PENGARUH PLASTICIZER SORBITOL DAN GLISEROL TERHADAP...

PENGARUH PLASTICIZER SORBITOL DAN GLISEROL TERHADAP

KUALITAS PLASTIK BIODEGRADABLE DARI SINGKONG SEBAGAI

PELAPIS KERTAS PEMBUNGKUS MAKANAN

PUBLIKASI ILMIAH

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada Jurusan

Teknik Kimia Fakultas Teknik

Oleh:

FEBRIYANTI RATNANINGTYAS

D 500 170 009

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2019

1

PENGARUH PLASTICIZER SORBITOL DAN GLISEROL TERHADAP KUALITAS

PLASTIK BIODEGRADABLE SEBAGAI PELAPIS KERTAS PEMBUNGKUS

MAKANAN

Abstrak

Plastik biodegradable merupakan plastik berbahan dasar bahan alam yang dapat

diuraikan dan tidak beracun. Pembuatan plastik biodegradable melalui proses

polimerisasi. Polimer alam yang digunakan ialah pati singkong. Bahan baku yang

digunakan yaitu pati singkong (20 gram), aquadestt (40 mL), sorbitol, dan gliserol.

Penelitian ini menggunakan variabel bebas plasticizer gliserol (8, 10, 12, 14, dan 16 mL)

dan plasticizer sorbitol (8, 10, 12, 14, dan 16 mL). Pembuatan plastik biodegradble

dilakukan dengan melarutkan tepung singkong dengan aquadestt. Kemudian

ditambahkan asam cuka dan plasticizer sesuai variabel. Larutan pati dipanaskan serta

diaduk sampai kental dan bening. Bubur plastik biodegradable dicetak dalam cetakan

kaca. Setelah kering, plastik biodegradable diaplikasikan di atas kertas dengan metode

laminating. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada penampilan fisik warna dan

tekstur permukaan plastik biodegradable dengan plasticizer sorbitol dan gliserol sama,

yaitu bening dan halus. Namun, pada variabel gliserol lebih lembab daripada sorbitol.

Pada uji kuat tarik diperoleh hasil terbaik pada variabel sorbitol 12 mL sebesar 32 g/cm2.

Sedangkan pada uji elongasi diperoleh nilai terbaik sebesar 13% pada variabel sorbitol

14 mL.

Kata Kunci: Plastik biodegradable, plasticizer

Abstract

Biodegradable plastic was a plastic based material that can be decomposed and is non-

toxic. Biodegradable plastic can be cynthesized through the polymerization process. The

natural polymer used was cassava starch. The raw materials used were cassava starch (20

grams), aquadestt (40 mL), sorbitol, and glycerol. This study were used the independent

variables of glycerol plasticizer (8, 10, 12, 14 and 16 mL) and sorbitol plasticizer (8, 10,

12, 14, and 16 mL). Making biodegradable plastic was made by dissolving cassava flour

with distilled water, then adding vinegar and plasticizer according to the variable. The

starch solution was heated and stirred to be thick and clear. The biodegradable plastic

slurry was printed in glass molds. After drying, the biodegradable plastic was applied on

paper with a laminating method. The results showed that the physical appearance of the

color and surface texture of biodegradable plastic with sorbitol and glycerol plasticizers

were the same, namely clear and smooth. However, the addition of glycerol was more

moist than sorbitol. In the tensile strength test the best results were obtained on the 12

mL sorbitol of 32 g/cm2. While the elongation test obtained the best value of 13% in the

14 mL sorbitol.

Keywords: biodegradable plastic, plasticizer

2

PENDAHULUAN 1.

Penggunaan plastik di Indonesia tergolong cukup tinggi. Menurut Lembaga Ilmu Pengetahuan

Indonesia (LIPI), pada tahun 2016 negara kita menduduki peringkat dua di dunia yang membuang

sampah plastik ke laut. Harga plastik yang relatif murah dan tahan lama menjadi salah satu alasan

tingginya penggunaan plastik baik sebagai bahan pembuatan alat rumah tangga, suku cadang mobil,

mainan anak-anak bahkan kemasan makanan.

Plastik merupakan senyawa kimia yang tersusun oleh monomer sejenis membentuk polimer

dengan rantai panjang. Plastik terbuat dari bahan bakar fosil melalui proses polimerisasi dimana

ikatan kimia pada polimer itu sangat kuat dan sulit untuk diputuskan. Sehingga sangat sulit

diuraikan oleh mikroba. Plastik berkontribusi terhadap emisi dan limbah,sehingga lingkungan

menjadi tercemar (Andrady, 2003). Selain mencemari daratan, plastik juga mencemari lautan.

Akibat dari pencemaran ini, hewan laut berinteraksi dengan plastik secara terus menerus dimana

plastik yang teruarai atau berukuran kecil dapat termakan oleh hewan laut (Laist, 1987).

Mempertimbangkan efek buruk bagi kesehatan,pemanfaatan plastik sebagai pembungkus

makanan tidak cukup aman terutama makanan yang panas karena zat kimia berbahaya dalam plastik

dapat bercampur dengan makanan. Sifat karsinogen pada plastik dapat menyebabkan kerusakan

sistem endokrin, kanker, serta gangguan janin. Alternatif lain yang aman untuk pembungkus

makanan ialah plastik biodegradable. Plastik biodegradable lebih ramah lingkungan karena dapat

diuraikan oleh mikroorganisme.

Bahan pembuatan plastik biodegradable menggunakan singkong karena kandungan pati

yang tinggi. Pati berperan dalam proses gelatinisasi sehingga gel yang dihasilkan dapat membentuk

film yang stabil. Diperlukan bahan tambahan berupa plasticizer untuk mengatur kekakuan produk.

Pada penelitian ini akan membandingkan kualitas produk yang dihasilkan berdasarkan plasticizer

yang digunakan, yaitu sorbitol dan gliserol. Berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Republik

Indonesia Nomor 033 Tahun 2012, sorbitol dan gliserol termasuk bahan tambahan pangan yang

diijinkan untuk digunakan. Batas penggunaan maksimal sorbitol ialah tidak lebih dari 50 gr/hari.

Sedangkan batas penggunaan maksimal gliserol kurang dari 100 mL (Departemen Kesehatan

Republik Indonesia, 2012).

Pada tahun 2013 telah dilakukan penelitian yang serupa oleh Medyan dkk. menggunakan

pati sagu dengan gliserol dan sorbitol sebagai plasticizer. Perbedaan pada penelitian yang akan

dilakukan ialah bahan baku yang digunakan dan pengaplikasian produk sebagai pelapis kertas

pembungkus makanan. Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi dampak buruk penggunaan plastik

baik secara lingkungan maupun kesehatan.

3

METODE 2.

Variabel tetap dalam penelitian meliputi jumLah tepung tapioka 20 gram, aquadestt 40 mL, dan

asam cuka 10 mL. Variabel bebas meliputi penggunaan jenis plasticizer yang berbeda, yaitu sorbitol

dan gliserol. Masing-masing plasticizer digunakan sebanyak 8, 10, 12, 14, dan 16 mL. Variabel

bebas akan mempengaruhi hasil variabel tergantung (kuat tarik dan elongasi).

2.1 Lokasi Penelitian dan Pengujian

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Teknik Kimia UMS. Pengujian kuat tarik dan elongasi

dilaksanakan di Laboratorium Teknik Sipil UMS.

2.2 Pembuatan Plastik Biodegradable

Mengukur aquadest sebanyak 40 mL dengan menggunakan gelas ukur, kemudian dimasukkan ke

dalam beaker glass. Menimbang pati singkong sebanyak 20 gram dengan timbangan digital dan

dilarutkan dengan aquadest. Mengukur asam cuka sebanyak 10 mL dan mengukur kebutuhan

plasticizer sesuai variabel yang telah ditentukan. Mencampurkan asam cuka dan plasticizer ke

dalam larutan pati. Larutan campuran pati, asam cuka, dan plasticizer yang telah homogen

dipanaskan di atas kompor listrik. Selama pemanasan harus selalu diaduk agar tidak terjadi

penggumpalan. Pemanasan dilakukan hingga homogen dan terbentuk pasta bening. Pasta plastik

biodegradable harus diaduk agar uap air berkurang. Kemudian pasta dituang ke dalam cetakan

kaca.

2.3 Pengujian Kualitas Produk

2.3.1 Kuat Tarik

Kuat tarik merupakan kemampuan rentang film. Film dipotong dengan ukuran 10 cm x 5 cm . Di

kedua sisi panjangnya, film dijepit dan diberi beban di bagian bawah. Kuat tarik dihitung dengan

rumus:

(1)

2.3.2 Elongasi

Elongasi merupakan daya mulur maksimal yang dapat dicapai plastik biodegradable. Elongasi

dihitung dengan menghitung perubahan panjang plastik biodegradable tepat sebelum putus karena

adanya beban. Elongasi dihitung dengan rumus:

(2)

4

2.4 Pengaplikasian pada Kertas

Pengaplikasian plastik biodegradable dapat dilakukan dengan dua cara. Pada cara pertama, dapat

dilakukan dengan mengoleskan langsung bubur plastik biodegradable ke atas kertas. Cara kedua

dengan proses laminating. Pemilihan metode pelapisan pada kertas tergantung sifat dari plastik

biodegradable yang dihasilkan.

HASIL DAN PEMBAHASAN 3.

3.1 Plastik Biodegradable

Proses pembuatan plastik biodegradable menggunakan metode polimerisasi. Bahan pembuat

plastik biodegradable meliputi biopolymer, aquadest, asam cuka, dan plasticizer. Biopolymer dapat

berasal dari protein, lipid, dan polisakarida. Polisakarida dapat berasal dari kitosan, carboxymetyl

cellulose, dan pati. Biopolymer dipilih karena berasal dari sumber daya alam yang dapat diperbarui,

biomassa umum, dan memiliki keuntungan bagi lingkungan karena dapat terurai secara alami dan

mengurangi emisi karbondioksida (Suderman et al., 2018). Pada penelitian ini, biopolymer yang

digunakan ialah tepung tapioka.

Pati dalam bentuk aslinya tidak bersifat termoplastik. Hal ini disebabkan karena degradasi

termal terjadi sebelum titik leleh plastik tepung tercapai. Sehingga ikatan hidrogen yang mengikat

molekul pati harus dikurangi agar pati dapat dilelehkan. Pengurangan ikatan hidrogen pati dapat

dilakukan dengan penambahan pelarut air (aquadest). Ketika pati dalam air dipanaskan, pelarut

berinteraksi dengan gugus hidroksil dalam pati, sehingga memungkinkan masing-masing rantai

untuk berpindah terhadap rantai lainnya (Nafchi et al., 2013).

Plasticizer (bahan pelembut) adalah bahan 4plastic dengan berat molekul rendah yang

ditambahkan pada suatu produk dengan tujuan untuk menurunkan kekakuan dari polimer, sekaligus

meningkatkan fleksibilitas dan ekstensibilitas polimer. Peningkatan kualitas plastik biodegradable

oleh plasticizer dengan mengurangi interaksi antarmolekul yang kuat antara molekul pati sehingga

mobilitas rantai polimerik meningkat (Ivanič et al., 2017). Pada penelitian ini membandingkan

penggunaan plasticizer sorbitol dan gliserol.

3.2 Penampilan Fisik

Hasil pengamatan penampilan fisik plastik biodegradable dapat dilihat pada tabel 1.

5

Tabel 1. Penampilan Fisik Plastik Biodegradable

Plasticizer Volume

(mL)

Penampilan Fisik

Warna Tekstur Permukaan

Sorbitol

8 Bening Halus Tidak lengket





Gliserol

8 Bening Halus Sedikit lengket





Berdasarkan data tabel penampilan fisik plastik biodegradable di atas, warna dan tekstur

dari kedua plasticizer sama, yaitu berwarna bening dan bertekstur halus. Kondisi ini menunjukkan

bahwa pencampuran homogeny, sehingga tidak terjadi penggumpalan. Pada sorbitol, plastic yang

dihasilkan tidak lengket, sedangkan pada gliserol lengket. Hal ini berkaitan dengan sifat gliserol

yang higroskospis. Higroskopis merupakan kondisi suatu zat yang mampu menyerap molekul air

dengan baik (Safitri dan Riza, 2016).

3.3 Kuat Tarik

Kuat tarik plastik biodegradable dihitung dengan membagi besar beban maksimal yang dapat

ditahan dengan luas area. Hasil uji kuat tarik dapat dilihat pada Tabel 2 dan Gambar 1.

Tabel 2. Uji Kuat Tarik

JumLah Plasticizer

(mL)

Kuat tarik (g/cm2)

Sorbitol Gliserol

8 26 16

10 28 10

12 32 6

14 28 4

16 22 2

6

Gambar 1. Grafik Uji Kuat Tarik

Berdasarkan grafik hasil uji kuat tarik di atas, dapat diketahui bahwa plastik biodegradable

dengan plasticizer sorbitol memiliki kuat tarik yang lebih baik daripada gliserol. Nilai kuat tarik

rata-rata untuk sorbitol sebesar 27,6 g/cm2, sedangkan pada gliserol sebesar 7,6 g/cm

2. Kuat tarik

maksimal plastik biodegradable terjadi pada sorbitol dengan volume 12 mL. Penggunaan sorbitol

lebih dari 12 mL akan menyebabkan turunnya kekuatan tarik karena akan menambah kelenturan

dari plastik. Sedangkan pada plasticizer gliserol diperoleh kuat tarik paling bagus pada jumLah

gliserol yang sedikit. Hal ini berkaitan dengan sifat gliserol yang mudah berikatan dengan molekul

air. Sehingga semakin banyak gliserol yang digunakan, maka kandungan air dalam plastik

biodegradable akan bertambah dan mempengaruhi kuat tarik plastik.

Hasil penelitian ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Abdulaal Farhan. Dimana

pada penelitian tersebut menggunakan biopolymer dari carrageenan. Hasil yang diperoleh kuat

tarik rata-rata penggunaan plasticizer gliserol sebesar 46,37 MPa dan sorbitol sebesar 47,43 MPa.

Jika dibandingkan dengan penelitin yang dilakukan Bianca C. Maniglia (2018) dengan biopolymer

dari tepung babassu, penelitian ini juga sudah sesuai. Pada praktikum yang dilakukan Bianca

dengan menggunakan asam sebagai pelarut diperoleh hasil bahwa plasticizer sorbitol lebih bagus

dari gliserol. Pada praktikumyang kami lakukan juga menggunakan asam yang berfungsi untuk

memutus rantai polimer (Suderman et al., 2018).

3.4 Elongasi

Elongasi merupakan daya mulur maksimal yang dapat dicapai plastik biodegradable. Hasil

pengukuran elongasi dapat dilihat pada Tabel 3 dan Gambar 2.

0

5

10

15

20

25

30

35

7 9 11 13 15

Ku

at T

arik

(g/

cm^2

Plasticizer

Sorbitol

Gliserol

7

Tabel 3. Uji Elongasi

JumLah Plasticizer

(mL)

Elongasi (%)

Sorbitol Gliserol

8 8 6

10 10 4

12 11 3

14 13 2

16 10 2

Gambar 2. Grafik Uji Elongasi

Pada elongasi penggunaan sorbitol, diperoleh elongasi terbaikpada volume 14 mL sebesar 13%.

Elongasi pada penggunaan sorbitol dari volume 8 mL hingga 14 mL mengalami kenaikan dan

mengalami pengurangan elongasi pada volume 16 mL. Hal ini menunjukkan bahwa elongasi

optimum untuk sorbitol pada volume 14 mL. Sedangkan pada plasticizer gliserol diperoleh hasil

terbaik pada volume 8 mL. semakin bertambahnya gliserol, maka elongasi semakin menurun.

Elongasi optimum pada gliserol terjadi pada volume 8 mL karena setelah 8 mL tidak ada elongasi

yang fluktuatif. Pada penelitian yang dilakukan Bianca N Magnilia (2018), diperoleh juga elongasi

yang baik pada sorbitol (1,7%), sedangkan pada gliserol sebesar 0,7%. Adanya plasticizer pada

ikatan polimer tepung tapioka akan menyebabkan ikatan rantai polimer akan berkurang dan

menjadikan plastik lebih fleksibel (Purwanti, 2010).

3.5 Aplikasi Plastik Biodegradable

Plastik biodegradable dimanfaatkan untuk mengganti plastik pada kertas minyak. Plastik yang

biasa digunakan masih belum ramah lingkungan dan berbahaya bagi kesehatan. Sehingga

0

2

4

6

8

10

12

14

7 9 11 13 15

Elo

nga

si (

%)

Plasticizer

Sorbitol

Gliserol

8

diharapkan penggunaan plastik biodegradable ini dapat menjadi terobosan baru karena bahan yang

digunakan lebih aman bagi kesehatan maupun lingkungan. Pengaplikasian plastik biodegradable di

atas kertas dilakukan dengan teknik laminating. Pemilihan teknik ini berdasarkan sifat plastik

biodegradable yang dihasilkan, yaitu termoplastik (Nafchi et al., 2013). Termoplastik yaitu kondisi

dimana plastik terkena suhu panas akan meleleh, sehingga plastic akan menempel pada permukaan

kertas.

PENUTUP 4.

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, mendapat kesimpulan sebagai berikut:

a. Pada uji kuat tarik, diperoleh hasil terbaik sebesar 32 g/cm2

menggunakan plasticizer sorbitol .

b. Elongasi terbaik sebesar 13% dengan menggunakan plasticizer sorbitol.

c. Plasticizer paling tepat untuk biopolymer tepung tapioka adalah sorbitol.

d. Pengaplikasian plastik biodegradable pada kertas pembungkuas makanan dilakukan dengan

teknik laminating.

DAFTAR PUSTAKA

Andrady, A. L. (2003) ‘Plastics and Enviroment’. hoboken: John Wiley & sons., Inc.

Bastioli, C. (2005) ‘Handbook of biodegradable Polymers’, Plastic and reconstructive surgery, p.

1001. doi: 10.1097/PRS.0b013e31822adba3.

Carraher, C. (2003) ‘Polymer Chemistry’, Polymer Chemistry, pp. 36–44. doi:

10.1039/c4py01415d.

Departemen Kesehatan Republik Indonesia (1995) ‘MIL I K PB RP USTAKAA N KOMPOSISI

ZAT GIZI O ; z , Y’.

Departemen Kesehatan Republik Indonesia (2012) ‘Departemen Kesehatan Republik Indonesia.

Permenkes No. 033/MENKES/PER/IV/2012 tentang Bahan Tambahan Makanan.’, pp. 1–37.

Efan, A. (2011) ‘Polimer’.

Farhan, A. and Hani, N. M. (2017) ‘Characterization of edible packaging films based on semi-

refined kappa-carrageenan plasticized with glycerol and sorbitol’, Food Hydrocolloids.

Elsevier B.V., 64, pp. 48–58. doi: 10.1016/j.foodhyd.2016.10.034.

Flieger, M., Kantorova, M., Prell, A., Rezanka, T., & Votruba, J. (2003) ‘ biodegradable Plastics

from Renewable Sources’, Review Folia Microbiol, 48(1), pp. 27–44. doi:

10.1007/BF02931273. Gunadharma (2010) ‘karbohidrat.pdf’.

Laist, D. W. (1987) ‘An overview of the biological effects of lost and discharded plastic debris in

the marine environment’, Marine Pollution Bulletin, 18 (6B)(June), pp. 319–326.

Ningsih, H. S. (2015) ‘Pengaruh Plasticizer Gliserol Terhadap Karakteristik Edible Film Campuran

Whey Dan Agar’, 1. doi: 10.1017/CBO9781107415324.004.

Song, Z., Xiao, H. and Zhao, Y. (2014) ‘Hydrophobic-modified nano-cellulose fiber/PLA

biodegradable composites for lowering water vapor transmission rate (WVTR) of paper’,

9

Carbohydrate Polymers. Elsevier Ltd., 111, pp. 442–448. doi: 10.1016/j.carbpol.2014.04.049.

Suprapti, M. L. (2005) ‘Tepung Tapioka’. yogyakarta: kanisius.

Warsiki, E. (2007) ‘Review pembuatan asam polilaktat (PLA)....pdf’.

Wypych, G. (2004) ‘Handbook of Plasticizer’. Chemtec.

Ivanič, F., Jochec-Mošková, D., Janigová, I., & Chodák, I. (2017). Physical properties of starch

plasticized by a mixture of plasticizers. European Polymer Journal, 93, 843–849.

https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2017.04.006

Nafchi, A. M., Moradpour, M., Saeidi, M., & Alias, A. K. (2013). Thermoplastic starches :

Properties , challenges , and prospects, 61–72. https://doi.org/10.1002/star.201200201

Purwanti, A., & Kimia, J. T. (2010). Analisis kuat tarik dan elongasi plastik kitosan terplastisasi

sorbitol, 3, 99–106.

Safitri, I., & Riza, M. (2016). UJI MEKANIK PLASTIK BIODEGRADABLE DARI PATI SAGU

DAN GRAFTING POLY ( NIPAM ) -KITOSAN DENGAN PENAMBAHAN MINYAK

KAYU MANIS ( Cinnamomum burmannii ) SEBAGAI ANTIOKSIDAN Mechanical Test of

biodegradable Plastic Made from Sago Starch and Grafting Poly ( Nipam ) -Chytosan with

Additional Cinnamon Oil ( Cinnamomum burmannii ) As Antioxidant, 107–116.

Suderman, N., Isa, M. I. N., & Sarbon, N. M. (2018). Food Bioscience The e ff ect of plasticizers

on the functional properties of biodegradable gelatin-based fi lm : A review, 24(June), 111–

119. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2018.06.006

PENGARUH PLASTICIZER SORBITOL DAN GLISEROL TERHADAP...

Documents

Transcript of PENGARUH PLASTICIZER SORBITOL DAN GLISEROL TERHADAP...