PENGARUH VARIASI KOMPOSISI PLASTICIZER DAN KITOSAN TERHADAP ELASTISITAS BIOPLASTIK DARI PATI UMBI KELADI (Colocasia Esculenta)
Diajukan Sebagai Persyaratan Untuk Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya
Oleh: Ulya Isnaini 0612 3040 1051
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA JURUSAN TEKNIK KIMIA PALEMBANG 2015
i
LEMBAR PERSETUJUAN PENGESAHAN LAPORAN AKHIR PENGARUH VARIASI KOMPOSISI PLASTICIZER DAN KITOSAN TERHADAP ELASTISITAS BIOPLASTIK DARI PATI UMBI KELADI (Calocasia esculenta)
OLEH: Ulya Isnaini 0612 3040 1051
Pembimbing I,
Palembang, Juni 2015 Pembimbing II,
Ir. Sofiah, M.T. NIP 196206271989032001
Ir. A. Husaini, M.T NIP 195904091989011001
Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Kimia
Ir. Robert Junaidi, M.T. NIP 195804241993031001
ii
Telah Dipertahankan Dihadapan Tim Penguji Jurusan Teknik Kimia Pada Tanggal 30 Juni 2015
Tim Penguji :
Tanda Tangan
1. DR. Abu Hasan, M.T
(
)
(
)
(
)
(
)
NIP 196605311992012001
2. DR. Rusdianasari, M.T NIP 196811041992032001
3. Ir. Siti Chodijah, M.T NIP 196107091989031002
4. Yuniar, S.T, M.Si. NIP 197110231994031002
Palembang,
Juni 2015
Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Kimia
Ir. Robert Junaidi, M.T NIP 196607121993031003
iii
Motto “ Ketika hatimu terlalu berharap kepada seseorang maka Allah timpakan ke atas kamu pedihnya sebuah pengharapan, supaya kamu mengetahui bahwa Allah sangat mencemburui hati yang berharap selain Dia. Maka Allah menghalangimu dari perkara tersebut agar kamu kembali berharap kepada-Nya” (Imam Syafi’i). “Bukan bahagia yang menjadikanmu Bersyukur, tetapi Bersyukur yang menjadikanmu bahagia” “Your Dream Is Your Future” (Ulya Isnaini)
Kupersembahkan untuk : Ayah , Ibu dan Keluargaku Dosen pembimbingku Teman-teman angkatan 2012 Almamaterku
iv
ABSTRAK Pengaruh Variasi Komposisi Plasticizer dan Kitosan Terhadap Elastisitas Bioplastik dari Pati Umbi Keladi (Colocasia Esculenta) (Ulya Isnaini, 2015, 63 halaman, 14 tabel, 17 gambar, 3 lampiran) Umbi keladi (Colocasia Esculenta) merupakan tanaman yang mempunyai nilai ekonomi yang rendah dan juga kurang dimanfaatkan dikarenakan mengandung kalsium oksalat yang dapat memberikan rasa gatal apabila dikonsumsi. Umbi Keladi (Colocasia Esculenta) memiliki karbohidrat yang cukup tinggi. Oleh karena itu Umbi Keladi dapat dimanfaatkan sebagai bahan utama pembuatan Bioplastik. Bahan baku pembuatan bioplastik ialah Pati Umbi Keladi(Colocasia Esculenta). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi plasticizer Sorbitol dan Kitosan agar mendapatkan komposisi yang optimum. Penelitian ini juga menggunakan bahan lain berupa asam asetat dan aquadest. Penambahan komposisi plasticizer Sorbitol dan Kitosan yang dilakukan berjumlah 40% dari berat pati dengan interval 5% setiap sampelnya. Hasil yang diperoleh berupa lembaran tipis Bioplastik yang telah diuji sifat mekaniknya. Didapatkan kondisi optimum untuk menghasilkan plastik biodegradable adalah pada konsentrasi 15% sorbitol dan 25% Kitosan yang memiliki % elongsitas 3,3% dan kuat tarik sebesar 0,0050 Mpa. Kata Kunci : Umbi Keladi, Kalsium Oksalat, Sorbitol, Kitosan, Bioplastik.
v
ABSTRACT The Effect of Variations in Composition Plasticizer and Chitosan on Elongation of Bioplastics from taro starch (Colocosia Esculenta). (Ulya Isnaini, 2015, 63 pages, 14 tables, 17 pictures, 3 enclosure) Taro tubers starch (Colocasia Esculenta) is a plant that has a low economic value and also underutilized due because Ocsalat Calcium contained in taro tuber can give the itchiness consumption. Taro tuber (Colocasia Esculenta) have a high carbohydrate. Therefore taro tuber can be used as a main ingredient manufacture of Bioplastics. Raw material is a tuber starch taro (Colocasia Esculenta). This study was conducted to determine the effect of variations in composition Plasticizer Sorbitol and Chitosan, so as to obtain the optimum Bioplastik. This study also use other materials such as chitosan, acetat acid and aquadest. The total addition of composition Plasticizer sorbitol and chitosan is 40% of the weight of starch is 5 gram with 5% interval. The result obtained in the form of a thin sheet of bioplastics which has been in testing it’s mechanical properties. Obtanied optimum conditions to produce Bioplastik is the concentration 15% sorbitol and 25% chitosan which has 3,3% of elongation and a tensile strength of 0,0050 Mpa. Key Words : Taro, Tuber Starch, Ocsalat Calcium, Sorbitol, Chitosan, Bioplastik.
vi
KATA PENGANTAR Alahamdulillahirobbil‘alamin, segala puji dan syukur kami haturkan kepada Allah subhana wata’ala atas segala berkat, rahmat dan karunia-Nya, laporan akhir ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Laporan ini disusun bertujuan untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan mata kuliah Akhir Program Diploma III Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang jurusan Teknik Kimia. Laporan ini dibuat berdasarkan penelitian “ PENGARUH VARIASI KOMPOSISI PLASTICIZER DAN KITOSAN TERHADAP ELASTISITAS BIOPLASTIK DARI PATI UMBI KELADI (Calocasia esculenta) ” yang di lakukan di laboratorium Satuan Operasi Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya pada tanggal 6 April sampai 2 mei 2015. Banyak hal yang diperoleh penulis pada saat melakukan penelitian ini, seperti bagaimana berfikir inisiatif, kreatif, dan berfikir dengan cepat dan tepat untuk memanfaatkan tumbuhan liar yang dianggap mengganggu dan tidak berguna. Pada kesempatan ini penulis juga ingin menyampaikan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah membantu dalam penyelesaian laporan akhir ini, khususnya kepada: 1.
RD. Kusumanto, S.T., M.M selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya;
2.
Ir. Robert Junaidi, M.T selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia di Politeknik Negeri Sriwijaya;
3.
Zulkarnain, S.T., M.T selaku Sekertaris Jurusan Teknik Kimia di Politeknik Negeri Sriwijaya;
4.
Ir. Sofiah, M.T Selaku Dosen Pembimbing Utama dalam penyusunan laporan akhir ini yang telah pembimbing, senantiasa memberikan arahan, bimbingan dan bantuannya kepada penulis sampai selesai penyusunan laporan akhir ini;
5.
Ir. A. Husaini, M.T Selaku Pembimbing ke dua yang juga membantu dalam penyusunan laporan akhir ini yang telah pembimbing, senantiasa memberikan
vii
arahan, bimbingan dan bantuannya kepada
penulis sampai selesai
penyusunan laporan akhir ini; 6.
Dr. Martha Aznury, M.Si. Selaku dosen Teknik Kimia yang juga membantu dalam penyusunan laporan akhir ini yang telah pembimbing, senantiasa memberikan arahan, bimbingan dan bantuannya kepada
penulis sampai
selesai penyusunan laporan akhir ini; 7.
Dosen dan Staf jurusan Teknik Kimia
8.
Kak Agus, Kak Yulis yang telah membantu selama penelitian di laboratorium
9.
Ayah, Ibu, Kiay, Adik serta Ina sepupuku tercinta yang selalu memberikan motivasi inspirasi dukungan, do’a dan bimbingan yang luar biasa kepada saya;
10. Arief Ferdiansyah dan Choirunniza, R sebagai patner yang telah membantu selama penelitian; 11. Esa, Fenny, dan Oya yang selalu memberikan dukungan dan semangat kepada penulis dalam melakukan penelitian dan penyusunan laporan akhir ini; 12. Teman-teman kelas 6 KIB angkatan 2012 yang selalu memberi dukungan, motivasi dan semangat kepada saya untuk penyusunan laporan ini; 13. Seluruh pihak yang telah mendukung dan membantu selama penelitian sampai selesai laporan akhir ini, yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu; Penulis menyadari bahwa dalam penulisan laporan ini masih terdapat banyak kesalahan, untuk itu penulis menerima masukan, kritik dan saran yang dapat menyempurnakan laporan ini. Akhir kata, semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kemajuan pengembangan ilmu pengetahuan di bidang Teknik Kimia dan bagi yang membacanya membacanya. Palembang,
Juni 2015
Penulis,
viii
DAFTAR ISI ABSTRAK ........................................................................................................... .v ABSTRACT ......................................................................................................... iv KATA PENGANTAR ......................................................................................... vii DAFTAR ISI ........................................................................................................ ix DAFTAR TABEL ................................................................................................xi DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xii DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xiii BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................... 1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1.2 Tujuan .................................................................................................... 1.3 Manfaat ................................................................................................. 1.4 Permasalahan .........................................................................................
1 1 5 5 5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ 6 2.1 Bahan Baku ............................................................................................ 6 2.1.1 Umbi Keladi (Colocasia Esculenta) ............................................ 6 2.1.1.1 Sifat fisik Umbi Keladi (Colocasia Esculenta) ............... 7 2.1.1.2 Sifat Kimia Umbi Keladi (Colocasia Esculenta) ............ 8 2.1.1.3 Pati .................................................................................. 8 2.1.1.4 Kalsium Oksalat .............................................................. 9 2.1.2 Plasticizer .................................................................................... 10 2.1.2.1 Sifat Fisik Sorbitol .......................................................... 11 2.1.2.2 Sifat Kimia Sorbitol ........................................................ 12 2.1.2.3 kegunaan Sorbitol ........................................................... 12 2.1.3 Kitosan ......................................................................................... 13 2.1.3.1 Struktur Kitosan .............................................................. 13 2.1.3.2 Sumber Kitosan ............................................................... 15 2.1.3.3 Sifat Fisika Kitosan ......................................................... 16 2.1.3.4 Sifat Kimia Kitosan ......................................................... 16 2.1.3.5 Kegunaan Kitosan ........................................................... 16 2.1.4 Asam Asetat ................................................................................. 17 2.1.4.1 Sifat Fisika Asam Asetat ................................................. 18 2.1.4.2 Sifat Kimia Asam Asetat ................................................. 18 2.1.4.3 Kegunaan Asam Asetat ................................................... 18 2.2 Plastik .................................................................................................... 18 2.2.1 Pengertian Plastik ........................................................................ 18 2.2.1.1 Polimer Termoplastik ...................................................... 19 2.2.1.2 Polimer Termosetting ...................................................... 20 2.2.1.3 Plastik Teknik ................................................................. 21 2.2.2 Bioplastik ..................................................................................... 23 2.2.3 PLA (Poli Asam Laktat) .............................................................. 25
ix
BAB III. METEDOLOGI PENELITIAN ......................................................... 28 3.1 Waktu dan Tempat penelitian ................................................................ 28 3.2 Bahan dan Alat yang digunakan ............................................................ 28 3.2.1 Bahan yang digunakan................................................................. 28 3.2.2 Alat yang digunakan .................................................................... 28 3.3 Perlakuan dan Rancangan penelitian ..................................................... 29 3.4 Prosedur Penelitian ................................................................................ 29 3.4.1 Pembuatan pati umbi keladi ........................................................ 29 3.4.2 Pembuatan bioplastik................................................................... 30 3.5 Karakteristik Bioplastik ......................................................................... 33 3.5.1 Uji kekuatan dan dan Persen Pemanjangan ................................. 34 3.5.2 Uji SEM (Scanning Elektron Mikroskopi) .................................. 34 3.5.3 Uji Biodegradasi .......................................................................... 34 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................... 36 4.1 Hasil ....................................................................................................... 36 4.2 Pembahasan ........................................................................................... 42 4.2.1 Pembuatan Bioplastik .................................................................. 42 4.2.2 Pengaruh variasi komposisi sorbitol dan kitosan terhadap kuat tarik pada bioplastik dari pati umbi keladi .................................. 43 4.2.3. Pengaruh variasi komposisi sorbitol dan kitosan Persen Pemanjangan (Elongasi) pada bioplastik dari pati umbi keladi .. 44 4.2.4 Uji SEM (Scanning Elektron Mikroskopi) .................................. 45 4.2.4.1 Analisa Komposisi .......................................................... 47 4.2.5 Hasil Uji Biodegradasi................................................................. 50 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 52 5.1 Kesimpulan ............................................................................................ 52 5.2 Saran ...................................................................................................... 52 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 53 LAMPIRAN ......................................................................................................... 56
x
DAFTAR TABEL Tabel Halaman 1. Beberapa sumber kitin dan kitosan ................................................................ 15 2. Sifat-sifat dan pemanfaatan kitosan ............................................................... 17 3. Polimer Termoplastik..................................................................................... 20 4. Polimer Termosetting..................................................................................... 21 5. Plastik Teknik ................................................................................................ 22 6. Variasi komposisi bioplastik .......................................................................... 37 7. Analisa Kuat Tarik ......................................................................................... 37 8. Elongasi .......................................................................................................... 38 9. Hasil uji biodegradasi dengan media tanah selama 33 hari ........................... 38 10. Analisa Biodegradasi dengan media air ......................................................... 40 11. Komposisi pada spot 1 ................................................................................... 48 12. Komposisi pada spot 2 ................................................................................... 49 13. Komposisi pada spot 3 .................................................................................. 49 14. Rata-rata komposisi dari ketiga spot .............................................................. 50
xi
DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 1. Umbi Keladi ................................................................................................... 7 2. Struktur Amilosa ............................................................................................ 9 3. Struktur Amilopektin ..................................................................................... 9 4. Struktur Kimia Sorbitol.................................................................................. 11 5. Struktur Kitosan ............................................................................................. 14 6. Struktur Kitin ................................................................................................. 14 7. Diagram alir pembuatan tepung umbi keladi ................................................. 31 8. Diagram alir pembuatan Bioplastik ............................................................... 32 9. Saat Pencetakan ............................................................................................. 36 10. Bioplastik ...................................................................................................... 37 11. grafik kuat Pengaruh variasi komposisi sorbitol dan kitosan terhadap kuat tarik pada bioplastik dari pati umbi keladi ..................................................... 43 12. Grafik Persen Pemjangan ............................................................................... 45 13. Uji SEM dengan pembesaran 5000x dan 1000x ............................................ 46 14. titik analisa komposisi pada sampel bioplastik ............................................. 47 15. Spektrum unsur pada spot 1 ........................................................................... 47 16. Spektrum unsur pada spot 2 ........................................................................... 48 17. Spektrum Unsur pada spot 3 .......................................................................... 49
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A. Perhitungan ...................................................................................................... 57 B. Gambar dokumentasi penelitian ....................................................................... 62 C. Surat-Menyurat ................................................................................................. 64
xiii
