pengaruh plasticizer sorbitol dan gliserol terhadap...
TRANSCRIPT
PENGARUH PLASTICIZER SORBITOL DAN GLISEROL TERHADAP
KUALITAS PLASTIK BIODEGRADABLE DARI SINGKONG SEBAGAI
PELAPIS KERTAS PEMBUNGKUS MAKANAN
PUBLIKASI ILMIAH
Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada Jurusan
Teknik Kimia Fakultas Teknik
Oleh:
FEBRIYANTI RATNANINGTYAS
D 500 170 009
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2019
i
ii
iii
1
PENGARUH PLASTICIZER SORBITOL DAN GLISEROL TERHADAP KUALITAS
PLASTIK BIODEGRADABLE SEBAGAI PELAPIS KERTAS PEMBUNGKUS
MAKANAN
Abstrak
Plastik biodegradable merupakan plastik berbahan dasar bahan alam yang dapat
diuraikan dan tidak beracun. Pembuatan plastik biodegradable melalui proses
polimerisasi. Polimer alam yang digunakan ialah pati singkong. Bahan baku yang
digunakan yaitu pati singkong (20 gram), aquadestt (40 mL), sorbitol, dan gliserol.
Penelitian ini menggunakan variabel bebas plasticizer gliserol (8, 10, 12, 14, dan 16 mL)
dan plasticizer sorbitol (8, 10, 12, 14, dan 16 mL). Pembuatan plastik biodegradble
dilakukan dengan melarutkan tepung singkong dengan aquadestt. Kemudian
ditambahkan asam cuka dan plasticizer sesuai variabel. Larutan pati dipanaskan serta
diaduk sampai kental dan bening. Bubur plastik biodegradable dicetak dalam cetakan
kaca. Setelah kering, plastik biodegradable diaplikasikan di atas kertas dengan metode
laminating. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada penampilan fisik warna dan
tekstur permukaan plastik biodegradable dengan plasticizer sorbitol dan gliserol sama,
yaitu bening dan halus. Namun, pada variabel gliserol lebih lembab daripada sorbitol.
Pada uji kuat tarik diperoleh hasil terbaik pada variabel sorbitol 12 mL sebesar 32 g/cm2.
Sedangkan pada uji elongasi diperoleh nilai terbaik sebesar 13% pada variabel sorbitol
14 mL.
Kata Kunci: Plastik biodegradable, plasticizer
Abstract
Biodegradable plastic was a plastic based material that can be decomposed and is non-
toxic. Biodegradable plastic can be cynthesized through the polymerization process. The
natural polymer used was cassava starch. The raw materials used were cassava starch (20
grams), aquadestt (40 mL), sorbitol, and glycerol. This study were used the independent
variables of glycerol plasticizer (8, 10, 12, 14 and 16 mL) and sorbitol plasticizer (8, 10,
12, 14, and 16 mL). Making biodegradable plastic was made by dissolving cassava flour
with distilled water, then adding vinegar and plasticizer according to the variable. The
starch solution was heated and stirred to be thick and clear. The biodegradable plastic
slurry was printed in glass molds. After drying, the biodegradable plastic was applied on
paper with a laminating method. The results showed that the physical appearance of the
color and surface texture of biodegradable plastic with sorbitol and glycerol plasticizers
were the same, namely clear and smooth. However, the addition of glycerol was more
moist than sorbitol. In the tensile strength test the best results were obtained on the 12
mL sorbitol of 32 g/cm2. While the elongation test obtained the best value of 13% in the
14 mL sorbitol.
Keywords: biodegradable plastic, plasticizer
2
PENDAHULUAN 1.
Penggunaan plastik di Indonesia tergolong cukup tinggi. Menurut Lembaga Ilmu Pengetahuan
Indonesia (LIPI), pada tahun 2016 negara kita menduduki peringkat dua di dunia yang membuang
sampah plastik ke laut. Harga plastik yang relatif murah dan tahan lama menjadi salah satu alasan
tingginya penggunaan plastik baik sebagai bahan pembuatan alat rumah tangga, suku cadang mobil,
mainan anak-anak bahkan kemasan makanan.
Plastik merupakan senyawa kimia yang tersusun oleh monomer sejenis membentuk polimer
dengan rantai panjang. Plastik terbuat dari bahan bakar fosil melalui proses polimerisasi dimana
ikatan kimia pada polimer itu sangat kuat dan sulit untuk diputuskan. Sehingga sangat sulit
diuraikan oleh mikroba. Plastik berkontribusi terhadap emisi dan limbah,sehingga lingkungan
menjadi tercemar (Andrady, 2003). Selain mencemari daratan, plastik juga mencemari lautan.
Akibat dari pencemaran ini, hewan laut berinteraksi dengan plastik secara terus menerus dimana
plastik yang teruarai atau berukuran kecil dapat termakan oleh hewan laut (Laist, 1987).
Mempertimbangkan efek buruk bagi kesehatan,pemanfaatan plastik sebagai pembungkus
makanan tidak cukup aman terutama makanan yang panas karena zat kimia berbahaya dalam plastik
dapat bercampur dengan makanan. Sifat karsinogen pada plastik dapat menyebabkan kerusakan
sistem endokrin, kanker, serta gangguan janin. Alternatif lain yang aman untuk pembungkus
makanan ialah plastik biodegradable. Plastik biodegradable lebih ramah lingkungan karena dapat
diuraikan oleh mikroorganisme.
Bahan pembuatan plastik biodegradable menggunakan singkong karena kandungan pati
yang tinggi. Pati berperan dalam proses gelatinisasi sehingga gel yang dihasilkan dapat membentuk
film yang stabil. Diperlukan bahan tambahan berupa plasticizer untuk mengatur kekakuan produk.
Pada penelitian ini akan membandingkan kualitas produk yang dihasilkan berdasarkan plasticizer
yang digunakan, yaitu sorbitol dan gliserol. Berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Republik
Indonesia Nomor 033 Tahun 2012, sorbitol dan gliserol termasuk bahan tambahan pangan yang
diijinkan untuk digunakan. Batas penggunaan maksimal sorbitol ialah tidak lebih dari 50 gr/hari.
Sedangkan batas penggunaan maksimal gliserol kurang dari 100 mL (Departemen Kesehatan
Republik Indonesia, 2012).
Pada tahun 2013 telah dilakukan penelitian yang serupa oleh Medyan dkk. menggunakan
pati sagu dengan gliserol dan sorbitol sebagai plasticizer. Perbedaan pada penelitian yang akan
dilakukan ialah bahan baku yang digunakan dan pengaplikasian produk sebagai pelapis kertas
pembungkus makanan. Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi dampak buruk penggunaan plastik
baik secara lingkungan maupun kesehatan.
3
METODE 2.
Variabel tetap dalam penelitian meliputi jumLah tepung tapioka 20 gram, aquadestt 40 mL, dan
asam cuka 10 mL. Variabel bebas meliputi penggunaan jenis plasticizer yang berbeda, yaitu sorbitol
dan gliserol. Masing-masing plasticizer digunakan sebanyak 8, 10, 12, 14, dan 16 mL. Variabel
bebas akan mempengaruhi hasil variabel tergantung (kuat tarik dan elongasi).
2.1 Lokasi Penelitian dan Pengujian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Teknik Kimia UMS. Pengujian kuat tarik dan elongasi
dilaksanakan di Laboratorium Teknik Sipil UMS.
2.2 Pembuatan Plastik Biodegradable
Mengukur aquadest sebanyak 40 mL dengan menggunakan gelas ukur, kemudian dimasukkan ke
dalam beaker glass. Menimbang pati singkong sebanyak 20 gram dengan timbangan digital dan
dilarutkan dengan aquadest. Mengukur asam cuka sebanyak 10 mL dan mengukur kebutuhan
plasticizer sesuai variabel yang telah ditentukan. Mencampurkan asam cuka dan plasticizer ke
dalam larutan pati. Larutan campuran pati, asam cuka, dan plasticizer yang telah homogen
dipanaskan di atas kompor listrik. Selama pemanasan harus selalu diaduk agar tidak terjadi
penggumpalan. Pemanasan dilakukan hingga homogen dan terbentuk pasta bening. Pasta plastik
biodegradable harus diaduk agar uap air berkurang. Kemudian pasta dituang ke dalam cetakan
kaca.
2.3 Pengujian Kualitas Produk
2.3.1 Kuat Tarik
Kuat tarik merupakan kemampuan rentang film. Film dipotong dengan ukuran 10 cm x 5 cm . Di
kedua sisi panjangnya, film dijepit dan diberi beban di bagian bawah. Kuat tarik dihitung dengan
rumus:
(1)
2.3.2 Elongasi
Elongasi merupakan daya mulur maksimal yang dapat dicapai plastik biodegradable. Elongasi
dihitung dengan menghitung perubahan panjang plastik biodegradable tepat sebelum putus karena
adanya beban. Elongasi dihitung dengan rumus:
(2)
4
2.4 Pengaplikasian pada Kertas
Pengaplikasian plastik biodegradable dapat dilakukan dengan dua cara. Pada cara pertama, dapat
dilakukan dengan mengoleskan langsung bubur plastik biodegradable ke atas kertas. Cara kedua
dengan proses laminating. Pemilihan metode pelapisan pada kertas tergantung sifat dari plastik
biodegradable yang dihasilkan.
HASIL DAN PEMBAHASAN 3.
3.1 Plastik Biodegradable
Proses pembuatan plastik biodegradable menggunakan metode polimerisasi. Bahan pembuat
plastik biodegradable meliputi biopolymer, aquadest, asam cuka, dan plasticizer. Biopolymer dapat
berasal dari protein, lipid, dan polisakarida. Polisakarida dapat berasal dari kitosan, carboxymetyl
cellulose, dan pati. Biopolymer dipilih karena berasal dari sumber daya alam yang dapat diperbarui,
biomassa umum, dan memiliki keuntungan bagi lingkungan karena dapat terurai secara alami dan
mengurangi emisi karbondioksida (Suderman et al., 2018). Pada penelitian ini, biopolymer yang
digunakan ialah tepung tapioka.
Pati dalam bentuk aslinya tidak bersifat termoplastik. Hal ini disebabkan karena degradasi
termal terjadi sebelum titik leleh plastik tepung tercapai. Sehingga ikatan hidrogen yang mengikat
molekul pati harus dikurangi agar pati dapat dilelehkan. Pengurangan ikatan hidrogen pati dapat
dilakukan dengan penambahan pelarut air (aquadest). Ketika pati dalam air dipanaskan, pelarut
berinteraksi dengan gugus hidroksil dalam pati, sehingga memungkinkan masing-masing rantai
untuk berpindah terhadap rantai lainnya (Nafchi et al., 2013).
Plasticizer (bahan pelembut) adalah bahan 4plastic dengan berat molekul rendah yang
ditambahkan pada suatu produk dengan tujuan untuk menurunkan kekakuan dari polimer, sekaligus
meningkatkan fleksibilitas dan ekstensibilitas polimer. Peningkatan kualitas plastik biodegradable
oleh plasticizer dengan mengurangi interaksi antarmolekul yang kuat antara molekul pati sehingga
mobilitas rantai polimerik meningkat (Ivanič et al., 2017). Pada penelitian ini membandingkan
penggunaan plasticizer sorbitol dan gliserol.
3.2 Penampilan Fisik
Hasil pengamatan penampilan fisik plastik biodegradable dapat dilihat pada tabel 1.
5
Tabel 1. Penampilan Fisik Plastik Biodegradable
Plasticizer Volume
(mL)
Penampilan Fisik
Warna Tekstur Permukaan
Sorbitol
8 Bening Halus Tidak lengket
10 Bening Halus Tidak lengket
12 Bening Halus Tidak lengket
14 Bening Halus Tidak lengket
16 Bening Halus Tidak lengket
Gliserol
8 Bening Halus Sedikit lengket
10 Bening Halus Sedikit lengket
12 Bening Halus Sedikit lengket
14 Bening Halus Sedikit lengket
16 Bening Halus Sedikit lengket
Berdasarkan data tabel penampilan fisik plastik biodegradable di atas, warna dan tekstur
dari kedua plasticizer sama, yaitu berwarna bening dan bertekstur halus. Kondisi ini menunjukkan
bahwa pencampuran homogeny, sehingga tidak terjadi penggumpalan. Pada sorbitol, plastic yang
dihasilkan tidak lengket, sedangkan pada gliserol lengket. Hal ini berkaitan dengan sifat gliserol
yang higroskospis. Higroskopis merupakan kondisi suatu zat yang mampu menyerap molekul air
dengan baik (Safitri dan Riza, 2016).
3.3 Kuat Tarik
Kuat tarik plastik biodegradable dihitung dengan membagi besar beban maksimal yang dapat
ditahan dengan luas area. Hasil uji kuat tarik dapat dilihat pada Tabel 2 dan Gambar 1.
Tabel 2. Uji Kuat Tarik
JumLah Plasticizer
(mL)
Kuat tarik (g/cm2)
Sorbitol Gliserol
8 26 16
10 28 10
12 32 6
14 28 4
16 22 2
6
Gambar 1. Grafik Uji Kuat Tarik
Berdasarkan grafik hasil uji kuat tarik di atas, dapat diketahui bahwa plastik biodegradable
dengan plasticizer sorbitol memiliki kuat tarik yang lebih baik daripada gliserol. Nilai kuat tarik
rata-rata untuk sorbitol sebesar 27,6 g/cm2, sedangkan pada gliserol sebesar 7,6 g/cm
2. Kuat tarik
maksimal plastik biodegradable terjadi pada sorbitol dengan volume 12 mL. Penggunaan sorbitol
lebih dari 12 mL akan menyebabkan turunnya kekuatan tarik karena akan menambah kelenturan
dari plastik. Sedangkan pada plasticizer gliserol diperoleh kuat tarik paling bagus pada jumLah
gliserol yang sedikit. Hal ini berkaitan dengan sifat gliserol yang mudah berikatan dengan molekul
air. Sehingga semakin banyak gliserol yang digunakan, maka kandungan air dalam plastik
biodegradable akan bertambah dan mempengaruhi kuat tarik plastik.
Hasil penelitian ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Abdulaal Farhan. Dimana
pada penelitian tersebut menggunakan biopolymer dari carrageenan. Hasil yang diperoleh kuat
tarik rata-rata penggunaan plasticizer gliserol sebesar 46,37 MPa dan sorbitol sebesar 47,43 MPa.
Jika dibandingkan dengan penelitin yang dilakukan Bianca C. Maniglia (2018) dengan biopolymer
dari tepung babassu, penelitian ini juga sudah sesuai. Pada praktikum yang dilakukan Bianca
dengan menggunakan asam sebagai pelarut diperoleh hasil bahwa plasticizer sorbitol lebih bagus
dari gliserol. Pada praktikumyang kami lakukan juga menggunakan asam yang berfungsi untuk
memutus rantai polimer (Suderman et al., 2018).
3.4 Elongasi
Elongasi merupakan daya mulur maksimal yang dapat dicapai plastik biodegradable. Hasil
pengukuran elongasi dapat dilihat pada Tabel 3 dan Gambar 2.
0
5
10
15
20
25
30
35
7 9 11 13 15
Ku
at T
arik
(g/
cm^2
Plasticizer
Sorbitol
Gliserol
7
Tabel 3. Uji Elongasi
JumLah Plasticizer
(mL)
Elongasi (%)
Sorbitol Gliserol
8 8 6
10 10 4
12 11 3
14 13 2
16 10 2
Gambar 2. Grafik Uji Elongasi
Pada elongasi penggunaan sorbitol, diperoleh elongasi terbaikpada volume 14 mL sebesar 13%.
Elongasi pada penggunaan sorbitol dari volume 8 mL hingga 14 mL mengalami kenaikan dan
mengalami pengurangan elongasi pada volume 16 mL. Hal ini menunjukkan bahwa elongasi
optimum untuk sorbitol pada volume 14 mL. Sedangkan pada plasticizer gliserol diperoleh hasil
terbaik pada volume 8 mL. semakin bertambahnya gliserol, maka elongasi semakin menurun.
Elongasi optimum pada gliserol terjadi pada volume 8 mL karena setelah 8 mL tidak ada elongasi
yang fluktuatif. Pada penelitian yang dilakukan Bianca N Magnilia (2018), diperoleh juga elongasi
yang baik pada sorbitol (1,7%), sedangkan pada gliserol sebesar 0,7%. Adanya plasticizer pada
ikatan polimer tepung tapioka akan menyebabkan ikatan rantai polimer akan berkurang dan
menjadikan plastik lebih fleksibel (Purwanti, 2010).
3.5 Aplikasi Plastik Biodegradable
Plastik biodegradable dimanfaatkan untuk mengganti plastik pada kertas minyak. Plastik yang
biasa digunakan masih belum ramah lingkungan dan berbahaya bagi kesehatan. Sehingga
0
2
4
6
8
10
12
14
7 9 11 13 15
Elo
nga
si (
%)
Plasticizer
Sorbitol
Gliserol
8
diharapkan penggunaan plastik biodegradable ini dapat menjadi terobosan baru karena bahan yang
digunakan lebih aman bagi kesehatan maupun lingkungan. Pengaplikasian plastik biodegradable di
atas kertas dilakukan dengan teknik laminating. Pemilihan teknik ini berdasarkan sifat plastik
biodegradable yang dihasilkan, yaitu termoplastik (Nafchi et al., 2013). Termoplastik yaitu kondisi
dimana plastik terkena suhu panas akan meleleh, sehingga plastic akan menempel pada permukaan
kertas.
PENUTUP 4.
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, mendapat kesimpulan sebagai berikut:
a. Pada uji kuat tarik, diperoleh hasil terbaik sebesar 32 g/cm2
menggunakan plasticizer sorbitol .
b. Elongasi terbaik sebesar 13% dengan menggunakan plasticizer sorbitol.
c. Plasticizer paling tepat untuk biopolymer tepung tapioka adalah sorbitol.
d. Pengaplikasian plastik biodegradable pada kertas pembungkuas makanan dilakukan dengan
teknik laminating.
DAFTAR PUSTAKA
Andrady, A. L. (2003) ‘Plastics and Enviroment’. hoboken: John Wiley & sons., Inc.
Bastioli, C. (2005) ‘Handbook of biodegradable Polymers’, Plastic and reconstructive surgery, p.
1001. doi: 10.1097/PRS.0b013e31822adba3.
Carraher, C. (2003) ‘Polymer Chemistry’, Polymer Chemistry, pp. 36–44. doi:
10.1039/c4py01415d.
Departemen Kesehatan Republik Indonesia (1995) ‘MIL I K PB RP USTAKAA N KOMPOSISI
ZAT GIZI O ; z , Y’.
Departemen Kesehatan Republik Indonesia (2012) ‘Departemen Kesehatan Republik Indonesia.
Permenkes No. 033/MENKES/PER/IV/2012 tentang Bahan Tambahan Makanan.’, pp. 1–37.
Efan, A. (2011) ‘Polimer’.
Farhan, A. and Hani, N. M. (2017) ‘Characterization of edible packaging films based on semi-
refined kappa-carrageenan plasticized with glycerol and sorbitol’, Food Hydrocolloids.
Elsevier B.V., 64, pp. 48–58. doi: 10.1016/j.foodhyd.2016.10.034.
Flieger, M., Kantorova, M., Prell, A., Rezanka, T., & Votruba, J. (2003) ‘ biodegradable Plastics
from Renewable Sources’, Review Folia Microbiol, 48(1), pp. 27–44. doi:
10.1007/BF02931273. Gunadharma (2010) ‘karbohidrat.pdf’.
Laist, D. W. (1987) ‘An overview of the biological effects of lost and discharded plastic debris in
the marine environment’, Marine Pollution Bulletin, 18 (6B)(June), pp. 319–326.
Ningsih, H. S. (2015) ‘Pengaruh Plasticizer Gliserol Terhadap Karakteristik Edible Film Campuran
Whey Dan Agar’, 1. doi: 10.1017/CBO9781107415324.004.
Song, Z., Xiao, H. and Zhao, Y. (2014) ‘Hydrophobic-modified nano-cellulose fiber/PLA
biodegradable composites for lowering water vapor transmission rate (WVTR) of paper’,
9
Carbohydrate Polymers. Elsevier Ltd., 111, pp. 442–448. doi: 10.1016/j.carbpol.2014.04.049.
Suprapti, M. L. (2005) ‘Tepung Tapioka’. yogyakarta: kanisius.
Warsiki, E. (2007) ‘Review pembuatan asam polilaktat (PLA)....pdf’.
Wypych, G. (2004) ‘Handbook of Plasticizer’. Chemtec.
Ivanič, F., Jochec-Mošková, D., Janigová, I., & Chodák, I. (2017). Physical properties of starch
plasticized by a mixture of plasticizers. European Polymer Journal, 93, 843–849.
https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2017.04.006
Nafchi, A. M., Moradpour, M., Saeidi, M., & Alias, A. K. (2013). Thermoplastic starches :
Properties , challenges , and prospects, 61–72. https://doi.org/10.1002/star.201200201
Purwanti, A., & Kimia, J. T. (2010). Analisis kuat tarik dan elongasi plastik kitosan terplastisasi
sorbitol, 3, 99–106.
Safitri, I., & Riza, M. (2016). UJI MEKANIK PLASTIK BIODEGRADABLE DARI PATI SAGU
DAN GRAFTING POLY ( NIPAM ) -KITOSAN DENGAN PENAMBAHAN MINYAK
KAYU MANIS ( Cinnamomum burmannii ) SEBAGAI ANTIOKSIDAN Mechanical Test of
biodegradable Plastic Made from Sago Starch and Grafting Poly ( Nipam ) -Chytosan with
Additional Cinnamon Oil ( Cinnamomum burmannii ) As Antioxidant, 107–116.
Suderman, N., Isa, M. I. N., & Sarbon, N. M. (2018). Food Bioscience The e ff ect of plasticizers
on the functional properties of biodegradable gelatin-based fi lm : A review, 24(June), 111–
119. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2018.06.006