PENCIRIAN BIOPLASTIK TEPUNG TAPIOKA

TERPLASTISASI GLISEROL DENGAN PENAMBAHAN

KARAGINAN

MUHAMMAD BAGJA SOGIANA

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2013

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pencirian Bioplastik

Tepung Tapioka Terplastisasi Gliserol dengan Penambahan Karaginan adalah

karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam

bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang

berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari

penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di

bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.

Bogor, November 2012

Muhammad Bagja Sogiana

NIM G44104036

ABSTRAK

MUHAMMAD BAGJA SOGIANA. Pencirian Bioplastik Tepung Tapioka

Terplastisasi Gliserol dengan Penambahan Karaginan. Dibimbing oleh TETTY

KEMALA dan AHMAD SJAHRIZA.

Pati tapioka sangat potensial sebagai bahan plastik biodegradabel. Namun,

sifat dasarnya yang hidrofilik menjadikan plastik yang dihasilkan rapuh dan

belum dapat digunakan sebagai plastik kemasan sehingga perlu penambahan

pemlastis. Dalam penelitian ini, bioplastik paduan tepung tapioka-gliserol dengan

komposisi 7:3 dan 8:2, ditambahkan karaginan sebagai pengisi yang berfungsi

meningkatkan kuat tarik. Konsentrasi karaginan yang digunakan 1, 2, dan 3%.

Plastik yang dihasilkan dianalisis bobot jenis, gugus fungsi, sifat mekanik dan

termal, serta morfologinya. Kuat tarik dan elongasi tertinggi diperoleh pada

komposisi 8:2 dengan penambahan karaginan 3%, berturut-turut sebesar 275.55

MPa dan 38.18%. Spektrum inframerah tidak memperlihatkan pembentukan

gugus fungsi baru. Analisis termal dengan kalorimetri pemayaran diferensial pada

konsentrasi karaginan 1 dan 2% menunjukkan titik leleh pada suhu 102.36 dan

115.60 ℃. Analisis mikroskop elektron pemayaran menunjukkan morfologi yang

homogen. Berdasarkan hasil ini, plastik yang dihasilkan dapat dikembangkan

menjadi edible film.

Kata kunci: biodegradabel, gliserol, karaginan, pemlastis, tapioka

ABSTRACT

MUHAMMAD BAGJA SOGIANA. Characterization of Bioplastics From

Glycerol Plasticized Tapioca Starch with Addition of Carrageenan. Supervised by

TETTY KEMALA and AHMAD SJAHRIZA.

Tapioca starch is very potential to be used as biodegradable plastic

materials. However, its hydrophilic nature makes the plastic produced fragile and

needs addition of plastic. In this research, bioplastics of tapioca starch-

carrageenan blend in 7:3 and 8:2 ratio, was added with carrageenan in 1, 2, and

3% concentrations. Analysis of specific gravity, functional group, mechanical and

thermal analysis, as well as morphology were carried out to the plastic product.

The highest tensile strength and elongation were obtained at 8:2 ratio with

addition of 2% carrageenan, which are 275.55 MPa and 33.18%, respectively.

Infrared spectrum showed no new functional group formation. Thermal analysis

with differential scanning calorimetry at 1 and 2% carageenan concentrations

showed melting point at 102.36 and 115.60 ℃, respectively. Scanning electron

microscopy analysis showed a homogeneous morphology. Based on the results,

the plastic obtained can be developed as edible film.

Key words: biodegradable, glycerol, carrageenan, plasticizer, tapioca

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Sains

pada

Departemen Kimia

PENCIRIAN BIOPLASTIK TEPUNG TAPIOKA

TERPLASTISASI GLISEROL DENGAN PENAMBAHAN

KARAGINAN

MUHAMMAD BAGJA SOGIANA

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS METEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2013

Judul Skripsi : Pencirian Bioplastik Tepung Tapioka Terplastisasi Gliserol

dengan

Penambahan Karaginan

Nama : Muhammad Bagja Sogiana

NIM : G44104036

Disetujui oleh

Dr Tetty Kemala, MSi

Pembimbing I

Drs Ahmad Sjahriza

Pembimbing II

Diketahui oleh

Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS

Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah

melimpahkan begitu banyak nikmat sehingga penulis dapat menyelesaikan karya

ilmiah ini sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Sains pada

Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut

Pertanian Bogor.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Tetty Kemala dan Bapak

Ahmad Sjahriza selaku pembimbing yang senantiasa memberikan arahan,

dorongan semangat, dan doa kepada penulis selama melaksanakan penelitian dan

penulisan karya ilmiah ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada seluruh

staf laboran Kimia Anorganik yaitu Bapak Syawal, Bapak Caca, Bapak Mul, dan

Ibu Nurul yang telah memberikan fasilitas, bantuan, serta masukan selama

melakukan penelitian.

Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada kedua orang tua, Kakak, dan

Novi atas dukungan moral, doa, dan material, kepada teman seperjuangan (Ulfi

dan Fina), Zelfi, dan teman-teman yang sedang melakukan penelitian di

Laboratorium Kimia Anorganik, serta kepada rekan-rekan Alih Jenis Kimia atas

bantuan selama penelitian.

Bogor, November 2012

Muhammad Bagja Sogiana

DAFTAR ISI

DAFTAR GAMBAR vii

DAFTAR LAMPIRAN vii

PENDAHULUAN 1 METODE 1

Alat dan Bahan 1 Ruang Lingkup Penelitian 2

Pembuatan Film Pati Tapioka 2 Penentuan Bobot Jenis Film Pati Tapioka 2

Analisis Uji Tarik 2 Analisis Termal dengan DSC 3

Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR 3 Pengamatan Morfologi dengan Mikroskop dan SEM 3

HASIL DAN PEMBAHASAN 4 Kenampakan Bioplastik 4

Bobot Jenis 5 Sifat Mekanik 5

Perubahan Gugus Fungsi 6 Sifat Termal 7

Morfologi Permukaan 8 SIMPULAN DAN SARAN 9

Simpulan 9 Saran 9

DAFTAR PUSTAKA 9 RIWAYAT HIDUP 18

DAFTAR GAMBAR

1 Bentuk dumbbell 3

2 Bioplastik dengan komposisi tepung tapioka-gliserol 7:3 dan 8:2 4 3 Bioplastik dengan komposisi tepung tapioka-gliserol 7:3 dengan

penambahan konsentrasi karaginan 1, 2, dan 3% 4 4 Bioplastik dengan komposisi tepung tapioka-gliserol 8:2 dengan

penambahan konsentrasi karaginan 1, 2, dan 3% 5 5 Pengaruh penambahan konsentrasi karaginan pada bobot jenis film

tepung tapioka-gliserol komposisi 7:3 dan 8:2 5 6 Pengaruh penambahan konsentrasi karaginan pada kuat tarik film

tepung tapioka-gliserol komposisi 7:3 dan 8:2 6 7 Pengaruh penambahan konsentrasi karaginan pada elongasi film

tepung tapioka-gliserol komposisi 7:3 dan 8:2 6 8 Termogram DSC tepung tapioka-gliserol 8:2 dengan karaginan 1%

dan 2% 8 9 Morfologi plastik tepung tapioka-karaginan: pada mikroskop

perbesaran 1000× dan SEM perbesaran 5000× 8

DAFTAR LAMPIRAN

1 Diagram alir penelitian 11

2 Data bobot jenis film pati 12 3 Data uji mekanik film pati 13

4 Spektrum FTIR 14 5 Foto mikroskop film tepung tapioka-gliserol karaginan dengan

perbesaran 1000× 17

1

PENDAHULUAN

Kebutuhan plastik masyarakat Indonesia pada tahun 2009 sekitar 4.3 juta

ton dan meningkat menjadi 5.7 juta ton pada tahun 2010 (Yusmarlela 2009).

Plastik yang digunakan saat ini umumnya merupakan polimer sintetik yang

berasal dari minyak bumi dan takterbarukan. Plastik sintetik konvensional ini

tidak mudah diuraikan oleh mikrob dan cuaca, maka akan menambah

permasalahan lingkungan dan kesehatan di waktu mendatang. Plastik alternatif

yang biodegradabel diperlukan untuk menggantikan plastik sintetik. Plastik

biodegradabel dapat didaur ulang dan dihancurkan secara alami serta bahan

bakunya terbarukan, salah satunya terbuat dari pati tepung tapioka (Yusmarlela

2009).

Pati singkong mengandung 83% amilopektin dan 17% amilosa (Winarno

1990). Pati bersifat rapuh sehingga diperlukan pemlastis untuk menghasilkan film

yang homogen dan tidak rapuh. Film yang mengandung gliserol tidak retak dan

tidak bersifat higroskopis (Yusmarlela 2009). Penelitian-penelitian terkait plastik

tapioka telah banyak dikembangkan, antara lain pati-polistirena (Kemala et al.

2010) dan pati-kitosan-poli(asam laktat) (Firdaus et al. 2008). Plastik dari pati

tapioka-gliserol memiliki kelebihan berupa film yang homogen dan tidak rapuh,

tetapi kuat tarik rata-ratanya kecil (Hasanah 2012). Untuk meningkatkan sifat

mekanik, plastik tersebut perlu ditambahkan pengisi, salah satunya ialah

karaginan.

Karaginan dipilih sebagai pengisi karena dapat membentuk gel yang kuat

dengan kehomogenan yang baik (Distantina et al. 2010). Karaginan merupakan

bahan pembentuk film yang sangat baik dan transparan, serta banyak

dimanfaatkan sebagai bioplastik, edible film, dan sebagai bahan pencampur dalam

pembuatan plastik (Pratiwi 2011). Penelitian ini bertujuan membuat bioplastik

tepung tapioka terplastisasi gliserol dengan penambahan karaginan. Penambahan

karaginan diharapkan dapat menghasilkan sifat mekanik yang lebih baik.

METODE

Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan ialah piknometer, alat uji tarik Torsee PA-104-30,

kalorimetri pemayaran diferensial (DSC) Perkin Elmer tipe Seiko Instruments,

spektrofotometer inframerah tranformasi Fourier (FTIR) Brucker Tensole,

mikroskop elektron pemayaran (SEM) Jeol seri JSM-6360 LA, dan mikroskop

Nikon SMZ 1000. Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi

tepung tapioka dari Tugu Tani, karaginan dari toko Setiaguna, gliserol p.a, dan

akuades.

2

Ruang Lingkup Penelitian

Tahapan penelitian ini diawali dengan pembuatan plastik dari tepung

tapioka, gliserol, dan karaginan dengan ragam konsentrasi. Plastik dianalisis sifat

mekanik dengan uji tarik, bobot jenis, gugus fungsi dengan FTIR, sifat termal

dengan DSC, serta morfologi permukaan dengan mikroskop dan SEM. Diagram

alir kerja penelitian disajikan dalam Lampiran 1.

Pembuatan Film Pati Tapioka

Pembuatan film bioplastik pati tapioka dilakukan dengan memodifikasi

prosedur Ningsih (2011) dan Hasanah (2012). Film dibuat dengan mencampurkan

tepung tapioka dan gliserol dengan nisbah 7:3 dan 8:2, lalu ditambahkan akuades

dan diaduk sampai homogen. Gliserol kemudian ditambahkan ke dalam larutan

dan diaduk kembali hingga homogen sambil dipanaskan sampai suhu 40 ℃.

Larutan karaginan dengan konsentrasi 0, 1, 2, dan 3% dalam 100 mL akuades

dimasukkan ke dalam larutan tepung tapioka-glisero, diaduk kembali sampai

homogen dan mengental pada suhu 70 ℃. Paduan yang terbentuk didiamkan

selama 1 jam agar terbebas dari gelembung udara. Film lalu dicetak di atas pelat

kaca dengan ukuran tertentu, dikeringkan dalam oven pada suhu 70 ℃ selama

4−5 jam dan pada suhu ruang selama 24 jam.

Penentuan Bobot Jenis Film Pati Tapioka (Kemala 2010)

Sampel dipotong dengan ukuran yang seragam kemudian dimasukkan ke

dalam piknometer yang telah diketahui bobot kosongnya. Bobot piknometer dan

sampel dicatat lalu piknometer yang berisi potongan sampel ditambahkan akuades

hingga tidak terdapat gelembung udara dan ditimbang bobotnya. Bobot

piknometer berisi air juga ditimbang. Suhu air dan udara dicatat untuk menentukan

faktor koreksi suhu. Bobot jenis sampel dihitung menggunakan persamaan 1:

𝐷 = 𝑊1−𝑊0

𝑊3−𝑊0 − 𝑊2−𝑊1 × 𝐷1 − 𝐷𝑎 + 𝐷𝑎………….1

Keterangan :

D = Bobot jenis sampel (g/mL)

D1 = Bobot jenis air (g/mL)

Dα = Bobot jenis udara (g/mL)

W0= Bobot piknometer kosong (g)

W1= Bobot piknometer + sampel (g)

W2= Bobot piknometer + sampel + akuades (g)

W3= Bobot piknometer + akuades (g)

Analisis Uji Tarik

Analisis uji tarik dilakukan dengan menggunakan prosedur Technical

Association of the Pulp and Paper Industry (TAPPI) No. T404. Plastik dipotong

berbentuk dumbbell (Gambar 1) dengan ukuran panjang 30 mm dan lebar 10 mm.

3

Kedua ujung plastik dijepit dengan alat uji tarik lalu ditarik dengan kecepatan

konstan dan beban maksimum 5 kgf. Dari nilai yang diperoleh, dapat ditentukan

besarnya kuat tarik dan persentase perpanjangan (elongasi) dengan menggunakan

persamaan 2 dan 3.

Gambar 1 Bentuk dumbbell (TAPPI T404 1992)

σ = 𝐹maks

𝐴……….2

Keterangan:

σ = Kuat tarik (MPa)

F maks = Tegangan maksimum (N)

A = Luas penampang lintang (mm2)

%𝐸 = ∆𝐿

𝐿0× 100%..........3

Keterangan :

% E = Elongasi (%)

∆L = Pertambahan panjang spesimen (mm)

L0 = Panjang spesimen awal (mm)

Analisis Termal dengan DSC (ASTM D 3418 1998)

Sampel ditimbang kira-kira 5 mg kemudian dimasukkan ke dalam tempat

sampel. Analisis dilakukan dengan memanaskan sampel dari suhu 30 sampai

350 ℃ , dengan laju pemanasan 10 ℃ menit-1

.

Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR (Averous 2004)

Sampel plastik ditempatkan ke dalam tempat sampel kemudian spektrum

hubungan bilangan gelombang dengan persen transmitans ditentukan pada

panjang gelombang 4000−650 cm1.

Pengamatan Morfologi dengan Mikroskop dan SEM (Srinivasa et al. 2004)

Permukaan sampel diamati menggunakan mikroskop Nikon SMZ 1000.

Beberapa miligram sampel diletakkan di kaca preparat dan diamati permukaannya

dengan mengatur perbesaran pada mikroskop sehingga bentuk permukaan sampel

dapat teramati dengan baik. Untuk pengukuran dengan SEM, plastik dimasukkan

ke dalam penyangga, dilapisi emas, dan diamati permukaanya menggunakan SEM

dengan energi 10Kv.

4

HASIL DAN PEMBAHASAN

Kenampakan Bioplastik

Tanpa penambahan karaginan, plastik tepung tapioka terplastisasi gliserol

dengan nisbah 7:3 lebih transparan dan halus dibandingkan dengan nisbah 8:2

(Gambar 2). Penambahan gliserol dapat meningkatkan kehalusan permukaan

plastik (Arvanitoyannis 1999). Gliserol akan berinteraksi dengan pati sehingga

terbentuk ikatan hidrogen antara gugus hidroksil pati dan gliserol yang membuat

film terlihat homogen dan transparan (Firdaus et al. 2008).

Penambahan karaginan 3% pada plastik tepung tapioka-gliserol 7:3

menghasilkan film yang transparan dan halus dibandingkan dengan penambahan

karaginan 1 dan 2% (Gambar 3). Hal ini disebabkan semakin banyak karaginan

yang ditambahkan, kerapatan suatu polimer akan bertambah sehingga permukaan

plastik yang dihasilkan lebih halus.

Hasil berbeda ditunjukkan oleh plastik tepung tapioka-gliserol 8:2.

Penambahan karaginan 2% menghasilkan film yang lebih transparan

dibandingkan dengan 1 dan 2% (Gambar 4).

(a)

(b)

Gambar 2 Bioplastik dengan komposisi tepung tapioka-gliserol 7:3 (a)

dan 8:2 (b)

(a)

(b)

(c)

Gambar 3 Bioplastik dengan komposisi tepung tapioka-gliserol 7:3 dengan

penambahan konsentrasi karaginan 1 (a), 2 (b), dan 3% (c)

5

Bobot Jenis

Analisis bobot jenis dilakukan untuk melihat keteraturan molekul dalam

menempati ruang. Jika suatu molekul memiliki tingkat keteraturan yang tinggi,

maka bobot jenisnya akan meningkat. Bobot jenis plastik pati-gliserol 7:3 dan 8:2

tanpa penambahan karaginan ialah 0.8285 dan 1.0696 g/mL (Lampiran 2).

Penambahan karaginan sebanyak 1, 2, dan 3% dapat meningkatkan bobot jenis

(Gambar 5). Hal ini disebabkan karaginan yang berfungsi sebagai pengisi sudah

berikatan secara fisik dengan tepung tapioka terplastisasi gliserol sehingga

meningkatkan keteraturan dan kerapatan antarmolekul (Pratiwi 2011). Bobot jenis

sangat berpengaruh pada kekuatan interaksi polimer (Carraher 2003).

Penambahan pemlastis dapat menurunkan keteraturan molekul di dalam paduan

sehingga bobot jenis film akan menurun. Penurunan bobot jenis ini dikarenakan

penurunan gaya tarik-menarik antara ikatan polimer yang menyebabkan

kerapatannya berkurang (Kemala et al. 2010).

Uji Tarik

Uji Tarik

Sifat Mekanik

Sifat mekanik dipengaruhi oleh komposisi penyusun plastik yang terdiri atas

pati, gliserol, dan karaginan. Uji tarik bertujuan mengetahui besarnya sifat

mekanik kekuatan tarik dan perpanjangan dari bahan polimer. Penambahan

karaginan 0, 1, 2, dan 3% meningkatkan kekuatan tarik dibandingkan dengan

Gambar 5 Pengaruh penambahan konsentrasi karaginan pada bobot jenis film

tepung tapioka-gliserol komposisi 7:3 ( ) dan 8:2 ( )

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

0 1 2 3

Bo

bo

t je

nis

(g/

ml)

Konsentrasi karaginan (%)

(a) (b) (c)

Gambar 4 Bioplastik dengan komposisi tepung tapioka-gliserol 8:2 dengan

penambahan konsentrasi karaginan 1 (a), 2 (b), dan 3% (c)

6

tanpa penambahan karaginan (Gambar 6). Karaginan berfungsi sebagai pengisi

yang dapat meningkatkan kuat tarik plastik (Averous 2004). Karaginan berdifusi

pada rantai polimer sehingga kekuatan interaksi antarmolekulnya semakin besar.

Komposisi tepung tapioka-gliserol 8:2 dengan konsentrasi karaginan 3%

menghasilkan kuat tarik tertinggi, yaitu 275.55 MPa, sedangkan kekuatan tarik

tanpa penambahan karaginan hanya 31.81 MPa pada komposisi 7:3 dan 47.27

MPa pada komposisi 8:2 (Gambar 6).

Penambahan gliserol berpengaruh pada penurunan kuat tarik pada

komposisi tepung tapioka-gliserol 7:3. Hasil ini sesuai dengan prinsip kerja

gliserol sebagai bahan pemlastis. Pemlastis akan mengurangi gaya antarrantai dan

menurunkan kuat tarik (Kemala et al. 2010). Penambahan pemlastis menurunkan

gaya antarmolekul sepanjang rantai polimer sehingga meningkatkan kelenturan

(Zhong dan Xia 2008).

Elongasi merupakan perubahan panjang yang terjadi pada ukuran tertentu

panjang spesimen akibat gaya yang diberikan (Stevens 2001). Tanpa penambahan

karaginan, elongasi pada komposisi 7:3 dan 8:2 berturut-turut sebesar 83.19% dan

71.82% (Lampiran 3). Terjadi penurunan elongasi pada penambahan konsentrasi

karaginan yang semakin besar (Gambar 7). Hal ini disebabkan keteraturan

molekul dalam polimer semakin tinggi sehingga kerapatan semakin besar.

Elongasi terbesar terjadi pada komposisi 7:3 dan konsentrasi karaginan 1%, yaitu

71.03%. Penambahan gliserol dapat meningkatkan elongasi. Gliserol dapat

berdifusi ke bagian struktur polimer sehingga komponennya tidak kaku. Molekul-

molekul pemlastis menurunkan gaya antarmolekul sehingga gerakan rantai

semakin bebas.

Perubahan Gugus Fungsi

Gambar 6 Pengaruh penambahan konsentrasi karaginan pada kuat tarik film

tepung tapioka-gliserol komposisi 7:3 ( ) dan 8:2 ( )

0

100

200

300

0 1 2 3

Ku

at t

arik

(M

Pa)

Konsentrasi karaginan (%)

Gambar 7 Pengaruh penambahan konsentrasi karaginan pada elongasi film

tepung tapioka-gliserol komposisi 7:3 ( ) dan 8:2 ( )

0

20

40

60

80

100

0 1 2 3

Elo

ngasi

(%

)

Konsentrasi karaginan (%)

7

Spektrofotometer FTIR dapat menentukan gugus fungsi dalam suatu

molekul dari vibrasi regangan dan tekukan yang dihasilkan pada daerah serapan

inframerah 4000−650 cm-1

. Analisis gugus fungsi dengan FTIR dilakukan pada

sampel film pati, pati-gliserol, dan pati-gliserol-karaginan dengan komposisi pati-

gliserol 8:2 dan konsentrasi karaginan 2% (Lampiran 4). Pencampuran tepung

tapioka-gliserol-karaginan memperlebar pita serapan OH, disebabkan makin

banyaknya ikatan hidrogen antara pati terplastisasi gliserol dan karaginan yang

sama-sama mengandung gugus OH. Plastik yang dihasilkan tidak menunjukkan

pembentukan gugus fungsi baru, maka proses pencampuran berlangsung secara

fisika sehingga plastik memiliki sifat seperti komponen-komponen penyusunnya

(Tabel).

Tabel Analisis FTIR tepung tapioka, gliserol, karaginan, dan campurannya

Spesimen Bilangan

Gelombang (cm-1

) Gugus Fungsi

Pavia et al.

(2001)

Tepung tapioka

3369.95

2932.95

1645.46

O-H

C-H ulur

C-O-C

3500−3330

3000−2850

1680−1600

Gliserol

3452.41

2941.44

O-H

C-H ulur

3500−3330

3000−2850

Karaginan

3434.20

2912.67

1648.41

1265.13

O-H

C-H ulur

C-O-C

S=O ester sulfat

3500−3330

3000−2850

1680−1600

1260−1210

Tepung tapioka-

gliserol

3276.70

2906.16

1648.42

O-H

C-H ulur

C-O-C

3500−3330

3000−2850

1680−1600

Tepung tapioka-

gliserol-karaginan

3368.75

2931.69

1642.88

1243.82

O-H

C-H ulur

C-O-C

S=O ester sulfat

3500−3330

3000−2850

1680−1600

1210−1260

Sifat Termal

Termogram hasil pengukuran DSC pada plastik tepung tapioka-gliserol 8:2

dengan penambahan karaginan 1 dan 2% ditunjukkan pada Gambar 8. Analisis

DSC digunakan untuk menentukan fase-fase transisi pada polimer. Pengujian sifat

termal meliputi pengujian suhu transisi kaca Tg dan suhu pelelehan Tm. Komposisi

plastik 8:2 dengan konsentrasi karaginan 1% menghasilkan entalpi sebesar

56.8537 J/g pada titik leleh 102.36 ℃ sementara yang dengan konsentrasi

karaginan 2% menghasilkan entalpi sebesar 79.8491 J/g pada titik leleh 115.61 ℃.

Kurva dengan bentuk landai ke atas menunju

8

Penambahan konsentrasi karaginan didapati meningkatkan titik leleh dan

entalpi pada kurva endotermik maupun eksotermik. Hal ini menunjukkan bahwa

karaginan yang berfungsi sebagai pengisi sudah tercampur dengan tepung tapioka

yang terplastisasi gliserol. Analisis DSC tidak menunjukkan adanya transisi kaca.

Suhu transisi kaca terdeteksi oleh adanya puncak yang berbentuk seperti anak

tangga yang menunjukkan terjadinya peralihan bentuk dari kaca ke termoplastik

atau karet (Gonzales et al. 1999).

Morfologi Permukaan

Morfologi permukaan plastik dengan komposisi tepung tapioka-gliserol 8:2

dan konsentrasi karaginan 2% dapat dilihat pada Gambar 9. Gambar 9a yang

diukur dengan mikroskop pada perbesaran 1000 kali menunjukkan permukaan

yang merata dan terbentuk granul-granul pada seluruh permukaan. Hasil

pengamatan dengan mikroskop untuk semua komposisi ditunjukkan di Lampiran

5. Foto SEM pada perbesaran 5000 kali menunjukkan permukaan yang homogen

dan halus walaupun terdapat sedikit retakan (Gambar 9b). Pada film yang

homogen, tidak terlihat lagi perbedaan antara komponen-komponen penyusunnya

karena semua komponennya telah tercampur merata.

(a) (b)

Gambar 9 Morfologi plastik tepung tapioka-karaginan: pada mikroskop

perbesaran 1000× dan SEM 5000×

(a) (b)

Gambar 8 Termogram DSC tepung tapioka-gliserol 8:2 dengan karaginan

1% (a) dan 2% (b)

9

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Penambahan pemlastis gliserol menurunkan bobot jenis plastik pati.

Komposisi yang memiliki sifat mekanik terbaik ialah tepung tapioka-gliserol 8:2

dengan konsentrasi karaginan 3%, dengan kekuatan tarik sebesar 275.55 MPa dan

nilai elongasi sebesar 38.18%. Pencampuran komponen plastik berlangsung

secara fisik sebagaimana ditunjukkan dengan analisis spektrum FTIR. Analisis

termal dengan DSC menunjukkan peningkatan titik leleh dari konsentrasi

karaginan 1% ke 2%. Foto SEM dan mikroskop memperlihatkan morfologi

permukaan plastik yang merata. Berdasarkan hasil ini, plastik yang dihasilkan

dapat dikembangkan menjadi edible film.

Saran

Perlu dilakukan lebih banyak variasi komposisi tepung tapioka, gliserol, dan

karaginan. Plastik juga perlu diuji biodegradasi, permeabilitas, dan difraksi sinar-x

untuk dapat dikembangkan menjadi edible film.

DAFTAR PUSTAKA

Arvanitoyannis I. 1999. Totally-and-partially biodegradable polymerblends based

on natural and synthetic macromolecules: preparation andphysical

properties and potential. J Macromol Sci. 10:205-271.

[ASTM] American Society for Testing and Materials. 1998. ASTM D3418.

Standard Test Methods for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting.

Philadelphia (US): ASTM.

Averous L. 2004. Biodegradable multiphase systems based on plasticized starch. J

Macromol Sci. 12(2):123-130.

Carraher CE. 2003. Polymer Chemistry: An Introduction. Ed ke-4. New York

(US): Marcel Dekker.

Distantina J, Sperisa K, Fadilah H, Fahrurrozi G, Rochmadi J, Wiratni F. 2010.

Proses ekstraksi karaginan dari Eucheuma cottonii. J Polym. 23(4):12-17.

Firdaus F, Mulyaningsih S, Anshory H. 2008. Sintesis film kemasan ramah

lingkungan dari komposit pati, khitosan, dan asam polilaktat dengan

pemlastis gliserol: studi morfologi dan karakteristik mekanik. J Logika 5:1-

14.

Gonzales MF, Ruseckaite RA, Cuadrado TR. 1999. Structural changes of

polylactic-acid (PLA) microspheres under hydrolytic degradation. J Appl

Polym Sci. 71: 1223-1230.

Hasanah N. 2012. Pembuatan dan pencirian plastik pati tapioka dengan pemlastis

gliserol [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

10

Kemala T, Fahmi MS, Achmadi SS. 2010. Pembuatan dan pencirian polipaduan

polistirena-pati. Indones J Mat Sci 12(1):30-35.

Ningsih PR. 2011. Pembuatan dan pencirian polipaduan poliasam laktat-lilin

lebah [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Pavia DL, Lampman GM, Kriz GS. 2001. Introduction to Spectroscopy. Ed ke-3.

Washington (US): Thomson Learning.

Pratiwi N. 2011. Optimasi ekstraksi karaginan kappa dari rumput laut Eucheuma

cottonii [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Srinivasa P, Ramesh M, Kumar K, Tharanathan R. 2004. Properties of chitosan

films prepared under different drying conditions. J Food Eng. 63:79-85.

Stevens MP. 2001. Kimia Polimer. Sopyan I, penenerjemah. Jakarta (ID):

Erlangga. Terjemahan dari: Polymer Chemistry.

[TAPPI] Technical Association of The Pulp and Paper Industry. 1992. TAPPI

Standard: T404-CM-9. Tensile Breaking Strength and Elongation of Paper

and Paperboard. Georgia (GO): TAPPI.

Winarno FG. 1990. Teknologi Pengolahan Rumput Laut. Jakarta: Sinar Harapan.

Yusmarlela J. 2009. Studi pemanfaatan plastisiser gliserol dalam film pati ubi

dengan pengisi serbuk batang ubi kayu [tesis]. Medan (ID): Universitas

Sumatra Utara.

Zhong QP, Xia WS. 2008. Physicochemical properties of edible and preservative

film from chitosan cassava starch gelatin blend plastticed with glyserol. J

Food Tech Biol. 469(3):262-269.

11

Lampiran 1 Diagram alir penelitian

SEM dan

Mikroskop

Karaginan

0%, 1%, 2%, dan 3%

Gliserol Pati

singkong

Film

Pati Singkong-Gliserol-Karaginan

Uji

Tarik

Bobot

Jenis

FTIR

DSC

12

Lampiran 2 Data bobot jenis film pati

Suhu pada saat percobaan 28 °C

𝐷1= 0.99623 g/mL Lebar= 10 mm

𝐷a= 0.00125 g/mL

Sampel

(Pati-Gliserol-

Karaginan)

W0 W1 W2 W3 D

D

Rerata

7:3 + 0% 11.3720 11.3740 36.9340 36.9343 0.8662

11.3728 11.3749 36.9343 36.9347 0.8368 0.8368

11,3724 11.3746 36.9345 36.9351 0.7827

7:3 + 1% 11.3731 11.3805 36.9306 36.9282 1.4744

11.3728 11.3801 36.9302 36.9279 1.4544 1.4709

11.3730 11.3803 36.9305 36.9281 1.4841

7:3 + 2% 11.3721 11.3816 36.9328 36.9285 1.8200

11.3731 11.3825 36.9326 36.9283 1.8361 1.8372

11.3726 11.3821 36.9324 36.9280 1.8557

7:3 + 3% 11.3729 11.3811 36.9336 36.9293 2.0946

11.3731 11.3813 36.9338 36.9296 2.0422 2.0686

11.3732 11.3813 36.9339 36.9297 2.0690

8:2 + 0% 11.3725 11.3820 36.9345 36.9340 1.0510

11.3730 11.3845 36.9350 36.9340 1.1057 1.0696

11.3728 11.3822 36.9347 36.9342 1.0521

8:2 + 1% 11.3720 11.3860 36.9280 36.9220 1.7434

11.3721 11.3818 36.9325 36.9282 1.7894 1.7646

11.3722 11.3821 36.9328 36.9285 1.7611

8:2 + 2% 11.3727 11.3807 36.9330 36,9290 1.9924

11.3729 11.3811 36.9334 36.9293 1.9924 2.0179

11.3732 11.3813 36.9335 36.9293 2.0690

8:2 + 3% 11.3729 11.3811 36.9338 36.9293 2.2078

11.3731 11.3811 36.9339 36.9295 2.2138 2.1918

11.3732 11.3812 36.9340 36.9297 2.1540

Contoh Perhitungan :

𝐷 = 𝑊1 − 𝑊0

𝑊3 − 𝑊0 − 𝑊2 − 𝑊1 × 𝐷1 − 𝐷a + 𝐷a

𝐷 = 11.3812 − 11.3732

36.9297−11,3732 − 36.9340− 11.3812 × 0.99623 − 0.00125 + 0.00125

= 2.1540 g/mL

13

Lampiran 3 Data uji mekanik film pati

Sampel

(Pati:Gliserol:

Karaginan)

Ketebalan

(mm)

Panjang

Awal

(mm)

Panjang

Akhir

(mm)

Gaya

(N)

%

Elongasi

Kuat

Tarik

(Mpa)

7:3 + 0% 0.11 30 54.32 35 81.06 31.81

0.10 30 55.62 36 85.40 36.00

0.11 30 54.94 38 83.13 33.63

Rerata 83.19 33.81

7:3 + 1% 0.03 30 51.34 29 71.13 96.66

0.04 30 51.62 34 72.06 85

0.03 30 50.97 30 69.90 100

Rerata 71.03 93.88

7:3 + 2% 0.04 30 49.03 58 63.43 145

0.04 30 48.79 60 62.63 150

0.03 30 48.92 49 63.06 163.30

Rerata 63.04 152.76

7:3 + 3% 0.03 30 45.28 56 50.93 186.67

0.03 30 45.03 57 50.10 190

0.03 30 44.96 54 49.86 180

Rerata 50.29 185.55

8:2 + 0% 0.11 30 51.78 52 72.60 47.27

0.11 30 51.04 50 70.13 45.45

0.11 30 51.82 54 72.73 49.09

Rerata 71.82 47.27

8:2 + 1% 0.05 30 46.23 70 54.10 140

0.04 30 45.90 67 53.00 167.50

0.04 30 45.30 64 51.00 160

Rerata 52.70 155.83

8:2 + 2% 0.03 30 43.96 71 46.53 236.67

0.03 30 43.50 73 45.00 243.33

0.04 30 43.04 80 43.46 200

Rerata 44.99 226.67

8:2 + 3% 0.03 30 41.36 93 37.86 310

0.03 30 41.92 87 39.37 290

0.03 30 41.20 89 37.33 296.67

Rerata 38.18 298.89

Contoh perhitungan:

Kuat tarik (σ) = 𝐹maks

𝐴 =

89 N

0.03 mm ×10 mm = 296.67 MPa

% Elongasi = ∆𝐿

𝐿0 100 % =

54.32−30 mm

30 mm 100 % = 81.06 %

14

Lampiran 4 Spektrum FTIR

(a) Tepung tapioka

(b) Gliserol

15

(c) Karaginan

(d) Campuran tepung tapioka-gliserol

16

(e) Campuran tepung tapioka-karaginan-gliserol

(f) Tepung tapioka, tepung tapioka-gliserol, dan tepung tapioka-gliserol-

karaginan

Keterangan :

: Tepung tapioka

: Tepung tapioka-gliserol

: Tepung tapioka-gliserol-karaginan

17

Lampiran 5 Foto mikroskop film tepung tapioka-gliserol karaginan dengan

perbesaran 1000×

Komposisi 7:3 + 1 %

Komposisi 7:3 + 2%

Komposisi 7:3 + 3%

Komposisi 8:2 + 1%

Komposisi 8:2 + 2%

Komposisi 8:2 + 3%

18

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 14 Januari 1989 dari Bapak Tata

Sasmita dan Ibu Nia Kurniasih. Penulis adalah anak ketiga dari tiga bersaudara.

Tahun 2007 penulis lulus dari SMA PGRI 4 Bogor dan melanjutkan

pendidikannya melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) di Diploma

IPB Program Keahlian Analisis Kimia dan melanjutkan ke Program Alih Jenis

Departemen Kimia IPB pada tahun 2010.

Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif menjadi asisten praktikum

Kimia Anorganik (2010), Kewirausahaan Kimia (2010), Kimia Koloid (2011),

Mikrobiologi (2011), Pengenalan Alat dan Bahan (2011), Manajemen

Laboratorium (2011) Kromatografi (2012), Kimia Lingkungan (2012), dan

Biokimia (2012) di D3 Analisis Kimia IPB. Penulis juga aktif menjadi anggota

Badan Eksekutif Mahasiswa (2007) dan Jejak Pena. Penulis pernah melakukan

praktik kerja lapangan di PT Pertamina Persero pada bulan Maret−Mei 2010

dengan judul laporan “Analisis Karakteristik Uji Antifoam pada Sampel HVI 60”.