PROPOSAL PENELITIAN
Pemanfaatan Nanoselulosa Sebagai Bio Edible Coating Pada Buah Strawberry Dari Limbah Biomassa Kelapa Sawit
Disusun sebagai salah satu syarat untuk melaksanakan penelitian pada Program Studi Teknik Kimia, Universitas Singaperbangsa Karawang
Oleh:
Kelompok 9
Tsaqif Muthohar 2210631230015 Wildan Ardimas Arifin 2210631230016 Dionisius Marbun 2210631230024 Hazim Zhuhur
Muzhafar
2210631230028
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SINGAPERBANGSA KARAWANG
2025 DAFTAR ISI
BAB I PENDAHULUAN...3
1.1. Latar Belakang...3
1.2. Rumusan Masalah... 6
1.3. Batasan Masalah...6
1.4. Tujuan Penelitian...7
1.5. Manfaat Penelitian...7
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Strawberry (Fragaria ananassa, keluarga Rosaceae) merupakan buah yang sangat mudah rusak dengan umur simpan terbatas. Buah ini mengalami kehilangan kelembaban yang cepat, rentan terhadap kerusakan fisik dan mekanis, serta sangat sensitif terhadap infeksi bakteri dan jamur. Akibatnya, kerugian akibat pembusukan mikroba dapat mencapai lebih dari 40% setiap tahun.
Mikroorganisme penyebab pembusukan dan kontaminasi strawberry meliputi jamur seperti Botrytis cinerea, Penicillium sp., Aspergillus sp., Rhizopus sp., dan Mucor sp.. Bakteri yang sering ditemukan antara lain Escherichia coli, Salmonella sp., Pseudomonas sp., Bacillus sp., Enterobacter sp., dan Arthrobacter sp.. Selain itu, strawberry juga dapat terkontaminasi virus seperti Norovirus dan Hepatitis A virus. Beberapa studi menunjukkan bahwa E. coli O157:H7 dan Salmonella sp. dapat bertahan di permukaan strawberry hingga satu minggu baik pada suhu ruang maupun kondisi dingin, sehingga meningkatkan risiko kontaminasi pangan.
Kelapa sawit (Elaeis guineensis) merupakan salah satu tanaman penghasil minyak yang paling ekonomis dan banyak dibudidayakan di wilayah tropis seperti Afrika Barat dan Asia Tenggara. Malaysia dan Indonesia menyumbang sekitar 86,5% dari total produksi minyak sawit global, dengan total produksi mencapai 57 juta ton per tahun. Industri minyak sawit memainkan peran penting dalam ekonomi, terutama di Indonesia, yang menjadikannya sebagai salah satu komoditas ekspor utama dan sumber lapangan pekerjaan. Namun, pengolahan minyak sawit menghasilkan limbah dalam jumlah besar, salah satunya tandan kosong kelapa sawit (empty fruit bunches/EFB) yang dihasilkan setelah buah sawit dipisahkan dari tandannya. EFB sering dianggap sebagai limbah yang tidak memiliki nilai ekonomis dan berkontribusi terhadap pencemaran lingkungan.
Keberlimpahan EFB dapat menimbulkan berbagai masalah, seperti penumpukan limbah di perkebunan, daya tarik bagi hama, emisi gas rumah kaca, serta risiko
pengasaman tanah. Pada tahun 2014 saja, lebih dari 22,4 juta ton EFB dihasilkan secara global, dengan sebagian besar belum dimanfaatkan secara optimal. EFB merupakan material lignoselulosa yang kaya akan selulosa (30–50%), hemiselulosa (15–35%), dan lignin (20–30%). Kandungan selulosa yang tinggi menjadikan EFB sebagai sumber potensial bahan baku nanoselulosa, yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi, termasuk dalam pembuatan edible coating hidrofobik.
Stroberi memiliki umur simpan yang pendek dan rentan terhadap pembusukan mikroba, sehingga diperlukan teknologi pengawetan yang efektif.
Edible coating merupakan salah satu solusi yang dapat memperpanjang umur simpan stroberi, namun edible coating konvensional umumnya bersifat hidrofilik,.
Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan edible coating hidrofobik berbasis nanoselulosa dari limbah tandan kosong kelapa sawit (EFB), mengkarakterisasi sifat fisikokimia nanoselulosa yang digunakan, serta menguji sifat hidrofobik dari edible coating yang dihasilkan.
Penelitian terhadap edible coating telah dikembangkan dengan berbagai bahan dasar, seperti lipid, polisakarida, dan protein, yang masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan. Edible coating berbasis lipid, seperti minyak dan lilin-lipid, memiliki sifat sebagai penghalang kelembapan yang sangat baik dan sering digunakan untuk melapisi produk segar guna membatasi kehilangan air. Namun, kelemahan utama dari lapisan ini adalah kurangnya kekuatan mekanis akibat sifat lipida yang tidak mengalami polimerisasi. Selain itu, sifat hidrofobiknya dapat menciptakan kondisi anaerob di sekitar produk segar, yang berisiko menyebabkan perubahan rasa yang tidak diinginkan serta mempercepat penuaan buah. Sementara itu, edible coating berbasis polisakarida banyak digunakan karena kemampuannya dalam membentuk film yang fleksibel dan transparan. Namun, kelemahannya adalah sifatnya yang hidrofilik, yang disebabkan oleh keberadaan gugus polar, sehingga memiliki kemampuan penghalang yang rendah terhadap uap air. Edible coating berbasis protein juga memiliki tantangan serupa, di mana meskipun dapat memberikan perlindungan yang baik terhadap gas, namun tetap kurang efektif dalam menghambat transmisi
air, yang dapat menyebabkan retak dan pengelupasan. Oleh karena itu, penelitian lebih lanjut diperlukan untuk mengembangkan edible coating yang dapat mengatasi kelemahan tersebut. Salah satu solusi potensial adalah edible coating berbasis nanoselulosa hidrofobik dari limbah tandan kosong kelapa sawit (EFB).
Crystalline Nanocellulose (CNC) merupakan nanopartikel berbasis bio yang dapat diperbarui dengan bentuk batang (rod-like) dan memiliki setidaknya satu dimensi di bawah 100 nm. CNC biasanya diisolasi dari mikrofibril selulosa kristalin melalui perlakuan asam pada suhu tinggi. Material ini memiliki sejumlah karakteristik unggulan, seperti kekuatan mekanik yang tinggi, rasio aspek yang besar dengan diameter rata-rata 2–20 nm dan panjang 100–500 nm, serta sifat yang ringan dan biodegradable, sehingga ramah lingkungan. Selain itu, CNC bersifat biokompatibel, sehingga aman untuk digunakan dalam berbagai aplikasi medis dan pangan, serta memiliki potensi untuk dimodifikasi secara kimiawi guna menyesuaikan sifat materialnya. Limbah tandan kosong kelapa sawit (EFB) merupakan salah satu sumber potensial CNC karena kandungan selulosanya yang tinggi serta ketersediaannya yang melimpah sebagai limbah industri sawit. CNC dari EFB telah banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk biokomposit, farmasi, dan bahan kemasan ramah lingkungan. Namun, dalam edible coating, CNC masih memiliki sifat hidrofilik, yang dapat mengurangi kemampuannya dalam mencegah kehilangan air dan memperlambat pertumbuhan mikroba. Oleh karena itu, perlu ditambahkan bahan yang dapat meningkatkan sifat hidrofobik edible coating, salah satunya adalah beeswax. Beeswax memiliki sifat tahan air dan dapat membentuk lapisan pelindung yang efektif terhadap kelembaban dan gas. Dengan menambahkan beeswax ke dalam edible coating berbasis CNC, diharapkan dapat meningkatkan ketahanan terhadap kehilangan air dan memperpanjang umur simpan strawberry.
Nanoselulosa dapat diisolasi dari limbah tandan kosong kelapa sawit (EFB) melalui beberapa tahapan utama, yaitu pretreatment, delignifikasi, hidrolisis asam, pencucian, dan karakterisasi. EFB terlebih dahulu dibersihkan dan dikeringkan sebelum dilakukan proses delignifikasi untuk menghilangkan lignin dan hemiselulosa. Selanjutnya, proses hidrolisis asam dengan H₂SO₄ atau larutan
asam lainnya untuk memecah selulosa menjadi Crystalline Nanocellulose (CNC).
CNC kemudian dimurnikan melalui pencucian dan dialisis sebelum dikeringkan.
CNC yang diperoleh dikarakterisasi menggunakan berbagai metode, seperti FTIR, XRD, SEM/TEM, dan DLS, guna menentukan morfologi, ukuran partikel, dan tingkat kristalinitasnya. Setelah itu nanoselulosa yang telah diperoleh di formulasikan dengan beeswax untuk menambahkan sifat hidrofobik pada edible coating. Harapannya edible coating berbasis nanoselulosa hidrofobik dari limbah tandan kelapa sawit dapat mengurangi kehilangan air pada buah strawberry, sehingga memperpanjang umur simpannya dibandingkan dengan buah tanpa coating.
1.2. Rumusan Masalah
1. Bagaimana cara mengembangkan edible coating berbasis nanoselulosa dari limbah biomassa kelapa sawit yang bersifat hidrofobik untuk memperpanjang umur simpan strawberry?
2. Bagaimana karakteristik fisikokimia dari nanoselulosa yang diisolasi dari limbah tandan kosong kelapa sawit?
3. Bagaimana sifat hidrofobik edible coating yang dihasilkan setelah formulasi dengan beeswax?
4. Sejauh mana edible coating berbasis nanoselulosa hidrofobik dapat mengurangi kehilangan air dan memperlambat pertumbuhan mikroba pada strawberry?
1.3. Batasan Masalah
1. Penelitian ini hanya berfokus pada isolasi dan karakterisasi nanoselulosa dari limbah tandan kosong kelapa sawit (EFB).
2. Karakteristik fisikokimia nanoselulosa yang diisolasi dari limbah tandan kosong kelapa sawit, yang mencakup analisis sifat fisikokimia seperti ukuran partikel, kristalinitas, distribusi ukuran, dan sifat permukaan nanoselulosa hasil isolasi.
3. Edible coating yang dikembangkan berbasis nanoselulosa dengan penambahan beeswax sebagai agen hidrofobik.
4. Pengujian edible coating dilakukan pada buah strawberry untuk menilai efektivitasnya dalam memperpanjang umur simpan.
1.4. Tujuan Penelitian
1. Mengembangkan edible coating hidrofobik berbasis nanoselulosa dari limbah tandan kosong kelapa sawit untuk aplikasi pengawetan strawberry.
2. Mengkarakterisasi sifat fisikokimia nanoselulosa yang diisolasi dari limbah tandan kelapa sawit, termasuk morfologi, ukuran partikel, dan tingkat kristalinitasnya.
3. Menguji sifat hidrofobik dari edible coating yang diformulasikan dengan beeswax.
4. Mengevaluasi efektivitas edible coating dalam mengurangi kehilangan air dan memperpanjang umur simpan strawberry dibandingkan dengan buah tanpa coating.
1.5. Manfaat Penelitian
1. Menyediakan alternatif solusi untuk mengurangi limbah kelapa sawit melalui pemanfaatan EFB dalam aplikasi industri pangan.
2. Memberikan pemahaman lebih lanjut mengenai karakteristik fisikokimia nanoselulosa, serta meningkatkan nilai tambah limbah kelapa sawit.
3. Memberikan manfaat praktis dari edible coating yang diformulasikan dengan beeswax akan dievaluasi dalam konteks pengawetan strawberry, sehingga dapat mengurangi kadar air dan memperpanjang umur simpan buah.
4. Menghasilkan edible coating berbasis nanoselulosa hidrofobik yang dapat diterapkan sebagai teknologi pengawetan alami.