BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Polimer Kata polimer pertama kali digunakan oleh kimiawan Swedia Berzelius pada tahun 1833. Sepanjang abad 19 para kimiawan bekerja dengan makromolekul tanpa memiliki suatu pengertian yang jelas mengenai strukturnya. Sebenarnya, beberapa polimer alam yang termodifikasi telah dikomersialkan. Sebagai contoh, selulosa nitrat yang dikenal lewat misnomer nitro selulosa, dipasarkan di bawah nama-nama “Celluloid” dan “guncotton” (Stevens, 2001). Polimer merupakan molekul besar yang terbentuk dari unit-unit berulang sederhana. Nama ini diturunkan dari bahasa yunani poly, yang berarti “banyak” dan mer, yang berarti “bagian”. Makromolekul merupakan istilah yang sinonim dengan polimer. Secara tradisional polimer-polimer telah diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama, polimer adisi dan polimer kondensasi. Penggolongan ini pertama kali diusulkan oleh Carothers, yang didasarkan pada apakah unit ulang dari suatu polimer mengandung atomatom yang sama seperti monomer dalam unit ulangnya. Polimer adisi memiliki atom yang sama seperti monomer dalam unit ulangnya dan melibatkan reaksi rantai. Penyebab reaksi rantai dapat berupa radikal bebas (partikel reaktif yang mengandung elektron tak berpasangan) atau ion. Polimer adisi terjadi khusus pada senyawa yang mempunyai ikatan rangkap. Sedangkan polimer kondensasi mengandung atom-atom yang lebih sedikit karena terbentuknya produk sampingan selama berlangsungnya proses polimerisasi(Steven, 2001). Polimer kondensasi juga dapat mempunyai kesamaan dengan reaksi kondensasi yang terjadi pada zat bermassa molekul rendah. Pada polimer ini terjadi reaksi antara dua molekul bergugus fungsi banyak (molekul yang mengandung dua gugus fungsi atau lebih yang dapat bereaksi) dan memberikan satu molekul besar bergugus fungsi banyak pula, dan diikuti oleh penyingkiran molekul kecil seperti air (Cowd, 1991).

Universitas Sumatera Utara

7

Dewasa ini, polimer merupakan salah satu bahan teknik yang penting untuk keperluan kosntruksi atau suku cadang, disamping bahan konvensional lainnya seperti logam dan keramik. Sebagai „polimer komoditas‟, yaitu bahan polimer yang digunakan pada pembuatan barang keperluan konsumen, misalnya untuk peralatan rumah tangga, mainan, alat kantor, dan sebagainya, volume kebutuhannya semakin meningkat. Sampai tahun 1980-an industri tersebut telah memperkenalkan berbagai bahan polimer teknik, yang pada berbagai penggunaannya, bahan polimer tersebut telah menggantikan peranan bahan-bahan lain. Sebagai salah satu contoh, dalam dunia industri pipa distribusi air dan gas, bahan baja, besi, tembaga dan keramik telah digantikan oleh polipropilena dan polivinil klorida yang kebih murah dan mudah diperoleh (Wirjosentono, 1998). 2.2. Komposit Kemasan adalah satu benda yang digunakan untuk wadah atau tempat yang akan dikemas dan dapat memberikan perlindungan sesuai dengan tujuannya.Beberapa tujuan dari penggunaan kemasan adalah mencegahatau mengurangi kerusakan, melindungi bahan yang ada di dalamnya dari pencemaran serta gangguan fisik seperti gesekan, benturan dan getaran. Dari segi promosi kemasan berfungsi sebagai perangsang atau daya tarik pembeli (Rachmi, 2012). Intensitas penggunaan plastik sebagai kemasan pangan semakin meningkat. Hal ini disebabkan oleh banyaknya keunggulan plastik dibandingkan dengan bahan kemasan yang lain. Plastik merupakan bahan kemasan yang sangat digemari dan banyak digunakan selain karena sifatnya yang ringan, kuat dan mudah dibentuk, anti karat, dan tahan terhadap bahan kimia. Plastik juga mempunyai sifat sebagai isolator listrik yang tinggi. Plastik dapat berwarna ataupun transparan dan biaya proses yang lebih murah, karenanya plastik banyak digunakan (Widyasari, 2010). Komposit adalah penggabungan dua atau lebih material yang berbeda sebagai suatu kombinasi yang menyatu. Bahan komposit pada umumnya terdiri dari dua unsur, yaitu serat (fiber) sebagai pengisi dan bahan pengikat serat yang disebut matrik. Di dalam komposit unsur utamanya serat, sedangkan bahan pengikatnya polimer yang mudah dibentuk. Penggunaan serat sendiri yang utama adalah menentukan karakteristik bahan komposit, serta kekakuan, kekuatan serta sifat mekanik lainnya. Sebagai bahan pengisi, serat digunakan untuk menahan gaya yang bekerja pada bahan komposit, matrik berfungsi melindungi dan mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik terhadap gaya-gaya yang terjadi. Oleh karena


8

itu, untuk bahan serat digunakan bahan yang kuat, kaku dan getas, sedangkan bahan matrik dipilih bahan-bahan yang liat, lunak dan tahan terhadap perlakuan kimia (Rachmi, 2012) Teknologi komposit saat ini telah banyak menggunakan karbon murni sebagai serat. Serat karbon memiliki kekuatan yang jauh lebih baik dibandingkan serat kaca tetapi biaya produksinya juga lebih mahal. Komposit dari serat karbon juga memiliki sifat ringan dan juga kuat. Komposit juga banyak digunakan untuk struktur pesawat terbang, alat-alat olahraga, dan terus meningkat digunakan sebagai pengganti tulang rusak (Syafriana, 2008). 2.2.1.Biokomposit Biokomposit adalah suatu material yang terdiri dari satu asa atau lebih bahan yang berasal dari alam. Bahan ini bertindak sebagai penguat seperti contohnya sumber yang berasal dari serat tanaman seperti kapas, rami atau sejenisnya atau dapat pulsa dari serat kayu ataupun kertas daur ulang atau dari bahan tanaman yang menjadi limbah. Regenerasi serat selulosa juga termasuk dalam bahan biokomposit, karena pada dasarnya regenerasi selulosa adalah merupakan bahan yang dapat diperbaharui oleh alam sebagai matriks dalam biokomposit tersebut dapat berupa bahan polimer yang secara idealnya dapat diperbaharui pula seperti misalnya dari minyak sayur. Namun pada saat ini, matriks yang lebih umum digunakan adalah matriks sintetis yang bersumber dari minyak bumi. Matriks sintetis yang sering digunakan adalah berupa bahan termoplastik yang dapat didaur ulang seperti polietilen, polipropilena, polistirena, dan polivinil klorida. Dapat pula digunakan bahan dari termoset seperti polyester tak jenuh, fenol formaldehida, isosianat dan epoksida (Rachmi, 2012). Polimer-polimer yang mampu terdegradasi harus memenuhi beberapa kriteria, yaitu mengandung salah satu dari jenis ikatan asetal amida, atau ester, memiliki berat molekul dan kristalinitas rendah, serta memiliki hidrofilitas yang tinggi. Persyaratan ini tidak sesuai dengan spesifikasi teknis plastik yang diinginkan dan dibutuhkan pasar sehingga perlu adanya pengoptimalan pengaruh berat molekul, kristalinitas dan hidrofilitas terhadap biodegradibiltas dan sifat mekanik (Steven M.P., 2007). Menurut Krochta, J.M, (1997), biodegradabel artinya harus sepenuhnya terdegradasi oleh mikroba yang ada dalam tanah dan hanya menghasilkan senyawa berupa karbondioksida, air, gas methan.


9

Menurut Seal (1994), biodegradabel adalah suatu material polimer yang dapat berubah kedalam senyawa dengan berat molekul rendah dimana paling sedikit satu tahap pada proses degradasinya melalui metabolisme organisme secara alami. Biodegradabeldidefenisikan sebagai kemampuan mendekomposisi bahan menjadi karbondioksida, metana, air, komponen anorganik atau biomassa melalui mekanisme enzimatis mikroorganisme, yang bisa diuji dengan pengujian standar dalam periode waktu tertentu.

Biodegradabel

merupakan

salah

satu

mekanisme

degradasi

material,

selaincompostable, hydrobiodegradable, photobiodegradable, biodegradable (Nolan ITU, 2002). Persyaratan yang dimuat dalam kriteria dan nilai ambang batas merupakan persyaratan khusus terkait dengan kategori produk sedangkan persyaratan yang dimuat dalam persyaratan umum merupakan persyaratan umum yang berlaku untuk berbagai kategori produk manufaktur. Berikut adalah beberapa kriteria yang harus dipenuhi dalam produksi plastik ekolabel: 1. Bahan baku plastik yang digunakan harus mengandung prodegradant (zat pendegradasi 2. Campuran bahan baku harus menggunakan pati atau bahan yang bersumber dari alam serta bahan termoplastik (Flieger, 2003). Selama ini, biodegradable plastik yang dikembangkan adalah berbasis tepung, baik tepung alami maupun telah dimodofikasi, proses pembuatan biodegradable plastik berbasis tepung ini pun sudah banyak dikembangkan, diantaranya: 1. Mencampur tepung dengan plastik konvensional (PE atau PP) dalam jumlah kecil (10-20%) 2. Mencampur tepung dengan turunan hasil samping minyak bumi seperti PCL, dalam komposisi yang sama (50%) 3. Menggunakan proses ekstruksi kutuk mencampur tepung dengan bahan-bahan seperti protein kedelai, gliserol, alginat, lignin, dan sebagainya seperti plasticizer (Flieger Te la, 2003).

2.3.Polipropilena


10

Polipropilena merupakan polimer hidrokarbon yang termasuk ke dalam polimer termoplastik yang dapat diolah pada suhu tinggi. Polipropilena atau polipropena (PP) adalah sebuah polimer termoplastik yang dibuat oleh industri kimia dan digunakan dalam berbagai aplikasi, diantaranya pengemasan, tekstil (contohnya tali, pakaian dalam termal, dan karpet), alat tulis, berbagai tipe wadah terpakaikan ulang serta bagian plastik, perlengkapan laboratorium, pengeras suara, komponen otomotif, dan uang kertas polimer.Struktur molekul propilena dapat dilihat pada Gambar 2.1 berikut: H

CH3 C=C

H

H

Gambar 2.1. Struktur Propilena Polipropilena merupakan suatu polimer ideal yang sering digunakan sebagai lembar kemasan. Polipropilena memiliki sifat kelembaban yang baik kecuali terjadi inhibisi dengan oksigen. Untuk pemanfaatan penggunaan dari polipropilena tersebut, dapat dilakukan modifikasi terhadap polipropilena (Severini, 1999). Polipropilena merupakan suatu komoditas yang menarik dari polimer termoplastik. Ketertarikan terhadap polipropilena ini ditimbulkan karena aplikasinya dibidang komposit, bioteknologi, teknologi serbuk, bidang elektronik, dan pendukung katalisasi untuk bioreaktor dan pada pengeringan air (Paik,2007). Pada polipropilena, rantai polimer yang terbentuk dapat tersusun membentuk daerah kristalin (molekul tersususn teratur) dan bagian lain membentuk daerah amorf (molekul tersusun secara tidak teratur) (Cowd, M.A, 1991). Propilena merupakan polimer termoplastik yang transparan berwarna putih. Polipropilena memiliki titik lebur

0

C. Poliropilena memiliki densitas 0,90 - 0,92 dan

0

titik leleh 165 – 170 C, memiliki kekerasan dan kerapuhan yang paling tinggi dan bersifat kurang stabil terhadap panas dikarenakan adanya hidorgen tersier. Penggunaan bahan pengisi dan penguat memungkinkan polipropilena memiliki mutu kimia yang baik sebagai bahan polimer dan tahan terhadap pemecahan karena tekanan walaupun pada temperatur tinggi. Kerapuhan polipropilen dibawah 00C dapat dihilangkan dengan penggunaan bahan pengisi (Gachter, 1990). Propilena memiliki tegangan (tensile) yang rendah, kekuatan benturan (impact strengtht) yang tinggi dan ketahanan yang tinggi terhadap berbagai pelarut organik.


11

Polipropilena juga dapat bersifat sebagai isolator yang baik, mudah diproses dan sangat tahan terhadap air karena sedikit sekali menyerap air dan sifat kekakuan yang tinggi. Polipropilena merupakan suatu polimer yang bersifat non polar. Polipropilena ini dapatdiubah sifat non polarnya menjadi polar dengan cara menggrafting gugus fungsi polar kedalam rantainya dengan adanya suatu inisiator. Grafting maleat anhidrida kedalam polipropilena bertujuan untuk meningkatkan kompatibilitas dan kereaktifan polipropilena. Reaksi grafting polipropilena telah banyak dilakukan tetapi dengan metode lelehan lebih baik bila dibandingkan dengan metode pencampuran dalam larutan (Gracia-Martinez, 1997). Untuk meningkatkan kesesuaian sifat polimer (compability) seperti hidrofilitas agar dapat berikatan dengan tepung dari biji durian, polipropilena harus dimodifikasi terlebih dahulu untuk mendapatkan hasil yang diinginkan. Salah satu modifikasi yang efektif untuk memasukkan sifat-sifat yang diinginkan adalah dengan teknik grafting (tempel/cangkok) yang difungsionalisasikan dengan maleat anhidrida. 2.3.1. Grafting Polipropilena Grafting kopolimer adalah suatu polimer yang terdiri dari molekul-molekul dengan satu atau lebih jenis dari monomer yang terhubung pada sisi rantai utama. Grafting kopolimer dapat juga disiapkan oleh proses kopolimerisasi cabang dengan monomer yang akan membentuk rantai utama. Grafting maleat anhidrida kedalam polipropilena bertujuan untuk meningkatkan kompatilibitas dan kereaktifan dari polipropilena. Secara laporan fungsionalisasi yang diterima, proses dilakukan dengan cara grafting maleat anhidrida (MA) kepada polipropilena yang dalam kondisi cair dengan keberadaan suatu peroksida organik. Reaksi tersebut dapat dijabarkan suatu mekanisme reaksi radikal. Inisiator peroksida membentuk suatu radikal yaitu yang akanmenyerang satu atom hidrogen yang berasal dari karbon tersier polipropilena yang akan membentuk polipropilena makro radikal. Fungsionalisasi terhadap polipropilena oleh monomer-monomer polar merupakan suatu cara yang efektif untuk meningkatkan kepolaran dari polipropilena tersebut dengan cara grafting maleat anhidrida pada polipropilena. Dan kenyataannya berbagai jenis dari polimerpolimer yang tergrafting telah digunakan secara luas untuk memperbaiki adhesi permukaan antara komponen pada campuran polimer. Modifikasi dari polipropilena juga digunakan secara luas untuk meningkatkan penggunaan dari bahan-bahan mekanik dari komposit yang


12

berbahan dasarpolipropilena dan juga meningkatkan kekuatan dari komposit tersebut (Rachmi, 2012). Mekanisme penempelan gugus fungsi pada polipropilena diawali dengan hilangnya satu atom H dari atamom C tersier dengan adanya inisiator dikumil peroksida menghasilkan radikal polipropilena selanjutnya akan berinteraksi dengan gugus maleat anhidrida.Tahapan reaksinya adalah sebagai berikut: Dekomposisi peroksida

Inisiasi

Propagasi


13

Transfer rantai


14

Terminasi

2.4.Maleat Anhidrida Maleat anhidrida larut dalam aseton dan air, meleleh pada temperatur 57-600C, mendidih pada 2020C, tidak berwarna atau berwarna putih padat dalam keadaan murni dengan bau yang sangat tajam. Maleat anhidrida adalah senyawa vinil tidak jenuh yang merupakan bahan mentah dalam sintesa resin polyester, pelapisan permukaan karet deterjen, bahan aditif dan minyak pelumas, plastisizer, dan kopolimer. Maleat anhidrida mempunyai sifat kimia khas yaitu adanya ikatan etilenik dengan gugus karbonil didalamnya. Ikatan ini berperan dalam reaksi adisi.maleat anhidrida juga dikenal sebagai 2,5-furandione (Parker,P. 1984).

O

O

O

Gambar 2.3 Struktur Maleat Anhidrida 2.5. Dikumil Peroksida Sekarang

sudah

banyak

tersedia

inisiator-inisiator

radikal

bebas;

mereka

biasa

dikelompokkan ke dalam 4 tipe utama: peroksida dan hidroperoksida, senyawa azo, inisiator redoks, dan beberapa senyawa yang membentuk radikal-radikal dibawah pengaruh cahaya.


15

Radiasi berenergi tinggi bisa juga menimbulkan polimerisasi radikal bebas meskipun radiasi seperti ini jarang digunakan.

2.5.1. Penggunaan Dikumil Peroksida (DKP) Sebagai Inisiator Diantara berbagai tipe inisiator, peroksida (ROOR) dan hidroperoksida (ROOH) merupakan jenis yang paling banyak digunakan. Mereka tidak stabil dengan panas dan terurai menjadi radikal-radikal pada suatu suhu dan laju yang tergantung pada strukturnya. Yang ideal suatu inisiator peroksida mestilah relatif stabil pada suhu pemrosesan polimer untuk menjamin laju reaksi yang layak (Steven, 2011). Dikumil peroksida adalah sumber radikal sumber yang kuat, dan digunakan sebagai inisiator polimerisasi, katalis, dan zat penvulkanisasi. Sifat fisik dikumil peroksida: 1. Ttitk lebur 39-410C 2. pH 5.7 3. Kelarutan larut dalam alkohol, keton, ester dan aromatik hidrokarbon 4. Berupa bubuk putih kristal 5. Titik didih 1300C

Teknik crosslinking (ikat silang) karet dengan peroksida telah dikenal sejak lama. Keuntungan umum menggunakan peroksida sebagaizat ikat silang adalah ketahanannya baik pada suhu tinggi dalam waktu yang lama, keelastisannya yang baik, dan tidak ada penghilangan warna pada produk akhir (Thitithammawong dik, 2007).

Gambar 2.4. Struktur Dikumil Peroksida DKP terdekomposisi dengan cepat, menyebabkan kebakaran dan ledakan, pada pemanasan dan dibawah pengaruh cahaya. DKP juga bereaksi keras dengan senyawa yang bertentangan (asam, basa, zat pereduksi, dan logam berat). Sebaiknya DKP disimpan dalam kondisi temperatur kamar (<27oC atau maksimum 39oC) dan untuk menjagadari zat pereduksi dan senyawa yang tidak kompatibel.


16

2.6. Durian Klasifikasi botani tanaman durian adalah sebagai berikut: Kingdom

: Plantae (Tumbuhan)

Divisi

: Spermatophyta (Tumbuhan berbiji)

Sub Divisi

: Angiospermae (Berbiji tertutup)

Kelas

: Dicotyledonae (Berkeping Dua)

Ordo

: Malvaceae

Famili

: Bombacaceae

Genus

: Durio

Spesies

: Durio zibethinus Murr

(Rukmana, 1996) Tanaman durian adalah nama tumbuhan tropis dari Asia Tenggara, sekaligus nama buahnya yang bisa dimakan. Nama ini diambil dari ciri khas kulit buahnya yang keras dan berlekuk-lekuk tajam sehingga menyerupai duri. Durian termasuk dalam keluarga Bombaceae, genus Durio yang kerabat dekat dengan kapuk randu. Terdapat banyak nama lokal bagi durian. Nama terbanyak ditemukan di kalimantan, yang mengacu pada berbagai varietas dan spesies yang berbeda. Durian di Jawa dikenal sebagai duren dan kadu, Di Sumatera dikenal sebagai duriandan duren. 2.6.1. Morfologi Durian merupakan pohon tahunan, pengguguran daun tidak tergantung musim tetapi ada saat tertentu untuk menumbuhkan daun-daun baru yang terjadi setelah masa berbuah selesai. Durian dapat tumbuh tinggi yang dapat mencapai ketinggian 25-50 m tergantung spesiesnya, pohon durian sering memiliki banir (akar papan). Kulit batang berwarna cokelat kemerahan, mengelupas tak beraturan. Tajuknya rindang dan renggang. Daun berbentuk jorong hingga lanset 10-15 cm x 3, 4-5 cm, terletak berseling, bertangkai, berpangkal lancip atau tumpul dan berujung lancip melandai, sisi atas berwarna hijau terang, sisi bawah tertutup sisik-sisik berwarna perak atau keemasan. Bunga (juga buahnya) muncul langsung dari batang (cauliflorous) atau cabangcabang yang tua di bagian pangkal (proximal), berkelompok dalam karangan berisi 3-10


17

kuntum berbentuk tukal atau malai rata. Pada siang hari bunga menutup. Bunga ini menyebarkan aroma wangi yang berasal dari kelenjar nektar di bagian pangkalnya. Buah durian bertipe kapsul berbentuk bulat, bulat telur sehingga lonjong dengan panjang 25 cm dan diameter hingga 20 cm. Kulit buahnya tebal, permukaannya bersudut tajam berwarna hijau kekuning-kuningan, kecokelatan hingga keabu-abuan. Buah berkembang setelah pembuahan memerlukan 4-6 bulan untuk pemasakan. Pada masa pemasakan terjadi persaingan antarbuah pada satu kelompok sehingga hanya satu atau beberapa buah yang akanmencapai kemasakan dan sisanya gugur. Pada umumnya berat buah durian mencapai 1,5 hingga 5 kilogram. Setiap buah memiliki lima ruang (awam menyebutnya “kamar”), yang menunjukkan banyaknya daun buah yang dimiliki. Biji terbungkus oleh arilus (salut biji), yang biasa disebut sebagai „daging buah” durian) berwarna putih hingga kuning terang dengan ketebalan yang bervariasi namun pada kultivar unggul ketebalan arilus ini dapat mencapai 3m. Biji dengan salut biji dalam perdagangan disebut pongge. Biji durian memiliki kandungan pati cukup tinggi dan berpotensi sebagai pengganti makanan, bahan pengisi atau bahan pengikat.

2.6.2. Keanekaragaman

Durian sangat beranekaragam,di Indonesia tercatat ada 20 spesies anggota durian (Durio zibethinus). Terdapat lebih dari 55 varietas/jenis durian budidaya dan ada 38 kultivar unggul diperbanyak secara vegetatif. Beberapa diantaranya: a. „Gapu‟ dari Pancu, Kediri, Jawa Timur b. „Hepe‟, bijinya kempis dengan daging tebal c. „Ligit‟, dari kutai d. „Selat‟, dari Jaluko, Muaro Jambi

Selain dari kultivar unggul, ada juga beberapa ras lokal yang keunggulannya belum terjamin, beberapa di antaranya adalah: a. Durian parung b. Durian Lampuna c. Durian Jepara d. Durian Palembang e. Durian Padang


18

2.6.3. Kandungan Biji Durian

Potensi dan kandungan nutrisi biji durian selain sebagai makanan buah segar dan olahan lainnya, terdapat manfaat dari bagian lainnya, yaitu: tanamannya sebagai pencegah erosi dilahan-lahan yang miring, batangnya untuk bahan bangunan/perkakas rumah tangga, kayu durian setaraf dengan kayu sengon sebab kayunya cenderung lurus. Biji durian memiliki kandungan karbohidratyang cukup tinggi sekitar 42,1% sehingga berpotensi sebagai alternatif pengganti bahan makanan,sebagai bahan pengisi atau bahan pengikat. Komposisi kimia biji durian per 100 gram dapat dilihat pada Tabel 2.2

Tabel 2.2 Data Komposisi kimia biji durian per 100 gram: Komposisi biji

Biji durian

Energi

134,0 kal

Karbohidrat

28,0 g

Lemak

3,0 g

Protein

2,4 g

Kadar air

65 g

Zat Besi (Fe)

1,3 mg

Potassium

436 mg

Kalsium

7,4mg

Fosfor

44,0 mg

Vitamin C

53,0 mg

Sumber: Direktorat Gizi Departemen Kesehatan RI (1996) 2.7. Karbohidrat Karbohidrat adalah senyawa polihidroksi yang biasa terdapat di alam, baik sebagai molekulmolekul yang relatif kecil (gula) maupun sebagai kesatuan yang besar sampai makromolekul (polisakarida). Nama karbohidrat semula berasal dari rumus umum Cx(H2O)y, denganhidrat dari karbon, tetapi bentuk definisi sederhana ini tidak mencakup kelas karbohidrat yang luas (Sjostrom, 1995).


19

Karbohidrat banyak terdapat dalam bahan nabati, baik berupa gula sederhana, heksosa, pentosa, maupun karbohidrat dalam berat molekul tinggi seperti pati, pektin, selulosa, dan lignin. Polisakarida seperti pati banyak terdapat dalam serealia dan umbiumbian; selulosa dan pektin banyak terdapat dalam buah-buahan. Sumber karbohidrat utama dalam bahan makanan kita adalah serealia dan umbi-umbian. Misalnya kandungan pati dalam beras 78,3%, jagung 72,4%, singkong 34,6%, dan talas 40% (Winarno, 1992). Jenis-jenis karbohidrat sangat beragam dan mereka dibedakan satu dengan yang lain berdasarkan susunan atom-atomnya, panjang/pendeknya rantai serta jenis ikatan akan membedakan

karbohidrat

yang

satu

dengan

yang

lainnya.Dari

kompleksitasstrukturnyadikenal kelompok karbohidrat sederhana(seperti monosakarida dan disakarida) dan karbohidrat dengan struktur yang kompleks atau polisakarida(seperti pati, glikogen, selulosa dan hemiselulosa).

2.7.1. Pati Pati merupakan karbohidrat, kandungan utama pada tanaman tingkat tinggi yang diproduksi melalui fotosintesis dalam tanaman hijau. Pati diperoleh dalam seluruh organ tanaman tingkat tinggi yang disimpan dalam biji, umbi, akar, dan jaringan batang tanaman sebagai cadangan energi untuk masa pertumbuhan dan pertunasan. Selain sebagai bahan makanan pati juga digunakan dalam non food, diantaranya perekat, detergen, dalam industri tekstil dan polimer. Pati merupakan polisakarida yang dapat diperbaharui (renewable), mudah rusak (degradable) dan harga murah. Berbagai macam pati tidak sama sifatnya tergantung pada panjang rantai atom C nya, apakah lurus atau bercabang rantai molekulnya, untuk menganalisa adanya pati menggunakan iodin, karena pati yang berikatan dengan iodin akan menghasilkan warna biru (Winarno, 1998). Pati digunakan dalam industri makanan baik sebagai komponen bahan makanan atau dihidrolisis lebih lanjut dengan menggunakan glukosa. Pati juga digunakan untuk menghasilkan kanji untuk kertas dan tekstil dan untuk diragikan menjadi alkohol (Cowd, 1991). Pati merupakan granula berwarna putih dengan diameter 2 – 100 μm, merupakan polimer karbohidrat dari unit anhidroglukosa. Pati terdiri dari 2 fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi terlarut disebut amilosa dan fraksi tidak larut disebut amilopektin.


20

Gambar 2.5Struktur Amilosa Sifat-sifat dari amilosa: 1. Ikatannya linear (lurus) 2. Larut dalam air dingin dalam batas tertentu 3. Ikatan antar molekul α.D. glukosa dihubungkan pada ikatan 1,4.

Gambar 2.6 Struktur Amilopektin (Satrohamidjojo, 2005) Sifat-sifat dari amilopektin: 1. Ikatannya bercabang 2. Tidak larut dalam air dingin 3. Mempunyai berat molekul 60000 – 100000 (603 – 104) 4. Ikatan antar molekul α.D. glukosa dihubungkan oleh ikatan 1,4 dan ikatan 1,6 pada percabangan 2.8. Karakterisasi dan pengujian bahan polimer

Teknik karakterisasi bahan polimer mencakup teknik spektroskop, analisis termal, pengujian sifat fisik, dan sifat mekanis. Mengkarakterisasi polimer jauh lebih rumit daripada


21

mengkarakterisasi senyawa-senyawa dengan berat molekul rendah. Karakterisasi yang dilakukan untuk menganalisa campuran polimer yang dilakukan dalam penelitian ini adalah menggunakan analisa sifat mekanik meliputi kekuatan tarik dan kemuluran, sifat termal (DTA), SEM (Scanning Electron Microscopy), uji FTIR, uji biodegradable.

2.8.1. Analisa Sifat Mekanik dengan Uji Kekuatan Tarik dan Kemuluran Sifat mekanis biasanya dipelajari dengan mengamati sifat kekuatan tarik (ζt) menggunakan alat pengukuran tensometer atau dinamometer, bila terhadap bahan diberikan tegangan. Secara praktis kekuatan tarik diartikan sebagai besarnya beban maksimum (Fmaks) yang dibutuhkan untuk memutuskan spesimen bahan. Karena selama dibawah pengaruh tegangan, spesimen mengalami perubahan bentuk (deformasi) maka definisi kekuatan tarik dinyatakan dengan luas penampang semula (A0)

ζt = Fmaks /A0

................................................................ (2.2)

selama deformasi, dapat diasumsikan bahwa volume spesimen tidak berubah, sehingga perbandingan luas penampang semula dengan penampang setiap saat , A0 / A = l / l0, dengan l dan l0 masing-masing adalah panjang spesimen setiap saat dan semula. Bila didefinisikan besaran kemuluran (ε) sebagai nisbah pertambahan panjang terhadap panjang spesimen semula (ε = Δl / l0) maka diperoleh hubungan: A = A0 / (l + ε)

............................................................... (2.3)

Hasil pengamatan sifat kekuatan tarik ini dinyatakan dalam bentuk kurva tegangan, yakni nisbah beban dengan luas penampang, terhadap perpanjangan bahan (regangan), yang disebut dengan kurva tegangan-regangan. Bentuk kurva tegangan-regangan ini merupakan karakteristik yang menunjukkan indikasi sifat mekanis bahan yang lunak, keras, kuat, lemah, rapuh, atau liat (Basuki wirjosentono, 1995). Film hasil spesimen dengan ketebalan 0,2 mm dipotong membentuk spesimen untuk pengujian kemuluran (uji tarik).


22

64 mm 33mm

19 mm

6 mm

25.5 mm 115 mm Gambar 2.7 Spesimen Uji Kekuatan Tarik Berdasarkan ASTM D – 638 – 72 – Type IV Kedua ujung spesimen dijepit pada alat kemuluran kemudian dicatat perubahan panjang (mm) berdasarkan besar kecepatan 50 mm/menit.

2.8.2. Analisa Differential Thermal Analysis (DTA) Termal analisis merupakan teknik untuk mengkarakterisasi sifat material yang dipelajari berdasarkan respon material tersebut terhadap temperatur.Untuk menentukan sifat termofisiknya metode yang biasa digunakan salah satunya adalah differential thermal analysis (DTA). Differential thermal analysis (DTA) adalah analisis termal yang menggunakan referensi sebagai acuan perbandingan hasilnya, material referensi ini biasanya material inert. Sampel dan material referensi dipanaskan secara bersamaan dalam satu tempat. Perbedaan temperatur sampel dengan temperatur material referensi direkam selama siklus pemanasan dan pendinginan. DTA juga dapat didefinisikan sebagai teknik untuk merekap perbedaan temperatur antara sampel material dengan material referensi terhadap waktu atau temperatur dimana kedua spesimen diperlakukan dibawah temperatur yang identik didalam lingkungan pemanasan atau pendinginan pada laju yang dikontrol. DTA sangat berguna untuk material dengan dekomposisi yang cukup intensif seperti elastomer, material eksotermik. Karakterisasi dengan menggunakan DTA banyak dilakukan oleh banyak peneliti karena perbedaan karakteristik material terhadap perilaku panas yang unik. Misalnya pada


23

penelitian yang dilakukan oleh Grega Klancnik dkk, differential thermal analysis (DTA) digunakan untuk mengetahui sifat thermodinamika dimana sifat tersebut akan dapat memberitahukan mengenai perilaku material pada proses pemanasan yang berbeda serta pada tekanan gas yang berbeda. Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil pengujian DTA adalah: 1. Berat sampel 2. Ukuran partikel 3. Laju pemanasan 4. Kondisi atmosfir 5. Kondisi material itu sendiri

2.8.3. Analisa Sifat Permukaan dengan pengujian Scanning Electron Microscopy (SEM) SEM adalah alat yang dapat membentuk bayangan permukaan spesimen secara makroskopik. Berkas elektron dengan diameter 5-10 mm diarahkan pada spesimen. Interaksi berkas elektron dengan spesimen menghasilkan beberapa fenomena yaitu hamburan balik berkas elektron, sinar X, elektron sekunder dan absorpsi elektron. Teknik SEM pada hakekatnya merupakan pemeriksaan dan analisa permukaan. Data atau tampilan yang diperoleh adalah data dari permukaan atau dari lapisan yang tebalnya sekitar 20 μm dari permukaan. Gambar permukaan yang diperoleh merupakan topografi dengan segala tonjolan, lekukan dan lubang pada permukaan. Gambar topografi diperoleh dari penangkapan elektron sekunder yang dipancarkan oleh spesimen. Sinyal elektron sekunder yang dihasilkan ditangkap oleh detektor yang diteruskan ke monitor. Pada monitor akan diperoleh gambar yang khas menggambarkan struktur permukaan spesimen. Selanjutnya gambar di monitor dapat dipotret dengan menggunakan film hitam putih atau dapat pula direkam ke dalam suatu disket. Sampel yang dianalisa dengan teknik ini harus mempunyai permukaan dengan konduktivitas tinggi. Karena polimer mempunyai konduktivitas rendah maka bahan perlu dilapisi dengan bahan konduktor (bahan pengantar) yang tipis. bahan yang biasa digunakan


24

adalah perak, tetapi juga dianalisa dalam waktu yang lama, lebih baik digunakan emas dan paladium (Rusdi, 2008). 2.8.4. Analisa Spektrofotometer FTIR Sistem analisa spektroskop infra merah (IR) telah memberikan keunggulan dalam mengkarakterisasi senyawa organik dan formulasi material polimer. Analisa infra merah (IR) akan menentukan gugus fungsi dari molekul yang memberikan regangan pada daerah serapan infra merah. Tahap awal identifikasi bahan polimer, maka harus diketahui pita serapan yang karakteristik untuk masing-masing polimer dengan membandingkan spektrum yang telah dikenal. Pita serapan yang khas ditunjukkan oleh monomer penyusun material dan struktur molekulnya (Hummel, 1985). 2.8.5. Analisa Kemampuannya Terurai di Alam dengan Uji Biodegradabel Prosedur analitik untuk mengamati biodegradasi antara lain dengan : pengamatan visual, perubahan sifat mekanik dan massa molar, pengukuran pengurangan berat (penentuan polimer residu), konsumsi O2 dan perubahan CO2 penentuan biogas, pelabelan radio aktif, pembentukan daerah nyata (pada cawan agar), penurunan densitas optik, penurunan ukuran partikel, dan penentuan asam bebas. Standarisasi uji biodegradasi terbagi berdasarkan lingkungan uji yakni: a. Pengujian kompos b. Pengujian biodegradasi anaerobik c. Pengujian biodegradasi di tanah (Müller, 2005)

Biodegradasi plastik dipengaruhi oleh karakteristik polimer, tipe organisme, dan perlakuan awal. Karakteristik polimer tersebut meliputi mobilitas, kristalinitas, taksititas, berat molekul, tipe gugus fungsi, bahan pemlastis, atau bahan tambahan yang ditambahkan dalam polimer (Rachmi, 2012). Analisis pengujian sifat biodegradabilitas pada plastik komposit dengan dua cara pendekatan yaitu secara kuantitatif dengan reaksi enzimatis (penambahan enzim alfa amilase dan selulase) dan secara kualitatif penanaman pada cawan agar yang diinokulasikan dengan kapang penicillium sp dan asperagillus niger (Widyasari, 2010).


BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents