua Jurusan Departemen Kimia, Dr. Sofia Lenny, M.Si selaku Sekretaris Departemen Kimia, dan Dr.
Firman Sebayang, MS selaku Koordinator Kimia Ekstensi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
3. Dr.Yugia Muis, M.Si selaku Dosen Pembimbing I dan Dr. Darwin Yunus, Nst. MS selaku Dosen Pembimbing II Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara yang telah banyak membimbing penulis untuk menyelesaikan skripsi ini.
4. Khususnya kepada Kedua Orang Tua saya yang sangat saya cintai yaitu Ayahanda tercinta Safran Tanjung dan Ibunda Nur Aisyah Zai, dan kepada Saudara-saudara tercinta saya yaitu, Dien Syahfitri, Dian Syaiful Ramadhan, Ricky Tranado, dan Intan Permata Sari. Saya ucapkan banyak terima kasih atas doa, perhatian, pengertian, dukungan dan dorongan kepada saya sehingga saya dapat menyelesaikan Skripsi ini. Semoga Allah SWT senantiasa membalas segala kebaikan yang telah diberikan kepada saya.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan dan penulisan Skripsi ini masih banyak kekurangan dan ketidak sempurnaan. Akhir kata penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat baik untuk penulis dan pembaca.
Medan, 18 Desember 2017
Abdullah Saleh Tanjung
DAFTAR ISI
Halaman
PENGESAHAN SKRIPSI i
ABSTRAK ii
ABSTRACT iii
PENGHARGAAN iv
DAFTAR ISI v
DAFTAR TABEL ix
DAFTAR GAMBAR x
DAFTAR LAMPIRAN xi
DAFTAR SINGKATAN xii
Bab 1 PENDAHULUAN 1
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Permasalahan 3
1.3. Hipotesis 3
1.4. Tujuan Penelitian 4
1.5. Manfaat Penelitian 4
Bab 2 TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1. Alpukat 5
2.1.1. Sistematika Tumbuhan 5
2.1.2. Komposisi Kimia dan Kandungan Gizi Biji Alpukat 6
2.2. Pati 7
2.2.1. Pengertian dan Sumber Pati 7
2.3. Bahan Tambahan Plastik Biodegradabel 9
2.3.1. Glutaraldehid 9
2.3.2. Polivinil Alkohol 10
2.4. Plastik Biodegradabel 13
2.4.1. Pembagian Biopolimer 13
2.4.2. Teknik Umum Pembuatan Plastik Biodegradabel 14
2.5. Karakterisasi Plastik Biodegradable 15
2.5.1. Fourier Transform Infra Red (FTIR) 15 2.5.2. Scanning Electron Microscopy (SEM) 15 2.5.3. Uji Kuat Tarik (Tengsile Strength) 16
2.5.4. Uji Pemanjangan (Elongasi) 17
2.5.5. Uji Ketahanan Air Film Dengan Uji Daya Serap Air
(Water Uptake) 17
2.5.6. Uji Degradasi 18
Bab 3 METODE PENELITIAN 19
3.1. Tempat dan Waktu 19
3.2. Alat - Alat 19
3.3. Bahan-bahan 19
3.4. Prosedur Penelitian 20
3.4.1. Pembuatan Bahan Baku Pati Biji Alpukat 20
3.4.2. Pembuatan Larutan Pereaksi 20
3.4.2.1. Pembuatan Larutan Polivinil Alkohol 10%
(𝑏 𝑣⁄ ) 20
3.4.2.2. Pembuatan Larutan Glutaralddehid 2% (𝑤 𝑣⁄ ) 21
3.4.3. Pembuatan Film 21
3.4.3.1. Pembuatan Film Tanpa Glutaraldehid 21 3.4.2.2. Pembuatan Film Dengan Glutaraldehid 21
3.5. Bagan Penelitian 22
3.5.1. Pembuatan Bahan Baku Pati Biji Alpukat 22
3.5.2. Pembuatan Film 23
3.5.2.1. Pembuatan Film Tanpa Glutaraldehid 23 3.5.2.2. Pembuatan Film Dengan Glutaraldehid 24
Bab 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 25
4.1. Hasil 25
4.1.1 Film 25
4.1.2 Film dari Formulasi Polivinil Alkohol dan Pati Biji
Alpukat Tanpa Penambahan Glutaraldehid 25 4.1.3 Uji Sifat Film dari Polivinil Alkohol dan Pati Biji
Alpukat Tanpa Penambahan Glutaraldehid 26 4.1.3.1 Analisa Karakteristik Sifat Mekanik Film 26 4.1.3.2 Analisa FT-IR (Fourier Transform Infra 27 4.1.3.3 Analisa SEM (Scanning Electrone Micros 27 4.1.3.4 Analisa Daya Serap Air (Water Uptake) 28
4.1.3.5 Analisa Biodegradasi 28
4.1.4 Film dari Formulasi Polivinil Alkohol dan Pati Biji
Alpukat, Dengan Penambahan Glutaraldehid 29 4.1.5 Uji Sifat Film dari Polivinil Alkohol dan Pati Biji
Alpukat Dengan Penambahan Glutaraldehid 30 4.1.5.1 Analisa Karakteristik Sifat Mekanik Film 30 4.1.5.2 Analisa FT-IR (Fourier Transform Infra 31 4.1.5.3 Analisa SEM (Scanning Electrone Micros 31 4.1.5.4 Analisa Daya Serap Air (Water Uptake) 32
4.1.5.5 Analisa Biodegradasi 33
4.2 Pembahasan 33
4.2.1 Proses Pembuatan Pati Biji Alpukat 33 4.2.2 Film dari Formulasi Polivinil Alkohol, Pati Biji
Alpukat, dan Glutaraldehid 34
4.2.3 Analisa Sifat Fisik Meliputi Ketebalan, Kuat Tarik,
Kemuluran, dan Elastisitas 35
4.2.3.1 Ketebalan 35
4.2.3.2 Kuat Tarik 36
4.2.3.3 Kemuluran 36
4.2.3.4 Elastisitas 37
4.2.4 Analisa Uji Daya Serap Air (Water Uptake) dari Pati 39
Biji Alpukat (Persea Americana mill) dan Polivinil Alkohol dan Glutaraldehid
4.2.5 Analisa SEM (SacnningElectrone Microscope) 39 4.2.6 Analisa FT-IR (Fourier Transform Infra Red) 40
4.2.7 Hasil Uji Biodedradasi 41
4.3 Reaksi-reaksi 41
Bab 5. KESIMPULAN DAN SARAN 44
5.1. Kesimpulan 44
5.2. Saran 44
DAFTAR PUSTAKA 45
LAMPIRAN 48
DAFTAR TABEL
Nomor Tabel
Judul Halaman
2.1 Komposisi Kimia dan Sifat-sifat Pati biji Alpukat 7
2.2 Karakter Fisik dari Polivinil Alkohol 12
4.1 Komposisi Pembuatan Film 25
4.2 Data Sifat-sifat Mekanik Film dari Pati Biji Alpukat (Persea americana mill) dan Polivinil Alkohol Tanpa Penambahan
Glutaraldehid 26
4.3 Data Daya Serap Air (Water Uptake) Film dari Pati Biji Alpukat dan Polivinil Alkohol Dengan Penambahan
Glutaraldehid 29
4.4 Hasil Analisa Biodegradabilitas Film 29
4.5 Data Sifat-sifat Mekanik Film dari Pati Biji Alpukat (Persea americana mill) dan Polivinil Alkohol dengan Penambahan
Glutaraldehid 30
4.6 Data Daya Serap Air (Water Uptake) Film dari Pati Biji Alpukat dan Polivinil Alkohol Dengan Penambahan
Glutaraldehid 33
4.7 Hasil Analisa Biodegradabilitas Film 33
4.8 Interpretasi Gugus Fungsi Hasil Analisis FT-IR 40
DAFTAR GAMBAR
Nomor Gambar
Judul
Halaman
2.1 Pohon Alpukat 5
2.2 Buah Alpukat 6
2.3 Struktur Amilosa 9
2.4 Struktur Glutaraldehid 10
2.5 Struktur Polivinil Alkohol 11
4.1 Film dari Formulasi Polivinil Alkohol dan Pati Biji Alpukat Tanpa Penambahan Glutaraldehid
26
4.2 Spektrum FT-IR Film dari Polivinil Alkohol dan Pati Biji Alpukat
27
4.3 Mikrograf SEM film dari Formulasi 100 ml PVA dengan Perbesaran 1000x
28
4.4 Mikrograf SEM film dari Formulasi 95 ml PVA : 5 g Pati Biji Alpukat dengan Perbesaran 1000x
28
4.5 Film dari Formulasi Polivinil Alkohol dan Pati Biji Alpukat Dengan Penambahan Glutaraldehid
30
4.6 Spektrum FT-IR Film dari Polivinil Alkohol dan Pati Biji Alpukat
31
4.7 Mikrograf SEM film dari Formulasi 100 ml PVA : 10 ml Glutaraldehid 2% dengan Perbesaran 1000x
32 4.8 Mikrograf SEM film dari Formulasi 95 ml PVA : 5 g Pati
Biji Alpukat dengan Perbesaran 1000x
32
4.9 Grafik Penambahan Pati Biji Alpukat Terhadap Ketebalan Film
35
4.10 Grafik Penambahan Pati Biji Alpukat Terhadap Kuat Tarik Film
36
4.11 Grafik Penambahan Pati Biji Alpukat Terhadap Kemuluran Film
37
4.12 Grafik Penambahan Pati Biji Alpukat Terhadap Elastisitas Film
38
4.13 Spektrum FT-IR Film 40
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Lampiran
Judul
Halaman
1. Tabel Hasil Karakterisasi Film 59
2. Perhitungan Penentuan Ketebalan 50
3. Perhitungan Kuat Tarik (Tensile Strength) 51
4. Perhitungan Kemuluran (Elongasi at Break) 52
5. Perhitungan Elastisitas (Modulus Young) 53
6. Perhitungan Pembuatan Larutan Glutaraldehid 2% 54
7. Perhitungan % Daya Serap Air Film 55
8. Tabel Hasil Karakterisasi Film Sebelum dan Sesudah Soil Burial Test selama 2 minggu
56
9. Perhitungan Kuat Tarik (Tensile Strength) Film Sebelum dan Sesudah Soil Burial Test selama 2 minggu
57
10. Perhitungan Kemuluran (Elongasi at Break) Film Sebelum dan Sesudah Soil Burial Test selama 2 minggu
59
11.
Perhitungan % Penurunan Kuat Tarik (Tensile Strength) Film Sebelum dan Sesudah Soil Burial Test selama 2 minggu
60
12. Spektrum Hasil Analisa FT-IR 61
13. Pati yang dihasilkan dari biji alpukat 63
14. Hasil Pembuatan Film 64
DAFTAR SINGKATAN
FT - IR = Fourier Transform – Infra Red
SEM = Scanning Electrone Microscope
FAP = Film Alpukat
PVA = Polivinil Alkohol
PBA = Pati Biji Alpukat
GTA = Glutaraldehid
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Plastik sintetis merupakan bahan yang sangat diperlukan bagi kehidupan manusia dan telah berkembang menjadi industri besar. Bahan kemasan yang berasal dari polimer petrokimia yakni plastik sangat populer digunakan karena memiliki beberpa keunggulan, yakni fleksibel (mengikuti bentuk produk), transparan, tidak mudah pecah, dapat dikombinasikan dengan kemasan lain, dan tidak korosif.
Namun, polimer kemasan lain tahan terhadap panas dan dapat mencemari produk dengan migrasi komponen monomernya sehingga berdampak terhadap keamanan dan kesehatan konsumen. Selain itu, kelemahan plastik yang lainnya adalah tidak dapat dihancurkan secara alami (non-biodegradabel) sehinga menyebabkan pencemaran linkungan. Karenanya, bahan kemasan plastic tidak dapat dipertahankan penggunaanya secara luas karena akan menambahkan persoalan dan kesehatan di waktu mendatang.
Plastik biodegradable adalah polimer plastik yang tersusun atas monomer organik yang terdapat pada pati,selulosa,protein dan mikroorganisme. Plastik biodegradable dapat digunakan layaknya plastik konvensional biasa namun akan hancur oleh aktivitas mikroorganisme dan menghasilkan air dan senyawa yang tidak berbahaya bagi lingkungan dan kesehatan ketika dibuang kelingkungan (Rinaldi Febrianto Sinaga,2014).
Alpukat (Persea americana mill) merupakan tanaman yang dapat tumbuh subur di daerah tropis seperti Indonesia dan merupakan salah satu jenis buah yang digemari masyarakat karena selain rasanya yang enak juga kandungan antioksidannya yang tinggi. Namun demikian, biji alpukat yang merupakan salah saut hasil produk pertanian masih belum dimanfaatkan dengan maskimal. Biji buah alpukat sampai saat ini hanya dibuang sebagai limbah. Padahal didalam biji
alpukat mengandung zat pati yang cukup tinggi, yakni sekitar 23%. Hal ini memungkinkan biji alpukat sebagai alternatif sumber pati (Zuhrotun, 2007).
Biji buah alpukat sampai saat ini hanya dibuang sebagai limbah. Padahal didalam biji alpukat mengandung zat pati yang cukup tinggi, yakni sekitar 23%.
Hal ini memungkinkan biji alpukat sebagai alternatif sumber pati (Zuhrotun, 2007)
Polivinil alkohol berwarna putih, bentuk seperti serbuk, rasa hambar, tembus cahaya, tidak berbau dan larut dalam air. PVA salah satu polimer yang mempunyai sifat hidrofilik dan sebagai perekat serta biodegradable dan biokompatibel. Polivinil alkohol (PVA) merupakan polimer sintetik yang bersifat biokompatibel, tidak toksik dan tidak karsinogenik. PVA memiliki gaya adesi yang tinggi sehingga sangat baik sebagai matriks komposit karena dapat meningkatkan sifat mekanis dan kekompakan dari komposit (Kroschwitz, 1998).
Polivinil alkohol dapat digunakan sebagai bahan pembuatan kemasan film plastik. Polivinil memiliki kuat sobek dan kuat tarik lebih tinggi dibandingkan plastik yang berbahan polietilen (PE) maupun polivinil kloroda (PVC) (Hasan, 2000). Secara komersial, polivinil alkohol adalah plastik yang paling penting dalam pembuatan film yang dapat larut dalam air. Hal ini ditandai dengan kemampuannya dalam pembentukan film, pengemulsi, dan sifat adesifnya.
Polivinil alkohol memiliki kekuatan tarik yang tinggi, fleksibilitas yang baik, dan sifat penghalang oksigen baik (Ogur, 2005).
Glutaraldehide adalah suatu senyawa organik dengan Rumus Molekul C5H8O2 / CH2(CH2CHO)2, dengan Massa molar 100.12 g/mol dan densitasnya adalah 1.06 g/mL. Dilihat dari strukturnya, glutaraldehida mempunyai 2 gugus aldehida yang reaktif. Gugus aldehide tersebut sangat reaktif terhadap gugus amina pada kitosan sehingga apabila direaksikan, gugus aldehida akan berikatan kovalen dengan gugus amina dan membentuk jembatan yang menghubungkan polimer kitosan yang satu dengan yang lainnya. Dengan penambahan agen crosslinking ini dipercaya dapat meningkatkan kekuatan mekanik membran.
Glutaraldehid memiliki sifat sedikit asam, dalam larutan basa pH 7,5-8,5 bersifat zat anti mikroba yang sangat efektif, sangat reaktif, berminyak, tidak
berwarna, dan jika dilakukan penambahan metanol dalam senyawa ini akan memperpanjang waktu penyimpanan dari senyawa ini (Amalia, 2011).
Menurut Diyah Listianingsih (2013) yang berjudul “Pembuatan dan Karakterisasi Biofilm Pati Gembili-Kitosan dengan Plasticizer Polivinil Alkohol (PVA)” menunjukkan bahwa biofilm kehilangan berat berkisar antara 11,78- 88,64% pada uji biodegradabilitas dan kuat tarik optimal sebesar 34,46 Mpa pada penambahan 3 gram PVA dan 4% pati. Biofilm ini bersifat hidrofilik lemah karena nilai ketahanan air mencapai 57,09% pada penambahan 2% pati dan 3 gram PVA dengan hasil optimal sebesar 13,05% pada penambahan 1 gram PVA dan 1% pati. Hasil ini dipengaruhi komponen penyusunnya yaitu pati dan polivinil alkohol (PVA) yang bersifat hidrofil. Menurut Darma Surbakti (2014) yang berjudul “Pengaruh Konsentrasi Polivinil Alkohol (PVA) Terhadap Karakteristik Membran Kitosan-Kolagen-PVA untuk Aplikasi Pembalut Luka Bakar”
menunjukkan bahwa membran dengan konsentrasi poli(vinil alkohol) 10% dipilih sebagai membran terbaik dengan mempertimbangkan daya serap dan sifat mekaniknya yaitu 383% dan 1,44 Mpa dan rata-rata degradasi 86,6% /minggu.
Berdasarkan uraian diatas, maka penulis ingin melakukan penelitian dengan judul:
“Pembuatan dan Karakterisasi Film dari Pati Biji Alpukat (Persea americana mill) dan polivinil alkohol”.
1.2 Permasalahan
1. Bagaimana cara pembuatan dan karakterisasi film dari pati biji alpukat dan polivinil alkohol?
2. Bagaimana efek penambahan glutaraldehid terhadap film dari pati biji alpukat dan polivinil alkohol?
1.3 Hipotesis
Adapun hipotesis dalam penelitian ini adalah diduga ada pengaruh penambahan pati biji alpukat, ada pengaruh penambahan polivinil alkohol, ada pengaruh penambahan glutaraldehid dan ada pengaruh interaksi antara penambahan
polivinil alkohol, pati biji alpukat, dan glutaraldehid terhadap sifat-sifat mekanik dari film yang dihasilkan.
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun yang menjadi tujuan penelitian ini adalah :
1. Untuk membuat dan mengkarakterisasi film dari pati biji alpukat dan polivinil alkohol
2. Untuk melihat efek penambahan glutaraldehid terhadap film dari pati biji alpukat dan polivinil alkohol
1.5 Manfaat Penelitian
1. Menghasilkan film sebagai bahan pengemas yang bersifat mudah terdegradasi secara alami serta ramah lingkungan.
2. Memanfaatkan dengan optimal limbah biji alpukat yang dibuang untuk menghasilkan pati yang bermanfaaat untuk pembuatan film yang mudah terdegradasi
3. Memberikan informasi mengenai karakteristik film dari polivinil alkohol dan pati biji alpukat.
4. Menjadi dasar penelitian lebih lanjut dengan menggunakan variabel- variabel lain.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 . Alpukat
Alpukat, atau Persea Americana tumbuhan ini berasal dari Meksiko dan Amerika Tengah dan kini banyak dibudidayakan di Amerika Selatan dan Amerika Tengah sebagai tanaman perkebunan monokultur dan sebagai tanaman pekarangan di daerah–daerah tropika lainnya di dunia, seperti juga Indonesia yang memiliki iklim tropis, pembudidayaan tanaman alpukat sendiri juga tidak terlalu sulit karena iklim yang cocok dengan negara kita Indonesia. Dan merupakan salah satu jenis buah yang digemari masyarakat karena selain rasanya yang enak juga kandungan antioksidannya yang tinggi.
Alpukat merupakan salah satu jenis buah bergizi tinggi yang semakin banyak diminati. Hal ini terlihat dari banyaknya permintaan alpukat di pasaran.
Sebagai contoh, seorang grosir membutuhkan alpukat 12-20 ton/minggu untuk pedagang pengecer di Bogor.
2.1.1. SistematikaTumbuhan
Gambar 2.1. Pohon Alpukat
Pohon dengan tinggi bisa mencapai 20 meter. Daun berbentuk oval samapai lonjong. Bunga tersusun dalam malai, berwarna putih kekuningan. Buah berbentuk bola sampai bulat telur, berwarna hijau atau hijau kekuningan (Hidayat, R.S, 2015).
Ciri buah alpukat yang sudah masak adalah kulit buahnya berwarna hijau sedikit gelap, bentuknya bulat. Tingkat kematangan buah sangat berpengaruh terhadap mutu dan daya simpan buah. Semakin matang semakin singkat daya simpannya (Hasanah, 2012). Adapun sistematika dan klasifikasinya adalah sebagai berikut:
Divisi : Spermatophyta Anak divisi : Angiospermae Kelas : Dicotiledoneae Ordo : Ranales
Famili : Lauraceae Genus : Persea
Spesies : Persea Americana Gambar 2.2 Buah Alpukat
2.1.2. Komposisi Kimia dan Kandungan Gizi Biji Alpukat
Biji alpukat yang merupakan salah satu hasil produk pertanian masih belum dimanfaatkan dengan maksimal. Biji buah alpukat sampai saat ini hanya dibuang sebagai limbah. Padahal didalam biji alpukat mengandung zat pati yang cukup tinggi, yakni sekitar 23%. Hal ini memungkinkan biji alpukat sebagai alternatif sumber pati. Biji alpukat juga memiliki kandungan yang kaya akan manfaat. Hasil penafsiran fitokimia ekstrak biji alpukat menunjukkan bahwa biji alpukat mengandung polifenol, flavonoid, triterpenoid, kuinon, saponin, tanin, monoterpenoid dan seskuiterpenoid (Zuhrotun, 2007).
Menurut penelitian, biji buah alpukat mengandung alkaloid, tanin, triterpen, dan kuinon. Pati merupakan penyusun utama cadangan makanan tumbuh-tumbuhan. Pati adalah polimer D-glukosa dan ditemukan sebagai karbohidrat simpanan dalam tumbuhan. Pati berupa butiran kecil dengan berbagai
ukuran dan bentuk yang khas untuk setiap spesies tumbuhan. Kadar pati yang tinggi dan kadar air yang cukup rendah, dapat memudahkan untuk pembuatan pati dengan kualitas gizi yang baik (Tabel 2.1.).
Tabel 2.1. Komposisi Kimia dan Sifat-sifat pati biji alpukat
Komponen Jumlah (%) Komponen Jumlah (%)
Kadar air 10,2 Lemak tn
Kadar pati 80,1 Serat kasar 1,21
*Amilosa 43,3 Rendemen pati 21,3
*Amilopektin 37,7 Kehalusan granula Halus
Protein tn warna Putih coklat
Sumber :Winarti dan Purnomo, 2006
*Amilosa+Amilopektin = Pati, tn=tidak dianalisa
Menurut Qosim, 2007. Penelitian lainnya tentang kandungan total tanin menunjukkan kandungan total tanin pada biji alpukat biasa kering, biji alpukat mentega kering, biji alpukat biasa segar, biji alpukat mentega segar berturut-turut yaitu 117 mg/kg, 112 mg/kg, 41,3335 mg/kg dan 41 mg/kg. Kandungan tanin terkondensasi biji alpukat biasa kering, biji alpukat mentega kering, biji alpukat biasa segar, biji alpukat mentega segar berturut-turut yaitu 20,855mg/kg, 16,966mg/kg, 5,411 mg/kg dan 4,411mg/kg. Aktivitas antioksidan tertinggi ditunjukkan oleh ekstrak biji alpukat biasa kering sebesar 93,045%, sedangkan biji alpukat mentega kering 92,970%, biji alpukat biasa segar 85,870% dan biji alpukat mentega segar 67,645%.
Salah satu manfaat biji alpukat adalah untuk mengobati ginjal. Gagal ginjal merupakan suatu keadaan dimana terjadinya penurunan fungsi ginjal secara optimal untuk membuang zat-zat sisa dan cairan yang berlebihan dalam tubuh.
2.2 . Pati
2.2.1. Pengertian dan Sumber Pati
Pati adalah polisakarida yang memiliki monomer glukosa yang dihubungkan dengan ikatan glikosidik. Pati memiliki kristal bergranula yang tidak dapat larut
dalam air dalam kondisi murni pada temperatur ruangan yang memiliki bentuk dan ukuran sesuai jenis tanamannya (Aditya Indra, 2009). Pati ini tidak larut di dalam air, tetapi dapat larut pada asam asetat 1%-2% (I Gede Sanjaya,2011). Pati tersusun atas dua polimer utama yaitu amilosa dan amilopektin, juga mengandung protein 0,25% dan lemak 0,1%-0,3% (Ashogbon danAkintayo, 2012).
Pemanfaatan pati masih sangat jarang dikarenakan sifat fisik dan kimianya yang sulit digunakan secara luas, sehingga dilakukan modifikasi secara fisika dan kimia maupun kombinasi keduanya. Modifikasi pati dapat dilakukan dengan memotong struktur molekul dan menyusun kembali struktur molekul pati tersebut, mengoksidasi atau mensubstitusi gugus molekul pati. Beberapa macam pati memberikan sifat yang berbeda, pati nasi misalnya, pati ini memiliki sifat opaque yaitu tidak transparan ketika dimasak. Pada pembuatan plastik biodegradable, pati digunakan sebagai bahan utama pembuatan plastik karena sifatnya yang elastis dan menyerupai plastik dari polimer minyak bumi. Amilosa adalah polimer dari glukosa yang tidak larut dalam air, berwujud bubuk putih dan tidak berbau.
Amilosa merupakan bagian polimer linier glukosa dengan alfa (1-4) unit glukosa.
Amilosa memiliki berat molekul yang berbeda, tergantung dari jenisnya. Amilosa memiliki kemampuan untuk membentuk ikatan hidrogen dan retrogradasi (Ulyarti,1997). Retrogradasi adalah pembentukan kembali kristal matriks pati setelah tergelatinasasi akibat dari pemanasan. Pati yang memiliki kandungan amilosa yang tinggi sulit larut di dalam air. Untuk menghidrolisis polimer ini dilakukan dalam suasana asam. Senyawa asam yang biasa digunakan seperti asam karboksilat, asam fosfor organik, dan asam sulfat organik (Erica, B ,2012).
Amilosa yang terlarut dalam larutan asam lalu tergelatinisasi dan dikeringkan dan kembali menjadi kristalin berbentuk lapisan film. Sedangkan amilopektin merupakan unit–unit polimerisasi glukosa Anhydrous melalui ikatan 1,4 alfa glikosidik dan ikatan cabang alfa1,6 pada setiap 20-26 unit monomer glukosa (Ulyarti,1997). Amilopektin pada pati memiliki sekitar 200 unit glukosa yang saling berikatan pada ikatan 1,4 alfa glikosidik yang panjang dan cenderung berbentuk heliks. Struktur cabang amilopektin merupakan hasil enzim yang memecah rantai linier yang panjang.
Amilum atau dalam kehidupan sehari-hari disebut pati terdapat pada umbi, daun, batang dan biji-bijian.Amilum terdiri atas dua macam polisakarida yang kedua-duanya adalah polimer dari glukosa, yaitu amilosa dan sisanya amilopektin.
Amilosa terdiri atas 250-300 unit D-glukosa yang terikat dengan ikatan α 1,4- glikosidik, jadi molekulnya merupakan rantai terbuka. Amilopektin juga terdiri atas molekul D-glukosa yang sebagian besar mempunyai ikatan 1,4-glikosidik dan sebagian lagi ikatan 1,6-glikosidik. Adanya ikatan 1,6-glikosidik ini menyebabkan terjadinya cabang, sehingga molekul amilopektin berbentuk rantai terbuka dan bercabang (Poedjiadi, 1994).
Gambar 2.3. Struktur Amilosa
Pati untuk aplikasi didalam bahan makanan dikategorikan menjadi tiga, yaitu pati dalam bentuk serbuk, pati modifikasi dan pati pragelatinasi. Pati bahan makanan dalam bentuk serbuk digunakan oleh industri di dalam produksi dan merupakan awal dari diversifikasi pangan. Pati modifikasi merupakan kombinasi terkini dalam bahan pangan sesuai perkembangan. Pati pragelatinasi mengalami pertumbuhan signifikan pada beberapa tahun belakangan dan mengalami peningkatan permintaan (Whistler, 1984).
2.3 . Bahan Tambahan Plastik Biodegradable 2.3.1. Glutaraldehide
Glutaraldehid memiliki nama lain glutardialdehid, 1,3 – diformilpropan glutaral, 1,5 – pentanedial, 1,5 – pentanedion, asep, cidx, sonacide. Glutaraldehid ini memiliki daya aksi sebagai crosslinking agent dalam hitungan jam, memiliki daya aksi jauh lebih efektif dibandingkan dengan formaldehid, karena hal itulah maka glutaraldehid banyak dipilih dalam bidang virology, dan salah satu faktor memilih menggunakan glutaraldehid adalah sifat dari toksisitas dan karsinogen glutaraldehid yang lebih aman dibandingkan dengan penggunaan formaldehid,
walaupun pada kenyataannya dua crosslinking agent antara glutaraldehid dan formaldehid ini merupakan senyawa yang karsinogen.
Glutaraldehid memiliki sifat sedikit asam, dalam larutan basa pH 7,5 – 8,5 bersifat zat anti mikroba yang sangat efektif, sangat reaktif, berminyak, tidak berwarna, dan jika dilakukan penambahan metanol dalam senyawa ini akan memperpanjang waktu penyimpanan dari senyawa ini.
Gambar 2.4. Struktur Glutaraldehid
Dilihat dari strukturnya, glutaraldehida mempunyai 2 gugus aldehida yang reaktif. Gugus aldehide tersebut sangat reaktif terhadap gugus amina pada kitosan sehinggaapabila direaksikan, gugus aldehida akan berikatan kovalen dengangugus amina dan membentuk jembatan yang menghubungkan polimer kitosan yang satu dengan yang lainnnya. Dengan penambahan agen crosslinkingini dipercaya dapat meningkatkan kekuatan mekanik membran.
2.3.2. Polivinil Alkohol
Polivinil alkohol (PVA) adalah suatu resin yang dibuat dari penggabungan molekul-molekul (polimerisasi) yang diperoleh dari hidrolisis polimer vinil ester dengan menggunakan material awal polivinil asetat. Polivinil alkohol berwarna putih, bentuk seperti serbuk, rasa hambar, tembus cahaya, tidak berbau dan larut dalam air. PVA salah satu polimer yang mempunyai sifat hidrofilik dan sebagai perekat serta biodegradable dan biokompatibel. Polivinil alkohol (PVA) merupakan polimer sintetik yang bersifat biokompatibel, tidak toksik dan tidak karsinogenik. PVA memiliki gaya adesi yang tinggi sehingga sangat baik sebagai matriks komposit karena dapat meningkatkan sifat mekanis dan kekompakan dari komposit (Kroschwitz, 1998).
Menurut Aisyah, 2005, bahwa penambahan PVA dapat meningkatkan kekuatan gel serta menurunkan kapasitas penyerapan air dan nisbah pembengkakkan pada saat konsentrasi glutaraldehida rendah.
Gambar 2.5 Struktur Polivinil Alkohol
Polivinil Alkohol (PVA) dengan rumus kimia [(C2H4OH)x] adalah polimer sintetik yang diproduksi oleh hidrolisis dari polivinil asetat. PVA bersifat nontoksik dan larut dalam air, sehingga banyak digunakan diberbagai bidang, antara lain bidang medis dan farmasi. Produk ini sangat sesuai untuk digunakan secara komersial dalam skala besar sebagai eksipien dalam berbagai produk farmasi seperti tablet salut., tetes mata, biofermentasi dan topikal. PVA bersifat kompatibel secara hayati dan sesuai untuk simulasi jaringan alami. Selain itu, PVA mempunyai permeabilitas oksigen yang baik, tidak bersifat imunorgenik, dan memiliki sifat yang sangat baik dalam pembentukan film, pengemulsi dan dapat dilembabkan.
PVA (Polyvinil Alcohol) merupakan salah satu polimer yang larut dalamair dan memiliki kemampuan membentuk serat yang baik, biokompatibel, memiliki ketahanan kimia, dan biodegradable. Pada penelitian Shalmon, (2010) PVA dapat berinteraksi dengan natrium alginat melalui metode electrospinning membentuk komposit. Selain itu juga diketahui bahwa PVA dapat membentuk gel dengan berbagai pelarut. Pemanfaatan polimer hidrofilik seperti Polyvinil Alcohol (PVA) sebagai bahan biomaterial menarik perhatian penting dikarenakan tidak toksik, non- karsinogenik dan dengan biokompatibilitas yang tinggi. Namun demikian, sifat mekanik PVA tidak rapuh. Oleh karena itu perlu dimodifikasi dengan menggabungkan polimer sintetik atau alami yang hanya berfungsi menaikkan sifat mekaniknya, tetapi juga dapat mempercepat penyembuhan luka (Amita dkk, 2011).
Sifat mekanik dari PVA merupakan sifat yang menarik terutama dalam preparasi hidrogel. PVA memiliki struktur kimia yang sederhana dengan gugus hidroksil yang tidak beraturan. Monomernya, yaitu vinil alkohol tidak berada dalam bentuk stabil, tetapi berada dalam keadaan tautomer dengan asetaldehida (Perwitasari, 2012).
Sintesi polivinil alkohol yang secara komersial melalui hidrolisis. Polivinil alkohol tidak bisa dibuat secara langsung karena vinil alkohol merupakan bentuk enol yang tidak stabil dari asetaldehida. Polivinil alkohol dihasilkan melalui hidrolisis dari polivinil asetat dengan menggunakan methanol.
Tabel 2.2 Karakter Fisik dari Polivinil Alkohol (Ogur, 2005)
Karakter Fisik Nilai
Densitas 1.19 – 1.31 g/cm3
Titik leleh 180 – 240 ˚C
Titik didih 228 ˚C
Suhu pengurai 180 ˚C
PVA memiliki sifat hidrofilik sehingga selektif terhadap air. Sifat hidrofilik ini disebabkan adanya gugus –OH yang berinteraksi dengan molekul air melalui ikatan hidrogen. Akibatnya membran PVA ini mempunyai sifat mudah mengembang (swelling) bila terdapat air dari umpan yang akan dipisahkan PVA dapat larut dalam air dengan bantuan panas yaitu pada temperatur diatas 90˚C.
Pada suhu kamar PVA berwujud padat, lunak dalam pemanasan, kemudian elastis seperti karet dan mengkristal dalam proses. PVA memiliki berat molekul 85.000- 146.000, mempunyai temperatur transisi gelas (Tg) sebesar 228-256˚C. PVA komersial mengandung pengotor berupa gugus ketonyang terisolasi yang mungkin membentuk ikatan asetal dengan gugus hidroksil dari rantai lain sehingga molekul cabangnya membetuk crosslink. Gugus hidroksil yang terdapat pada rantai polimer menyebabkan membran PVA bersifat polar. Sifat hidrofilik dan kepolaran membran akan menentukan selektivitas dan fluks membrane pada proses pervaporasi campuran organic-air (Jie dkk, 2003).
Polivinil alkohol memiliki film yang sangat baik membentuk, pengemulsi dan sifat perekat, tahan terhadap minyak, lemak dan pelarut. Tidak berbau dan tidak beracun, memiliki kekuatan tarik yang tinggi dan fleksibilitas, serta oksigen yang tinggi dan sifat aromanya penghalang. Namun sifat ini tergantung pada kelembaban, dengan kata lain, dengan kelembaban tinggi lebih banyak air diserap.
Air yang bertindak sebagai perekat, maka akan mengurangi kekuatan tarik, tetapi meningkatkan elongasi dan kekuatan sobek. PVA sepenuhnya degradable dan
cepat larut. PVA adalah bahan ataktik tetapi pameran kristalinitas sebagai kelompok hidroksil cukup kecil untuk masuk kedalam kisi tanpa mengganggu (Shalumon, 2010).
2.4 . Plastik Biodegradabel
Plastik biodegradabel merupakan plastik yang dapat terurai oleh aktivitas mikroorganisme pengurai. Plastik biodegradabel memiliki kegunaan yang sama seperti plastik sintetis atau plastik konvensional. Plastik biodegradabel biasanya disebut dengan bioplastik, yaitu plastik yang seluruh atau hampir seluruh komponennya berasal dari bahan baku yang dapat diperbaharui.Plastik biodegradabel merupakan bahan plastik yang ramah terhadap lingkungan karena sifatnya yang dapat kembali ke alam. Umumnya, kemasan biodegradabel diartikan sebagai film kemasan yang dapat didaur ulang dan dapatdihancurkan secara alami.Plastik biodegredabel dapat berubah struktur kimianya (Coniwanti, P, dkk.
2014).
2.4.1. Pembagian Biopolimer
Biopolimer banyak diminatioleh industri karena berasal dari sumber daya alam yang dapat diperbarui, biodegradable(dapat diuraikan), mempunyai sifat mekanis yang baik, dan ekonomis.Saat ini, biopolimer banyak diteliti untuk menghasilkan film (plastik) yang dapatmenggantikan keberadaan plastik sintetik.
Terdapat tiga kelompok biopolimer yang menjadi bahan dasar dalam pembuatan film kemasan biodegradable,yaitu :
a) Campuran biopolimer dengan polimer sintetis:film jenis ini dibuat dari campuran granula pati (5 –20 %) dan polimer sintetis serta bahan tambahan(prooksidan dan autooksidan). Komponen ini memiliki angka biodegradabilitas yang rendah dan biofragmentasi sangat terbatas.
b) Polimer mikrobiologi (poliester): Biopolimer inidihasilkan secara bioteknologis atau fermentasi dengan mikroba genus Alcaligenes.Berbagaijenis ini diantaranya polihidroksi butirat (PHB), polihidroksi valerat (PHV), asam polilaktat dan asam poliglikolat.Bahan ini dapat terdegradasi secara penuholeh
bakteri, jamur dan alga. Tetapikarena proses produksi bahan dasarnya yang rumit mengakibatkan harga kemasan biodegradable ini relatif mahal.
c) Polimer pertanian: biopolimer ini tidak dicampur dengan bahan sintetis dan diperoleh secara murni dari hasil pertanian. Polimer pertanian ini diantaranya selulosa (bagian dari dinding sel tanaman), kitin (pada kulit Crustaceae) dan pullulan(hasil fermentasi pati oleh Pullularia pullulans).Polimer ini memiliki sifat termoplastik, yaitu mempunyai kemampuanuntuk dibentuk atau dicetak menjadi film kemasan.Kelebihan daripolimer jenis ini adalah ketersediaansepanjang tahun (renewable) dan mudah hancur secara alami (biodegradable). Polimer pertanian yang potensial untuk dikembangkan antara lain adalahpati gandum, pati jagung,kentang, casein, zein, consentratewhey dan soy protein.
2.4.2. Teknik Umum Pembuatan Plastik Biodegradabel
Pembuatan plastik biodegradable mempunyai metode yang beragam tergantung dari sifat fisika dan kimia bahan baku yang digunakan. Namun, teknik yang umum digunakan adalah teknik inverse fasa dan tekni kmolten polymer. Metode yang digunakan adalah teknik inversi fasa, yaitu dengan menguapkan pelarut yang telah dicetakpada plat kaca.
Teknik inversi fasa merupakan proses perubahan terkendali polimer dari fasacair menjadi fasa padat. Prinsip perubahan ini didasarkan pada prinsip termodinamika larutan dimana keadaan awal larutan stabil kemudianterjadi ketidakstabilan pada tahap perubahanfasa (demixing) dari cair menjadi padat (I Gede Sanjaya MH, 2011). Perubahan fasa diawali dengan perubahan pada satu lapisan larutan menjadi dua lapisan. Salah satu lapisan yang berkonsentrasi tinggi (polimer) akan menjadi padat sedangkan lapisan yang berkonsentrasi rendah (pelarut) akan menguap. Sedangkan teknik molten polymer adalah teknik yang memanaskan polimer melebihi titik didihnya, sehingga polimer tersebut meleleh dan dapat melewati extruder, yaitu alat yang digunakan untuk mencetak polimer plastik menjadi film, pipa, fiber yang terdiri dari hopper, screw, dan die.
Sedangkan prosesnya adalah ekstrusi. Ekstrusi adalah proses pada material mencapai tingkat lelehnya akibat panas gesekan dari luar.
2.5 . Karakterisasi Plastik Biodegradable 2.5.1. Fourier Transform Infra Red (FTIR)
Alasan suatu senyawa atau molekul diuji menggunakan FT-IR adalah karena senyawa atau molekul tersebut mampu menyerap radiasi inframerah yaitu yang terletak pada panjang gelombang 10-6 – 10-4 nm.Spektrum serapan inframerah suatu material mempunyai pola khas, sehingga berguna untuk identifikasi material dan identifikasi keberadaan gugus-gugus fungsi yang ada (Mudzakir, 2008).
Pengukuran pada spectrum inframerah dilakukan pada daerah cahaya inframerah tengah (mid-infrared) yaitu pada panjang gelombang 2,5-50𝜇m atau bilangan gelombang 4000 – 200 cm-1 (Sagala, 2013).
2.5.2. Scanning Electron Microscopy (SEM)
Scanning Electron Microscope (SEM) merupakan sejenis mikroskop yangmenggunakan elektron sebagai pengganti cahaya untuk melihat benda dengan resolusitinggi. Analisa SEM bermanfaat untuk mengetahui mikrostruktur (termasuk porositasdan bentuk retakan) benda padat. Berkas sinar elektron dihasilkan dari filamen yang dipanaskan, disebut elektron gun. Cara kerja SEM adalah gelombang elektron yang dipancarkan elektron gun terkondensasi dilensa kondensor dan terfokus sebagai titik yang jelas oleh lensa objekstif. Scanning coil yang diberi energi menyediakan medan magnetik bagi sinar elektron. Berkas sinar elektron yang mengenai cuplikan menghasilkan elektron sekunder dan kemudian dikumpulkan oleh detektor sekunder atau detektor backscatter. Gambar yang dihasilkan terdiri dari ribuan titik berbagai intensitas dipermukaan Cathoda Ray Tube (CRT) sebagai topografi gambar. Pada sistem ini berkas elektron dikonsentrasikan pada spesimen, bayangannya diperbesar dengan lensa objektif dan diproyeksikan pada layar.
Cuplikan yang akan dianalisis dalam kolom SEM perlu dipersiapkan dahulu, walaupun telah ada jenis SEM yang tidak memerlukan pelapisan (coating) cuplikan. Terdapat tiga tahap persiapan cuplikan, antaralain:
1. Plat dipotong dengan menggunakan gergaji intan. Seluruh kandungan air, larutan dan semua benda yang dapat menguap apabila divakum, dibersihkan.
2. Cuplikan dikeringkan pada suhu 60°C minimal selama 1 jam.Cuplikan non logam harus dilapisi dengan emas tipis atau logam lainnya, seperti Pt.
3. Cuplikan logam dapat langsung dimasukkan dalam ruang cuplikan.
Sistem penyinaran dan lensa pada SEM sama dengan mikroskop cahaya biasa. Pada pengamatan yang menggunakan SEM lapisan cuplikan harus bersifat konduktif agar dapat memantulkan berkas elektron dan mengalirkannya ke ground.
Bila lapisan cuplikan tidak bersifat konduktif maka perlu dilapisi dengan emas atau Pt. Pada pembentukan lapisan konduktif, spesimen yang akan dilapisi diletakkan pada tempat sampel disekeliling anoda. Ruang dalam tabung kaca dibuat memliki suhu rendah dengan memasang tutup kaca rapat dan gas yang ada didalam tabung dipompa keluar. Antara katoda dan anoda dipasang tegangan 1,2 kV sehingga terjadi ionisasi udara yang bertekanan rendah. Elektron bergerak menuju anoda dan ion positif dengan energi yang tinggi bergerak menumbuk katoda emas. Hal ini menyebabkan partikel emas menghambur dan mengendap dipermukaan spesimen. (Gunawan dan Azhari, 2010).
2.5.3. Uji Kuat Tarik (Tensile Strength)
Kekuatan tarik adalah salah satu sifat dasar dari bahan polimer yang terpenting dan sering digunakan untuk karakteristik suatu bahan polimer.Kekuatan tarik suatu bahan didefenisikan sebagai besarnya beban maksimum (Emaks) yang digunakan untuk memutuskan specimen bahan dibagi dengan luas penampang awal (Ao).
Perhitungan Uji Kuat Tarik :
Kekuatan tarik(σ) = Fmaks
𝐴𝑜 = 𝐿𝑜𝑎𝑑
𝐴𝑜
Keterangan : Load = Tegangan (KgF)
Ao = Luas penampang (mm2)
σ = Kekuatan tarik bahan (KgF/mm2)
Bila suatu bahan dikenakan beban tarik yang disebut tegangan (gaya per satuan luas), maka bahan akan mengalami perpanjangan (regangan). Kurva tegangan terhadap regangan merupakan gambar karakteristik dari sifat mekanik suatu bahan (wirjosentono, 1996).
2.5.4. Uji Pemanjangan (Elongasi)
Disamping uji sifat mekanik kekuatan tarik (σ), juga diamati kemuluran (ԑ) yang didefinisikan sebagai perubahan panjang specimen (I0) dengan perubahan panjang specimen setelah diberi beban (It) maupun terhadap regangan (stroke).
Perhitungan Kemuluran :
Kemuluran(ԑ) = 𝐼𝑡−𝐼0
𝐼0 x 100%
Kemuluran(ԑ) =𝑆𝑡𝑟𝑜𝑘𝑒
𝐼0 x 100%
Keterangan:
ԑ = kemuluran (%)
Stoke = Regangan (mm/menit)
I0= Panjang specimen mula-mula (mm)
It = Panjang specimen setelah diberi beban (mm) (Wirjosentono, 1996).
2.5.5. Uji Ketahanan Air Film Biodegradabel Dengan Uji Daya Serap Air (Water Uptake)
Prosedur uji ketahanan air yaitu dengan menimbang berat awal sampel yang akan diuji (Wo), kemudian dimasukkan kedalam wadah yang berisi akuades selama 10 detik. Sampel diangkat dari wadah yang berisi akuades dan air yang terdapat pada permukaan plastik dihilangkan dengan tisu kertas, setelah itu baru dilakukan penimbangan. Sampel dimasukkan kembali kedalam wadah yang berisi akuades selama 10 detik. Kemudian sampel diangkat dari wadah dan ditimbang kembali.
Prosedur perendaman dan penimbangan dilakukan kembali sampai diperoleh berat
akhir sampel konstan (Ban et al. 2005). Selanjutnya air yang diserap oleh sampel dihitung melalui persamaan :
Daya Serap Air (%) = 𝑊−𝑊𝑜
𝑊𝑜 𝑥 100%
Dimana : W = berat film basah Wo = berat film kering
2.5.6. Uji Degradasi
Metode kuantitatif yang paling sederhana untuk mengkarakterisasi terjadinya biodegradasi suatu polimer adalah dengan menentukan penurunan sifat mekanik dan kehilangan massa (Owen, 1995). Perubahan sifat kuat tarik sebagai indikasi terjadinya degradasi pada polimer.
Biodegradabilitas bioplastik diuji dengan metode soil burial test (Subowo dan Pujiastuti, 2003) yaitu dengan metode penanaman sampel dalam tanah.
Sampel berupa film bioplastik ditanamkan pada tanah yang ditempatkan dalam pot dan diamati per-hari terdegradasi secara sempurna. Analisis biodegradasi film plastik dilakukan melalui pengamatan film secara visual kemudian dilakukan uji sifat mekanik.
BAB 3
METODE PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan sejak bulan November 2016 di Laboratorium Kimia Polimer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara untuk Pembuatan Film dan Analisa Daya Serap Air, Analisa Kuat Tarik dilakukan di Laboratorium Impact Fracture Research Center (IFRC) Magister Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Analisa menggunakan spektrofotometer inframerah (FT-IR) dilakukan di Laboratorium Penelitian Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara, Analisa morfologi permukaan dengan Scanning Electrone Microscope (SEM) dilakukan di Laboratorium Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan.
3.2 Alat-alat - Blender - Wadah plastik - Pisau
- Ayakan 100 mesh
- Water bath - Peralatan gelas - Magnetic stirrer
- Thermometer 360˚
- Neracaanalitis - Spatula - Gelas ukur
- Erlenmeyer 250 ml pyrex
- Labu takar 50 ml pyrex - Oven
- Cetakan kaca 20x20 cm
3.3 Bahan-bahan
- Biji Alpukat - Air
- Aquadest
- Aqua Bidestilat Steril Pro Injectionem
- Glutaraldehid 25 % p.a
- Polivinil Alkohol teknis
3.4. Prosedur Penelitian
3.4.1. Pembuatan Bahan Baku Pati Biji Alpukat
Dipisahkan Biji Alpukat dari kulit arinya dengan menggunakan pisau kemudian cuci hingga bersih. Dihaluskan Biji Alpukat dengan air dengan menggunakan blender dengan perbandingan 1 kg biji alpukat : 1 L air. Kemudian disaring biji alpukat yang telah dihaluskan menggunakan kain kasa sampai diperoleh ampas dan filtrat. Diekstraksi kembali ampas yang diperoleh dari proses penyaringan dengan penambahan air (500 gr ampas : 500 ml air). Filtrat pati yang diperoleh dari penyaringan dimasukkan kedalam wadah plastik. Diendapkan filtrat hasil saringan selama 24 jam hingga terbentuk dua lapisan yaitu endapan pati dan air hasil pengendapan. Air hasil pengendapan dibuang hingga diperoleh endapan pati basah. Dicuci endapan pati dengan air sampai air cucian jernih kemudian diendapkan lagi untuk memperoleh pati bersih. Dikeringkan pati dibawah sinar matahari selama dua hari untuk mendapatkan pati kering lalu dihaluskan pati kering dengan mortal sampai halus kemudian pati yang telah halus diayak dengan ayakan 100 mesh.
3.4.2. Pembuatan Larutan Pereaksi
3.4.2.1. Pembuatan Larutan Polivinil Alkohol 10% (b/v)
Dilarutkan 10 g polivinil alkohol dengan 100 ml aquadest. Kemudian dipanaskan pada suhu 100˚C hingga membentuk larutan homogen.
3.4.2.2. Pembuatan Larutan Glutaraldehid 2 % (b/v)
Dilarutkan 8 ml glutaraldehid 25% dengan 100 ml aqua bidestilat hingga membentuk larutan homogen.
3.4.3. Pembuatan Film
3.4.3.1. Pembuatan Film Tanpa Glutaraldehid
Dimasukkan pati sebanyak 5 g kedalam beaker glass. Kemudian ditambahkan larutan polivinil alkohol 10% sebanyak 95 ml distirer hingga homogen. Setelah itu larutan di vakum selama 20 menit untuk menghilangkan gelembung udara yang tersisa, kemudian dicetak diatas plat kaca dengan ukuran 20x20cm. Kemudian dikeringkan dengan oven selama ± 2 hari dengan suhu 30˚C. Dilakukan prosedur yang sama untuk variasi perbandingan polivinil alkohol dengan pati biji alpukat sebanyak 100:0 ; 85:15 dan 75:25.
3.4.3.2. Pembuatan Film Dengan Penambahan Glutaraldehid
Dimasukkan pati sebanyak 5 g kedalam beaker glass. Kemudian ditambahkan larutan polivinil alkohol 10% sebanyak 95 ml distirer hingga homogen. Setelah itu ditambahkan 10 ml glutaraldehid 2% kemudian larutan divakum selama 20 menit untuk menghilangkan gelembung udara yang tersisa, kemudian dicetak diatas plat kaca dengan ukuran 20x20cm. Kemudian dikeringkan dengan oven selama ± 2 hari dengan suhu 30˚C. Dilakukan prosedur yang sama untuk variasi perbandingan polivinil alkohol dan pati biji alpukat sebanyak 100:0 ; 85:15 dan 75:25 dengan penambahan glutaraldehid 2% sebanyak 10 ml.
3.5. Bagan Penelitian
3.5.1. Pembuatan Bahan Baku Pati Biji Alpukat
Dikupas dan dipisahkan dari kulitnya Dicuci hingga bersih
Dihaluskan dengan penambahan air
menggunakan blender dengan perbandingan 1 kg biji alpukat : 1 L air
Disaring dengan kain kasa
Dimasukkan kedalam wadah plastik Diendapkan selama 24 jam hingga terbentuk 2 lapisan
Dicuci dengan air hingga air
Cucian jernih, diendapkan
Dikeringkan dibawah sinar Matahari selama 2 hari Dihaluskan, diayak dengan ukuran 100 mesh
3.5.2. Pembuatan Film
3.5.2.1. Pembuatan Film Tanpa Glutaraldehid
Biji Alpukat
Ampas Filtrat
Filtrat Endapan pati basah
Endapan pati bersih
Pati biji alpukat
Analisa FT-IR
Ditambahkan 95 ml polivinil alkohol 10%
Diaduk dengan magnetic stirrer hingga homogen Divakum selama 20 menit
Dicetak diatas plat kaca dengan ukuran 20x20 cm
Dikeringkan dengan oven selama ± 2 hari dengan Suhu 30ᵒC.
Dilakukan perlakuan yang sama untuk variasi perbandingan polivinil alkohol dengan pati biji alpukat dengan perbandingan 100 ml : 0 g ; 85 ml : 15 g ; dan 75 ml : 25 g.
3.5.2.2. Pembuatan Film Dengan Glutaraldehid 5 g Pati Biji Alpukat
Film
• Analisa Kuat Tarik dan Kemuluran
• Analisa FT-IR
• Analisa SEM
• Analisa Degradasi
• Analisa Ketahanan Air
5555
Dimasukkan kedalam beaker glass
Ditambahkan 95 ml larutan polivinil alkohol Ditambahkan 10 ml larutan glutaraldehid 2%
Diaduk dengan magnetik stirrer hingga homogen Divakum selama 20 menit
Dicetak diatas plat kaca dengan ukuran 20x20 cm
Dikeringkan dengan oven selama ± 2 hari dengan suhu 30ᵒC.
Dilakukan perlakuan yang sama untuk variasi perbandingan antara polivinil alkohol dengan pati biji alpukat dan glutaraldehid 2% yaitu 100 ml : 0 g : 10 ml ; 85 ml :15 g : 10 ml ; dan 75 ml : 25 g : 10 ml.
5 g Pati Biji Alpukat
Film
• Analisa Kuat Tarik dan Kemuluran
• Analisa FT-IR
• Analisa SEM
• Analisa Degradasi
• Analisa Ketahanan Air
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil 4.1.1 Film
Komposisi pembuatan film dapat dilihat pada tabel 4.1. Pada percobaan dibuat beberapa komposisi film.
Tabel 4.1 Komposisi Pembuatan Film
No. Kode Sampel Formulasi
PVA (mL) : Pati (g) : GTA (mL)
1. FAP 1 100 : 0 : 0
2. FAP 2 95 : 5 : 0
3. FAP 3 85 : 15 : 0
4. FAP 4 75 : 25 : 0
5. FAP 5 100 : 0 : 10
6. FAP 6 95 : 5 : 10
7. FAP 7 85 : 15 : 10
8. FAP 8 75 : 25 : 10
FAP : Film Alpukat
4.1.2 Film dari Formulasi Polivinil Alkohol dan Pati Biji Alpukat, Tanpa Penambahan Glutaraldehid
Film yang diperoleh dari formulasi polivinil alkohol dan pati biji alpukat, tanpa penambahan glutaraldehid, dapat dilihat pada Gambar 4.1
Gambar 4.1 Film dari Formulasi Polivinil Alkohol dan Pati Biji Alpukat, Tanpa Penambahan Glutaraldehid
Film yang diperoleh dianalisis dengan menggunakan FR-IR untuk mengidentifikasi gugus fungsi, analisa kuat tarik, kemuluran, dan modulus young untuk mengetahui sifat fisik film, analisa Scanning Electron Microscope untuk mengetahui morfologi permukaan, analisa daya serap air untuk mengetahui ketahanan film terhadap air, analisa daya degradasi untuk mengetahui kemampuan degradasi film.
4.1.3 Uji Sifat Film dari Polivinil Alkohol dan Pati Biji Alpukat Tanpa Penambahan Glutaraldehid
4.1.3.1 Analisa Karakteristik Sifat Mekanik Film
Dari hasil penelitian pembuatan dan karakterisasi film dari pati biji alpukat (Persea amricana mill) dan polivinil alkohol tanpa penambahan glutaradehid yang telah dilakukan, diperoleh karakteristik dari film yang dihasilkan sebagai berikut :
Tabel 4.2 Data Sifat-sifat Mekanik Film dari Pati Biji Alpukat (Persea americana mill) dan Polivinil Alkohol Tanpa Penambahan Glutaraldehid
No. Kode Sampel Kuat Tarik (KgF/mm2)
Kemuluran
(%) Modulus Young
1. FAP 1 0,318 28,58 0,011
2. FAP 2 0,485 8,730 0,055
3. FAP 3 0,123 5,860 0,020
4. FAP 4 0,018 1,690 0,010
4.1.3.2 Analisa FT-IR (Fourier Transform Infra Red)
Spektroskopi FTIR digunakan untuk karakterisasi interaksi antara campuran pati biji alpukat dan polivinil alkohol pada pembuatan film yang dapat dilihat pada gambar berikut :
% T
Panjang gelombang (cm-1) Gambar 4.2 Spektrum FT-IR Film dari Polivinil Alkohol dan Pati Biji
Alpukat
4.1.3.3 Analisa SEM (Scanning Electron Microscope)
Hasil pemeriksaan SEM menunjukkan bentuk permukaan dari film dari pati biji alpukat (Persea americana mill) dan polivinil alkohol. Dari hasil analisa karakteristik berdasarkan kuat tarik dan kemuluran, film dari 100 ml PVA, 95 ml PVA : 5g Pati Biji Alpukat menunjukkan hasil terbaik, sehingga dilakukan uji fisik SEM (Scanning Electrone Microscopy) pada perbesaran 1000 kali yang menunjukkan hasil permukaan yang rata serta kompatibel dengan tipe bentuk morfologi yang teratur.
Gambar 4.3 Mikrograf SEM film dari formulasi 100 mL PVA dengan perbesaran 1000x
Gambar 4.4 Mikrograf SEM film dari formulasi 95 mL PVA : 5 g Pati Biji Alpukat dengan perbesaran 1000x
4.1.3.4 Daya Serap Air (Water Uptake)
Dari hasil penelitian pembuatan dan karakterisasi film dari pati biji alpukat (Persea amricana mill) dan polivinil alkohol dan glutaraldehid yang telah dilakukan, diperoleh % daya serap air dari film yang optimum dari karakteristik uji tarik yang dihasilkan dapat dilihat pada tabel 4.3 berikut :
Tabel 4.3 Data Daya Serap Air (Water Uptake) Film dari Pati Biji Alpukat (Persea americana mill) dan Polivinil Alkohol Tanpa Penambahan Glutaraldehid
Kode Sampel W0 W % Air
(WaterUptake)
FAP 1 0,1173 0,189 61,1
FAP 2 0,198 0,324 63,63
4.1.3.5 Analisa Biodegradasi
Dari hasil analisa biodegradabilitas film dari pati biji alpukat (Persea amricana mill) dan polivinil alkohol tanpa glutaraldehid yang telah dilakukan, diperoleh hasil pengamatan biodegradabilitas metode soil burial test selama 2 minggu dari film yang dihasilkan dapat dilihat pada tabel 4.4
Tabel 4.4 Hasil Analisa Biodegradabilitas Film
No. Kode Sampel
Nilai Kuat Tarik
(KgF/mm2) Penurunan Nilai Kuat Tarik (%) Sebelum
Penanaman Sampel
Setelah Penanaman
Sampel
1. FAP 1 0,318 0,280 3,8
2. FAP 0,485 0,440 4,5
4.1.4 Film dari Formulasi Polivinil Alkohol dan Pati Biji Alpukat, Dengan Penambahan Glutaraldehid
Film yang diperoleh dari formulasi polivinil alkohol dan pati biji alpukat, dengan penambahan glutaraldehid, dapat dilihat pada Gambar 4.5
Gambar 4.5 Film dari Formulasi Polivinil Alkohol dan Pati Biji Alpukat, Dengan Penambahan Glutaraldehid
Film yang diperoleh dianalisis dengan menggunakan FR-IR untuk mengidentifikasi gugus fungsi, analisa kuat tarik, kemuluran, dan modulus young untuk mengetahui sifat fisik film, analisa Scanning Electron Microscope untuk mengetahui morfologi permukaan, analisa daya serap air untuk mengetahui ketahanan film terhadap air, analisa daya degradasi untuk mengetahui kemampuan degradasi film.
4.1.5 Uji Sifat Film dari Polivinil Alkohol dan Pati Biji Alpukat Dengan Penambahan Glutaraldehid
4.1.5.1 Analisa Karakteristik Sifat Mekanik Film
Dari hasil penelitian pembuatan dan karakterisasi film dari pati biji alpukat (Persea amricana mill) dan polivinil alkohol tanpa penambahan glutaradehid yang telah dilakukan, diperoleh karakteristik dari film yang dihasilkan sebagai berikut :
Tabel 4.5 Data Sifat – sifat Mekanik Film dari Pati Biji Alpukat (Persea americana mill) dan Polivinil Alkohol Dengan Penambahan Glutaraldehid
No. Kode Sampel Kuat Tarik (KgF/mm2)
Kemuluran
(%) Modulus Young
1. FAP 5 0,84 49,47 0,016
2. FAP 6 1,048 21,25 0,049
3. FAP 7 0,231 10,12 0,021
4.1.5.2 Analisa FT-IR (Fourier Transform Infra Red)
Spektroskopi FTIR digunakan untuk karakterisasi interaksi antara campuran pati biji alpukat dan polivinil alkohol dan glutaraldehid pada pembuatan film yang dapat dilihat pada gambar berikut.
% T
Panjang gelombang (cm-1) Gambar 4.6 Spektrum FT-IR Film dari Polivinil Alkohol , Pati Biji Alpukat
dan Glutaraldehid
4.1.5.3 Analisa SEM (Scanning Electron Microscope)
Hasil pemeriksaan SEM menunjukkan bentuk permukaan dari film dari pati biji alpukat (Persea americana mill), polivinil alkohol dan glutaraldehid. Dari hasil analisa karakteristik berdasarkan kuat tarik dan kemuluran, film dari 100 ml PVA : 10 ml GTA, 95 ml PVA : 5g Pati Biji Alpukat : 10 ml GTA menunjukkan hasil terbaik, sehingga dilakukan uji fisik SEM (Scanning Electrone Microscopy) pada perbesaran 1000 kali yang menunjukkan hasil permukaan yang rata serta kompatibel dengan tipe bentuk morfologi yang teratur.
4. FAP 8 0,120 2,725 0,044
Gambar 4.7 Mikrograf SEM film dari formulasi 100 ml PVA : 10 ml Glutaraldehid 2% dengan perbesaran 1000x
Gambar 4.8 Mikrograf SEM film dari formulasi 95 ml PVA : 5 g Pati Biji Alpukat : 10 ml Glutaraldehid 2% dengan perbesaran 1000x
4.1.5.4 Daya Serap Air (Water Uptake)
Dari hasil penelitian pembuatan dan karakterisasi film dari pati biji alpukat (Persea amricana mill) dan polivinil alkohol dan glutaraldehid yang telah dilakukan, diperoleh % ketahanan air dari film yang optimum dari karakteristik uji tarik yang dihasilkan dapat dilihat pada tabel 4.6 berikut :
Tabel 4.6 Data Daya Serap Air (Water Uptake) Film dari Pati Biji Alpukat (Persea americana mill) dan Polivinil Alkohol Dengan Penambahan Glutaraldehid
Kode Sampel W0 W % Air
(WaterUptake)
FAP 5 0,489 0,526 5,521
FAP 6 0,158 0,217 37,342
4.1.5.5 Analisa Degradasi
Dari hasil analisa biodegradabilitas film dari pati biji alpukat (Persea amricana mill) dan polivinil alkohol dengan dan tanpa glutaraldehid yang telah dilakukan, diperoleh hasil pengamatan biodegradabilitas metode soil burial test selama 2 minggu dari film yang dihasilkan dapat dilihat pada tabel 4.7
Tabel 4.7 Hasil Analisa Biodegradabilitas Film
No Kode Sampel
Nilai Kuat Tarik
(KgF/mm2) Penurunan Nilai Kuat Tarik (%) Sebelum
Penanaman Sampel
Setelah Penanaman
Sampel
1. FAP 5 0,84 0,78 6
2. FAP 6 1,048 0,912 13,6
4.2 Pembahasan
4.2.1 Proses Pembuatan Pati Biji Alpukat
Sebelum proses pembuatan pati biji alpukat, pertama dipisahkan biji alpukat dari kulit arinya dengan menggunakan pisau kemudian cuci hingga bersih.
Dihaluskan biji alpukat dengan air dengan menggunakan blender dengan perbandingan 1 kg biji alpukat : 1 L air. Kedua, disaring biji alpukat yang telah dihaluskan menggunakan kain kasa sampai diperoleh ampas berupa remahan padat dan filtrate yang berwarna orange. Diekstraksi kembali ampas yang diperoleh dari proses penyaringan dengan penambahan air (500 gr ampas : 500 ml air) dengan tujuan agar filtrat yang dihasilkan lebih optimal. Filtrat
pati yang diperoleh dari penyaringan dimasukkan kedalam wadah plastik.
Diendapkan filtrat hasil saringan selama 24 jam hingga terbentuk dua lapisan yaitu endapan pati berwarna coklat dan air hasil pengendapan berwarna orange. Air hasil pengendapan dibuang hingga diperoleh endapan pati basah.
Dicuci endapan pati dengan air sampai air cucian jernih kemudian diendapkan lagi dengan tujuan agar diperoleh pati bersih. Dikeringkan pati dibawah sinar matahari selama dua hari untuk mendapatkan pati kering lalu dihaluskan pati kering dengan mortal sampai halus kemudian pati yang telah halus diayak dengan ayakan 100 mesh.
4.2.2 Film dari Formulasi Polivinil Alkohol, Pati Biji Alpukat, dan Glutaraldehid
Prosesnya ada dua cara, cara pertama yaitu tanpa penambahan glutaraldehid.
Dimasukkan pati sebanyak 5 g kedalam beaker glass. Kemudian ditambahkan larutan polivinil alkohol 10% sebanyak 95 ml distirer hingga homogen.
Setelah itu larutan di vakum selama 20 menit untuk menghilangkan gelembung udara yang tersisa, kemudian dicetak diatas plat kaca dengan ukuran 20x20cm. Kemudian dikeringkan dengan oven selama ± 2 hari dengan suhu 30˚C. Dilakukan prosedur yang sama untuk variasi perbandingan polivinil alkohol dengan pati biji alpukat sebanyak 100:0 ; 85:15 dan 75:25.
Cara kedua yaitu dengan penambahan glutaraldehid. Dimasukkan pati sebanyak 5 g kedalam beaker glass. Kemudian ditambahkan larutan polivinil alkohol 10% sebanyak 95 ml distirer hingga homogen. Setelah itu ditambahkan 10 ml glutaraldehid 2% kemudian larutan divakum selama 20 menit untuk menghilangkan gelembung udara yang tersisa, kemudian dicetak diatas plat kaca dengan ukuran 20x20cm. Kemudian dikeringkan dengan oven selama ± 2 hari dengan suhu 30˚C. Dilakukan prosedur yang sama untuk variasi perbandingan polivinil alkohol dan pati biji alpukat sebanyak 100:0 ; 85:15 dan 75:25 dengan penambahan glutaraldehid 2% sebanyak 10 ml.
