PENGARUH SUHU DAN LAMA PENGERINGAN TERHADAP

KARAKTERISTIK KOMPOSIT PLASTIK BIODEGRADABLE DARI

PATI KULIT SINGKONG DAN KITOSAN

SKRIPSI

OLEH :

NI MADE HENI EPRIYANTI

NIM. 1111205010

JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS UDAYANA

BUKIT JIMBARAN

2015

ii

PENGARUH SUHU DAN LAMA PENGERINGAN TERHADAP

KARAKTERISTIK KOMPOSIT PLASTIK BIODEGRADABLE DARI

PATI KULIT SINGKONG DAN KITOSAN

SKRIPSI

Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana

Teknologi Pertanian pada Fakultas Teknologi Pertanian

Universitas Udayana

OLEH :

NI MADE HENI EPRIYANTI

NIM. 1111205010

JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS UDAYANA

BUKIT JIMBARAN

2015

iii

Ni Made Heni Epriyanti. NIM. 1111205010. Pengaruh Suhu dan Lama

Pengeringan Terhadap Karakteristik Komposit Plastik Biodegradable dari Pati

Kulit Singkong dan Kitosan. Dibawah bimbingan Prof. Dr. Ir Bambang Admadi

H. MP sebagai pembimbing I dan I Wayan Arnata, S.TP, M.Si.sebagai

pembimbing II.

ABSTRAK

Tujuan dari penelitian ini yaitu 1) mengetahui pengaruh suhu dan lama

pengeringan terhadap karakteristik komposit plastik biodegradable dari pati kulit

singkong dan kitosan 2) mendapatkan suhu dan lama pengeringan yang tepat

untuk menghasilkan komposit plastik biodegradable dari pati kulit singkong dan

kitosan dengan karakteristik terbaik. Penelitian ini menggunakan metode

Rancangan Acak Kelompok Faktorial. Faktor pertama adalah suhu pengeringan

yang terdiri dari 3 taraf yaitu 50°C, 60°C, dan 70°C. Faktor kedua adalah lama

pengeringan yang terdiri dari 3 taraf yaitu 4 jam, 5 jam dan 6 jam. Formulasi yang

digunakan sebagai komposisi bahan utama pati kulit singkong :aquades : kitosan :

larutan cuka dengan perbandingan yaitu 3,5% : 44% : 1,5% : 50%, kemudian

ditambahkan gliserol sebanyak l %. Perlakuan terbaik diperoleh pada perlakuan

suhu 50°C dengan lama pengeringan 6 jam yang menghasilkan nilai kuat tarik

sebesar 1,04 MPa, elongasi 54,99%, elastisitas 0,019MPa, kemampuan

biodegradasi sebesar 51,18% dan hasil uji morfologi plastik biodegradable

terlihat berpori serta terdapat flok – flok kecoklatan.

Kata kunci : biodegradasi, kulit singkong, plastik

iv

Ni Made Heni Epriyanti. NIM. 1111205010. The Effect of Temperature and

Drying Time on Characterisics Biodegradable Plastic Composite Skin of Cassava

Starch and Chitosan. Under supervision of Prof. Dr. Ir Bambang Admadi H. MP

as first supervisor and I Wayan Arnata, S.TP, M.Si. as second supervisor

ABSTRACT

This studied aims to 1) determine the effect of temperature and drying time

on characteristics biodegradable plastic composite skin of cassava starch and

chitosan 2) obtain the right temperature and drying to pruduce biodegradable

plastic composite skin of cassava starch and chitosan with the best characteristics.

The research used factorial random design factor is compose drying temperature

50°C, 60°C and 70°C. The second factor is the drying time of 3 levels that is 4

hours, 5 hours, and 6 hours. The formulation are used as the main ingredient

composition a leather cassava starch : aquades : chitosan : vinegar solution with a

rasio that is 3,5%, 44%, 1,5%, 50%, then added glycerol as much as 1%. The best

treatment temperature is obtained is treatment temperature of 50°C with drying

time on 6 hours tensile strength value of 1,04 MPa, elongation of 54,99%,

modulus young of 0,019 MPa, biodegradability of 51,18% and the results

biodegradable plastic looks porous morphology and brownis flok.

Keyword : biodegradation, cassava skin, plastic

v

RINGKASAN

Penggunaan plastik sebagai bahan pengemas ternyata menghadapi berbagai

persoalan lingkungan, yaitu tidak dapat didaur ulang dan tidak dapat diuraikan

secara alami oleh mikroba di dalam tanah, sehingga terjadi penumpukan sampah

plastik yang menyebabkan pencemaran dan kerusakan bagi lingkungan.

Kelemahan lain adalah bahan utama pembuat plastik yang berasal dari minyak

bumi, yang keberadaannya semakin menipis dan tidak dapat diperbaharui

(Yuniarti et al, 2014). Seiring dengan persoalan di atas, maka penelitian bahan

kemasan diarahkan pada bahan-bahan organik, yang dapat dihancurkan secara

alami dan mudah diperoleh (Pranamuda, 2009). Bahan – bahan yang digunakan

untuk membuat plastik biodegradable adalah senyawa – senyawa yang terdapat

pada tanaman seperti pati, selulosa, dan lignin serta pada hewan seperti kasein,

kitin, dan kitosan.

Kandungan pati yang berasal dari kulit singkong yang cukup tinggi

memungkinkan digunakan sebagai film plastik biodegradasi. Menurut Grace

(1977), prosentase kulit singkong yang dihasilkan berkisar antara 8-15% dari berat

singkong yang dikupas, dengan kandungan pati 15-20 g setiap 100 g kulit

singkong. Potensi tersebut dapat digunakan sebagai peluang untuk memberikan

nilai tambah pada kulit singkong sebagai bahan dasar dalam pembuatan kemasan

plastik yang ramah lingkungan (Vedder, 2008).

Pembuatan plastik dari pati saja memiliki sifat mekanis yang rendah, untuk

mengatasi hal tersebut perlu dilakukan penambahan biopolimer lain seperti

kitosan, selulosa dan protein atau disebut membentuk komposit. Kitosan baik

vi

digunakan karena kitosan mudah terdegradasi dan mudah digabungkan dengan

material lainnya (Dutta et al., 2009).

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh suhu dan lama

pengeringan terhadap karakteristik komposit plastik biodegradable dari pati kulit

singkong dan kitosan serta mendapatkan suhu dan lama pengeringan yang tepat

untuk menghasilkan komposit plastik biodegradable dari pati kulit singkong dan

kitosan dengan karakteristik terbaik. Penelitian ini menggunakan Rancangan

Acak Kelompok factorial dengan dua faktor. Faktor pertama yaitu suhu

pengeringan yang terdiri dari 3 taraf yaitu : 50°C, 60°C, dan 70°C. Faktor kedua

yaitu lama pengeringan yang terdiri dari 3 taraf yaitu : 4 jam, 5 jam, dan 6 jam.

Berdasarkan kedua faktor diatas maka akan diperoleh 9 kombinasi perlakuan yang

masing – masing perlakuan dilakukan sebanyak 2 kali sehingga diperoleh 18 unit

percobaan. Data yang diperoleh dianalisis keragamannya (ANOVA) dan

dilanjutkan dengan uji perbandingan berganda Duncan. Variabel yang diamati

dalam penelitian ini yaitu sifat mekanik yang terdiri dari kekuatan tarik (Tensile

strength) (Gibson,1994), perpanjangan (elongation at break) (Gibson,1994) dan

modulus young (Elastisitas) (Gibson,1994) dengan menggunakan alat uji tarik

mengacu pada ASTM D695-90, kemampuan biodegradasi (Harnis dan Darni,

2011), dan morfologi film plastik dengan menggunakan Mikroskop (Utomo et

al., 2013).

Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan suhu dan lama

pengeringan berpengaruh sangat nyata terhadap kuat tarik, elongasi, elastisitas/

modulus young dan kemampuan biodegradasi. Karakteristik plastik biodegradable

terbaik ditentukan dengan uji efektifitas yaitu perlakuan suhu 50°C dengan lama

vii

pengeringan 6 jam menghasilkan nilai kuat tarik sebesar 1,04 MPa, elongasi

54,99%, elastisitas 0,019%, kemampuan biodegradasi sebesar 51,18% dan hasil

uji morfologi plastik biodegradable terlihat berpori dan terdapat flok- flok

kecoklatan.

viii

ix

RIWAYAT HIDUP

Ni Made Heni Epriyanti dilahirkan di Tabanan, Bali pada tanggal 24 April

1993. Heni merupakan putri kedua dari dua bersaudara dari ayah bernama Drs.

Wayan Wirawan dan ibu bernama Nyoman Niki Arini. Penulis memulai jenjang

pendidikan formal di TK Kumara Yasa tahun 1998. Penulis kemudian

melanjutkan pendidikan Sekolah Dasar di SDN 1 Tegallinggah tahun 1999. Pada

tahun 2005 penulis melanjutkan studi di Sekolah Menengah Pertama di SMPN 2

Tabanan. Penulis kemudian melanjutkan studi di Sekolah Menengah Akhir

SMAN 2 Tabanan tahun 2008 hingga tamat tahun 2011. Pada tahun 2011 penulis

melanjutkan ke Perguruan Tinggi dan tercatat sebagai mahasiswi pada Jurusan

Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana

melalui jalur SNMPTN. Penulis juga aktif dalam berbagai kegiatan kepanitiaan di

tingkat jurusan hingga Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana.

x

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa atas

segala rahmat, berkah dan karunia-Nya skripsi ini dapat diselesaikan dengan

baik.Skripsi dengan judul “Pengaruh Suhu dan Lama Pengeringan Terhadap

Karakteristik Komposit Plastik Biodegradable dari Pati Kulit Singkong dan

Kitosan” diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana

Teknologi Pertanian pada Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana.

Penulisan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan, serta

dukungan banyak pihak, oleh karena itu pada kesempatan ini penulis

menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Tuhan Yang Maha Esa, karena atas rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan

skripsi.

2. Bapak Prof. Dr. Ir Bambang Admadi H, MP., sebagai pembimbing I dan I

Wayan Arnata, S.TP, M.Si., sebagai pembimbing II yang telah meluangkan

waktunya untuk membimbing, mengarahkan, dan memberikan saran serta

motivasi pada penulis selama penyusunan skripsi ini.

3. Bapak Dr. Ir. Dewa Gede Mayun Permana, MS., selaku Dekan Fakultas

Teknologi Pertanian Universitas Udayana.

4. Bapak/Ibu Dosen dan pegawai di lingkungan Fakultas Teknologi Pertanian

Universitas Udayana atas fasilitas dan dukungan selama menempuh kuliah

hingga penyusunan skripsi.

xi

5. Bapak Yoga, Bapak Surya, Ibu Gung Mirah dan staf laboratorium Fakultas

Teknologi Pertanian Universitas Udayana yang telah membimbing penulis

selama melakukan penelitian.

6. Keluarga tercinta, Bapak (Wayan Wirawan) dan Ibu (Niki Arini), kakakku

Gede Mahendra, terima kasih atas segala motivasi, kesabaran, doa tanpa

henti, dukungan baik moril dan materil yang diberikan selama kuliah hingga

penyusunan skripsi.

7. Sahabatku, Diyan Utami, Dayu Arik, Febriya, Ratih, Suryandari, Candra,

Lisna, dan Ria terima kasih atas bantuannya selama ini.

8. Teman-teman Agritech 2011 semua, dan kepada semua pihak yang tidak

dapat disebutkan satu persatu disini, terima kasih atas dukungannya.

9. Sahabatku KKN “middle room”, Ayu, Intan, Astrid, Kak Nadin terima kasih

atas semua dukungannya.

10. Dewa Made Wahyu Adi Suryadi, terima kasih atas motivasinya selama

pembuatan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa penyajian penulisan ini masih jauh dari

sempurna. Oleh karena itu, segala bentuk saran dan kritik yang bersifat

membangun kearah peningkatan kualitas sangat penulis harapkan demi kemajuan

bersama. Akhir kata penulis berharap agar skripsi ini dapat bermanfaat sebagai

media keilmuan serta informasi bagi semua pembaca.

Jimbaran, Desember 2015

Penulis

xii

DAFTAR ISI

Halaman

JUDUL ............................................................................................................ i

ABSTRAK ...................................................................................................... ii

RINGKASAN ................................................................................................. iv

HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................... viii

RIWAYAT HIDUP ........................................................................................ ix

KATA PENGANTAR ................................................................................... x

DAFTAR ISI .................................................................................................. xii

DAFTAR TABEL ......................................................................................... xiv

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xv

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xvi

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ...................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ................................................................................ 4

1.3 Hipotesis ............................................................................................... 5

1.4 Tujuan Penelitian .................................................................................. 5

1.5 Manfaat Penelitian ................................................................................ 5

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Plastik .................................................................................................. 6

2.2 Plastik Biodegradable .......................................................................... 7

2.3 Pati Kulit Singkong ............................................................................. 9

2.4 Kitosan .................................................................................................. 12

xiii

2.5 Komposit ............................................................................................. 13

2.6 Sifat Mekanik Plastik ........................................................................... 15

2.7 Pengeringan .......................................................................................... 16

2.8 Biodegradasi ......................................................................................... 17

III. METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................ 20

3.2 Alat dan Bahan ................................................................................... 20

3.2.1 Alat ..................................................................................................... 20

3.2.2 Bahan .................................................................................................. 20

3.3 Rancangan Percobaan ........................................................................ 20

3.4 Pelaksanaan Percobaan ...................................................................... 21

3.4.1 Pembuatan Pati Kulit Singkong .......................................................... 21

3.4.2 Pembuatan Plastik Biodegradable ...................................................... 22

3.5 Variabel yang Diamati ....................................................................... 23

3.5.1 Kekuatan Tarik (Tensile strength)...................................................... 24

3.5.2 Perpanjangan Bioplastik (Elongation at break) ................................. 25

3.5.3 Modulus young (Elastisitas) .............................................................. 25

3.5.4 Kemampuan Biodegradasi ................................................................. 26

3.5.5 Morfologi Bioplastik .......................................................................... 26

3.5.6 Uji efektivitas ..................................................................................... 27

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Kuat Tarik (Tensile strength) .............................................................. 28

4.2 Perpanjangan Saat Putus (Elongation at Break) ................................. 29

4.3 Elastisitas (Modulus Young) ................................................................ 30

xiv

4.4 Biodegradasi ........................................................................................ 31

4.5 Hasil Uji Efektivitas ............................................................................. 32

4.6 Morfologi Bioplastik ............................................................................ 32

V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ........................................................................................... 34

5.2 Saran ..................................................................................................... 34

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 35

LAMPIRAN ......................................................................................................... 39

xv

DAFTAR TABEL

No. Judul Halaman

1. Kualitas Standar Kitosan. ............................................................................... 13

2. Nilai kekuatan tarik plastik biodegradable dari pati kulit singkong

dan kitosan (MPa) .......................................................................................... 28

3. Persen perpanjangan saat putus plastik biodegradable dari pati kulit

singkong dan kitosan ..................................................................................... 29

4. Nilai elastisitas (modulus young) plastik biodegradable dari pati kulit

singkong dan kitosan (MPa) .......................................................................... 30

5. Nilai biodegradasi plastik dari pati kulit singkong dan kitosan (%) .............. 31

xvi

DAFTAR GAMBAR

No. Judul Halaman

1. Diagram alir ekstraksi pati kulit singkong ..................................................... 22

2. Diagram Alir Pembuatan Plastik Biodegradable dari Pati Kulit Singkong

dan Kitosan .................................................................................................... 24

3. Morfologi Plastik Biodegradable .................................................................. 33

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

No. Judul Halaman

1. Data Kuat Tarik (Tensile Strenght) ................................................................ 39

2. Data Elongasi ................................................................................................. 45

3. Data Elastisitas (Modulus Young) .................................................................. 57

4. Data Kemampuan Biodegradasi Plastik Biodegradable ................................ 57

5. Uji Efektivitas ................................................................................................ 63

6. Dokumentasi penelitian ................................................................................. 65