PENGARUH VARIASI PENGISI CARBOXYMETHYL
CELLULOSE (CMC) DAN PLASTICIZER ETHYLENE
GLYCOL (EG) TERHADAP KARAKTERISTIK
DAN SIFAT BIOPLASTIK BERBASIS PATI
BIJI DURIAN (Durio zibethinus)
SKRIPSI
Oleh
RIZKY DWI ANANDA GINTING
150405061
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
JUNI 2020
PENGARUH VARIASI PENGISI CARBOXYMETHYL
CELLULOSE (CMC) DAN PLASTICIZER ETHYLENE
GLYCOL (EG) TERHADAP KARAKTERISTIK
DAN SIFAT BIOPLASTIK BERBASIS
PATI BIJI DURIAN (Durio zibethinus)
SKRIPSI
Oleh
RIZKY DWI ANANDA GINTING
150405061
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
JUNI 2020
i
iii
iv
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan
ini merupakan Skripsi dengan judul “Pengaruh Variasi Pengisi Carboxymethyl
Cellulose (CMC) dan Plasticizer Ethylene Glycol (EG) terhadap Karakteristik
dan Sifat Bioplastik Berbasis Pati Biji Durian (Durio zibethinus)”, berdasarkan
hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk
mendapatkan gelar Sarjana Teknik.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, penulis banyak
mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima
kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak M. Hendra S.Ginting, S.T., M.T selaku Dosen Pembimbing Penelitian
yang telah banyak memberikan bimbingan, dan arahan dalam menyelesaikan
penelitian dan penulisan skripsi ini.
2. Bapak Ir. Bambang Trisakti, M.T selaku Koordinator Penelitian Departemen
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Prof. Ir. Indra Surya, M.Sc., Ph.D dan Ibu Dr. Maulida, S.T., M.Sc
selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan masukan untuk
kesempurnaan penulisan skripsi ini.
4. Ibu Maya Sarah, S.T, M.T., PhD, IPM selaku Ketua Departemen Teknik
Kimia dan Ibu Erni Misran, S.T., M.T., PhD. selaku Sekretaris Departemen
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Seluruh Dosen/Staff Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik
Kimia yang telah memberikan ilmu yang sangat bermanfaat dan bantuan
kepada penulis selama menjalankan perkuliahan.
6. Orang tua dan keluarga besar penulis yang telah memberikan dukungan baik
materil maupun spiritual.
7. Partner penelitian penulis khususnya Eldhien Muhammad Taqwa Rambe,
Ardi Utama dan Habbyyu Muhammad yang telah bekerja sama dengan
v
penulis dalam penelitian ini serta memberikan dukungan, motivasi dan doa
kepada penulis.
8. Sahabat sekaligus keluarga Pileus 59, khususnya Mita Lailatul Khairiyah dan
Mustika Rahayu yang terus memberikan dukungan, semangat dan doa kepada
penulis.
9. Sahabat Residu, khususnya Gita Wulandari, Reni Septia Ningsih, Asmiah
Hasibuan, Dinda Meilani Jambak, Mawaddah Nur Tambak, Sundari Pratiwi,
Fira Ayu Hasmita dan Mita Febri Anita yang yang telah memberikan banyak
pembelajaran hidup, dukungan, semangat, doa dan kenangan yang tak
terlupakan kepada penulis.
10. TRP Kakak-Kakak, Tim KP Pertamina Dumai dan Sobat Organik yang tetap
profesional dalam menyelesaikan tugas serta memberikan banyak dukungan,
semangat dan doa kepada penulis.
11. Seluruh mahasiswa Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara, teman-teman
seangkatan stambuk 2015, senior dan junior yang telah banyak memberikan
sokongan kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena
itu, penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini.
Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan, Februari 2020
Penulis,
Rizky Dwi Ananda Ginting
vi
DEDIKASI
Skripsi ini saya persembahkan untuk:
Kedua orang tua tercinta
Ayah Jasaruddin Ginting, S.P dan Mama Yuswita Sinaga
Ayah dan Mama adalah orang tua hebat yang telah membesarkan, mendidik,
memberikan motivasi, dan mendukung dengan penuh kesabaran
dan kasih sayang.
Terima kasih atas pengorbanan, nasehat dan do’a yang tiada hentinya
diberikan selama ini.
Terima kasih juga kepada abang tercinta
Muhammad Al-Azhar Ginting atas semangat, dukungan,
serta do’a yang telah diberikan.
Semoga kiranya Allah SWT selalu meridhoi segala jerih payah mereka serta
memberikan balasan yang terbaik bagi mereka
vii
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Rizky Dwi Ananda Ginting
NIM : 150405061
Tempat/Tgl. Lahir : Bangun Purba, 21 Oktober 1997
Nama Orang Tua : Jasaruddin Ginting., S.P
Alamat Orang Tua:
Jalan Sutomo No.4 Bangun Purba, Kecamatan Bangun
Purba, Kabupaten Deli Serdang.
Asal Sekolah:
SD Negeri 101990 Bangun Purba, Tahun 2003 - 2009
SMP Negeri 1 Bangun Purba, Tahun 2009 - 2012
SMA Negeri 1 Lubuk Pakam, Tahun 2012 - 2015
Pengalaman Organisasi/Kerja:
1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia 2018-2019 sebagai Anggota
Hubungan Keluar Instansi dan Alumni.
2. Covalen Study Group 2017 - 2018 sebagai Anggota Bidang Hubungan
Masyarakat.
3. Asisten Laboratorium Kimia Organik 2018-2019 sebagai Sekretaris.
4. Kerja Praktek di PT Pertamina RU II Dumai periode I (September -
Oktober) Tahun 2018.
viii
Pengaruh Variasi Pengisi Carboxymethyl Cellulose (CMC) dan
Plasticizer Ethylene Glycol (EG) Terhadap Karakteristik dan
Sifat Bioplastik Berbasis Pati Biji Durian (Durio zibethinus)
ABSTRAK
Pembuatan bioplastik berbahan baku pati biji durian sebagai matriks polimer dengan
penambahan carboxymethyl cellulose (CMC) sebagai pengisi dan etilen glikol
sebagai plasticizer telah dikaji. Tujuan dari penelitian ini mengetahui pengaruh
penambahan CMC terhadap sifat-sifat mekanis bioplastik meliputi densitas, sifat
kekuatan tarik, pemanjangan pada saat putus, penyerapan air, gugus fungsi dengan
FTIR, morfologi permukaan, struktur dan komposisi dengan SEM EDX. Pati
merupakan bahan baku bioplastik yang diekstrak dari biji durian dengan penambahan
variasi konsentrasi natrium metabisulfit 0%; 0,2%; 0,4%; 0,6%; 0,8% dan 1% (w/v)
dan pengeringan di bawah sinar matahari lalu dikarakterisasi untuk menentukan
komposisi kimianya. Metode pembuatan bioplastik yang digunakan dalam penelitian
ini yaitu metode casting. Variasi konsentrasi CMC yang dilakukan yaitu 0%; 1%;
2%; 3% dan 4% (w/v), dan dilakukan uji terhadap sifat fisika dan kimia bioplastik.
Kondisi bioplastik terbaik yaitu pada konsentrasi CMC 3% dengan nilai kekuatan
tarik 15,58 MPa, pemanjangan pada saat putus 6,77%, modulus elastisitas 188,07
MPa, densitas 1,37 g/cm3, dan penyerapan air 15,93%. Dari hasil uji FTIR terlihat
grup C=O dan grup O-H pada bioplastik dikarenakan penambahan CMC dan etilen
glikol. Data sifat-sifat mekanis didukung oleh Scanning Electron Microscopy Energy
Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM EDX) yang menunjukkan bioplastik dengan
CMC sebagai pengisi dan plasticizer etilen glikol memiliki permukaan patahan yang
licin, lembut, rapat dan terdapat kandungan Na2O dan SO3 menandakan adanya
penambahan natrium metabisulfit pada pati.
Kata kunci : biji durian, bioplastik, carboxymethyl cellulose, etilen glikol, natrium
metabisulfit
ix
The Effect of Various Carboxymethyl Cellulose (CMC) Filler and
Ethylene Glycol (EG) Plasticizer on Characteristics and Properties
of Bioplastic Based on Durian Seed Starch (Durio zibethinus)
ABSTRACT
The production of bioplastics based on durian seed starch as a polymer matrix with
the addition of carboxymethyl cellulose (CMC) as filler and ethylene glycol as
plasticizer were investigated. This research aims to determine the effect of CMC
addition to the mechanical properties of bioplastics included density, tensile strength,
elongation at break, water absorption, functional group using FTIR, surface
morphology, structure and composition using SEM EDX. Starch is the raw material
for bioplastics which extracted by the durian seeds with the addition of variation of
sodium metabisulfite concentration 0%; 0.2%; 0.4%; 0.6%; 0.8%; 1% (w/v) and
drying in the sun, then characterized to determine its chemical composition. The
production of bioplastic method in this research was casting method. Variation of
CMC concentration were 0%; 1%; 2%; 3%; 4% (w/v). Bioplastic were analyzed
physical and chemical properties. From the analysis, best condition of bioplastics
obtained at CMC concentration 3% (w/v) for tensile strength 15.58 MPa, elongation
at break time 6,77%, modulus of elasticity 188.07 MPa, density 1.37 g/cm3, and
water absorption 15.93%. From the results of FTIR analysis indicated C=O group
and O-H group on bioplastics due to the addition of CMC and ethylene glycol. The
results of mechanical properties were supported by Scanning Electron Microscopy
Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM EDX) showed the bioplastic with
CMC as filler and ethylene glycol as plasticizer have the fracture surface were a
smooth, soft, dense and have Na2O and SO3 contents which indicate the addition of
sodium metabisulfite in the starch.
Keywords: durian seed, bioplastic, carboxymethyl cellulose, ethylene glycol,
sodium metabisulfite
x
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i
PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI ii
LEMBAR BUKTI SEMINAR HASIL PENELITIAN iii
PRAKATA iv
DEDIKASI vi
RIWAYAT HIDUP PENULIS vii
ABSTRAK viii
ABSTRACT ix
DAFTAR ISI x
DAFTAR GAMBAR xiv
DAFTAR TABEL xvii
DAFTAR LAMPIRAN xviii
DAFTAR SINGKATAN xx
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 LATAR BELAKANG 1
1.2 RUMUSAN MASALAH 4
1.3 TUJUAN PENELITIAN 4
1.4 MANFAAT PENELITIAN 5
1.5 RUANG LINGKUP 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 8
2.1 BIOPLASTIK 8
2.2 BIOPLASTIK BERBASIS PATI 9
2.3 PATI BIJI DURIAN 10
2.4 EKSTRAKSI PATI 11
2.5 PROSES BROWNING PADA PATI 12
2.6 PENCEGAHAN BROWNING PADA PATI 13
2.7 PENGISI BIOPLASTIK 14
2.8 CARBOXYMETHYL CELLULOSE (CMC) 15
2.9 ETHYLENE GLYCOL (EG) 15
xi
2.10 METODE PEMBUATAN BIOPLASTIK BERBAHAN
BAKU PATI 16
2.11 PENGUJIAN HASIL PENELITIAN 16
2.11.1 Uji Kadar Air 16
2.11.2 Uji Kadar Abu 17
2.11.3 Uji Kadar Pati 17
2.11.4 Uji Kadar Lemak 18
2.11.5 Uji Kadar Protein 18
2.11.6 Uji Kadar Amilosa dan Amilopektin 18
2.11.7 Uji Densitas Bioplastik 18
2.11.8 Sifat Kekuatan Tarik dan Pemanjangan saat Putus 19
2.11.9 Penyerapan Air Bioplastik 19
2.12 KARAKTERISTIK HASIL PENGUJIAN 20
2.12.1 Analisis Derajat Kecerahan Pati 20
2.12.2 Analisis SEM EDX (Scanning Electron Microscopy
Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) 20
2.12.3 Analisis FTIR (Fourier Transform Infra Red) 20
2.12.4 Analisis XRD (X-Ray Diffraction) 21
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 22
3.1 WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN 22
3.2 BAHAN DAN PERALATAN 22
3.2.1 Bahan 22
3.2.1.1 Sifat Fisika dan Kimia Aquadest (H2O) 22
3.2.1.2 Sifat Fisika dan Kimia Kalsium Hidroksida
(Ca(OH)2) 23
3.2.1.3 Sifat Fisika dan Kimia Carboxymethyl
Cellulose (C6H10O6)n (C2H2O2) 23
3.2.1.4 Sifat Fisika dan Kimia Ethylene Glycol
(C2H6O2) 23
3.2.1.5 Sifat Fisika dan Kimia Natrium Metabisulfit
(Na2S2O5) 24
3.2.2 Peralatan 24
xii
3.3 PROSEDUR PENELITIAN 25
3.3.1 Prosedur Ekstraksi Pati 25
3.3.2 Prosedur Pembuatan Bioplastik 26
3.4 PROSEDUR ANALISA 27
3.4.1 Prosedur Analisa Kadar Air 27
3.4.2 Prosedur Analisa Kadar Abu 27
3.4.3 Prosedur Analisa Kadar Pati 27
3.4.4 Prosedur Analisa Kadar Lemak 28
3.4.5 Prosedur Analisa Kadar Protein 29
3.4.6 Prosedur Analisa Kadar Amilosa 29
3.4.7 Prosedur Analisa Kadar Amilopektin 30
3.4.8 Prosedur Analisa Derajat Kecerahan Pati 30
3.4.9 Prosedur Penentuan Densitas 31
3.4.10 Prosedur Uji Penyerapan Air 31
3.4.11 Prosedur Analisa Sifat Kekuatan Tarik 31
3.4.12 Prosedur Analisa Sifat Pemanjangan pada Saat Putus 32
3.4.13 Prosedur Analisa Morfologi Permukaan Bioplastik
dengan Scanning Electron Microscope Energy
Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM EDX) 32
3.4.14 Prosedur Analisa Gugus Fungsi Bioplastik dengan
FT-IR (Fourier Transform Infrared) 32
3.4.14 Prosedur Analisa Fasa Kristalin Bioplastik dengan
XRD (X-ray Diffraction) 33
3.5 FLOWCHART PENELITIAN 34
3.5.1 Flowchart Ekstraksi Pati 34
3.5.2 Flowchart Pembuatan Bioplastik 35
3.5.3 Flowchart Uji Kadar Air 36
3.5.4 Flowchart Uji Kadar Abu 37
3.5.5 Flowchart Analisa Densitas Bioplastik 37
3.5.6 Flowchart Analisa Penyerapan Air 38
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 39
4.1 HASIL KARAKTERISTIK PATI 39
xiii
4.1.1 Komponen Unsur (Kimia) pada Pati 39
4.1.1.1 Kadar Air Pati Biji Durian 39
4.1.1.2 Kadar Abu Pati Biji Durian 40
4.1.1.3 Kadar Lemak Pati Biji Durian 40
4.1.1.4 Kadar Protein Pati Biji Durian 41
4.1.1.5 Kadar Pati Biji Durian 41
4.1.1.6 Kadar Amilosa dan Amilopektin Pati Biji Durian 42
4.1.2 Hasil Fourier Transform Infra Red (FTIR) Pati 42
4.1.3 Hasil Scanning Electron Microscope Energy Dispersive
X-Ray Spectroscopy (SEM EDX) Pati 44
4.1.4 Hasil Analisa Derajat Kecerahan Pati 45
4.1.4.1 Indeks Kecerahan (Brightness Index) 46
4.1.4.2 Indeks Keputihan (Whiteness Index) 48
4.1.5 Hasil X-Ray Diffraction (XRD) Pati 49
4.2 HASIL ANALISA DAN KARAKTERISTIK BIOPLASTIK 52
4.2.1 Fourier Transform Infra Red (FTIR) 51
4.2.2 Densitas Bioplastik 53
4.2.3 Penyerapan Air Bioplastik 55
4.2.3.1 Variasi Konsentrasi CMC dan Plasticizer
Terhadap Penyerapan Air Bioplastik 55
4.2.3.2 Waktu Terhadap Penyerapan Air Bioplastik 56
4.2.4 Sifat Kekuatan Tarik Bioplastik 57
4.2.5 Sifat Pemanjangan Pada Saat Putus Bioplastik 59
4.2.6 Modulus Elastisitas 60
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 62
5.1 KESIMPULAN 62
5.2 SARAN 63
DAFTAR PUSTAKA 64
xiv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Reaksi Pencoklatan Enzim Fenolase 12
Gambar 2.2 Penurunan Laju Reaksi Inhibisi Enzim 13
Gambar 2.3 Struktur Molekul Carboxymethyl Cellulose (CMC) 15
Gambar 3.1 Flowchart Ekstraksi Pati 35
Gambar 3.2 Flowchart Pembuatan Bioplastik 36
Gambar 3.3 Flowchart Uji Kadar Air 36
Gambar 3.4 Flowchart Uji Kadar Abu 37
Gambar 3.5 Flowchart Analisa Densitas 37
Gambar 3.6 Flowchart Analisa Penyerapan Air 38
Gambar 4.1 Fourier Transform Infra Red (FTIR) Pati Biji Durian
Tanpa Dan Dengan Natrium Metabisulfit 42
Gambar 4.2 Hasil Analisa SEM EDX Ekstraksi Pati Biji Durian
dengan Perbesaran 3000 kali (a) Tanpa Natrium
Metabisulfit; (b) Dengan Natrium Metabisulfit 44
Gambar 4.3 Pati Biji Durian (Durio zibethinus) 46
Gambar 4.4 Pengaruh Variasi Konsentrasi Larutan Natrium Metabisulfit
terhadap Indeks Kecerahan (L*) Pati Biji Durian 47
Gambar 4.5 Pengaruh Variasi Konsentrasi Larutan Natrium
Metabisulfit terhadap Indeks Keputihan Pati Biji Durian 48
Gambar 4.6 Hasil Analisa X-Ray Diffraction (XRD) Pati Biji Durian
Tanpa dan Dengan Penambahan Natrium Metabisulfit 50
Gambar 4.7 Fourier Transform Infra Red (FTIR) CMC; Bioplastik
Tanpa EG dan Bioplastik Dengan EG 52
Gambar 4.8 Pengaruh Variasi Konsentrasi Pengisi Carboxymethyl
Cellulose (CMC) terhadap Densitas Bioplastik dengan
Plasticizer Etilen Glikol (EG) 10% 54
Gambar 4.9 Hasil Pengaruh Variasi Konsentrasi Pengisi Carboxymethyl
Cellulose (CMC) terhadap Penyerapan Air Bioplastik
dengan Plasticizer Etilen Glikol (EG) 10% 55
xv
Gambar 4.10 Hasil Pengaruh Waktu terhadap Penyerapan Air Bioplastik
dengan Konsentrasi Plasticizer Ethylene Glycol (EG) 10% 56
Gambar 4.11 Hasil Pengaruh Variasi Konsentrasi Pengisi Carboxymethyl
Cellulose (CMC) terhadap Sifat Kekuatan Tarik Bioplastik
dengan Plasticizer Etilen Glikol (EG) 10% 57
Gambar 4.12 Hasil Analisa SEM EDX Bioplastik Pati Biji Durian dengan
CMC 1% (w/v) dan EG 10% (v/w) Perbesaran 500 kali
(a) Sebelum Putus; (b) Sesudah Putus 58
Gambar 4.13 Pengaruh Variasi Konsentrasi Pengisi Carboxymethyl
Cellulose (CMC) terhadap Sifat Pemanjangan pada saat
Putus Bioplastik Plasticizer Etilen Glikol (EG) 10% 60
Gambar 4.14 Pengaruh Variasi Konsentrasi Pengisi Carboxymethyl
Cellulose (CMC) dan Plasticizer Etilen Glikol (EG) 10%
Terhadap Modulus Elastisitas 61
Gambar C.1 Biji Durian Tanpa Kulit Ari 76
Gambar C.2 Perendaman Biji Durian dengan Kalcium Karbonat
(CaCO3) 76
Gambar C.3 Suspensi Pati Biji Durian 77
Gambar C.4 Pengeringan Pati Biji Durian 77
Gambar C.5 Pati Biji Durian Kering 77
Gambar C.6 Pati Biji Durian 100 Mesh 78
Gambar C.7 Carboxymethyl Cellulose (CMC) 78
Gambar C.8 Larutan Carboxymethyl Cellulose (CMC) 79
Gambar C.9 Ethylene Glycol (EG) 79
Gambar C.10 Gelatinisasi Pati 80
Gambar C.11 Proses Pencetakan Bioplastik 80
Gambar C.12 Produk Bioplastik 82
Gambar D.1 Hasil Analisa Kadar Pati, Amilosa dan Amilopektin 83
Gambar D.2 Hasil Analisa Kadar Lemak dan Protein 83
Gambar D.3 Hasil Analisa Derajat Kecerahan 85
Gambar D.4 Fourier Transform Infra Red (FTIR) (a) Pati Tanpa
Natrium Metabisulfit; (b) Pati Dengan Natrium Metabisulfit
xvi
1% (w/v) 86
Gambar D.5 Fourier Transform Infra Red (FTIR) Bioplastik (a) Tanpa
Etilen Glikol; (b) Dengan Etilen Glikol 87
Gambar D.6 Fourier Transform Infra Red (FTIR) Bioplastik Dengan
Etilen Glikol 88
Gambar D.7 Hasil X-Ray Diffraction (XRD) Pati Biji Durian Tanpa
Natrium Metabisulfit 89
Gambar D.8 Hasil X-Ray Diffraction (XRD) Pati Biji Durian Tanpa
Natrium Metabisulfit 1% (w/v) 91
Gambar D.9 Hasil Scanning Electron Microscope Energy Dispersive
X-Ray Spectroscopy (SEM EDX) Pati Tanpa Natrium
Metabisulfit 92
Gambar D.10 Hasil Scanning Electron Microscope Energy Dispersive
X-Ray Spectroscopy (SEM EDX) Pati Dengan Natrium
Metabisulfit 1% (w/v) 93
Gambar D.11 Hasil Scanning Electron Microscope Energy Dispersive
X-Ray Spectroscopy (SEM EDX) Bioplastik Sebelum
Putus 94
Gambar D.12 Hasil Scanning Electron Microscope Energy Dispersive
X-Ray Spectroscopy (SEM EDX) Bioplastik Sesudah
Putus 95
xvii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 3.1 Sifat Fisika dan Kimia Aquadest (H2O) 23
Tabel 3.2 Sifat Fisika dan Kimia Kalsium Hidroksida (Ca(OH)2) 24
Tabel 3.3 Sifat Fisika dan Kimia Carboxymethyl Cellulose
(C6H10O6)n (C2H2O2) 24
Tabel 3.4 Sifat Fisika dan Kimia Ethylene Glycol (C2H6O2) 24
Tabel 3.5 Sifat Fisika dan Kimia Natrium Metabisulfit (Na2S2O5) 25
Tabel 4.1 Hasil Karakteristik Pati Biji Durian 39
Tabel 4.2 Bilangan Gelombang Gugus Fungsi Pati 43
Tabel 4.3 Bilangan Gelombang Gugus Fungsi CMC dan Bioplastik 52
Tabel A.1 Data Hasil Analisis Pati Biji Durian 70
Tabel A.2 Nilai Warna (L*, a*, b*) dan Indeks Putih Pati Biji Durian 70
Tabel A.3 Data Hasil Indeks Kristalinitas Pati Biji Durian 70
Tabel A.4 Data Hasil Penyerapan Air Bioplastik Terhadap Waktu 71
Tabel A.5 Data Hasil Densitas Bioplastik 71
Tabel A.6 Data Hasil Penyerapan Air Bioplastik Terhadap Konsentrasi 71
Tabel A.7 Data Hasil Kekuatan Tarik (Tensile Strength) Bioplastik 72
Tabel A.8 Data Hasil Pemanjangan pada saat Putus (Elongation at
Break) Bioplastik 72
Tabel A.9 Data Hasil Modulus Elastisitas Bioplastik 72
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN A DATA PENELITIAN 70
LA.1 DATA HASIL ANALISIS PATI BIJI DURIAN 70
LA.2 DATA HASIL DERAJAT PUTIH PATI BIJI DURIAN 70
LA.3 DATA HASIL INDEKS KRISTALINITAS PATI
DENGAN XRD 70
LA.4 DATA PENYERAPAN AIR BIOPLASTIK TERHADAP
WAKTU 71
LA.5 DATA HASIL DENSITAS BIOPLASTIK 71
LA.6 DATA HASIL PENYERAPAN AIR BIOPLASTIK
TERHADAP KONSENTRASI 71
LA.7 DATA HASIL KEKUATAN TARIK (TENSILE STRENGTH)
BIOPLASTIK 72
LA.8 DATA HASIL PEMANJANGAN PADA SAAT PUTUS
(ELONGATION AT BREAK) BIOPLASTIK 72
LA.9 DATA HASIL MODULUS ELASTISITAS BIOPLASTIK 72
LAMPIRAN B CONTOH PERHITUNGAN 73
LB.1 PERHITUNGAN KADAR AIR PATI BIJI DURIAN 73
LB.2 PERHITUNGAN KADAR ABU PATI BIJI DURIAN 73
LB.3 PERHITUNGAN DERAJAT PUTIH PATI 74
LB.4 PERHITUNGAN FASA KRISTALIN PATI DENGAN XRD 74
LB.5 PERHITUNGAN DENSITAS BIOPLASTIK 75
LB.6 PERHITUNGAN DAYA SERAP AIR BIOPLASTIK 75
LAMPIRAN C FOTO PENELITIAN 76
LC.1 BIJI DURIAN TANPA KULIT ARI 76
LC.2 PERENDAMAN BIJI DURIAN DENGAN KALSIUM
KARBONAT (CaCO3) 76
LC.3 SUSPENSI PATI BIJI DURIAN 77
LC.4 PENGERINGAN PATI BIJI DURIAN 77
LC.5 PATI BIJI DURIAN KERING 77
xix
LC.6 PATI BIJI DURIAN 100 MESH 78
LC.7 CARBOXYMETHYL CELLULOSE (CMC) 78
LC. 8 LARUTAN CARBOXYMETHYL CELLULOSE (CMC) 79
LC. 9 ETHYLENE GLYCOL (EG) 79
LC.10 GELATIISASI PATI 80
LC.11 PROSES PENCETAKAN BIOPLASTIK 80
LC.12 PRODUK BIOPLASTIK 81
LAMPIRAN D HASIL PENGUJIAN LAB ANALISA DAN INSTRUMEN 82
LD.1 HASIL ANALISA KADAR PATI, AMILOSA DAN
AMILOPEKTIN 82
LD.2 HASIL ANALISA KADAR LEMAK DAN PROTEIN 84
LD.3 HASIL ANALISA DERAJAT KECERAHAN 85
LD.4 FOURIER TRANSFORM INFRA RED (FTIR) PATI 86
LD.5 FOURIER TRANSFORM INFRA RED (FTIR)
CARBOXYMETHYL CELLULLOSE (CMC) 87
LD.6 FOURIER TRANSFORM INFRA RED (FTIR) BIOPLASTIK
DENGAN ETILEN GLIKOL (EG) 88
LD.7 HASIL ANALISA X-RAY DIFFRACTION (XRD) PATI 88
LD.8 HASIL ANALISA X-RAY DIFFRACTION (XRD) PATI 90
LD.9 HASIL SCANNING ELECTRON MICROSCOPE ENERGY
DISPERSIVE X-RAY SPECTROSCOPY (SEM EDX) PATI
TANPA NATRIUM METABISULFIT 92
LD.10 HASIL SCANNING ELECTRON MICROSCOPE ENERGY
DISPERSIVE X-RAY SPECTROSCOPY (SEM EDX) PATI
DENGAN NATRIUM METABISULFIT 1% (w/v) 93
LD.11 HASIL SCANNING ELECTRON MICROSCOPE ENERGY
DISPERSIVE X-RAY SPECTROSCOPY (SEM EDX)
BIOPLASTIK SEBELUM PUTUS 94
LD.12 HASIL SCANNING ELECTRON MICROSCOPE ENERGY
DISPERSIVE X-RAY SPECTROSCOPY (SEM EDX)
BIOPLASTIK SESUDAH PUTUS 95
xx
DAFTAR SINGKATAN
ASTM American Standard Testing and Material
CMC Carboxymethyl Cellulose
EDX Energy Dispersive X-ray Spectroscopy
EG Ethylene Glycol
FTIR Fourier Transform Infrared Spectroscopy
SEM Scanning Electron Microscope
XRD X-Ray Diffraction
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Produk bahan plastik merupakan bagian dari gaya hidup masa kini yang
banyak digunakan sebagai bahan tekstil, elektronik, produk perawatan kesehatan,
mainan dan kemasan (Thakur, et al., 2018). Plastik memiliki sifat material yang
sesuai dengan kebutuhan konsumen karena ringan, kuat, fleksibel, dan ekonomis
(Schulze, et al., 2017). Namun, plastik terbuat dari bahan baku minyak bumi yang
jumlahnya terbatas dan tidak dapat terurai secara alami (non-biodegradable) (Aripin,
et al., 2018). Maka dibutuhkan solusi material inovatif yang mudah didapat, tersedia
dalam jumlah besar dan ramah lingkungan tetapi memiliki sifat fisik yang sama.
Plastik yang mampu mengurangi dampak lingkungan dalam hal efek rumah
kaca dan konsumsi energi adalah biodegradable plastik (bioplastik). Bioplastik dapat
digunakan sebagai bahan kemasan untuk mengurangi jumlah polusi plastik (Schulze,
et al., 2017). Bioplastik bersifat degradable karena komponen penyusunnya berasal
dari sumber biomassa terbarukan seperti selulosa, gula dan pati. (Thakur, et al.,
2018). Pati adalah polimer polisakarida yang memiliki kemampuan membentuk
matriks yang kompak dan merupakan sumber daya terbarukan yang berlimpah
(Ghanbarzadeh, et al., 2010). Pati dari umbi dapat diperoleh dari singkong dan
kentang (Li, et al., 2018) sedangkan pati dari biji dapat diperoleh dari biji jagung,
padi (Tongdeesoontorn, et al., 2011), dan biji durian (Navaratne dan Nawarathne,
2014).
Biji durian merupakan bagian dari buah durian yang pemanfaatannya belum
optimal. Produksi durian pada tahun 2015 adalah sebesar 995.735 ton. Bagian dari
durian hanya sepertiga durian yang bisa dimakan, sedangkan bijinya dan cangkang
biasanya dibuang. Karena itu, biji durian dibuang dan akan menjadi masalah
lingkungan jika tidak dibuang dengan cara yang tepat (Masrol, et al., 2015). Untuk
mengoptimalkan potensinya biji durian dimanfaatkan sebagai bahan pembuatan
biodegradable plastik (Yusoff, et al., 2018). Biji durian mengandung pati yang relatif
tinggi sekitar 22,76% (Tongdang, 2008).
2
Pati dapat diperoleh dengan cara mengkestrak dari tanaman yang mengandung
karbohidrat. Ekstraksi pati secara umum dilakukan dengan tahapan pengupasan,
pengecilan ukuran, perendaman, penggilingan, pengendapan, pengeringan dan
pengayakan (Nogueira, et al., 2018). Pati dengan bahan biji durian mudah
mengalami pencoklatan (browning) setelah dikupas. Untuk menghindari
terbentuknya warna coklat pada pati biji durian dapat dilakukan proses perendaman.
Perendaman biji durian dalam air hanya akan menghambat sementara proses
oksidasi, sehingga diperlukan penambahan bahan perendaman yang mampu
mengatasi oksidasi setelah biji durian dikeluarkan dari proses perendaman (Fauzi, et
al., 2016). Menurut Chandra et al. (2016), perendaman dengan natrium metabisulfit
dalam proses ekstraksi pati mampu mencegah reaksi pencoklatan sehingga produk
yang dihasilkan memiliki warna yang lebih cerah (Chandra, et al., 2016).
Pengolahan pati masih banyak memiliki keterbatasan, terutama dalam hal
perbaikan kualitas dan mutu pati yang dihasilkan, diantaranya disebabkan oleh
proses pengeringan. Metode pengeringan pati dapat dilakukan dengan penjemuran di
bawah sinar matahari atau dengan oven (Chandra, et al., 2016). Menurut Sudirman,
et al., (2018) pengeringan pati pada suhu tinggi dapat menyebabkan kadar pati
semakin menurun karena perlakuan suhu pemanasan akan mengakibatkan rusaknya
sebagian molekul pati pada saat pengeringan (Sudirman, et al., 2018). Oleh karena
itu, untuk mendapatkan pati maksimal digunakan metode pengeringan efektif di
bawah sinar matahari.
Bioplastik berbahan baku pati sifat mekaniknya masih rendah (Li, et al,
2018). Untuk meningkatkan kekuatan film diperlukan penguat yang mampu
memenuhi standar plastik sintetis (Mohsenabadi, et al., 2018). Salah satu cara untuk
meningkatkan sifat mekanik film pati adalah mencampur pati dengan biopolimer
lain, seperti kitosan, dan carboxymethyl cellulose (CMC) (Ban, et al., 2006).
Menurut Mujtaba, et al., (2018) penambahan kitosan yang tinggi menyebabkan film
bioplastik akan cenderung lebih tebal, rapuh dan kering yang akan mengakibatkan
nilai kuat tariknya menurun (Mujtaba, et al., 2018). CMC mampu meningkatkan sifat
mekanik dari film berbasis pati. CMC digunakan dengan pati untuk memberikan
tekstur yang baik, meningkatkan kekompakan matrik biopolimer, dan mengurangi
kelarutan air. CMC adalah serat yang larut dalam air pada suhu kamar. Semakin
3
banyak CMC yang digunakan maka sifat mekanik dan ketahanan terhadap air dari
produk plastik yang dihasilkan semakin baik. Gugus hidroksil pada amilopektin pati
dan karboksilat pada CMC membentuk ikatan silang yang stabil sehingga
memungkinkan mengikat air (Tongdeesoontorn, et al., 2011). Penelitian yang
mengkaji pembuatan bioplastik dengan bahan baku pati menggunakan plasticizer dan
pengisi telah dilakukan oleh Tongdeesoontorn, et al. (2011) membuat bioplastik dari
pati singkong (5% w/v) dengan plasticizer gliserol (30% w/w) dan meneliti CMC (0-
40% w/w) sebagai pengisi dilaporkan bahwa dengan penambahan CMC sifat fisik
dan mekanik dari bioplastik yang dihasilkan meningkat (Tongdeesoontorn, et al.,
2011).
Umumnya, bioplastik yang terdiri dari pati sebagai bahan dasarnya
membutuhkan campuran bahan aditif untuk menghasilkan sifat mekanis yang lunak,
ulet, dan kuat. Plasticizer biasanya digunakan untuk mengurangi sifat kaku dan juga
memperbaiki keelastisan film dari pati (Chen, et al., 2018). Ethylene glycol sering
digunakan sebagai plasticizer dalam pembuatan bioplastik berbasis pati. Penambahan
plasticizer mengurangi daya tarik intramolekul yang kuat antara rantai pati dan
mempengaruhi pembentukan ikatan hidrogen antara molekul pati (Sanyang et al.,
2015). Peningkatan jumlah plasticizer dapat menurunkan sifat mekanik dan
meningkatkan persentase perpanjangan film. Menurut Suyatma dkk. (2005),
pengaruh penambahan plasticizer ethylene glycol jika dibandingkan dengan
plasticizer glycerol adalah semakin banyak plasticizer yang ditambahkan maka nilai
kuat tarik cenderung menurun sedangkan persentase elongation of break cenderung
naik dan ethylene glycol memberikan nilai kuat tarik yang lebih tinggi daripada
gliserol, namun memberikan nilai elongation of break yang lebih rendah daripada
gliserol karena ethylene glycol bersifat lebih rapuh (brittle).
Berdasarkan uraian di atas, penulis tertarik melakukan penelitian tentang
pengaruh penambahan carboxymethyl cellulose (CMC) sebagai pengisi
menggunakan plasticizer ethylene glycol dalam pembuatan bioplastik berbahan baku
pati biji durian (Durio zibethinus).
4
1.2 RUMUSAN MASALAH
Adapun yang menjadi perumusan masalah untuk penelitian ini adalah :
1. Bagaimana karakteristik dan pengujian pati biji durian (Durio zibethinus)
dengan penambahan anti browning natrium metabisulfit dan pengeringan di
bawah sinar matahari meliputi kadar air, kadar abu, kadar pati, kadar lemak,
kadar protein, kadar amilos, kadar amilopektin, derajat kecerahan, X-ray
Diffraction Analysis (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), dan Fourier
Transform Infra Red (FTIR).
2. Bagaimana pengaruh penambahan carboxylmethyl cellulose (CMC) terhadap
karakteristik dan pengujian bioplastik dari pati biji durian (Durio zibethinus)
dengan plasticizer ethylene glycol yang meliputi analisa Scanning Electron
Microscopy (SEM), Fourier Transform Infra Red (FTIR), X-ray Diffraction
Analysis (XRD), uji densitas (density), uji kekuatan tarik (tensile strength),
pemanjangan pada saat putus (elongation at break), modulus elastisitas dan
penyerapanair.
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan dilakukannya penelitian ini adalah :
1. Untuk mengetahui karakteristik dan pengujian pati biji durian (Durio
zibethinus) dengan penambahan anti browning natrium metabisulfit dan
pengeringan di bawah sinar matahari meliputi kadar air, kadar abu, kadar pati,
kadar lemak, kadar protein, kadar amilosa, kadar amilopektin, X-ray
Diffraction Analysis (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), dan
Fourier Transform Infra Red (FTIR).
2. Untuk mengetahui pengaruh penambahan carboxylmethyl cellulose (CMC)
terhadap karakteristik dan pengujian bioplastik dari pati biji durian (Durio
zibethinus) dengan plasticizer ethylene glycol yang meliputi analisa Scanning
Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infra Red (FTIR), X-ray
Diffraction Analysis (XRD), uji densitas (density), uji kekuatan tarik (tensile
strength), pemanjangan pada saat putus (elongation at break), dan penyerapan
air.
5
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Adapun manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah :
1. Mengoptimalkan pemanfaatan biji durian yang biasanya dibuang dan tidak
memiliki nilai ekonomis menjadi bahan baku pembuatan bioplastik yang ramah
lingkungan.
2. Mengurangi pemakaian minyak bumi yang keberadaannya semakin menipis
dan tidak dapat diperbaharui sebagai bahan baku pembuatan plastik
konvensional dengan menggantikan plastik konvensional dengan bioplastik.
1.5 RUANG LINGKUP
Penelitian ini akan dilaksanakan di Laboratorium Kimia Organik dan
Laboratorium Penelitian, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara, Medan. Adapun bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini
yaitu :
1. Biji durian (Durio zibethinus) yang diperoleh dari pedagang durian di Jl. KH
Wahid Hasyim, Medan.
2. Aquadest (H2O) yang diperoleh dari UD Rudang Jaya Jl. Dr. Mansyur, Medan.
3. Carboxymethyl Cellulose (CMC) yang diperoleh dari UD Rudang Jaya Jl. Dr.
Mansyur, Medan.
4. Kalsium hidroksida (Ca(OH)2) yang diperoleh dari pedagang di Pasar Pringgan
Jl. Iskandar Muda, Medan.
5. Natrium Metabisulfit (Na2S2O5) yang diperoleh dari UD Rudang Jaya Jl. Dr.
Mansyur, Medan.
6. Ethylene glycol (C2H6O2) yang diperoleh dari Laboratorium Kimia Organik,
Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara,
Medan.
Variabel-variabel yang dilakukan dalam penelitian ini adalah :
a. Variabel tetap :
Pembuatan Pati Biji Durian
1. Konsentrasi Kalsium Carbonat (w/v) = 5 %
Wartu perendaman = 12 jam
(Cornelia dan Rika, 2017)
6
2. Waktu pengendapan = 24 jam
3. Waktu pengeringan = 24 jam
(Chandra, et al., 2016)
4. Ukuran pati = 100 mesh
(Tongdeesoontorn, et al., 2011)
Pembuatan Bioplastik
1. Larutan pati (w/v) = 10 %
2. Suhu pengadukan bioplastik = 80 oC
(Tongdeesoontorn, et al., 2011)
b. Variasi yang akan dilakukan:
1. Konsentrasi natrium metabisulfit (w/v) = 0%; 0,2%; 0,4%; 0,6%;
0,8% dan 1,0 %
2. Konsentrasi CMC (w/v) larutan pati = 0% ; 1%; 2%; 3% dan 4%
3. Konsentrasi ethylene glycol (v/w)
massa pati
= 0%; 10%; 20%; 30%;
40% dan 50%
Karakterisasi dalam penelitian ini adalah :
a. Karakterisasi dan pengujian pati biji durian, meliputi :
Kadar air
Kadar abu
Kadar pati
Kadar lemak
Kadar protein
Kadar amilosa
Kadar amilopektin
Derajat kecerahan
Scanning Electron Microscopy (SEM)
Fourier Transform Infra Red (FTIR)
X-ray Diffraction Analysis (XRD)
7
b. Karakterisasi dan pengujian film bioplastik, meliputi :
Densitas
Sifat kekuatan tarik
Sifat pemanjangan pada saat putus
Modulus elastisitas
Penyerapan air
Scanning Electron Microscopy (SEM)
Fourier Transform Infra Red (FTIR)
8
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 BIOPLASTIK
Polimer berbasis petrokimia bermanfaat bagi masyarakat untuk digunakan
dalam aplikasi yang berbeda seperti pengemasan, konstruksi, mobil, elektronik,
aplikasi medis, dan lain-lain. Sampah plastik tidak hanya berakhir di tempat
pembuangan tetapi juga di danau air tawar, sungai dan lautan yang menciptakan
banyak masalah lingkungan dan kesehatan untuk seluruh ekosistem. Lebih jauh lagi,
peningkatan produksi plastik sintetis yang meningkat menyebabkan konsumsi energi
yang lebih tinggi dan emisi gas rumah kaca bersama dengan pelepasan bahan kimia
berbahaya (Muneer, 2014).
Saat ini, orang lebih sadar tentang efek berbahaya bahan plastik dari
petrokimia di lingkungan hidup. Para peneliti telah melakukan banyak penelitian
untuk mengelola sampah plastik di bumi dengan mencari alternatif untuk plastik
ramah lingkungan. Alternatif ramah lingkungan ini adalah bioplastik, yang dibuang
di lingkungan dan dapat dengan mudah terdegradasi melalui aksi enzimatik
mikroorganisme.
Bioplastik menjadi sangat penting karena harga minyak bumi meningkat
drastis dan stoknya akan berakhir dalam waktu dekat. Penting bagi komunitas global
untuk memiliki alternatif untuk produk yang berasal dari minyak petroleum seperti
plastik (Gill, 2014).
Bioplastik dapat diklasifikasikan ke dalam empat kategori berdasarkan
komposisi kimianya, asal, dan metode sintesis, yaitu:
1. Polimer yang dihasilkan oleh bahan kimia sintesis dari kedua monomer bio yang
diturunkan dan monomer berbasis minyak bumi (poli (butilena suksinat), atau
PBS, poli (trimetilen terephthalate), atau PTT)
2. Polimer yang dihasilkan oleh mikroba fermentasi (polyhydroxy-alkanoates)
3. Polimer langsung dari biomassa (pati, protein, selulosa)
4. Polimer yang dihasilkan oleh sintesis kimia dari monomer bioderived (PLA,
berbasis bio PE).
(Mittal, 2012) (Robertson, 2008)
9
Berikut ini adalah keuntungan dari bioplastik:
1. Karbon yang dihasikan lebih sedikit.
Polusi karbon dari bioplastik sangat bergantung pada bahan plastik tersebut,
apakah plastik secara permanen menyimpan karbon yang diekstrak dari udara oleh
tanaman yang sedang tumbuh. Sebuah plastik yang terbuat dari sumber biologis
menyita CO2 oleh tanaman dalam proses fotosintesis. Jika bioplastik yang
dihasilkan terdegradasi kembali menjadi CO2 dan air, penyitaan ini terbalik. Tapi
bioplastik yang permanen dibuat mirip dengan polietilen atau lainnya plastik
konvensional menyimpan CO2 selamanya. Bahkan jika plastik didaur ulang
berkali-kali pada awalnya CO2 diambil dari atmosfer tetap diasingkan.
2. Biaya energi lebih rendah di manufaktur
Di sisi lain, plastik terbuat dari 4% minyak yang digunakan dunia setiap tahun.
Dengan kelangkaan minyak pembuatan plastik menjadi semakin rentan terhadap
fluktuasi harga.
3. Jangan gunakan Scarce Crude Oil
Sebaliknya, setiap kilogram plastik biasanya membutuhkan 20 kilowatt jam energi
untuk diproduksi, lebih dari itu jumlah yang dibutuhkan untuk membuat berat baja
yang sama. Hampir semua ini berasal dari sumber fosil.
4. Pengurangan litter dan peningkatan komposisasi dari menggunakan bioplastik
Keuntungan terbaik yang dapat dipahami dari bioplastik terletak pada
pengurangan sampah permanen. Plastik tunggal menggunakan tas belanja adalah
contoh paling nyata tentang bagaimana plastik dapat mencemari lingkungan
dengan besar dan tidak sedap dipandang. Sebagian besar sampah di lautan kita
adalah kantong plastik sekali pakai. Kota dan negara di seluruh dunia sedang
mengambil tindakan terhadap sampah, terkadang dengan melarang kantong
plastik yang tidak dapat terdegradasi seluruhnya.
(Gill, 2014)
2.2 BIOPLASTIK BERBASIS PATI
Bioplastik merupakan bahan alternatif untuk menggantikan plastik kemasan
konvensional agar tidak mencemari lingkungan. Salah satu jenis film ramah
lingkungan yang popular untuk dikembangkan saat ini adalah film berbasiskan pati.
10
Pati memiliki sifat polimer dan dapat dengan mudah dimodifikasi baik secara fisik
maupun kimia. Akibatnya, pati dianggap sebagai bahan baku yang sangat menarik
untuk pembuatan bioplastik. Sifat kimia dan fisik pati telah banyak diteliti karena
kesesuaiannya untuk diubah menjadi bahan termoplastik dan kemudian digunakan
dalam aplikasi yang berbeda sebagai hasil dari biodegradabilitas yang diketahui,
ketersediaan dan kelayakan ekonomi. Pati termoplastik (TPS) menggambarkan bahan
amorf atau semi-kristalin yang terdiri dari pati gelatinized atau destructurized yang
mengandung satu atau campuran plasticizer. TPS dapat berulang kali dilunakkan dan
dikeraskan sehingga dapat dibentuk oleh aksi panas dan gaya geser. Penggunaan pati
memungkinkan untuk mengganti bagian dari polimer sintetis dengan sumber daya
terbarukan (Offiong dan Sanni, 2016). Pati memilik struktur utama yaitu amilosa dan
amilopektin (Pascoal, et al., 2013). Selain struktur utama pati yaitu amilosa dan
amilopektin, pati memiliki kandungan lainnya yaitu protein dan lemak (Madruga, et
al., 2014).
Sifat penting pati adalah semi-kristalinitasnya. Struktur kristalin pati dapat
terganggu dengan adanya plasticizer, panas dan geser. Hal ini menghasilkan
campuran pati/plasticizer mengkristal atau gelatinized. Oleh karena itu, untuk
menghasilkan produk TPS, perlu untuk mengganggu butiran pati dan melelehkan
struktur kristal. Hal ini dicapai dengan menundukkan molekul pati untuk pemanasan
dan efek geser di hadapan kelebihan air atau plasticizer lainnya yang mampu
membentuk ikatan hidrogen dengan gugus hidroksil pati. Hal ini menyebabkan
molekul pati menjadi rusak, (mengakibatkan penghancuran struktur kristal) dan
mendapat gelatinized dan plasticized dengan air. Akibatnya, massa amorf homogen
(pati meleleh) terbentuk. Ketika campuran pati / air gelatinized terkena atmosfer, air
yang hadir dalam massa mengembang menjadi uap karena penurunan tekanan
mendadak dan pati termoplastik terbentuk (Offiong dan Sanni, 2016).
2.3 PATI BIJI DURIAN (Durio zibethinus)
Produksi durian di Indonesia pada tahun 2012 mencapai 888.130 ton/tahun
(Elfiyah dan Sopandi, 2015). Pada tahun 2015 produksi buah durian setiap provinsi
per tahun yang tertinggi adalah Provinsi Jawa Timur dengan jumlah produksi
233.715 ton diikuti Provinsi Jawa Barat, Provinsi Jawa Tengah dan Provinsi
11
Sumatera Utara masing-masing dengan jumlah produksi 107.110 ton, 102.452 ton
dan 65.529 ton sementara total produksi buah durian di Indonesia adalah 995.735 ton
(Widyawati dan Nurbani, 2017).
Durian adalah buah yang paling populer di Indonesia. Durian terkenal dengan
rasanya dan berbau sedap oleh sebagian besar Orang Asia tetapi bagi kebanyakan
orang Barat, mereka tidak suka durian karena baunya sangat buruk. Hanya sepertiga
durian yang bisa dimakan, sedangkan bijinya (20-25%) dan cangkang biasanya
dibuang. Bagian yang dapat dimakan dari buah hanya menyumbang sekitar 15–30%
massa dari seluruh buah. Karena itu, sekitar 70 - 85% buah durian dibuang sebagai
limbah dan akan menjadi masalah lingkungan jika tidak dibuang dengan cara yang
tepat (Masrol, et al., 2015). Biji durian merupakan salah satu limbah bahan pangan
yang pemanfaatannya belum optimal. Secara fisik, biji durian berwarna putih
kekuning-kuningan berbentuk bulat telur, berkeping dua, berwarna putih kekuning-
kuningan atau coklat muda (Widyawati dan Nurbani, 2017). Biji durian segar
mengandung pati yang relatif tinggi sekitar 22,76% (Tongdang, 2008). Untuk
mengoptimalkan potensi limbah alami biji durian dimanfaatkan sebagai bahan
pembuatan biodegradable plastik (Yusoff, et al., 2018).
2.4 EKSTRAKSI PATI
Penggunaan pati sebagai bahan utama pembuatan plastik memiliki potensi
besar karena di Indonesia terdapat berbagai tanaman penghasil pati (Sulityo dan
Ismiyati, 2012). Pati dapat diperoleh dengan cara mengekstrak dari tanaman yang
kaya akan karbohidrat seperti sagu, singkong, jagung, gandum, dan ubi jalar. Pati
juga dapat diekstrak dari biji buah-buahan seperti pada biji nangka, biji alpukat, dan
biji durian. Biji durian yang selama ini dianggap limbah oleh manusia karena kurang
pemanfaatannya ternyata dapat digunakan sebagai bahan dalam pembuatan
bioplastik (Cornelia, et al., 2013). Pengolahan pati yang siap pakai terutama untuk
produksi makanan olahan, dapat mendorong munculnya produk-produk yang lebih
beragam juga berkembangnya industri berbahan dasar pati (Alay dan Maria, 2015).
Proses pembuatan pati dari umbi terdiri atas pengupasan kulit, pencucian,
pemarutan, pemerasan atau ekstraksi, pengendapan, penggilingan atau penepungan.
Ada empat tahap umum dalam pembuatan pati, yaitu:
12
1. Tahap pemecahan sel dan pemisahan butiran pati dari unsur lain yang tidak
larut, termasuk kegiatan pengupasan, pencucian, pemarutan dan penyaringan.
2. Tahap kedua pengambilan pati dengan penambahan air, termasuk juga dalam
perlakuan ini pengendapan dan pencucian.
3. Tahap ketiga pembuangan/penghilangan air. Untuk membantu kegiatan ini
bisa dilakukan dengan pengeringan melalui panas dan pemusingan.
4. Tahap terakhir melakukan penepungan agar diperoleh tepung yang
dikehendaki. Termasuk dalam penghancuran dan beberapa pekerjaan lainnya.
(Mustafa, 2015)
2.5 PROSES BROWNING PADA PATI
Permasalahan yang terjadi pada umbi-umbian dan buah-buahan adalah
mudah mengalami pencoklatan (browning) setelah dikupas. Penyebab lain adalah
reaksi enzim yang terdapat dalam bahan pangan tersebut. Pencoklatan karena enzim
merupakan reaksi antara oksigen dan suatu senyawa phenol yang dikatalisis oleh
polyphenol oksidase (PPO).
Pencegahan proses pencoklatan ini adalah mencegah aktivitas enzim
fenolase. Aktifitas enzim fenolase (polypenol oxidase/PPO) dengan bantuan oksigen
akan mengubah gugus monophenol menjadi O-hidroksi phenol, yang selanjutnya
diubah lagi menjadi O-quinon. Gugus O-quinon inilah yang membentuk warna
coklat (McEvily and Otwell, 1992). Reaksi pencoklatan enzimatis oleh enzim
fenolase (PPO) ditampilkan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Reaksi Pencoklatan Enzim Fenolase
13
2.6 PENCEGAHAN BROWNING PADA PATI
Pencoklatan karena enzim merupakan reaksi antara oksigen dan suatu
senyawa phenol yang dikatalisis oleh polyphenol oksidase (PPO). Hal ini harus
dicegah untuk menghindari terbentuknya warna coklat pada bahan pangan yang akan
dibuat tepung. Perendaman merupakan suatu usaha yang dilakukan dalam
menghambat terjadinya proses oksidasi udara dengan senyawa phenol.
Perendaman dalam air hanya akan menghambat sementara proses oksidasi
yang terjadi, sehingga diperlukan penambahan bahan perendaman yang mampu
mengatasi oksidasi setelah diangkat dari proses perendaman. Penambahan bahan
kimia antioksidan dalam proses perendaman mampu memaksimalkan peranan
perendaman dalam mengatasi proses oksidasi dalam pengolahan pati. Bahan kimia
yang dapat ditambahkan dalam proses perendaman untuk menghambat dan
mencegah proses oksidasi yaitu natrium metabisulfit, natrium klorida dan natrium
acid pyrophospat. Penambahan bahan kimia dalam proses perendaman bertujuan
untuk memaksimalkan proses perendaman yang akan menghambat proses oksidasi
yang akan terjadi Chandra, dkk., 2013). Penurunan/pencegahan reaksi pencoklatan
oleh enzim fenolase ditampilkan pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Penurunan Laju Reaksi Inhibisi Enzim
14
Menurut Kuijpers, et al., (2012), ada 3 mekanisme inhibisi pencoklatan oleh
sulfit, yaitu:
1. Inhibisi reaksi enzimatik searah yaitu pencegahan pencoklatan secara optimal.
Inhibitor mengubah reaksi enzim, sehingga menghalangi enzim mengikat
oksigen.
2. Pembentukan produk tambahan antara sulfit dan o-quinon, sehingga
mencegah terjadinya reaksi pencoklatan lebih lanjut lagi pada pati biji durian.
3. Reduksi o-quinon sehingga membalikan arah reaksi enzimatik yaitu
mencegah reaksi inhibisi pencoklatan oleh sulfit.
2.7 PENGISI BIOPLASTIK
Bioplastik berbasis pati memiliki beberapa kekurangan seperti kuatnya sifat
hidrofilik dan sifat mekanis yang lebih buruk jika dibandingkan dengan polimer
sintetis. Untuk meningkatkan kekuatan mekanis pada pati sejumlah kecil pengisi
(filler) inorganik dan organik biasanya ditambahkan ke dalam matriks polimer (Li, et
al, 2018). Beberapa keunggulan pengisi dari serat alam yaitu sifatnya terbarukan,
biodegradabilitas dan ketersediaan yang melimpah. Komposit bioplastik dari pati
dengan pengisi berbagai serat selulosa seperti serat tandan kosong kelapa sawit,
sugar palm fiber, bambu, serat enceng gondok (Syafri, et al., 2018) dan
carboxymethyl cellulose (Tongdeesoontorn, et al., 2011).
Beberapa penelitian terbaru yang telah dilakukan untuk menghasilkan
bioplastik dengan pengisi, seperti : kitosan (Ginting, et al., 2016), carboxymethyl
cellulose (Tongdeesoontorn, et al., 2011) dan sebagainya. Menurut penelitian
Ginting, et al., (2016), yaitu pengaruh kitosan, sorbitol dan temperatur pemanasan
larutan bioplastik pada sifat mekanik bioplastik pati biji durian dengan hasil terbaik
bioplastik dari pati biji durian terjadi pada suhu pemanasan 70 oC dengan komposisi
antara pati dan biji durian kitosan adalah 7: 3 gram dan sorbitol 20,0 gram (Ginting,
et al., 2016). Selanjutnya yaitu penelitian Toongdeesoontorn, et al., (2011), tentang
pengaruh konsentrasi carboxymethyl cellulos pada sifat fisik film berbasis pati
singkong dengan hasil penambahan CMC ke film pati singkong meningkatkan
kekuatan tarik dan mengurangi perpanjangan pada film campuran (Tongdeesoontorn,
et al., 2011).
15
2.8 CARBOXYMETHYL CELLULOSE (CMC)
CMC adalah polisakarida linear anionik berasal dari selulosa dengan berat
molekul tinggi. CMC adalah polimer industri yang penting dengan berbagai aplikasi
seperti pembuatan deterjen, tekstil, kertas, makanan, dan obat-obatan. CMC
digunakan terutama karena memiliki viskositas tinggi, tidak beracun, dan non-alergi.
Banyak gugus hidroksil dan karboksilat di CMC memungkinkan mengikat air dan
kelembaban. CMC sering digunakan bersama-sama dengan pati untuk memberikan
tekstur yang diinginkan, mengontrol mobilitas kelembaban, dan meningkatkan
kualitas produk secara keseluruhan.
Gambar 2.3 Struktur Molekul Carboxymethyl Cellulose (CMC)
CMC memiliki kandungan air yang tinggi, biodegradabilitas baik, dan
berbagai aplikasi karena biaya relatif. Karena struktur polimer dan berat molekul
tinggi, dapat digunakan sebagai pengisi dalam pembuatan plastik (Tongdeesoontorn,
et al., 2011). Carboxymethyl Cellulose (CMC) adalah selulosa eter yang dapat
melakukan gelasi dengan memanaskan dan membentuk kualitas yang sangat baik
dari plastik karena memiliki struktur rantai polimer dan berat molekul tinggi (Putri,
et al., 2016).
2.9 ETHYLENE GLYCOL (EG)
Etilen glikol (1,2-etanediol) memiliki rumus molekul C2H6O2 dan biasa
disebut senyawa diol sederhana. Senyawa diol merupakan senyawa yang mempunyai
dua gugus hidroksil (OH) (Wiesfeld, et al., 2019). Etilen glikol dan glikol lain relatif
tidak beracun. Etilen glikol bersifat toksik apabila dikonsumsi, sebagian besar efek
toksik etilen glikol disebabkan oleh asidosis metabolik (Garg, et al., 2019).
Etilen glikol adalah bahan kimia yang digunakan untuk tujuan anti beku dan
sebagai bahan baku untuk produksi serat poliester (Wiesfeld, et al., 2019). Etilen
16
glikol juga digunakan sebagai plasticizer dalam pembuatan bioplastik. Etilen glikol
dapat meningkatkan persentase perpanjangan dan kerapuhan serta memberikan efek
kaku karena volatil (Lubis, et al., 2018). Selain itu, ada penurunan kekuatan ikatan
antara rantai makromolekul karena interaksi ikatan etilen glikol pada rantai
makromolekul yang sangat lemah menyebabkan penurunan kekuatan mekanik
(Saberi, et al., 2017).
2.10 METODE PEMBUATAN BIOPLASTIK BERBAHAN BAKU PATI
Indonesia kaya akan sumberdaya alam, diantaranya pati-patian yang dapat
dimanfaatkan sebagai bahan plastik biodegradabel. Pengkajian pemanfaatan
sumberdaya pati Indonesia untuk produksi plastik biodegradabel dapat dilakukan
melalui 3 cara, yaitu:
1. Pencampuran (blending) antara polimer plastik dengan pati dimana pati yang
digunakan dapat berupa pati mentah berbentuk granular maupun pati yang sudah
tergelatinisasi, dan Plastik yang digunakan adalah PCL, PBS, atau PLA maupun
plastik konvensional (polietilen). Pencampuran dilakukan dengan menggunakan
extruder atau dalam mixer berkecepatan tinggi (high speed mixer) yang
dilengkapi pemanas untuk melelehkan polimer plastik.
2. Modifikasi kimiawi pati. Untuk menambahkan sifat plastisitas pada pati, metode
grafting sering digunakan. Sifat biodegradabilitas dari produk plastik yang
dihasilkan tergantung daripada jenis polimer yang dicangkokkan pada pati. Jika
polimer yang dicangkokkan adalah polimer yang bersifat biodegradabel, maka
produk yang dihasilkan juga akan bersifat biodegradabel.
3. Penggunaan pati sebagai bahan baku fermentasi menghasilkan monomer/polimer
plastik biodegradabel (Erfan, 2012).
Penggunaan pati sebagai bahan baku pembuatan bioplastik yang ditambahkan
pengisi carboxymethyl cellulose dan pemlastis etilen glikol menurut metode
Toongdeesoontorn, et al., (2011) adalah sebagai berikut: Larutan pati dipanaskan di
hotplate sambil diaduk dengan stirrer. Kemudian ditambahkan carboxymethyl
cellulose dan diaduk. Ditambahkan larutan pemlastis dan diaduk hingga homogen.
Setelah homogen larutan didinginkan dan dituang ke cetakan (Toongdeesoontorn, et
al., 2011).
17
2.11 PENGUJIAN HASIL PENELITIAN
Berbagai pengujian pada pati yang telah diekstraksi dari biji durian dan
bioplastiknya adalah:
2.11.1 Uji Kadar Air
Air merupakan komponen penting dalam bahan pangan, karena air dapat
mempengaruhi “acceptability”, kenampakan, kesegaran, tekstur, serta cita rasa
pangan. Air dalam bahan pangan ada dalam tiga bentuk, yaitu air bebas, air terikat
lemah atau air teradsorpsi, dan air terikat kuat. Kadar air perlu ditetapkan sebab
sangat berpengaruh terhadap daya simpan bahan. Makin tinggi kadar air suatu bahan
maka makin besar pula kemungkinan bahan tersebut rusak atau tidak tahan lama.
Proses pengeringan sangat berpengaruh terhadap kadar air yang dimiliki bahan
tersebut (Chandra dan Inggrid, 2013).
2.11.2 Uji Kadar Abu
Kadar abu menunjukan kandungan mineral suatu bahan pangan. Abu
didefinisikan sebagai residu yang tertinggal setelah suatu bahan pangan dibakar
hingga bebas karbon. Semakin besar kadar abu suatu bahan pangan menunjukan
semakin tinggi kandungan mineral bahan pangan tersebut (Chandra dan Inggrid,
2013). Berdasarkan standar mutu pati menurut Standar Industri Indonesia, kadar abu
yang diizinkan adalah maksimal 1,5 %.
2.11.3 Uji Kadar Pati
Pati merupakan bahan yang diekstrak dari sumbernya sebagai bahan baku
pembuatan bioplastik dalam pati ini. Banyaknya perolehan rendemen pati dapat
dipengaruhi oleh adanya granula pati yang berukuran kecil yang jumlahnya sekitar
5% dari jumlah total pati, dimana ketika dilakukan proses ekstraksi dan pencucian
maka granula berukuran kecil ini akan mudah membentuk koloid dan akan ikut
terbuang bersama air pengekstrak (Chandra dan Inggrid, 2013). Berdasarkan standar
mutu pati menurut Standar Industri Indonesia, kadar pati yang diizinkan adalah
minimum 75% (Rahmawati, et al., 2012).
18
2.11.4 Uji Kadar Lemak
Lemak merupakan komponen samping yang terkandung dalam pati yang
diekstrak.Lemak mampu membentuk kompleks dengan amilosa sehingga
menghambat keluarnya amilosa dari granula pati. Selain itu sebagian besar lemak
akan diabsorbsi oleh permukaan granula sehingga berbentuk lapisan lemak yang
bersifat hidrofobik di sekeliling granula. Lapisan lemak tersebut akan menghambat
pengikatan air oleh granula pati. Hal ini menyebabkan kekentalan dan kelekatan pati
berkurang akibat jumlah air berkurang untuk terjadinya pengembangan granula pati
(Collison, 2004).
2.11.5 Uji Kadar Protein
Pada protein, gugus karbonil asam amino terikat pada gugus amino asam
amino lain dengan ikatan peptida / ikatan amida secara kovalen membentuk rantai
polipeptida. Kadar protein juga menunjukkan analisis kadar nitrogen yang terdapat
pada pati (Chandra dan Inggrid, 2013). Kadar protein dari pati yang cukup tinggi
dapat menyebabkan viskositas pati menurun (Richana dan Sunarti, 2004). Ini yang
menyebabkan viskositas dari berbagai varietas pati berbeda-beda.
2.11.6 Uji Kadar Amilosa dan Amilopektin
Pati memiliki komponen penyusun utama, yaitu amilosa dan amilopektin.
Kedua fraksi ini dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi yang terlarut disebut
amilosa dan fraksi yang tidak terlarut disebut amilopektin. Struktur amilosa
memberikan sifat keras sedangkan amilopektin menyebabkan sifat lengket (Erfan,
2012). Amilosa merupakan bagian dari granula pati yang dalam proses gelatinasi
mengalami proses pembengkakan oleh adanya air dan panas sehingga amilosa
berdifusi keluar dari granula dan membentuk gel (Harper, 1990).
2.11.7 Uji Densitas Bioplastik
Kepadatan adalah salah satu sifat mekanik yang paling penting dan begitu
juga banyak digunakan dalam perhitungan proses. Hal ini didefinisikan sebagai
massa per unit volume. Satuan SI densitas adalah kg/m3 (Maulida, et al., 2016).
19
Penentuan rapat massa (densitas) lembaran (film) dilakukan dengan cara
lembaran (film) dipotong dengan ukuran 5 x 5 dan tebal tertentu, kemudian dihitung
volumenya. Potongan film ditimbang dan rapat massa lembaran (film) ditentukan
dengan membagi rapat potongan uji dengan volumenya (g/cm3). Pada pengujian
densitas plastik sampel film diuji berdasarkan standar ASTM D792-91, 1991.
2.11.8 Sifat Kekuatan Tarik dan Pemanjangan pada saat Putus
Uji Kekuatan Mekanik yang diberikan pada bahan adalah uji kekuatan tarik
(tensile strength), pemanjangan pada saat putus (elongation at break). Sampel film
plastik diuji berdasarkan pada ASTM D-638. Metode pengujian ini mencakup
penentuan tarik yang sifat plastik diperkuat dalam bentuk standar dumbel (dumbbell
shaped) yang ketika diuji di bawah kondisi yang ditentukan dari perlakuan awal,
suhu, kelembaban, dan kecepatan mesin uji. Metode uji ini dapat digunakan untuk
pengujian bahan dari setiap ketebalan sampai 14 mm (0,55 in.). Namun, untuk
pengujian spesimen dalam bentuk lembaran tipis, termasuk film yang kurang dari 1,0
mm (0.04 in.) Ketebalan, Metode Uji D 882 adalah metode yang paling tepat. Bahan
dengan ketebalan lebih besar dari 14 mm (0,55 in.) harus dikurangi oleh mesin
(Maulida, et al., 2016).
a. Kekuatan Tarik (Tensile Strength) adalah gaya per unit luas dari material yang
menerima gaya tersebut.
b. Pemanjangan Saat Putus (Elongation at Break) adalah peningkatan panjang
material saat diuji dengan beban tarik.
2.11.9 Penyerapan Air Bioplastik
Partikel yang terlarut dalam air adalah karbohidrat yang memiliki berat
molekul besar dan mengembang yang merupakan pecahan dari molekul pati. Proses
ekstrusi menyebabkan penurunan ukuran molekul pati. Penyerapan Air (Water
absorption) tergantung pada ketersediaan gugus hidrofilik untuk dapat mengikat air.
Pati yang mengalami gelatinisasi memiliki kemampuan penyerapan air yang sangat
besar dan cepat. Penyerapan air tergantung pada ketersediaan gugus hidrofilik yang
mengikat molekul air pada kapasitas pembentukan gel dari makromolekul (Andy, et
al. 2013).
20
2.12 KARAKTERISTIK HASIL PENELITIAN
Berbagai karakteristik pada pati yang telah diekstraksi dari biji durian dan
bioplastiknya adalah:
2.12.1 Analisa Derajat Kecerahan Pati
Derajat kecerahan suatu bahan merupakan kemampuan suatu bahan untuk
memantulkan cahaya yang mengenai permukaannya. Proses perendaman dan
ekstraksi pada saat preparasi pati dapat memberikan pengaruh terhadap nilai derajat
kecerahan. Kecerahan pati akan berpengaruh pada produk edible film atau hasil
preparasinya. Semakin putih pati yang digunakan maka edible film yang dihasilkan
semakin transparan. Pengukuran derajat kecerahan ini dengan menggunakan
khromameter pada sampel berdasarkan hasil saringan mesh (Setiani, et al ., 2013).
Derajat kecerahan pati dapat ditunjukkan dari hasil uji warna dengan
kromameter yaitu indeks kecerahan dan indeks keputihan. Indeks kecerahan
(brightness index) disebut L* adalah nilai terangnya warna sebuah pati
memantulkan cahaya. Indeks keputihan (whiteness index) adalah nilai numerik
sederhana yang menentukan warna putih pati. Indeks keputihan diperoleh dari
perhitungan dengan nilai L *, a *, b * (Guo, et al., 2019).
2.12.2 Analisa SEM EDX (Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive X-
ray Spectroscopy)
Analisa SEM (Scanning Electron Microscopy) dilakukan untuk mengetahui
bentuk permukaan bioplastik, besar pori yang terbentuk pada lembaran bioplastik.
Pengujian dilakukan dengan melakukan pemotongan sampel dengan ukuran 5 mm x
5 mm, kemudian diletakkan di kaca preparasi, selanjutnya di letakkan di bawah lensa
pengamatan yang ada di dalam alat uji SEM (Hendri, et al., 2014).
2.12.3 Analisa FTIR (Fourier Transform Infra Red)
Analisa FTIR (Fourier Transform Infra Red) merupakan metode yang
digunakan spektroskopi inframerah. Dalam spektroskopi inframerah, radiasi IR
dilewatkan melalui sampel. Beberapa radiasi inframerah diserap oleh sampel dan
sebagian melewati (ditransmisikan). Spektrum yang dihasilkan merupakan
penyerapan molekul dan transmisi, menciptakan sidik jari molekul sampel. Seperti
21
sidik jari tidak ada dua struktur molekul yang unik menghasilkan spektrum
inframerah yang sama. Hal ini membuat spektroskopi inframerah berguna untuk
beberapa jenis analisis. Spektroskopi inframerah telah menjadi teknik untuk analisis
bahan di laboratorium selama lebih dari tujuh puluh tahun. Spektrum inframerah
merupakan sidik jari dari sampel dengan puncak serapan yang sesuai dengan
frekuensi getaran antara obligasi atom yang membentuk materi. Karena setiap bahan
yang berbeda adalah kombinasi unik dari atom, ada dua senyawa menghasilkan
persis spektrum inframerah yang sama. Oleh karena itu, spektroskopi inframerah
dapat menghasilkan identifikasi positif (analisis kualitatif) dari setiap jenis bahan
yang berbeda. Selain itu, ukuran puncak di spektrum adalah indikasi langsung dari
jumlah material. Dengan algoritma perangkat lunak modern, inframerah adalah alat
yang sangat baik untuk analisis kuantitatif (Thermo, 2001).
2.12.4 Analisa XRD (X-Ray Diffraction)
Analisa XRD (X-Ray Diffraction) bertujuan untuk menganalisis struktur
kristal. Prinsip kerja dari XRD adalah difraksi sinar X yang disebabkan adanya
hubungan fasa tertentu antara dua gerak gelombang atau lebih sehingga paduan
gelombang tersebut saling menguatkan. Sinar X dihamburkan oleh atom-atom dalam
zat padat material. Ketika sinar X jatuh pada kristal dari material maka akan terjadi
hambura ke segala arah yang bersifat koheren. Sifat hamburan sinar X yang koheren
mengakibatkan sifat saling menguatkan atau saling melemahkan pada paduan
gelombang (Anupama dan Ramanpreet, 2016).
22
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Organik dan, Departemen
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan.
3.2 BAHAN DAN PERALATAN
3.2.1 Bahan
Bahan baku yang digunakan adalah biji durian yang diambil secara acak yang
diperoleh dari Ucok Durian Wahid Hasyim No. 30-32 Medan, kalsium carbonat
(Ca(OH)2) yang diperoleh dari Pasar Pringgan Medan, aquadest (H2O),
carboxymethyl cellulose (C6H10O6)n (C2H2O2) dan natrium metabisulfit (Na2S2O5)
diperoleh dari UD Rudang Jaya Medan serta ethylene glycol (C2H6O2) yang
diperoleh dari Laboratorium Kimia Organik, Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan.
3.2.1.1 Sifat Fisika dan Kimia Aquadest (H2O)
Tabel 3.1 Sifat Fisika dan Kimia Aquadest (H2O)
No. Sifat dan Wujud Keterangan
1. Bentuk Cairan
2. Warna Tidak berwarna
3. Densitas 1 g/cm3
4. Titik didih 100°C
5. Tekanan uap 2,3 kPa (20°C)
(Smart-Lab, 2017)
23
3.2.1.2 Sifat Fisika dan Kimia Kalsium Hidroksida (Ca(OH)2)
Tabel 3.2 Sifat Fisika dan Kimia Kalsium Hidroksida (Ca(OH)2)
No. Sifat dan Wujud Keterangan
1. Bentuk Padatan
2. Warna Putih
3. Bau Tidak berbau
4. Sifat mudah terbakar Tidak mudah terbakar
5. Kelarutan Larut dalam air
3.2.1.3 Sifat Fisika dan Kimia Carboxymethyl Cellulose (C6H10O6)n (C2H2O2)
Tabel 3.3 Sifat Fisika dan Kimia Carboxymethyl Cellulose (C6H10O6)n
(C2H2O2)
No. Sifat dan Wujud Keterangan
1. Bentuk Padatan
2. Warna Putih
3. Bau Tidak berbau
4. Kelarutan Larut dalam air panas dan dingin
5. Pedoman paparan Tidak mengandung bahan
berbahaya dengan paparan
pekerjaan yang ditetapkan oleh
badan pengawas khusus daerah
3.2.1.4 Sifat Fisika dan Kimia Ethylene Glycol (C2H6O2)
Tabel 3.4 Sifat Fisika dan Kimia Ethylene Glycol (C2H6O2)
No. Sifat dan Wujud Keterangan
1. Bentuk Cairan (Sirup)
2. Bau Tidak berbau
3. Titik didih 197,6 °C
4. Titik lebur -13 oC
5. Kelarutan Larut dalam air dan aseton
(ScienceLab, 2010)
24
3.2.1.5 Sifat Fisika dan Kimia Natrium Metabisulfit (Na2S2O5)
Tabel 3.5 Sifat Fisika dan Kimia Natrium Metabisulfit (Na2S2O5)
No. Sifat dan Wujud Keterangan
1. Bentuk Padatan
2. Warna Putih
3. Bau Berbau sulfur
4. pH 9
5. Kelarutan Larut dalam air dan sedikit larut
dalam alkohol
(SIKerNas, 2012)
3.2.2 Peralatan
Pada penelitian ini peralatan yang digunakan antara lain:
1. Termometer
2. Furnace
3. Ayakan 100 mesh
4. Cawan porselin
5. Saringan
6. Gelas ukur
7. Beaker glass
8. Magnetic stirrer
9. Desikator
10. Cetakan plexiglas ukuran 20 x 20 cm
11. Neraca digital
12. Ember
13. Oven listrik
14. Jangka sorong
15. Blender
16. Pisau
17. Telenan
18. Cawan porselen
25
3.3 PROSEDUR PENELITIAN
Penelitian ini diawali dengan pengambilan sampel biji durian di Jl. KH
Wahid Hasyim sebanyak 5 kg. Dilakukan proses ekstraksi pati biji durian, dimana
selanjutnya pati tersebut diolah menjadi bioplastik. Prosedur penelitian dapat
dijelaskan sebagai berikut:
3.3.1 Prosedur Ekstraksi Pati (Chandra, et al., 2016) (Cornelia dan Rika, 2017)
Adapun prosedur isolasi pati adalah sebagai berikut:
1. Biji durian dikupas bagian selubung luar dan kulit arinya sampai bersih.
2. Biji durian dipotong tipis-tipis. Setiap 1 Kg potongan biji durian direndam
dalam larutan CaCO3 5% (w/v) selama 12 jam kemudian dicuci. Air
kapur digunakan untuk menghilangkan lendir/getah pada biji durian
(Cornelia dan Rika, 2017).
3. Biji durian dibilas berulang-ulang dengan air sampai bersih.
4. Biji durian dihancurkan menggunakan blender dengan menambahkan
natrium metabisulphite dengan konsentrasi 0%; 0,2%; 0,4%; 0,6%; 0,8%;
1,0% (w/v) dan didiamkan selama 24 jam. Natrium metabisulphite
digunakan untuk menghasilkan pati dengan warna cerah (Chandra, et al.,
2016). Perbandingan biji durian dengan larutan natrium metabisulfit
adalah 1:5 (w/v).
5. Biji durian yang telah halus dikeluarkan dari blender dan disaring
menggunakan saringan, diperoleh ampas dan cairan filtrat (suspensi pati).
6. Suspensi yang dihasilkan kemudian dimasukkan dalam kulkas dan
diendapkan selama 24-48 jam hingga pati mengendap sempurna.
7. Cairan bening pada bagian atas dibuang hingga menyisakan endapan
putih yang kaya pati.
8. Pati basah yang dihasilkan diuji dengan lakmus merah apakah pH pati
sudah netral atau masih bersifat basa akibat penggunaan air kapur .
9. Jika pati masih bersifat basa maka pati dicuci dengan aquades dan
diendapkan lagi hingga diperoleh endapan pati dengan pH netral.
10. Pati basah kemudian dikeringkan dibawah sinar matahari selama ±24 jam
hingga kering.
26
11. Pati kering yang berbentuk gumpalan rapuh dihancurkan dengan
menggunakan tumbukan hingga menghasilkan serbuk pati yang halus.
12. Serbuk pati selanjutnya diayak dengan ayakan 100 mesh.
13. Dihitung berapa persen pati yang diperoleh dari berat 1 kg biji durian.
3.3.2 Prosedur Pembuatan Bioplastik (Tongdeestoontorn, et al., 2011)
Adapun prosedur pembuatan bioplastik adalah sebagai berikut:
1. Pati ditimbang sebanyak 10% (w/v) dalam aquades dan Carboxymethyl
cellulose (CMC) ditimbang sebanyak 0%; 1%; 2%; 3% dan 4% (w/v) dari
massa pati dalam aquadest.
2. Dilarutkan CMC dengan aquades dalam beaker glass 100 ml.
3. Dicampurkan pati dan aquades dalam beaker glass 500 ml.
4. Ethylene glycol (EG) ditimbang dengan konsentrasi 0%; 10%, 20%, 30%,
40% dan 50% (v/w) dari masa pati dalam aquadest.
5. Beaker glass 500 ml yang berisi larutan pati diletakkan di atas magnetic
stirrer hot plate sambil dipanaskan.
6. Larutan CMC ditambahkan ke dalamnya kemudian diaduk.
7. Setelah 20 menit ditambahkan EG ke dalam larutan, lalu diaduk hingga
temperatur larutan mencapai temperatur 80 oC (Toongdeesoontorn, et al.,
2011).
8. Setelah temperatur tercapai dimana larutan sudah mengental magnetic
stirrer dimatikan.
9. Beaker glass berisi larutan kemudian didinginkan sebelum dicetak.
10. Larutan dituangkan merata ke dalam cetakan akrilik dengan ukuran
cetakan adalah (20 x 20 ) cm2.
11. Larutan dikeringkan pada suhu kamar (25 oC) selama 24 jam.
12. Setelah dikeringkan, diangkat dan dimasukkan ke dalam desikator selama
24 jam.
13. Plastik dilepas dari cetakan. Plastik siap untuk dianalisa.
27
3.4 PROSEDUR ANALISA
3.4.1 Prosedur Analisa Kadar Air
Analisa kadar air pati menggunakan metode SNI-01-2891-1992.
1. Cawan porselen dikeringkan selama 1 jam pada temperatur 105 oC.
2. Kemudian didinginkan di dalam desikator selama 30 menit dan ditimbang
beratnya.
3. Bahan baku pati biji durian ditimbang sebanyak 2 gram.
4. Sampel bahan baku dimasukkan ke dalam cawan porselen yang telah
diketahui bobotnya.
5. Kemudian dikeringkan di dalam oven dengan temperatur 100-105 oC
selama 5 jam.
6. Didinginkan di dalam desikator dan ditimbang beratnya dengan interval
waktu 10 menit hingga konstan.
3.4.2 Prosedur Analisa Kadar Abu
Analisa kadar abu pati menggunakan metode SNI-01-2891-1992.
1. Sampel bahan baku dimasukkan ke dalam cawan porselen yang telah
diketahui bobotnya.
2. Kemudian dimasukkan ke dalam furnace pada temperatur 550 oC selama
1 jam sampai diperoleh abu berwarna putih.
3. Kemudian didinginkan di dalam desikator ditimbang dengan interval
waktu selama 10 menit hingga di dapat berat konstan.
3.4.3 Prosedur Analisa Kadar Pati
Analisa kadar pati menggunakan metode SNI-01-3194-1992.
1. Timbang 2-5 gram sampel berupa bahan padat yang telah dihaluskan atau
bahan cair dalam gelas piala 250 ml, tambahkan 50 ml aquades dan
diaduk selama 1 jam. Suspensi disaring dengan kertas saring whatman 42
28
dan dicuci dengan aquades sampai volume filtrat 250 ml. Filtrat
mengandung karbohidrat yang terlarut dan dibuang.
2. Bahan mengandung lemak, maka pati yang terdapat sebagai residu pada
kertas saring dicuci 5 kali dengan 10 ml ether, biarkan ether menguap
dari residu, kemudian cuci lagi dengan 150 ml alkohol 10% untuk
membebaskan lebih lanjut karbohidrat yang terlarut.
3. Residu dipindahkan secara kualitatif dari kertas saring ke dalam
erlenmeyer dengan pencucian 200 ml aquades dan tambahkan 20 ml HCl
25% (BJ 1,125), tutup dengan pendingin balik dan panaskna di atas
penangas air mendidih selama 2,5 jam.
4. Setelah dingin netralkan dengan larutan NaOH 45% dan encerkan sampai
volume 500 ml, kemudian saring dengan kertas saring whatman 42,
tentukan kadar gula yang dinyatakan sebagai glukosa dari filtrat yang
diperoleh. Penentuan glukosa seperti pada penentuan gula reduksi. berat
glukosa dikalikan 0,9 merupakan berat pati.
3.4.4 Prosedur Analisa Kadar Lemak
Analisa kadar lemak pati menggunakan metode SNI-01-2891-1992.
1. Timbang dengan teliti 1 - 2 gram sampel dalam selongsong kertas yang
dialasi dengan kapas, kemudian sumbat selongsong yang berisi sampel
dengan kapas.
2. Keringkan dalam oven pada suhu tidk lebih 80oC selama kurang lebih
satu jam
3. Masukkan selongsong dalam alat soxhlet yang telah dihubungkan dengan
labu lemak berisi batu didih yang telah dikeringkan dan telah diketahui
bobotnya.
4. Ekstrak dengan heksana atau pelarut lemak lainnya selama kurang lebih
6 jam.
5. Sulingkan heksana dan keringkan ekstrak lemak dalam oven pada suhu
105 oC
6. Dinginkan dan timbang
7. Ulangi pengeringan hingga tercapai bobot tetap
29
8. Catat data pengamatan dalam logbook
3.4.5 Prosedur Analisa Kadar Protein
Analisa kadar protein menggunakan metode SNI-01-2891-1992.
1. Sampel sebanyak 0,25 gram dimasukkan ke dalam labu kjedhal.
2. Ditambahkan 0,85 gram K2SO4; 0,35 gram HgO; dan 15 ml H2SO4 pekat
serta batu didih ke dalam labu kjedhal.
3. Kemudian dipanaskan hingga larutan menjadi jernih (selama 3-4 jam).
4. Labu yang terisi larutan didinginkan dan kemudian dipindahkan dalam
labu destilasi sambil dibilas dengan 100 ml aquadest dingin.
5. Ditambahkan 15 ml Na2S2O4 4%, 5 ml NaOH 50% dan 2 gram Zn.
6. Destilat yang dihasilkan ditampung dalam erlenmeyer.
7. Ditambahkan 50 ml HCl 0,1 N ke dalam erlenmeyer dan ditetesi indikator
metil red.
8. Didestilasi selama 1 jam.
9. Kemudian destilat dititrasi dengan NaOH 0,1 N sampai berubah warna
menjadi kuning.
10. Diulangi untuk titrasi blanko.
Kadar protein : –
Dimana:
W = berat sampel
V1 = volume HCl 0.01 N yang dipergunakan titrasi sampel
V2 = volume HCl 0.01 N yang dipergunakan titrasi blanko
N = Normalitas HCl
Fk = factor konversi protein
3.4.6 Prosedur Analisa Kadar Amilosa
Analisa kadar amilosa dengan menggunakan spektrofotometer.
1. Sebanyak 100 mg sampel pati dimasukkan ke dalam tabung reaksi.
2. Ditambahkan 1 ml etanol 95% dan 90 ml NaOH 1N.
30
3. Campuran dipanaskan dalam air mendidih selama 10 menit, biarkan
sampai dingin.
4. Campuran dibiarkan dalam labu ukur 100 ml.
5. Ditambahkan aquadest sampai garis batas, larutan diambil 5 ml.
6. Dimasukkan ke dalam labu ukur 100 ml.
7. Ditambahkan 1 ml CH3COOH 1 N dan 2 ml larutan I2 0,2%.
8. Campuran dalam labu ukur ditambahkan aquadest sampai batas, lalu
dikocok dan dibiakan selama 20 menit. Intensitas warna biru diukur
dengan menggunakan spektrofotometer.
3.4.7 Prosedur Analisa Kadar Amilopektin
Analisa kadar amilopektin menggunakan metode (SNI-01-3194-1992).
1. Dihitung kadar pati sampel pati biji durian berdasarkan prosedur.
2. Dihitung kadar amilosa sampel pati biji durian berdasarkan prosedur.
3. Ditentukan kadar amilopektin berdasarkan nilai kadar pati dan kadar
amilosa sampel pati biji durian yang telah dihitung.
4. Kadar amilopektin ditentukan dengan perhitungan:
% amilopektin = % pati - % amilosa
3.4.8 Prosedur Analisa Derajat Kecerahan Pati
Analisa derajat kecerahan pati ini dilakukan menggunakan alat khromameter:
1. Sumber cahaya akan menembak permukaan sampel yang kemudian
dipantulkan menuju sensor spektral.
2. Cahaya direfleksikan oleh sampel dengan sistem sinar balik ganda.
3. Kemudian diidentifikasi perbedaan warna dengan nilai L*a*b
Analisa warna pada khromameter ini didasarkan pada tiga parameter.
Parameter yang pertama yaitu nilai L yang menunjukkan tingkat kecerahan sampel,
skala nilai L mulai dari 0 yang paling gelap sampai 100 yang paling cerah. Parameter
yang kedua yaitu nilai a yang menunjukkan khromatik campuran warna merah dan
hijau, nilai a positif artinya warna sampel cenderung berwarna merah, sedangkan
nilai a negatif warna sampel cenderung berwarna hijau. Parameter yang ketiga yaitu
nili b yaitu menunjukkan warna khromatik campuran kuning dan biru, nilai b positif
31
artinya warna sampel cenderung kuning, sedangkan nilai b negatif warna sampel
cenderung biru.
3.4.9 Prosedur Penentuan Densitas Bioplastik
Penetuan densitas bioplastik.
1. Bioplastik dipotong dengan ukuran dan tebal tertentu, kemudian dihitung
volumenya.
2. Kemudian potongan film ditimbang.
3. Densitas film dapat ditentukan dengan rumus:
3.4.10 Prosedur Uji Penyerapan Air Bioplastik
Uji penyerapan air dilakukan berdasarkan metode perendaman.
1. Berat awal sampel yang akan diuji ditimbang (Wo).
2. Sampel dimasukkan ke beaker glass berisi aquadest.
3. Setelah 2 jam diangkat dari wadah dan ditimbang (W) hingga diperoleh
berat konstan.
3.4.11 Prosedur Analisa Sifat Kekuatan Tarik
Pengujian kekuatan tarik dilakukan berdasarkan ASTM D882. Kondisi
spesimen yang diuji pada suhu 23+-2oC dan 50 % kelembaban relatif. Dimensi untuk
ketebalan disarankan tidak lebih dari 1 mm dengan panjang 50 mm.
Kekuatan tarik dihitung dengan membagi gaya maksimum dalam Newton
dengan luas penampang minimum dalam meter persegi. Hasil dinyatakan dalam
pascal.
32
3.4.12 Prosedur Analisa Sifat Pemanjangan pada Saat Putus
Pemanjangan saat putus adalah peningkatan panjang material saat diuji
dengan beban tarik, dinyatakan dalam satuan panjang, biasanya inci atau milimeter.
Persen pemanjangan saat putus adalah pemanjangan benda uji yang dinyatakan
sebagai persen dari panjangnya. Pengukuran dilakukan dengan cara yang sama
dengan kekuatan tarik yaitu berdasarkan ASTM D882.
3.4.13 Prosedur Analisa Morfologi Permukaan Pati Biji Durian dan Bioplastik
dengan Scanning Electron Microscope Energy Dispersion X-ray
spectroscopy (SEM EDX)
Analisa dengan SEM ini dilakukan di Unit Pelaksanaan Teknis Laboratorium
Terpadu, Universitas Diponegoro.
1. Sampel yang diambil dari patahan bioplastik setelah uji kuat tarik
ditempelkan pada set holder dengan perekat ganda.
2. Sampel dilapisi dengan logam tembaga dalam keadaan vakum.
3. Sampel dimasukkan pada tempatnya di dalam Scanning Electron
Microscope Energy Dispersion X-ray spectroscopy (SEM EDX). Gambar
topografi diamati dan dilakukan perbesaran 3000 kali, 5000 kali dan
10000 kali.
3.4.14 Prosedur Analisa Gugus Fungsi Bioplastik dengan FT-IR (Fourier
Transform Infrared)
Analisa gugus fungsi dengan FT-IR dilakukan di Balai Pengujian dan
Identifikasi Barang Tipe B Medan, Sumatera Utara.
1. Sampel film plastik ditempatkan ke dalam set holder, kemudian dicari
spektrum yang sesuai.
2. Hasil yang di dapat berupa difraktogram hubungan antara bilangan
gelombang dengan intensitas.
3. Spektrum FTIR di rekam menggunakan spektrometer pada suhu ruang.
33
3.4.15 Prosedur Analisa Fasa Kristalin Pati dengan XRD (X-ray Diffraction)
Analisa kristalin bioplastik dilakukan menggunakan XRD dilakukan di
Laboratorium Fisika, Universitas Negeri Medan.
1. Menyiapkan sampel pada holder.
2. Memasangkan holder yang sudah di beri sampel tadi pada set alat XRD.
3. Merhubungkan XRD dengan komputer.
4. Menyalakan XRD.
5. Menjalankan XRD menggunakan komputer.
6. Setelah proses selesai akan muncul data pada komputer.
7. Dengan aplikasi expert data kolektor data dari XRD disajikan dalam
bentuk PDF. Data PDF ini diolah dengan banyak aplikasi tergantung
masing masing keperluan.
8. Indeks kristalinitas dihitung menggunakan metode seagel:
Indeks Kristalinitas (%) =
Dimana :
IAm = Intensitas minimum pada 2θ
I002 = Intensitas maksimum pada 2θ
34
3.5 FLOWCHART PENELITIAN
3.5.1 Flowchart Ekstraksi Pati
Mulai
Biji durian dikupas bagian selubung luar dan kulit arinya kemudian dicuci
Biji durian dipotong tipis-tipis dan direndam larutan CaCO3 5%
selama 12 jam
Biji durian dibilas berulang-ulang dengan air sampai bersih
Biji durian dihancurkan menggunakan blender dengan
menambahkan larutan natrium metabisulfit dengan konsentrasi
0%; 0,2%; 0,4%; 0,6%; 0,8%; 1,0% (w/v). Perbandingan biji
durian dengan air adalah 1:5 (w/v)
Biji durian yang telah halus dikeluarkan dari blender dan disaring
menggunakan saringan plastik
Filtrat (suspensi pati) yang dihasilkan kemudian dimasukkan
dalam kulkas dan diendapkan selama 24-48 jam
Cairan bening pada bagian atas dibuang hingga menyisakan
endapan putih yang kaya pati
A
Pati basah kemudian dikeringkan di bawah sinar matahari selama
±24 jam hingga kering
Pati basah yang dihasilkan diuji dengan lakmus merah, jika pati
masih bersifat basa maka pati dicuci dengan aquades dan
diendapkan lagi hingga diperoleh endapan pati dengan pH netral
35
Gambar 3.1 Flowchart Ekstraksi Pati
3.5.2 Flowchart Pembuatan Bioplastik
Mulai
Dicampurkan pati dan aquadest ke dalam beaker glass 500 ml
Ditimbang pati sebanyak 10% (w/v) dalam
aquadest dan CMC sebanyak 0%; 1%; 2%; 3%; dan
4% (w/v) dari larutan pati
Dipanaskan sampai 80 oC dengan pengadukan konstan
Ditimbang ethylene glycol dengan konsentrasi 0%; 10%,
20%, 30%, 40% dan 50% (v/w) dari massa pati
Setelah temperatur tercapai dimana larutan sudah mengental
dan berwarna kecoklatan, magnetic stirrer dimatikan
Selesai
Pati kering yang berbentuk gumpalan rapuh dihancurkan dengan
menggunakan tumbukan hingga halus kemudian di ayak
A
Beaker glass 500 ml yang berisi larutan pati diletakkan di atas magnetic
stirrer hot plate dan diatur kecepatan putar dan temperatur alat
A
Setelah 20 menit ditambahkan ethylene glycol ke dalam larutan
Dilarutkan CMC kemudian dicampurkan ke dalam larutan pati
36
Gambar 3.2 Flowchart Pembuatan Bioplastik
3.5.3 Flowchart Uji Kadar Air
Gambar 3.3 Flowchart Uji Kadar Air
Selesai
Setelah dikeringkan, diangkat dan dimasukkan ke
dalam desikator selama 24 jam.
Kemudian plastik dilepas dari cetakannya. Plastik
siap untuk dianalisa
Sampel ditimbang seberat 2 gram dan dimasukkan ke dalam cawan porselin
yang telah dikeringkan
Dimasukkan ke dalam oven pada suhu 100 - 105oC selama 5 jam atau berat konstan
Mulai
Setelah dingin dimasukkan ke dalam desikator selama 30 menit dan ditimbang
kemudian dihitung dengan rumus perhitungan kadar air.
Selesai
Larutan didinginkan dan dituangkan merata ke dalam cetakan
akrilik dengan volume cetakan adalah (30 x 30) cm2
A
37
3.5.4 Flowchart Uji Kadar Abu
Gambar 3.4 Flowchart Uji Kadar Abu
3.5.5 Flowchart Analisa Densitas
Gambar 3.5 Flowchart Analisa Densitas
Sampel ditimbang seberat 2 gram dan dimasukkan ke dalam cawan porselin
yang telah dikeringkan
Lalu diabukan dalam furnace pada suhu 550oC selama 1 jam
Selesai
Mulai
Mulai
Ditimbang film yang sudah dipotong kemudian
dihitung dengan rumus analisa densitas
Dipotong film dengan ukuran berat tertentu
Dihitung volumenya
Selesai
Setelah dingin dimasukkan ke dalam desikator selama 30 menit dan ditimbang
kemudian dihitung dengan rumus perhitungan kadar air.
38
3.5.6 Flowchart Analisa Penyerapan Air
Gambar 3.6 Flowchart Uji Penyerapan Air
Digunakan timbangan digital, mengukur berat sampel awal (Wo) dengan ukuran
2 x 2 cm
Lalu diisi aquadest pada beaker galss
Mulai
Masukkan sampel plastik ke dalam beaker galss
Selesai
Setelah 2 jam, diambil dari wadah dan ditimbang hingga berat konstan sebagai
akhir sampel (W) dan dihitung dengan rumus analisa penyerapan air
39
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 HASIL KARAKTERISTIK PATI
Pati yang digunakan pada penelitian pembuatan bioplastik ini adalah pati
yang diekstrak dari biji durian (Durio zibethinus). Sebanyak 1 Kg biji durian bersih
diblender dengan menambahkan larutan natrium metabisulfit sebagai anti-browning
yang divariasikan konsentrasinya (0%; 0,2%; 0,4; 0,6%; 0,8%; 1% w/v). Rendemen
pati dikeringkan selama 24 jam di bawah sinar matahari. Pati kering yang dihasilkan
sebesar 28,63% dihaluskan kemudian diayak dengan ayakan 100 mesh.
4.1.1 Komponen Unsur (Kimia) pada Pati
Karakteristik pati bertujuan untuk mengetahui persentase komponen yang
terkandung di dalam pati, meliputi kadar pati (amilum), kadar air, kadar abu, kadar
lemak, kadar protein, kadar amilosa dan kadar amilopektin. Hasil komponen unsur
(kimia) pada pati biji durian dengan natrium metabisulfit 1% (w/v) ditunjukkan
dalam Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Komponen Unsur (Kimia) Pati Biji Durian
Komponen Pati Biji Durian Kadar (%) Standar Industri Indonesia (1997)
Air 16,73 Maks. 13
Pati 65,03 Min. 65
- Amilosa 31,22 -
- Amilopektin 33,81 -
Abu 0,38 Maks. 1
Lemak 0,12 -
Protein 3,18 -
4.1.1.1 Kadar Air Pati Biji Durian
Tujuan analisa kadar air adalah untuk menetapkan persentase kandungan air
yang terdapat per satuan massa serbuk pati yang diperoleh dari hasil ekstraksi biji
durian. Kadar air merupakan pemegang peranan penting dalam proses pembusukan
dan ketengikan. Kadar air perlu diukur untuk menentukan umur simpan suatu bahan
pangan (Sakinah, et al., 2018). Pengujian kadar air menggunakan sampel pati biji
40
durian sebanyak 2 gram dan hasil analisa kadar air pati biji durian diperoleh sebesar
16,73%. Nilai ini lebih besar dari nilai kadar air pati biji durian penelitian
sebelumnya, yaitu sebesar 10,71% (Cornelia, et al., 2017) dan 15,70% (Ginting, et
al., 2017). Berdasarkan standar mutu pati menurut Standar Industri Indonesia, kadar
air yang diizinkan adalah maksimal 13%. Jika dibandingkan dengan kadar air pati
menurut Standar Industri Indonesia, kadar air pati biji durian tidak memenuhi
standar.
4.1.1.2 Kadar Abu Pati Biji Durian
Tujuan analisa kadar abu untuk menunjukan kandungan mineral suatu bahan
pangan. Total abu merupakan parameter yang bermanfaat bagi nilai nutrisi dari
banyak produk makanan. Kadar abu menunjukan kandungan mineral suatu bahan
pangan. Abu didefinisikan sebagai residu yang tertinggal setelah suatu bahan pangan
dibakar hingga bebas karbon. Kadar abu suatu bahan pangan menggambarkan
banyaknya mineral yang tidak terbakar menjadi zat yang dapat menguap. Secara
kuantitatif nilai kadar abu dalam pati yang dihasilkan berasal dari mineral-mineral
dalam biji, pemakaian pupuk, dan dapat juga berasal dari kontaminasi tanah dan
udara selama pengolahan (Chandra dan Inggrid, 2013). Penentuan kadar abu diukur
dengan menimbang sisa mineral hasil pembakaran bahan organik pada suhu sekitar
650oC, lalu didinginkan selama 30 menit di dalam desikator dan ditimbang hingga
didapatkan berat tetap. Adapun kadar abu yang diperoleh dari pati biji durian adalah
sebesar 0,38%. Nilai ini lebih besar jika dibandingkan dengan nilai kadar abu pati
biji durian penelitian sebelumnya, yaitu sebesar 0,25% (Cornelia, et al., 2017) dan
0,13% (Ginting, et al., 2017). Berdasarkan standar mutu pati menurut Standar
Industri Indonesia, kadar abu yang diizinkan adalah maksimal 1%. Jika dibandingkan
dengan kadar abu pati menurut standar industri Indonesia, kadar abu pati biji durian
telah memenuhi standar.
4.1.1.3 Kadar Lemak Pati Biji Durian
Tujuan analisa kadar lemak adalah untuk mengetahui jumlah kandungan
lemak yang terdapat per satuan massa serbuk pati yang diperoleh dari hasil ekstraksi
biji durian. Karakteristik kadar lemak menggunakan 2 gram sampel pati biji durian
41
dan hasil analisa pati biji durian diperoleh kadar lemak sebesar 0,12%. Nilai ini lebih
rendah dari nilai kadar lemak pati biji durian hasil penelitian sebelumnya, yaitu
sebesar 0,38% (Cornelia, et al., 2017). Lemak pada pati memiliki dampak yang
merugikan terhadap proses swelling granula dengan cara menghilangkan air (Kibar,
et al., 2010).
4.1.1.4 Kadar Protein Pati Biji Durian
Tujuan analisa kadar protein untuk menunjukkan analisis kadar nitrogen
yang terdapat pada pati. Protein merupakan heteropolimer yang mengandung lebih
dari 20 asam amino yang bisa membentuk berbagai macam ikatan intermolekul dan
mengalami interaksi yang berbeda-beda. Asam amino yang banyak terdapat pada
protein pati biji durian yaitu leusin (30,90-37,30%), lisin (6,04-8,36%), glisin (6,07-
7,42%), asam aspartat, (6,10-7,19%), alanin (5,24-6,14%), asam glutamat (5,57-
7,09%) dan fenilalanin (3,11-9,04%) (Amid, et al., 2012). Adapun kadar protein
yang diperoleh sampel pati biji durian adalah sebesar 3,18%. Nilai ini lebih rendah
dari nilai kadar protein pati biji durian hasil penelitian sebelumnya oleh Wathoni, et
al., 2019 yaitu sebesar 3,75%. Adanya kandungan protein dalam pati menyebabkan
terjadinya reaksi maillard, yaitu reaksi pencoklatan non-enzimatis yang terjadi
karena adanya reaksi antara gula pereduksi dengan gugus amin bebas dari protein
sehingga bioplastik yang terbuat dari pati biji durian berwarna tidak jernih (Cornelia,
et al., 2017).
4.1.1.5 Kadar Pati Biji Durian
Tujuan analisa kadar pati adalah untuk menetapkan persentase kandungan
pati (amilum) yang terdapat per satuan massa serbuk pati yang diperoleh dari hasil
ekstraksi dari biji durian. Karakteristik pati menggunakan 5 gram sampel pati biji
durian dan hasil analisa pati biji durian diperoleh kadar pati 65,03%. Nilai ini lebih
rendah dari nilai kadar pati hasil penelitian sebelumnya, yaitu sebesar 78,57%
(Wathoni, et al., 2019) dan 76,65% (Ginting, et al., 2017). Berdasarkan standar mutu
pati menurut Standar Industri Indonesia, kadar pati yang diizinkan adalah minimum
65%. Jika dibandingkan dengan kadar pati menurut standar industri Indonesia, kadar
pati biji durian yang diperoleh telah memenuhi standar.
42
4.1.1.6 Kadar Amilosa dan Amilopektin Pati Biji Durian
Pati memiliki komponen penyusun utama, yaitu amilosa dan amilopektin.
Tujuan analisa kadar amilosa dan amilopektian untuk mengetahui banyaknya fraksi
terlarut dan tidak terlarut pati biji durian. Fraksi yang terlarut disebut amilosa dan
fraksi yang tidak terlarut disebut amilopektin. Hasil analisa pati biji durian diperoleh
kadar amilosa 31,22% dan kadar amilopektin 33,81%. Nilai ini berbeda dengan
penelitian sebelumnya oleh Ginting, et al., 2017 yaitu memiliki amilosa 22,33% dan
amilopektin 54,31%. Rasio antara amilosa dan amilopektin berdampak pada sifat
fisika-kimia pati, seperti gelatinisasi. Kadar amilosa yang tinggi menyebabkan
viskositas rendah. Hal ini disebabkan oleh semakin tinggi kadar amilosa, maka
kapasitas penyerapan air dan elastisitas semakin menurun sehingga kekerasan
meningkat (Sakinah, et al., 2018).
4.1.2 Hasil Fourier Transform Infra Red (FTIR) Pati
Analisa FTIR (Fourier Transform Infra Red) bertujuan mengidentifikasi
gugus fungsi dari komponen-komponen penyusun pati. Hasil FTIR ekstraksi pati biji
durian tanpa dan dengan larutan natrium metabisulfit 1% ditampilkan pada Gambar
4.1.
Gambar 4.1 Fourier Transform Infra Red (FTIR) Ekstraksi Pati Biji Durian Tanpa
dan Dengan Natrium Metabisulfit 1%
C-H
alkana
C-O
S=O C-H
aromatis O-H
C-N
0
10
20
30
40
Tra
nsm
itta
nce
(%
)
Wavenumbers (cm-1)
Tanpa Natrium Metabisulfit
Dengan Natrium Metabisulfit 1%
C=O
4000 3000 2000 1000
43
Tabel 4.2 Bilangan Gelombang Gugus Fungsi Pati Biji Durian
Frekuensi (cm-1
) Jenis Ikatan
3200-3680; 2000-3400 O-H (Alkohol; Asam Karboksilat)
2800-3100 C-H (Alkana)
1600-1780 C=O (Ester)
1265-1380 C-N
1150-1300 S=O
1200-1280 C-C
1000-1300 C-O
690-900 C-H (Aromatik)
(Pavia, et al., 2009)
Hasil FTIR ekstraksi pati biji durian tanpa natrium metabisulfit yang
diperoleh menunjukkan adanya amilosa dan amilopektin dengan bilangan gelombang
yang menyatakan gugus O-H pada bilangan gelombang 3411,50 cm-1
. Gugus C-H
alkana pada bilangan gelombang 2931,61. Gugus C=O ester pada bilangan
gelombang 1648 cm-1
. Gugus C-O eter pada bilangan gelombang 1076,54 cm-1
dan
1149,12 cm-1
. Gugus C-H aromatik ditunjukkan pada bilangan gelombang 758,29
cm-1
dan 860,89 cm-1
. Adanya puncak serapan pada bilangan gelombang FTIR pati
biji durian menunjukkan keberadaan gugus C-N amina pada bilangan gelombang
1330,85 cm-1
. Gugus C-N amina ini diduga berasal dari protein yang terkandung di
dalam pati. Protein merupakan polimer dari monomer asam amino. Puncak serapan
pada bilangan gelombang FTIR pati biji durian menunjukkan keberadaan gugus C-O
ester terdapat pada bilangan gelombang 1076,54 cm-1
dan 1149,12 cm-1
. Gugus C-O
ester ini diduga berasal dari lemak yang terkandung di dalam pati.
Hasil FTIR pati biji durian dengan natrium metabisulfit 1% yang diperoleh
menunjukkan adanya amilosa dan amilopektin dengan bilangan gelombang yang
menyatakan gugus O-H pada bilangan gelombang 3428,72 cm-1
. Gugus C-H alkana
pada bilangan gelombang 2925,96. Gugus C=O ester pada bilangan gelombang
1643,44 cm-1
. Gugus C-O eter pada bilangan gelombang 1030,88 cm-1
. Gugus C-H
ditunjukkan pada bilangan gelombang 708,62 cm-1
, 763,78 cm-1
dan 860,72 cm-1
.
Adanya puncak serapan pada bilangan gelombang FTIR pati biji durian
menunjukkan keberadaan gugus C-N amina pada bilangan gelombang 1369,72 cm-1
.
Gugus C-N amina ini diduga berasal dari protein yang terkandung di dalam pati.
Protein merupakan polimer dari monomer asam amino. Puncak serapan pada
bilangan gelombang FTIR pati biji durian menunjukkan keberadaan gugus C-O ester
44
terdapat pada bilangan gelombang 1030,88 cm-1
. Gugus C-O ester ini diduga berasal
dari lemak yang terkandung di dalam pati. Pada pati menunjukkan keberadaan gugus
S=O pada bilangan gelombang 1241,46 cm-1
. Hal ini disebabkan ekstraksi pati
dengan penambahan larutan natrium metabisulfit. Gugus S=O berasal dari larutan
natrium metabisulfit yang terkandung pada pati sehingga penambahan larutan
natrium metabisulfit mencegah terjadinya pencoklatan (anti-browning).
4.1.3 Hasil Scanning Electron Microscope Energy Dispersive X-Ray
Spectroscopy (SEM EDX) Pati
Analisa SEM EDX (Scanning Electron Microscope Energy Dispersive X-ray
Spectroscopy) bertujuan untuk mengetahui morfologi dari permukaan bahan, struktur
dan komposisi bahan. Hasil SEM EDX ekstraksi pati biji durian tanpa dan dengan
larutan natrium metabisulfit 1% ditampilkan pada Gambar 4.2.
(a)
(b)
Gambar 4.2 Hasil Analisa SEM EDX Ekstraksi Pati Biji Durian dengan
Perbesaran 3000 kali (a) Tanpa Natrium Metabisulfit; (b) Dengan
Natrium Metabisulfit 1%
10 µm10 µm10 µm10 µm10 µm
0.00 3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 18.00 21.00
keV
0
800
1600
2400
3200
4000
4800
5600
6400
7200
8000
Co
unts
CK
aO
Ka
Cu
Ll
Cu
La
Cu
Ka
Cu
Kb
10 µm10 µm10 µm10 µm10 µm
0.00 3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 18.00 21.00
keV
0
800
1600
2400
3200
4000
4800
5600
6400
7200
Counts
CK
aO
Ka
NaK
a
SK
aS
Kb
KK
aK
Kb
CuL
lC
uL
a
CuK
a
CuK
b
10 μm
10 μm
45
Gambar 4.2 (a) terlihat pati memiliki ukuran partikel yang belum seragam.
Hal ini disebabkan pengayakan pati dilakukan memakai ayakan 100 mesh, ukuran
partikel yang lebih kecil dari 100 mesh berhasil melewati saringan sehingga ukuran
partikel belum seragam. Pati memiliki granula berbentuk semi bulat yang berukuran
10 μm. Hasil EDX pati menunjukkan adanya kandungan C sebesar 99,19% dan CuO
sebesar 0,81%.
Gambar 4.2 (b) terlihat pati memiliki ukuran partikel yang belum seragam.
Hal ini disebabkan penghalusan pati dengan blender yang belum sempurna sehingga
ukuran partikel belum seragam. Pati memiliki granula berbentuk semi bulat yang
berukuran 10 μm. Hasil EDX pati menunjukkan adanya kandungan C sebesar
97,53%, Na2O sebesar 0,42%, SO3 sebesar 0,47%, K2O sebesar 0,51% dan CuO
sebesar 1,07%.
Menurut Gao, et al., (2016) distribusi ukuran partikel granula pati yaitu antara
2-14 μm. Berdasarkan ukuran pati di atas, pati biji durian yang diekstrak termasuk
dalam pati ukuran kecil. Granula pati yang berukuran kecil ini dipengaruhi oleh
proses penggilingan dan pengayakan yang dilakukan terhadap pati biji durian.
Pada gambar 4.2 terlihat hasil ekstraksi pati tanpa natrium metabisufit
memiliki warna yang lebih gelap daripada hasil ekstraksi pati dengan natrium
metabisulfit menujukkan bahwa natrium metabisulfit telah bekerja sebagai anti-
browning pada pati, sehingga pati memiliki warna yang lebih cerah dan putih. Hal ini
didukung adanya senyawa SO3 dan Na2O pada pati. Dari hasil FTIR juga terdeteksi
adanya gugus S=O yang berasal dari larutan natrium metabisulfit sehingga pati
dengan penambahan natrium metabisulfit bekerja mencegah terjadinya pencoklatan
(efek browning).
4.1.4 Hasil Analisa Derajat Kecerahan Pati
Derajat kecerahan suatu bahan merupakan kemampuan suatu bahan untuk
memantulkan cahaya yang mengenai permukaannya. Derajat kecerahan pati
ditunjukkan dari hasil uji warna dengan kromameter yaitu indeks kecerahan dan
indeks keputihan. Hasil ekstraksi pati biji durian dengan penambahan larutan natrium
metabisulfit yang divariasikan konsentrasinya (0%; 0,2%; 0,4; 0,6%; 0,8%; 1% w/v)
ditampilkan pada Gambar 4.3.
46
Natrium Metabisulfit 0%
Natrium Metabisulfit 0,2%
Natrium Metabisulfit 0,4%
Natrium Metabisulfit 0,6%
Natrium Metabisulfit 0,8%
Natrium Metabisulfit 1,0%
Gambar 4.3 Pati Biji Durian (Durio zibethinus)
Gambar 4.3 terlihat secara visual hasil ekstraksi pati biji durian tanpa
penambahan larutan natrium metabisulfit memiliki warna putih kecoklatan dan pati
terlihat semakin putih seiring semakin besar konsentrasi natrium metabisulfit yang
ditambahkan. Pati dengan warna putih terbaik yaitu pati dengan penambahan larutan
natrium metabisulfit 0,8%. Hal ini disebabkan natrium metabisulfit mencegah proses
pencoklatan pada proses pengolahan pati (Gambar 2.2). Dari hasil FTIR juga
terdeteksi adanya gugus S=O yang berasal dari larutan natrium metabisulfit.
Didukung dengan hasil SEM pati tanpa larutan natrium metabisufit memiliki warna
yang lebih gelap daripada pati dengan larutan natrium metabisulfit menujukkan
bahwa natrium metabisulfit telah bekerja sebagai anti-browning pada pati, sehingga
pati memiliki warna yang lebih cerah dan putih.
4.1.4.1 Indeks Kecerahan (Brightness Index)
Indeks kecerahan (brightness index) disebut L* adalah nilai terangnya warna
sebuah pati memantulkan cahaya. Pengaruh variasi konsentrasi larutan natrium
metabisulfit terhadap indeks kecerahan pati (L*) ditampilkan pada Gambar 4.4.
47
Gambar 4.4 Pengaruh Variasi Konsentrasi Larutan Natrium Metabisulfit
terhadap Indeks Kecerahan (L*) Pati Biji Durian
Gambar 4.4 terlihat indeks kecerahan pati meningkat pada konsentrasi larutan
natrium metabisulfit 0-0,8% (w/v). Indeks kecerahan pati menurun pada konsentrasi
larutan natrium metabisulfit 1% (w/v). Indeks kecerahan pati terbesar diperoleh pada
konsentrasi larutan natrium metabisulfit 0,8% (w/v).
Indeks kecerahan pati terlihat meningkat seiring dengan bertambahnya
konsentrasi larutan natrium metabisulfit. Semakin besar konsentrasi natrium
metabisulfit maka akan semakin besar tingkat kecerahan pati. Hal ini disebabkan
natrium metabisulfit mencegah proses pencoklatan pada proses pengolahan pati.
Natrium metabisulfit mencegah proses pencoklatan pada pati yaitu, membentuk
ikatan sulfida dengan enzim fenolase menyebabkan enzim tidak dapat mengoksidasi
senyawa fenolik penyebab browning, sehingga pati yang dihasilkan lebih cerah dan
putih (Kuijpers, et al., 2012).
Indeks kecerahan pati terlihat menurun pada konsentrasi larutan natrium
metabisulfit 1% (w/v). Hal ini disebabkan karena reaksi inhibisi pencoklatan oleh
sulfit, yaitu reaksi yang menghambat atau menurunkan laju reaksi pecoklatan oleh
sulfit. Menurut Kuijpers, et al., (2012), ada 3 mekanisme inhibisi pencoklatan oleh
sulfit, yaitu: inhibisi reaksi enzimatik searah yaitu pencegahan pencoklatan secara
optimal, pembentukan produk tambahan antara sulfit dan o-quinon sehingga
mencegah terjadinya reaksi pencoklatan lebih lanjut lagi pada pati biji durian,
90
91
92
93
94
95
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Ind
ek
s K
ecerah
an
Konsentrasi Larutan Natrium Metabisulfit (g/L)
48
reduksi o-quinon sehingga membalikan arah reaksi enzimatik yaitu mencegah reaksi
inhibisi pencoklatan oleh sulfit (Gambar 2.2).
4.1.4.2 Indeks Keputihan (Whiteness Index)
Indeks keputihan (whiteness index) adalah nilai numerik sederhana yang
menentukan warna putih pati. Indeks keputihan diperoleh dari perhitungan dengan
nilai L *, a *, b *. Indeks keputihan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan
sebagai berikut:
Indeks Keputihan = 100 −√
Dimana:
L* : Tingkat kecerahan berkisar dari 0 (hitam) hingga 100 (putih)
a* : (+a) warna kemerahan
(-a) warna kehijauan
b* : (+b) warna kekuningan
(-b) warna kebiruan
Pengaruh variasi konsentrasi larutan natrium metabisulfit terhadap indeks keputihan
ditampilkan pada Gambar 4.5.
Gambar 4.5 Pengaruh Variasi Konsentrasi Larutan Natrium Metabisulfit terhadap
Indeks Keputihan Pati Biji Durian
Gambar 4.5 terlihat indeks keputihan pati mengalami fluktuasi seiring dengan
bertambahnya konsentrasi larutan natrium metabisulfit. Indeks keputihan pati
meningkat pada konsentrasi larutan natrium metabisulfit 0-0,4% (w/v) dan 0,8%
89
90
91
92
93
94
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Ind
ek
s K
ep
uti
han
Konsentrasi Larutan Natrium Metabisulfit (g/L)
(4.1)
49
(w/v), menurun pada konsentrasi larutan natrium metabisulfit 0,6% (w/v) dan 1%
(w/v). Indeks keputihan pati terbesar diperoleh pada konsentrasi larutan natrium
metabisulfit 0,8% (w/v).
Indeks keputihan pati terlihat meningkat seiring bertambahnya konsentrasi
larutan natrium metabisulfit. Hal ini disebabkan karena natrium metabisulfit
mencegah proses pencoklatan aktivitas enzim fenolase, sehingga proses kerja enzim
terhambat (Choirunisa, et al., 2014). Hal ini didukung dengan meningkatnya indeks
keputihan pati seiring dengan bertambahnya konsentrasi natrium metabisulfit. Indeks
keputihan terbesar diperoleh pada konsentrasi larutan natrium metabisulfit 0,8%
(w/v).
Indeks keputihan pati terlihat menurun pada konsentrasi larutan natrium
metabisulfit 1% (w/v). Hal ini disebabkan oleh reaksi inhibisi pencoklatan oleh sulfit
yaitu reaksi yang menghambat atau menurunkan laju reaksi pecoklatan oleh sulfit.
Menurut Kuijpers, et al., (2012), ada 3 mekanisme inhibisi pencoklatan oleh sulfit,
yaitu: inhibisi reaksi enzimatik searah yaitu pencegahan pencoklatan secara optimal,
reduksi o-quinon sehingga membalikan arah reaksi enzimatik yaitu mencegah reaksi
inhibisi pencoklatan oleh sulfit, dan pembentukan produk tambahan antara sulfite
dan o-quinon, sehingga mencegah terjadinya reaksi pencoklatan lebih lanjut lagi
pada pati biji durian (Gambar 2.2).
Dari hasil FTIR juga terdeteksi adanya gugus S=O yang berasal dari larutan
natrium metabisulfit. Didukung dengan hasil SEM pati tanpa natrium metabisufit
memiliki warna yang lebih gelap daripada pati dengan natrium metabisulfit
menujukkan bahwa natrium metabisulfit telah berfungsi sebagai anti-browning pada
pati, sehingga pati memiliki warna yang lebih cerah dan putih.
4.1.5 HASIL X-RAY DIFFRACTION (XRD) PATI
Analisa XRD (X-Ray Diffraction) bertujuan untuk menganalisis struktur
kristal dari pati biji durian yang dihasilkan. Hasil XRD ekstraksi pati biji durian
tanpa dan dengan penambahan larutan natrium metabisulfit 1% ditampilkan pada
Gambar 4.6.
50
Gambar 4.6 Hasil Analisa X-Ray Diffraction (XRD) Ekstraksi Pati Biji Durian
Tanpa dan Dengan Penambahan Natrium Metabisulfit 1%
Derajat kristalinitas menggunakan XRD dihitung berdasarkan metode segal
dengan memperkirakan jumlah fase kristalin (002) dan fasa amorf (Am) pada pati.
Indeks kristalinitas dihitung berdasarkan perbandingan antara tinggi puncak (I002)
dan tinggi puncak minimum (IAm).
Gambar 4.6 terlihat pola difraksi XRD dari pati tanpa penambahan larutan
natrium metabisulfit menunjukkan puncak yang berada pada 2θ = 16,98o dengan
intensitas sebesar 808 dan indeks kristalinitas sebesar 25,24%. Hal ini sesuai dengan
yang dilaporkan Cao et al., (2019) bahwa pati memiliki nilai kristalinitas yang
rendah.
Gambar 4.6 terlihat pola difraksi XRD dari pati dengan penambahan larutan
natrium metabisulfit 1% menunjukkan puncak yang berada pada 2θ = 16,84o dengan
intensitas sebesar 702 dan indeks kristalinitas 28,49%. Hasil XRD menunjukkan
adanya kandungan NaO3Al24O10(OH)2.2H2O, NaO3Al68O20.10H2O dan
Na10Mg3Al16Si32O96.25H2O pada pati. Hal ini disebabkan oleh perbedaan perlakuan
perendaman saat isolasi pati.
Pola kristalinitas pati dengan perendaman larutan natrium metabisulfit
memiliki indeks kristalinitas lebih tinggi daripada pati tanpa perendaman larutan
natrium metabisulfit. Hal ini disebabkan oleh perbedaan perlakuan perendaman saat
ekstraksi pati. Perbedaan perlakuan ekstraksi pati diduga memutus rantai cabang
pada pati (amilopektin) menjadi rantai lurus (amilosa), sehingga membentuk keadaan
0
150
300
450
600
750
900
70.000 270.000 470.000 670.000
Inte
nsi
tas
2 Theta
Tanpa Natrium Metabisulfit
Dengan Natrium Metabisulfit 1%
I002
Iam
51
kristalin pada pati. Didukung penelitian sebelumnya oleh Ginting, et al., 2017,
ekstraksi pati yang dilakukan tanpa penambahan larutan natrium metabisulfit
memiliki kandungan amilosa 22,53% dan amilopektin 54,31% dengan rasio
amlosa/amilopektin yaitu 29/71. Sedangkan ekstraksi pati yang dilakukan dengan
penambahan larutan natrium metabisulfit memiliki kandungan amilosa 31,22% dan
amilopektin 33,81% dengan rasio amilosa/amilopektin 48/52. Hasil ini menunjukkan
amilosa dengan penambahan larutan natrium metabisulfit lebih tinggi daripada
amilosa tanpa penambahan larutan natrium metabisulfit sehingga menyebabkan
peningkatan kristalinitas setelah melewati proses penambahan senyawa natrium
metabisulfit. Dari hasil SEM EDX juga terdeteksi adanya gugus senyawa Na2O yang
berasal dari larutan natrium metabisulfit sehingga pati dengan penambahan natrium
metabisulfit bekerja mencegah terjadinya pencoklatan (efek browning).
4.2 HASIL ANALISA DAN KARAKTERISTIK BIOPLASTIK
Pati yang digunakan dalam pembuatan bioplastik ini adalah pati yang secara
visual terlihat lebih putih dan cerah yaitu pati dengan penambahan larutan natrium
metabisulfit 1% (w/v). Pati yang putih dan cerah akan menghasilkan bioplastik yang
lebih transparan.
4.2.1 Hasil Fourier Transform Infra Red (FTIR)
Analisa FTIR (Fourier Transform Infra Red) bertujuan mengidentifikasi
gugus fungsi dari komponen-komponen penyusunbahan. Hasil FTIR CMC
(Carboxymethyl Cellulose), bioplastik tanpa plasticizer EG (Ethylene Glycol) dan
bioplastik dengan plasticizer EG (Ethylene Glycol) ditampilkan pada Gambar 4.7.
52
Gambar 4.7 Fourier Transform Infra Red (FTIR) CMC; Bioplastik Tanpa EG dan
Bioplastik Dengan EG
Tabel 4.3 Bilangan Gelombang Gugus Fungsi CMC dan Bioplastik
Frekuensi (cm-1
) Jenis Ikatan
3200-3680; 2000-3400 O-H (Alkohol; Asam Karboksilat)
2800-3100 C-H (Alkana)
1600-1820 C=O
1265-1380 C-N
1200-1280 C-C
1000-1380 C-O
690-900 C-H (Aromatik)
(Pavia, et al., 2009)
Hasil FTIR CMC yang diperoleh terlihat adanya gugus O-H alkohol dengan
puncak serapan pada bilangan gelombang 3600,90 cm-1
. Gugus C-H alkana pada
bilangan gelombang 2921,59 cm-1
. Gugus O-H karboksilat pada bilangan gelombang
2345,98 cm-1
yang berasal dari senyawa asam karboksilat CMC. Gugus C=O alkena
pada bilangan gelombang 1604,27 cm-1
berasal dari kalboksilat CMC. Gugus C-N
amina pada bilangan gelombang 1327,71 cm-1
yang berasal dari senyawa selulosa.
Adanya puncak serapan pada bilangan gelombang 1063,84 cm-1
menunjukkan
adanya gugus alkohol, eter, asam karboksilat dan ester C-O.
Hasil FTIR bioplastik pati biji durian dengan CMC dan tanpa plasticizer EG
yang diperoleh terlihat adanya puncak serapan yang menyatakan gugus O-H pada
bilangan gelombang 3281,51 cm-1
. Gugus C-H alkana dan O-H karboksilat pada
0
20
40
60
80
100
120
01000200030004000
Tra
nsm
itta
nce
(%
)
Wavenumbers (cm-1)
CMC
Bioplastik Tanpa EG
Bioplastik Dengan EG
O-H
alkohol
C-H C-N
C-O
C-H
aromatis
O-H karboksilat
C=O
C-C
53
bilangan gelombang 2924,52. Gugus C=O alkena pada bilangan gelombang 1635,42
cm-1
berasal dari karboksilat CMC. Gugus C-O eter pada bilangan gelombang
1030,88 cm-1
. Gugus C-H aromatik ditunjukkan pada bilangan gelombang 708,62
cm-1
, 763,78 cm-1
dan 860,72 cm-1
. Gugus C-N amina pada bilangan gelombang
1369,72 cm-1
. Gugus C-O ester terdapat pada bilangan gelombang 1030,88 cm-1
.
Adanya gugus-gugus tersebut menunjukkan struktur yang terdapat pada bioplastik
tanpa EG yang berasal dari gugus-gugus penyusunnya yaitu pati biji durian dan
CMC. Bioplastik tersebut bersifat biodegradable (mudah terurai) dibuktikan dengan
adanya gugus C-O pada struktur ikatannya.
Hasil FTIR bioplastik pati biji durian dengan CMC dan plasticizer EG yang
diperoleh terlihat adanya puncak serapan yang menyatakan gugus O-H pada bilangan
gelombang 3284,17 cm-1
. Gugus C-H alkana dan O-H karboksilat pada bilangan
gelombang 2923,84. Gugus C=O pada bilangan gelombang 1645,90 cm-1
. Gugus C-
O eter pada bilangan gelombang 1011,54 cm-1
, 1076,10 cm-1
, 1148,96 cm-1
. Gugus
C-H aromatik ditunjukkan pada bilangan gelombang 701,83 cm-1
, 755,78 cm-1
dan
859,30 cm-1
. Gugus C-N amina pada bilangan gelombang 1331,74 cm-1
. Gugus C-O
ester terdapat pada bilangan gelombang 1011,54 cm-1
. Adanya puncak serapan pada
bilangan gelombang 1206,19 cm-1
menunjukkan gugus C-C alkana. Terdapat gugus
C-C alkana dan O-H menunjukkan keberadaan EG. Hal ini membuktikan bahwa EG
telah bekerja sebagai plasticizer pada bioplastik.
4.2.2 Densitas Bioplastik
Uji densitas merupakan pengujian yang dilakukan untuk mengetahui seberapa
besar kerapatan atom-atom penyusun material yang saling berikatan atau berinteraksi
antara satu atom dengan atom lainnya yang diukur melalui pengukuran massa tiap
satuan volume. Hasil pengaruh variasi konsentrasi pengisi carboxymethyl cellulose
(CMC) terhadap densitas bioplastik dengan plasticizer etilen glikol (EG) 10%
ditampilkan pada Gambar 4.8.
54
Gambar 4.8 Pengaruh Variasi Konsentrasi Pengisi Carboxymethyl Cellulose
(CMC) terhadap Densitas Bioplastik dengan Plasticizer Etilen Glikol
(EG) 10%
Gambar 4.8 terlihat densitas bioplastik meningkat seiring bertambahnya
konsentrasi pengisi CMC. Densitas bioplastik tertinggi diperoleh pada konsentrasi
CMC 4% (w/v) yaitu sebesar 1,51 g/cm3. Sedangkan densitas terendah diperoleh
pada konsentrasi CMC 0% yaitu sebesar 1,22 g/cm3. Densitas bioplastik meningkat
seiring dengan bertambahnya konsentrasi pengisi CMC.
Semakin tinggi konsentrasi CMC maka semakin besar ikatan yang terjadi,
sehingga menyebabkan densitas meningkat. Dengan adanya penambahan pengisi
CMC dapat mengisi dan meningkatkan kerapatan struktur bioplastik. Bioplastik
tanpa pengisi CMC memiliki kerapatan antar molekul polimer lebih rendah
dibandingkan dengan bioplastik dengan pengisi CMC, karena adanya ikatan antar
pati dengan pengisi CMC. Keberadaan CMC dalam larutan cenderung membentuk
ikatan dalam molekul polimer yang menyebabkan molekul pelarut akan terikat
didalamnya sehingga terjadi immobilisasi molekul pelarut yang dapat membentuk
struktur molekul yang kaku sehingga menyebabkan densitas meningkat.
Hal ini menunjukkan bahwa densitas meningkat sebanding dengan
penambahan pengisi CMC. Kerapatan suatu bahan berpengaruh terhadap sifat
mekanik bahan tersebut, semakin rapat suatu bahan maka semakin meningkat sifat
mekaniknya.
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
0% 1% 2% 3% 4%
Den
sita
s (g
/cm
3)
Konsentrasi CMC (w/v)
55
4.2.3 Penyerapan Air Bioplastik
Uji penyerapan air merupakan uji yang dilakukan untuk mengetahui seberapa
besar bahan tersebut menahan maupun menyerap air yang mana penyerapan air ini
sangat penting dalam pembuatan bioplastik sebagai bahan kemasan.
4.2.3.1 Variasi Konsentrasi CMC dan Plasticizer Terhadap Penyerapan Air
Bioplastik
Hasil pengaruh variasi konsentrasi pengisi carboxymethyl cellulose (CMC)
dan plasticizer etilen glikol (EG) terhadap penyerapan air bioplastik ditampilkan
pada Gambar 4.9.
Gambar 4.9 Hasil Pengaruh Variasi Konsentrasi Pengisi Carboxymethyl Cellulose
(CMC) terhadap Penyerapan Air Bioplastik dengan Plasticizer Etilen
Glikol (EG) 10%
Gambar 4.9 terlihat penyerapan air menurun seiring dengan bertambahnya
konsentrasi pengisi CMC. Penyerapan air tertinggi diperoleh pada konsentrasi CMC
0% (w/v) yaitu sebesar 29,23 %. Sedangkan penyerapan air terendah diperoleh pada
konsentrasi CMC 4% yaitu sebesar 13,29 %.
Penyerapan air disebabkan oleh sifat polar dan hidrofilik pada pati (Zhang
dan Han, 2016). Karena sifat polar dan hidrofilik pati, bioplastik berbasis pati dengan
kerapatan molekul yang rendah memiliki gugus hidroksil (-OH) yang belum
tersubtitusi (masih bebas) sehingga sangat peka terhadap air. CMC memiliki sifat
hidrofilik sehingga penambahan pengisi CMC menyebabkan penyerapan air yang
lebih tinggi. Namun, penjelasan tersebut bertentangan dengan hasil yang diperoleh
yaitu penyerapan air menurun seiring dengan bertambahnya konsentrasi pengisi
0
10
20
30
40
0% 1% 2% 3% 4%
Pen
yer
ap
an
Air
(%
)
Konsentrasi CMC (w/v)
56
CMC. Hal ini karena ketidakhomogenitas pada saat proses pencampuran
menyebabkan partikel-partikel penyusun bioplastik berikatan sangat lemah akibatnya
molekul-molekul oksigen masuk dan membentuk rongga-rongga.
Ketidakhomogenitas penyusun bioplastik menunjukkan adanya CMC yang tidak
terlarut. Sifat CMC yang mudah larut dalam air menyebabkan menurunnya
penyerapan air.
4.2.2.2 Waktu Terhadap Penyerapan Air Bioplastik
Hasil pengaruh waktu penyerapan air bioplastik dengan variasi konsentrasi
pengisi carboxymethyl cellulose (CMC) dan plasticizer etilen glikol (EG) 10%
terhadap penyerapan air bioplastik ditampilkan pada Gambar 4.10.
Gambar 4.10 Hasil Pengaruh Waktu terhadap Penyerapan Air Bioplastik dengan
Konsentrasi Plasticizer Ethylene Glycol (EG) 10%
Gambar 4.10 terlihat penyerapan air meningkat seiring dengan bertambahnya
waktu. Penyerapan air tertinggi diperoleh pada konsentrasi CMC 0% (w/v) yaitu
sebesar 29,23%. Sedangkan penyerapan air terendah diperoleh pada konsentrasi
CMC 4% yaitu sebesar 13,29%.
Sifat penyerapan air merupakan kemampuan bioplastik menyerap air dalam
waktu tertentu. Hal ini menyebabkan berkurangnya kontak atau kekompakan
komponen bioplastik yaitu antar pati dengan CMC. Sehingga air semakin mudah
masuk ke dalam bioplastik. Bioplastik yang sudah menyerap air semakin lama akan
menyisakan sedikit ruang bebas untuk terus melakukan penyerapan air. Sehingga laju
0
10
20
30
40
0 2 4 6 8 10
Pen
yerap
an
Air
(%
)
Waktu (Jam)
CMC 0%
CMC 1%
CMC 2%
CMC 3%
CMC 4%
0
57
penyerapan air semakin lama akan semakin menurun hingga tidak mampu lagi
menyerap air.
Hal ini menunjukkan bahwa penyerapan air meningkat terhadap waktu dan
berbanding terbalik dengan laju penyerapan air. Semakin lama waktu penyerapan air
bioplastik maka semakin besar penyerapan air yang terjadi.
4.2.4 Sifat Kekuatan Tarik Bioplastik
Uji kekuatan tarik merupakan pengujian yang dilakukan untuk mengetahui
kemampuan bioplastik dalam menahan beban atau gaya mekanis vertikal yang
diberikan sampai terjadinya rusak atau putus. Hasil kuat tarik bioplastik ditampilkan
pada Gambar 4.11.
Gambar 4.11 Hasil Pengaruh Variasi Konsentrasi Pengisi Carboxymethyl Cellulose
(CMC) terhadap Sifat Kekuatan Tarik Bioplastik dengan Plasticizer
Etilen Glikol (EG) 10%
Gambar 4.11 terlihat kekuatan tarik meningkat seiring dengan bertambahnya
konsentrasi pengisi CMC. Kekuatan tarik tertinggi diperoleh pada konsentrasi CMC
3% (w/v) yaitu sebesar 15,58 MPa. Sedangkan kekuatan tarik terendah diperoleh
pada konsentrasi CMC 0% yaitu sebesar 5,95 MPa.
Nilai kekuatan tarik meningkat seiring dengan bertambahnya konsentrasi
pengisi CMC. Peningkatan ini terjadi karena adanya ikatan hidrogen antara gugus
hidroksil (-OH) dari pati dengan gugus hidroksil (-OH) dan karboksil (-COOH) dari
CMC (Tongdeesoontorn, et al., 2011). Terlihat pada hasil FTIR, dimana gugus C=O
pada CMC dengan bilangan gelombang 1604,27 cm-1
meningkat pada campuran
0
5
10
15
20
25
0% 1% 2% 3% 4%
Kek
uata
n T
arik
(M
Pa)
Konsentrasi CMC (w/v)
58
bioplastik pati-CMC dengan bilangan gelombang 1645,90 cm-1
dan 1635,42 cm-1
.
Peningkatan bilangan gelombang pada FTIR membuktikan adanya interaksi
antarmolekul antara gugus hidroksil (-OH) pati dengan karboksil (-COOH) CMC.
Penambahan pengisi CMC dapat mengisi dan meningkatkan kerapatan struktur
bioplastik. Viskositas yang tinggi dan kemampuan pembentukan bioplastik pati-
CMC menyebabkan molekul-molekul saling berhubungan erat, mengurangi ruang
dan membentuk struktur molekul yang kaku sehingga meningkatkan kekuatan tarik.
Sedangkan nilai kekuatan tarik mengalami penurunan seiring dengan
meningkatnya plasticizer EG. Hal ini disebabkan karena plasticizer EG membentuk
ikatan hidrogen (H2) dan membuat jarak antar rantai-rantai polimer bioplastik
semakin renggang. Dimana ikatan hidrogen merupakan ikatan yang sangat lemah,
lebih lemah dari ikatan kovalen yang menyebabkan peningkatan kecepatan respon
viskoelastis dan pergerakan molekuler rantai polimer bioplastik. Hal ini didukung
oleh Hasil Analisa SEM EDX bioplastik yang ditampilkan pada Gambar 4.12.
(a)
(b)
Gambar 4.12 Hasil Analisa SEM EDX Bioplastik Pati Biji Durian dengan CMC 1%
(w/v) dan EG 10% (v/w) Perbesaran 500 kali (a) Sebelum Putus; (b)
Sesudah Putus
0.00 3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 18.00 21.00
keV
0
800
1600
2400
3200
4000
4800
5600
6400
Co
unts
CK
aO
Ka
NaK
aA
lKa
SK
aS
Kb
0.00 3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 18.00 21.00
keV
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
Co
unts
CK
aO
Ka
NaK
aA
lKa
SK
aS
Kb
Cu
Ll
Cu
La
Cu
Ka
Cu
Kb
Dispersi kasar pengisi
Dispersi kasar pengisi
59
Gambar 4.12 (a) terlihat bioplastik sebelum putus memiliki morfologi yang
rapat, hal ini menunjukkan bahwa pati biji durian telah tercampur di dalam
bioplastik. Namun ada titik-titik kecil pada bioplastik yang menunjukkan bahwa cmc
tidak tercampur secara merata di dalam bioplastik. Hal ini disebabkan oleh cmc yang
mudah menggumpal menyebabkan adanya cmc yang tidak terlarut. Terlihat adanya
titik-titik besar menunjukkan adanya penggumpalan pada pengisi CMC. Hal ini
disebabkan viskositas larutan CMC yang tinggi sehingga sulit untuk terdispersi pada
larutan pati. Hasil EDX pati menunjukkan adanya kandungan C sebesar 97,92% ,
Na2O sebesar 1,15%, Al2O3 sebesar 0,29% dan SO3 sebesar 0,65%.
Gambar 4.12 (b) terlihat bioplastik setelah putus memiliki morfologi yang
rapat, hal ini menunjukkan bahwa pati biji durian telah tercampur di dalam
bioplastik. Namun ada titik-titik kecil pada bioplastik yang menunjukkan bahwa cmc
tidak tercampur secara merata di dalam bioplastik. Hal ini disebabkan viskositas
larutan CMC yang tinggi sehingga sulit untuk terdispersi pada larutan pati. Hasil
EDX pati menunjukkan adanya kandungan C sebesar 97,67% , Na2O sebesar 0,83%,
Al2O3 sebesar 0,30%, SO3 sebesar 0,57% dan CuO sebesar 0,63%.
Gambar 4.12 terlihat bioplastik setelah putus terlihat lebih buram daripada
bioplastik sebelum putus, hal ini diakibatkan adanya tarikan yang dialami bioplastik
saat pengujian tarik. Tarikan yang diberikan pada bioplastik menyebabkan ikatan
dari bioplastik terganggu yang ditandai dengan keregangan atau permukaan yang
buram. Adanya kandungan Na2O dan SO3 dalam bioplastik berasal dari treatment
pati yang menggunakan natrium metabisulfit.
4.2.5 Sifat Pemanjangan Pada Saat Putus Bioplastik
Uji perpanjangan pada saat putus (elongatioin at break) merupakan bagian
dari pengujian kekuatan tarik, pengujian ini dilakukan untuk mengetahui seberapa
panjang perenggangan bioplastik setelah mengalami gaya penarikan sebelum dan
sesudah mengalami perputusan. Hasil pengaruh variasi konsentrasi pengisi
carboxymethyl cellulose (CMC) terhadap sifat pemanjangan pada saat putus
bioplastik dengan plasticizer etilen glikol (EG) 10% ditampilkan pada Gambar 4.13.
60
Gambar 4.13 Pengaruh Variasi Konsentrasi Pengisi Carboxymethyl Cellulose
(CMC) terhadap Sifat Pemanjangan pada saat Putus Bioplastik
Plasticizer Etilen Glikol (EG) 10%
Gambar 4.13 terlihat sifat pemanjangan pada saat putus mengalami
penurunan seiring dengan bertambahnya konsentrasi pengisi CMC. Sifat
pemanjangan pada saat putus tertinggi diperoleh pada konsentrasi CMC 0% (w/v)
yaitu sebesar 12,10%. Sedangkan kuat tarik terendah diperoleh pada konsentrasi
CMC 3% yaitu sebesar 6,77%.
Persentase perpanjangan putus menurun seiring bertambahnya pengisi CMC.
Penurunan elongasi disebabkan oleh menurunnya jumlah ikatan hidrogen yang
terbentuk akibat matriks tidak optimal dalam mengikat filler CMC menyebabkan
pori-pori pada bioplastik terbentuk, sehingga respon viskoelastisitas menurun.
Dimana respon tersebut menyebabkan bioplastik lebih kaku, keras dan tidak elastis.
Pernyataan ini didukung oleh Toongdeesoontorn (2011) bahwa semakin banyak
CMC yang digunakan mampu meningkatkan kekuatan tarik bioplastik namun juga
mengurangi persentase perpanjangan putus bioplastik.
4.2.6 Modulus Elastisitas Bioplastik
Uji modulus elastis merupakan pengujian yang bertujuan untuk mengetahui
seberapa tahan suatu material bioplastik mengalami regangan terhadap deformasi
elastik pada saat diberikan tegangan luar secara vertikal. Hasil pengaruh variasi
0
5
10
15
20
0% 1% 2% 3% 4%
Pem
an
jan
gan
saat
Pu
tus
(%)
Konsentrasi CMC (w/v)
61
konsentrasi pengisi carboxymethyl cellulose (CMC) dan plasticizer etilen glikol (EG)
terhadap modulus elastisitas bioplastik ditampilkan pada Gambar 4.14.
Gambar 4.14 Pengaruh Variasi Konsentrasi Pengisi Carboxymethyl Cellulose (CMC)
dan Plasticizer Etilen Glikol (EG) terhadap Modulus Elastisitas
Bioplastik
Gambar 4.14 terlihat modulus elastisitas meningkat seiring dengan
penambahan konsentrasi CMC. Modulus elastisitas tertinggi diperoleh pada
konsentrasi CMC 4% (w/v) dengan plasticizer EG 10% (wt) yaitu sebesar 244,63
MPa. Sedangkan kuat tarik terendah diperoleh pada konsentrasi CMC 0% dengan
plasticizer EG 10% (wt) yaitu sebesar 26,65 MPa.
Modulus elastisitas dipengaruhi oleh pertambahan CMC yang menyebabkan
terjadinya respon viskoelastis dan mobilitas molekul rantai CMC dan pati yang
menyebabkan modulus elastisitas bioplastik meningkat. Semakin kecil nilai modulus
elastisitas, kemampuan biofilm untuk mempertahankan bentuknya ketika diberikan
gaya semakin kecil (Ghanbarzadeh et al., 2010).
0
100
200
300
0% 1% 2% 3% 4%
Mod
ulu
s E
last
isit
as
(MP
a)
Konsentrasi CMC (w/v)
62
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Kesimpulan yang diperoleh dari penelitian ini:
1. Karakteristik hasil analisa pati biji durian diperoleh kadar air 16,73%, kadar
abu 0,38%, kadar pati 65,03%, kadar amilosa 31,22%, kadar amilopektin
33,81%, kadar lemak 0,12% dan kadar protein 3,18%.
2. Derajat kecerahan pati biji durian terbaik yang diperoleh adalah pati biji
durian dengan natrium metabisulfit 0,8% (w/v) yaitu dengan indeks
kecerahan (L*) 93,32 dan indeks keputihan 91,93.
3. Pati biji durian dengan natrium metabisulfit diperoleh gugus yang sama
dengan komponen penyusunnya S=O yang menandakan adanya
penambahan natrium metabisulfit.
4. Bioplastik dari pati biji durian dengan pengisi CMC dan plasticizer EG
diperoleh gugus yang sama dengan komponen penyusunnya C=O alkena
yang menandakan adanya CMC pada bioplastik. Namun bilangan
gelombang mengalami peningkatan, misalnya pada gugus O-H meningkat
dari 3281,51 cm-1
menjadi 3284,51 cm-1
.
5. Karakteristik hasil analisa SEM EDX pati biji durian diperoleh pati
memiliki granula semi bulat dengan ukuran 10 μm dengan komponen
penyusunnya Na2O dan SO3 yang menandakan adanya penambahan
natrium metabisulfit, serta hasil SEM EDX bioplastik pati biji durian
dengan CMC dan plasticizer EG diperoleh daerah pada daerah hasil
patahan analisa kekuatan tarik bahwa bioplastik menunjukkan kerapatan
yang rapat dan kompak, kasar, dan pati maupun CMC telah larut cukup
baik dalam bioplastik yang dihasilkan.
6. Karakteristik hasil analisa XRD pati biji durian dengan natrium
metabisulfit memiliki indeks kristalinitas yang lebih tinggi daripada pati
biji durian tanpa natrium metabisulfit yaitu 28,49%, serta adanya
kandungan senyawa Na pada pati.
63
7. Hasil analisa densitas bioplastik pati biji durian dengan CMC dan
plasticizer EG tertinggi yang diperoleh adalah pada kosentrasi CMC 4%
dan plasticizer EG 10% yaitu sebesar 1,51 g/cm3.
8. Hasil analisa penyerapan air (water absorption) bioplastik pati biji durian
dengan CMC dan plasticizer EG tertinggi yang diperoleh adalah pada
kosentrasi CMC 0% dan plasticizer EG 10% yaitu sebesar 29,23 % serta
laju penyerapan air tertinggi saat 2 jam pertama.
9. Hasil analisa sifat kekuatan tarik (tensile strength) bioplastik pati biji
durian dengan CMC dan plasticizer EG terbaik yang diperoleh adalah pada
kosentrasi CMC 3% dan plasticizer EG 10% yaitu sebesar 15,58 MPa.
10. Hasil analisa sifat pemanjangan pada saat putus (elongation at break)
bioplastik pati biji durian dengan CMC dan plasticizer EG terbaik yang
diperoleh adalah pada kosentrasi CMC 0% dan plasticizer EG 10% yaitu
sebesar 12,10%.
11. Hasil analisa sifat modulus elastisitas bioplastik pati biji durian dengan
CMC dan plasticizer EG terbaik yang diperoleh adalah pada kosentrasi
CMC 4% dan plasticizer EG 10% yaitu sebesar 244,63%.
5.2 SARAN
Demi kesempurnaan penelitian ini, maka untuk penelitian selanjutnya peneliti
menyarankan:
1. Reaksi antara air dengan pati berjalan sangat lambat, sehingga perlu dikaji
katalisator yang dapat mempercepat proses hidrolisis pati.
2. Sebaiknya peneliti selanjutnya membuat suatu produk seperti cup atau
plastik wrapped dari bioplastik terbaik yang dihasilkan sebagai aplikasi
dari penelitian.
64
DAFTAR PUSTAKA
Alay, S C. A., dan M. A. A. Meireles. Physicochemical Properties, Modifications
and Applications of Starches from Different Botanical Sources. Food
Science And Technology. 35(2): 215-236, Abr.-Jun. 2015.
Amid, B., H. Mirhosseini, dan S. Kostadinović. Chemical Composition and
Molecular Structure of Polysaccharide Protein Biopolymer from Durio
zibethinus Seed: Extraction and Purification Process. Chem. Cent. J., Vol. 6,
No. 1, P. 117, 2012.
ASTM D792-91. Standard Test Method for Density and Specific Gravity (Relative
Density) of Plastics by Displacement. The American Society for Testing and
Materials. 1991.
ASTM D 638-00. Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics. An
American National Standard. 2005.
Aripin, S., B. Saing, dan E. Kustiyah. Studi Pembuatan Bahan Alternatif Plastik
Biodegradable dari Pati Ubi Jalar dengan Plasticizer Gliserol dengan Metode
Melt Intercalation. 2017.
Ban, W., J. Song, D. S. Argyropoulos, dan L. A. Lucia. Influence of Natural
Biomaterials on The Elastic Properties of Starch-Derived Films: An
Optimization Study. American Chemical Society. 45, 627-633. 2006.
Cao, X., J. Tong, M. Ding, K. Wang, L. Wang, D. Cheng, H. Li, A. Liu, J. Liu, Z.
Zhao, Z. Wang dan X. Gao. Physicochemical Properties of Starch in
Relation to Rheological Properties of Wheat Dough (Triticum aestivum L.)
Food Chemistry. 297 (2019) 125000.
Chandra, A., dan H. M. Inggrid. Pengaruh pH dan Jenis Larutan Perendam Pada
Perolehan dan Karakterisasi Pati Dari Biji Alpukat. Pp.30–39, 2013.
Chandra, R. A. I., S. Sriwidodo, A. N. Hasanah dan R. Agustina. Optimization of
Starch from Indonesian Local Corn with Concentration Variation of Sodium
Metabisuphite and Drying Time. International Journal Of Chemical
Engineering And Applications. Vol. 7, No. 2, April 2016.
Chen, M., T. Runge, L. Wang, R. Li, J. Feng, X. L. Shu, dan Q. S. Shi. Hydrogen
Bonding Impact on Chitosan Plasticization. Carbohydrate Polymers. 2018.
Choirunisa, R. Fala., B. Susilo, dan W. A. Nugroho. Pengaruh Perendaman Natrium Bisulfit (NaHSO3) Dan Suhu Pengeringan Terhadap Kualitas Pati Umbi
Ganyong (Canna edulis Ker). Jurnal Bioproses Komoditas Tropis. Vol. 2
No. 2, Agustus 2014.
65
Collison R. Swelling and Gelation Of Starch. Vol. 1, Pp. 29–37, 2004.
Cornelia, M., R. Syarief, H. Effendi dan B. Nurtama. Pemanfaatan Pati Biji Durian
(Durio Zibethinus Murr.) dan Pati Sagu (Metroxylon Sp.) dalam Pembuatan
Bioplastik. Bogor Agricultur University. Bogor. 2013.
Erfan A. Sintesis Bioplastik dari Pati Ubi Jalar Menggunakan Penguat Logam ZnO
dan Penguat Alami Kitosan. Depok. 2012.
Fauzi, A. A., M. Muhsin, dan A. Sukainah. Pengaruh Variasi Larutan Perendaman
Sukun terhadap Karakteristik Fisiko Kimia Tepung Sukun. Jurnal Pendidikan
Teknologi Pertanian, Vol. 2 : S79-S86. 2016.
Fernandes, S., T. P. R. Santosa, A. M. Fernandes, dan M. Leonel. Harvest Time
Optimization Leads to The Production of Native Cassava Starches with
Different Properties. International Journal of Biological Macromolecules.
S0141-8130(19)30554-9.
Gao, J., I. Kreft, G. Chao, Y. Wang, X. Liu, L. Wang, P. Wang, X. Gao dan B. Feng.
Tartary Buckwheat (Fagopyrum tataricum Gaertn.) Starch, A Side Product
in Functional Food Production, as A Potential Source of Retrograded
Starch. Food Chemistry. 190 (2016) 552–558.
Garg, U., J. Lowry dan D. A. Algren. Ethylene Glycol and Other Glycols: Analytical
and Interpretation Issues. Critical Issues in Alcohol and Drugs of Abuse
Testing. 2019. B978-0-12.
Ghanbarzadeh, B., H. Almasi, A. A. Entezami. Physical Properties of Edible
Modified Starch/Carboxymethyl Cellulose Films. Innovative Food and
Emerging Technologies. 697-702. 2010.
Gill, M. Bioplastic: A Better Alternative to Plastics. International Journal of
Research in Applied Natural and Social Sciences (Impact: Ijranss). Vol. 2,
Issue 8, 115-120. 2014.
Ginting, M. H. S., M. Kristiani, Y. Amelia dan R. Hasibuan. The Effect of Chitosan,
Sorbitol, and Heating Temperature Bioplastic Solution on Mechanical
Properties of Bioplastic from Durian Seed Starch (Durio zibehinus). Int.
Journal of Engineering Research and Applications. Vol. 6, Issue 1, Pp. 33-
38. 2016.
Guo, J., L. Kong, B. Du dan B. Xu. Morphological and Physicochemical
Characterization of Starches Isolated from Chestnuts Cultivated in Different
Regions of China. International Journal of Biological Macromolecules.
2019.
Harper J. M. Extrusion Of Foods. Vol 1. Boca Raton: Florida : Crc Press, 1990.
66
Hendri, S., Lutfi, Musthofa dan Masruroh. Optimasi Plastik Biodegradable
Berbahan Jelarut (Marantha arundinacea L) dengan Variasi LLDPE untuk
Meningkatkan Karakteristik Mekanik. Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis
danBiosistem, 2 (2) : hal. 124-130. 2014.
Kaushik, A., dan R. Kaur. Thermoplastic Starch Nanocomposites Reinforced with
Cellulose Nanocrystals: Effect of Plasticizer on Properties. Composite
Interfaces, ISSN : 0927-6440. 2016.
Kibar, E., A. Arık, İ. Gönenç dan F. Us. Gelatinization of Waxy, Normal and High
Amylose Corn Starches. Gida, Vol. 35, No. 4, Pp. 237–244, 2010.
Kuijpers, T. F. M., C. E. N. Cuenca, J. P. Vincken, A. J. W. Verloop, W. J. H. van
Berkel, dan H. Gruppen. Inhibition of Enzymatic Browning of Chlorogenic
Acid by Sulfur- Containing Compounds. Journal of Agricultural and Food
Chemistry. 2012.
Li, L., H. Chen, M. Wang, X. Lv, Y. Zhao, dan L. Xia. Development and
Characterization of Irradiated Corn Starch Film. 2018.
Madruga, M. S., F. S. M. Albuquerque, I. R. A. Silva, D. S. Amaral, M. Magnani dan
V. Q. Neto. Chemical, Morphological and Functional Properties of Brazilian
Jackfruit (Artocarpus heterophyllus L.) Seeds Starch. Food Chemistry. 143.
440–445. 2014.
Lubis M., M. B. Harahap, M. H. S. Ginting, M. Sartika, dan H. Azmi. Effect of
Microcrystalline Cellulose (MCC) from Sugar Palm Fibres and Glycerol
Addition on Mechanical Properties of Bioplastic from Avocado SeedStarch
(Persea Americana Mill). Full Paper Proceeding ECBA. University ofSumatera
Utara, Indonesia, 31: hal. 1-10. 2016.
Masrol, S. R., M. H. I. Ibrahim, S. Adnan. Chemi-mechanical Pulping of Durian
Rinds. Procedia Manufacturing. 171-180. 2015.
Mittal. Polymers from Renewable Resources, In Renewable Polymers. Synthesis,
Processing, And Technology, Salem, Ma: Scrinever, Pp. 1–22. 2012.
Mohpraman, Kiranun dan J. Siriphanich. Safe Use of Sodium Metabisulfite in Young
Coconuts. Postharvest Biology And Technology. 76–78. 2012.
Mohsenabadi, N., A. Rajaei, M. Tabatabaei dan A. Mohsenifar. Physical and
Antimicrobial Properties of Starch-Carboxy Methyl Cellulose Film Containing
Rosemary Essential Oils Encapsulated in Chitosan Nanogel. International
Journal of Biological Macromolecules. 148-155. 2018.
Muneer, F. Bioplastics from natural polymers. Introductory paper at the Faculty of
Landscape Architecture, Horticulture and Crop Production Sciences.
University of Agricultural Sciences Alnarp. 2014.
67
Mustafa, A. Analisis Proses Pembuatan Pati Ubi Kayu (Tapioka) Berbasis Neraca
Massa. Argointek. Politeknik Pertanian Negeri Pangkep: Sulawesi Selatan.
2015.
Navaratne, N. H., dan N. T Nawarathne. Determination of Suitability of Durian
(Durio zebethinus) Seed Gum Extract in Replacing of Xanthan Gum in Fruit
Nectar. International Journal of Scientific Engineering and Research (IJSER).
ISSN : 2347-3878. Volume 2 Issue 1. 2014.
Nogueira, G. F., F. M. Fakhouri, dan R. A. D. Oliveira. Extraction and
Characterization of Arrowroot (Maranta Arundinaceae L.) Starch and Its
Application In Edible Films. Brazil. 2018.
Offiong, E. U., dan S. L. Ayodele. Preparation and Characterization of
Thermoplastic Starch from Sweet Potato. International Journal of Scientific &
Engineering Research. Volume 7, Issue 5, 438 ISSN 2229-5518. 2016.
Pascoal, A. M., M. C. B. Di-Medeiros, K. A. Batista, M. I. Gonc¸ A. Leles, L. M.
Lião, dan K. F. Fernandes. Extraction and Chemical Characterization of
Starch from S. Lycocarpum Fruits. Carbohydrate Polymers. 98. 1304–
1310. 2013.
Pavia, D. L., G. M. Lampman, G. S. Kriz, dan J. R. Vyvyan. Introduction to
Spectroscopy. Fourth Edition. Brooks/Cole. Cengage Learning.
Washington.
Putri, R., D. Artanti, A. Setiawan dan P. D. Anggraini. Effect Of Carboxymethyl
Cellulose (CMC) as Biopolymers to The Edible Film Sorghum Starch
Hydrophobicity Characteristics. Engineering International Conference (Eic).
2016.
Rahmawati W., Y. A. Kusumasti, dan N. Aryanti. Alternatif Sumber Pati Industri di
Indonesia. J. Teknol. Kim. Dan Ind., Vol. 1, No. 1,Pp. 347 – 351, 2012.
Richana N. dan T. C. Sunarti. Karakterisasi Sifat Fisikokimia Tepung Umbi dan
Tepung Pati dari Umbi Ganyong, Suweg, Ubi Kelapa dan Gembili.
J.Pascapanen, Vol. 1, No. 1, Pp. 29–37, 2004.
Robertson, G. State Of The Art Biobased Food Packaging Materials. In
Environmentally Compatible Food Packaging, Boca Raton, Fl: Crc Press,
2008.
Saberi, B., S. Chockchaisawasdee, J. B. Golding, C. J. Scarlett dan C. E.
Stathopoulos. Physical and Mechanical Properties of A New Edible Film Made
of Pea Starch and Guar Gum as Affected by Glycols, Sugars and Polyols.
International Journal of Biological Macromolecules. S0141-8130(2017)30981-
9.
68
Sakinah, A. R., dan I. S. Kurniawansyah. Isolasi, Karakterisasi Sifat Fisikokimia, dan
Aplikasi Pati Jagung dalam Bidang Farmasetik. Farmaka Suplemen Volume
16 Nomor 2. 2018.
Sanyang, M. L., S. M. Sapuan, M. Jawaid, M. R. Ishak, dan J. Sahari. 2015. Effect of
Plasticizer Type and Concentration on Tensile, Thermal and Barrier Properties
of Biodegradable Film Based on Sugar Palm (A. Pinnata) Starch. Polymers 7
(6): 1106-1124.
Schulze, C., M. Juraschek, C. Herrmann, dan S. Thiede. Energy Analysus of
Bioplastics Processing. The 24th CIRP Conference on Life Cycle Engineering.
2017.
Sciencelab. Material Safety Data Sheet Ethylene Glycol. www.sciencelab.com. 2010.
SIKerNas (Sentra Informasi Keracunan Nasional). Pusat Informasi Obat dan
Makanan. Badan POM RI Tahun 2012.
Smart-Lab. PT.Smart-Lab Indonesia. Tekno Bangun Multiguna. Serpong, Tangerang
- Indonesia. 2017.
Sudirman, N. A., A. Sukainah, dan S. Yanto. Influence Drying of Room Dryerto
Quality of Sago Flour. Jurnal Pendidikan Teknologi Pertanian Volume 4
September Suplemen (2018) : S104- S112.
Sulityo H. W., dan Ismayati. Pengaruh Formulasi Pati Singkong-Selulosa terhadap
Sifat Mekanik dan Hidrofobisitas pada Pembuatan Bioplastik. ISSN 2252-
7311. 2012.
Suyatma, N. E., L. Tighzert, dan A. Copinet. Effect of Hydrophilic Plasticizers on
Mechanical, Thermal, and Surface Properties of Chitosan Films. Journal of
Agricultural and Food Chemistry. 3550-3957. 2005.
Thakur, S., J. Chaudhary, B. Sharma, A. Verma, S. Tamulevicius, dan V. K. Thakur.
Sustanability of Bioplastics: Opportunities and Challenges. Current Opinion in
Green and Sustainable Chemistry. 2018.
Thermo N. ‘’Introduction Fourier Transform InfraRed Spectrometry’’. Madison.
2001.
Tongdang, T. Some Properties of Starch Extracted from Three Thai Aromatic Fruit
Seeds. Prince of Songkhla University. Pattani: Thailand. Starch/Stärke 60
(2008) 199–207.
Tongdeesoontorn, W., L. J. Mauer, S. Wongruong, P. Sriburi, dan P. Rachtanapun.
Effect of Carboxymethyl Cellulose Concentration on Physical Properties of
Biodegradable Cassava Starch-Based Films. Chemistry Central Journal, 5:6.
2011.
69
Wahyuningtiyas., N. Eko dan H. Suryanto. Analysis of Biodegradation of Bioplastics
Made of Cassava Starch. Journal of Mechanical Engineering Science and
Technology. ISSN: 2580-0817 Vol. 1, No 1, pp. 24-31. 2017.
Wathoni, N., S. A. Rahayu, Sriwidodo, dan L. Sophianingsih. Fabrication of Native
and Enzymatically Modified Durian Seed (Durio zibethinus Murr.) Starch.
Indonesian Journal of Pharmaceutics. Vol 1, Issue 2, 2019.
Wiesfeld, J. J., P. Peršolja, F. A. Rollier, A. M. E. Mehring, dan E. J. M. Hensen.
Cellulose Conversion to Ethylene Glycol by Tungsten Oxide-Based Catalysts.
Molecular Catalysis 473 (2019) 110400.
Yusoff, M. S., H. A. Aziz, M. F. M. Zamri, F. Suja, A. Z. Abdullah, N. E. A. Basri.
Floc Behavior and Removal Mechanisms of Cross-Linked Durio zibethinus
Seed Starch as A Natural Flocculant for Landfill Leachate Coagulation
Flocculation Treatment. Waste Management. 2018.
Zhang, Y., dan J. H. Han. Mechanical and Thermal Characteristics of Pea Starch
Films Plasticized with Monosaccharides and Polyols. Journal of Food
Science E: Food Engineering And Physical Properties . Vol. 71, Nr. 2, 2016.
Zhou, H. Y., J. H. Wang, H. J. Zhao, X. S. Fang, dan Y. H. Sun. 2010.
Characterization of Starches Isolated from Different Chinese Baizhi
(Angelica dahurica) Cultivars. Starch/Stärke, 62, 198–204.
70
LAMPIRAN A
DATA PENELITIAN
A.1 DATA HASIL ANALISIS PATI BIJI DURIAN
Tabel A.1 Data Hasil Analisis Pati Biji Durian
Komponen Pati Biji Durian Kadar (%) Standar Industri Indonesia (1997)
Air 16,73 Maks. 13
Pati 65,03 Min. 65
- Amilosa 31,22 -
- Amilopektin 33,81 -
Abu 0,38 Maks. 1,0
Lemak 0,12 -
Protein 3,18 -
A.2 DATA HASIL DERAJAT PUTIH PATI BIJI DURIAN
Tabel A.2 Nilai Warna (L*, a*, b*) dan Indeks Putih Pati Biji Durian
No. Sample Color Value Whiteness
Index L* a* b*
1 Tanpa Natrium Metabisulfit 91,90 0,70 5,26 90,32
2 0,2 % Natrium Metabisulfit 92,17 0,25 4,48 90,98
3 0,4 % Natrium Metabisulfit 92,76 -0,23 3,84 91,80
4 0,6 % Natrium Metabisulfit 92,84 0,18 4,79 91,38
5 0,8 % Natrium Metabisulfit 93,32 -0,07 4,53 91,93
6 1,0 % Natrium Metabisulfit 92,75 -0,03 4,92 91,24
A.3 DATA HASIL INDEKS KRISTALINITAS PATI DENGAN XRD
Tabel A.3 Data Hasil Indeks Kristalinitas Pati Biji Durian
No. Sampel I002 IAm IK
1 Tanpa Natrium Metabisulfit 808 604 25,25
2 1,0 % Natrium Metabisulfit 702 502 28,49
71
A.4 DATA HASIL PENYERAPAN AIR BIOPLASTIK TERHADAP
WAKTU
Tabel A.4 Data Hasil Penyerapan Air Bioplastik Terhadap Waktu
No. CMC EG Penyerapan Air
g/100 ml ml/g 2 4 6 8 10
1 0 10 14,37 23,94 29,23 29,23 29,23
2 1 10 12,04 19,48 23,63 23,63 23,63
3 2 10 10,03 15,71 18,91 18,91 18,91
4 3 10 8,04 13,06 15,93 15,93 15,93
5 4 10 6,89 11,02 13,29 13,29 13,29
A.5 DATA HASIL DENSITAS BIOPLASTIK
Tabel A.5 Data Hasil Densitas Bioplastik
No. CMC EG Massa Tebal Volume Densitas
g/100 ml ml/g g cm cm3 g/cm
3
1 0% 10 % 0,68 0,02 0,56 1,22
2 1% 10 % 0,74 0,02 0,58 1,27
3 2% 10 % 0,77 0,02 0,56 1,32
4 3% 10 % 0,72 0,02 0,54 1,37
5 4% 10 % 0,80 0,02 0,53 1,52
A.6 DATA HASIL PENYERAPAN AIR BIOPLASTIK TERHADAP
KONSENTRASI
Tabel A.6 Data Hasil Penyerapan Air Bioplastik Terhadap Konsentrasi
No. CMC EG Massa Kering Massa Jenuh Penyerapan Air
g/100 ml ml/g g G %
1 0% 10 % 0,68 0,88 29,23
2 1% 10 % 0,74 0,90 23,63
3 2% 10 % 0,77 0,88 18,91
4 3% 10 % 0,72 0,86 15,93
5 4% 10 % 0,80 0,90 13,29
72
A.7 DATA HASIL KEKUATAN TARIK (TENSILE STRENGTH)
BIOPLASTIK
Tabel A.7 Data Hasil Kekuatan Tarik (Tensile Strength) Bioplastik
No. CMC EG Kekuatan Tarik
g/100 ml g/g (MPa)
1 0% 10 % 5,95
2 1% 10 % 9,90
3 2% 10 % 12,19
4 3% 10 % 15,58
5 4% 10 % 13,63
A.8 DATA HASIL PEMANJANGAN PADA SAAT PUTUS (ELONGATION
AT BREAK) BIOPLASTIK
Tabel A.8 Data Hasil Pemanjangan pada saat Putus (Elongation at Break)
Bioplastik
No. CMC EG Elongation at Break
g/100 ml g/g (%)
1 0% 10 % 12,10
2 1% 10 % 10,81
3 2% 10 % 9,57
4 3% 10 % 8,87
5 4% 10 % 6,77
A.9 DATA HASIL MODULUS ELASTISITAS BIOPLASTIK
Tabel A.9 Data Hasil Modulus Elastisitas Bioplastik Bioplastik
No. CMC EG Modulus Elastisitas
g/100 ml g/g (MPa)
1 0% 10 % 26,65
2 1% 10 % 61,90
3 2% 10 % 91,01
4 3% 10 % 188,07
5 4% 10 % 244,63
73
LAMPIRAN B
CONTOH PERHITUNGAN
Untuk pengujian kekuatan tarik (tensile strength), modulus tarik (tensile modulus),
dan pemanjangan saat putus (elongation at break) telah dihitung oleh Universal
Testing Machine AL-GOTECH 7000 M.
B.1 PERHITUNGAN KADAR AIR PATI BIJI DURIAN
Berikut persamaan untuk menghitung kadar air pati:
Untuk perhitungan kadar air pati:
Massa awal pati biji durian = 5,00 gram
Massa cawan kosong = 42,65 gram
Massa awal pati biji durian + massa cawan kosong = 47,65 gram
Massa pati biji durian + cawan setelah pengeringan konstan = 39,68 gram
B.2 PERHITUNGAN KADAR ABU PATI BIJI DURIAN
Berikut persamaan untuk menghitung kadar abu pati:
Untuk perhitungan kadar abu pati:
Massa awal pati biji durian = 5,00 gram
Massa awal pati biji durian + massa cawan kosong = 39,68 gram
Massa pati biji durian + cawan setelah pengeringan konstan = 39,53 gram
74
B.3 PERHITUNGAN DERAJAT PUTIH PATI
Berikut persamaan untuk menghitung indeks putih (whiteness index) pati:
Whiteness Index = 100−√
Untuk perhitungan whiteness index:
L* = 91,90
a* = 0,70
b* = 5,26
Whiteness Index = 100 - √
Whiteness Index = 100 - 9,6834
Whiteness Index = 90,3166
Dimana :
L* : Tingkat kecerahan berkisar dari 0 (hitam) hingga 100 (putih)
a* : Warna kemerahan
b* : Warna kekuningan
B.4 PERHITUNGAN FASA KRISTALIN PATI DENGAN XRD
Berikut persamaan untuk menghitung fasa kristalin pati:
Indeks Kristalinitas (%) =
Untuk perhitungan indeks kristalinitas pati:
I002 = 808
Iam = 604
Indeks Kristalinitas (%) =
Indeks Kristalinitas (%) =
Dimana :
IAm = Intensitas minimum pada 2θ
I002 = Intensitas maksimum pada 2θ
B.5 PERHITUNGAN DENSITAS BIOPLASTIK
Berikut persamaan untuk menghitung densitas bioplastik:
75
Untuk perhitungan densitas bioplastik:
Massa bioplastik = 0,4534 gram
Lebar bioplastik = 5 cm
Panjang bioplastik = 5 cm
Tebal bioplastik = 0,0163 cm
B.6 PERHITUNGAN DAYA SERAP AIR BIOPLASTIK
Berikut persamaan untuk menghitung daya serap air bioplastik:
Untuk perhitungan daya serap air bioplastik:
Massa awal bioplastik = 0,6814 g
Massa akhir bioplastik = 0,8905 g
76
LAMPIRAN C
FOTO PENELITIAN
LC.1 BIJI DURIAN TANPA KULIT ARI
Gambar C.1 Biji Durian Tanpa Kulit Ari
LC.2 PERENDAMAN BIJI DURIAN DENGAN KALCIUM KARBONAT
(CaCO3)
Gambar C.2 Perendaman Biji Durian dengan Kalcium Karbonat (CaCO3)
77
LC.3 SUSPENSI PATI BIJI DURIAN
Gambar C.3 Suspensi Pati Biji Durian
LC.4 PENGERINGAN PATI BIJI DURIAN
Gambar C.4 Pengeringan Pati Biji Durian
LC.5 PATI BIJI DURIAN KERING
Gambar C.5 Pati Biji Durian Kering
78
LC.6 PATI BIJI DURIAN 100 MESH
Gambar C.6 Pati Biji Durian 100 Mesh
LC.7 CARBOXYMETHYL CELLULOSE (CMC)
Gambar C.7 Carboxymethyl Cellulose (CMC)
79
LC. 8 LARUTAN CARBOXYMETHYL CELLULOSE (CMC)
Gambar C.8 Larutan Carboxymethyl Cellulose (CMC)
LC. 9 ETHYLENE GLYCOL (EG)
Gambar C.9 Ethylene Glycol (EG)
80
LC.10 GELATIISASI PATI
Gambar C.10 Gelatinisasi Pati
C.11 PROSES PENCETAKAN BIOPLASTIK
Gambar C.11 Proses Pencetakan Bioplastik
81
LC.12 PRODUK BIOPLASTIK
82
Gambar C.12 Produk Bioplastik