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
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
ii
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
iii
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
iv
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
v
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
vi
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.
vii
viii
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.
ix
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.
x
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
xi
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
xii
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
xiii
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
xiv
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
xv
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
xvi
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
xvii
