penentuan formula komposit plastik … · luas di daerah hutan jati nganjuk, ngawi, bojonegoro, dan...
TRANSCRIPT
The Excellence Research UNIVERSITAS UDAYANA 2011 126
PENENTUAN FORMULA KOMPOSIT PLASTIK BIODEGRADABLE GLUKOMANAN DARI UMBI PORANG (Amorphophallus muelleri B) DITINJAU DARI KARAKTERISTIK FISIK
DAN MEKANIS
Bambang Admadi HarsojuwonoJurusan Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana
E-mail: [email protected]
ABSTRACT
The aims of this research were to know the effect of composite formulation to the mechanism characteristic of the glucomannan biodegradable plastic and to determine the best formulation of glucomannan biodegradable plastic composite.
The research was done by extraction of glucomannan powder and making of glucomannan biodegradable plastic composite. The experiment treatment were glucomannan 50 g (control), (chitin 25 g + glucomannan 25 g + plasticizers glycerol 0 g), (chitin 24 g + glucomannan 25 g + plasticizers glycerol 1 g), (chitin 23.5 g + glucomannan 25 g + plasticizers glycerol 1,5 g), (chitin 23 g + glucomannan 25 g + plasticizers glycerol 2 g), (Pentanol -1 25 g + glucomannan 25 g + plasticizers glycerol 0 g), (Pentanol -1 24 g + glucomannan 25 g + plasticizers glycerol 1 g), (Pentanol -1 23,5 g + glucomannan 25 g + plasticizers glycerol 1,5 g) and (Pentanol -1 23 g + gcucomannan 25 g + plasticizers glycerol 2 g)
The effect of composite formulation was signifi cant to the elasticity modulus, modulus of break, maximum tensile stress, percentage of water sorbtion and percentage of elongation. The best composite formulation was chitin 23 gr + glucomannan 25 g + glycerol plasticizer 2 gr with the characteristics : the elasticity modulus of 58.70 kg/cm2, modulus of break of 59.91 kg/cm2, maximum tensile stress of 6.691 kg/cm2, percentage of water sorbtion of 77.36 %, and percentage of elongation of 1.819 %.
Keywords: the composite of glucommanan biodegradable plastic, chitin, pentanol -1, glycerol plasticizers
PENDAHULUAN
Porang banyak tumbuh di hutan jati dan mempunyai prospek sebagai bahan baku industri dan komoditas ekspor. Menurut Harsojuwono (2005), porang tersebar luas di daerah hutan jati Nganjuk, Ngawi, Bojonegoro, dan Madiun dengan luas areal masing-masing 55.000 Ha, 45.000 Ha, 60.000 Ha, dan 75.000 Ha. Kapasitas produksi porang yang telah dibudidayakan mencapai 8 ton/Ha dengan harga jual mencapai Rp 800,-/kg.Tepung porang mengalami peningkatan permintaan di beberapa negara terutama Jepang, Taiwan dan Eropa Barat.
Komponen utama porang adalah glukomanan yang merupakan hidrokoloidal polisakarida yang terdiri dari D-glukosa dan D-mannosa dalam ikatan β-1,4. Glukomanan mengandung 60 % D-mannosa dan 40 % D-glukosa (Mikonnen, 2009).
Keberadaan monomer D-glukosa dan D-mannosa dalam glukomanan, menyebabkan glukomanan berpotensi sama dengan pati untuk dijadikan komposit polimer. Menurut Anonimus (2010), pati dengan monomer glukosa dapat membentuk polimer dengan kitosan maupun pentanol-1 membentuk komposit polimer. Sementara itu, menurut Firdaus, et.al (2006), glukosa dari singkong dapat berpolimerisasi dengan kitin maupun pentanol-1 membentuk komposit plastik biodegradable. Menurut Pranamuda (2006), plastik biodegradable adalah plastik yang dapat digunakan seperti plastik konvensional, tetapi dapat terurai oleh aktivitas mikroorganisme setelah dibuang ke lingkungan dengan hasil akhir berupa air dan gas karbondioksida. Dengan demikian plastik biodegradable mempunyai sifat ramah lingkungan.
Berkaitan dengan uraian di atas, maka glukomanan berpotensi juga untuk dijadikan komposit melalui polimerisasi dengan kitin ataupun pentanol sehingga dihasilkan komposit plastik biodegradable. Menurut Abduh (2011), keberhasilan pembentukan komposit atau polimer sangat tergantung pada banyak faktor salah satu di antaranya adalah formula senyawa-senyawa yang direaksikan dalam proses polimerisasi serta senyawa pendukung lainnya salah satunya plasticizers. Permasalahannya, formula pembentuk komposit dari glukomanan dengan kitin maupun pentanol-1 serta plastisizers belum diketahui informasinya. Oleh karena itu tujuan penelitian ini adalah mendapatkan formula terbaik dalam pembentukan komposit dengan melakukan polimerisasi antara glukomanan dengan kitin ataupun pentanol-1 dengan dukungan senyawa plasticizers gliserol.
METODE PENELITIAN
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah glukomanan yang diekstrak dari umbi porang, kitin, pentanol-1, plasticizers gliserol, alkohol, garam dan aquades.
The Excellence Research UNIVERSITAS UDAYANA 2011 127
Alat penelitian yang digunakan meliputi timbangan analitik, blender, mixer, seperangkat alat gelas, bejana, termometer, bejana, cetakan PE, oven, stop watch, micrometer skrup, ASTM (Automatic System Tester Machine).
Rancangan Penelitian
Penelitian dilaksanakan dengan rancangan acak lengkap dengan perlakuan formula komposit sebagai berikut :
Formula P0 : Kontrol glukomanan 50 g
Formula P1 : Kitin 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 0 gFormula P2 : Kitin 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 1 gFormula P3 : Kitin 23,5 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 1,5 gFormula P4 : Kitin 22 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 2 gFormula P5 : Pentanol -1 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 0 gFormula P6 : Pentanol -1 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 1 g Formula P7 : Pentanol -1 23.5 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 1,5 gFormula P8 : Pentanol -1 23 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 2 g
Perlakuan diulang tiga (3) kali sehingga terdapat duapuluh tujuh (27) unit percobaan. Data yang diperoleh dianalisis keragamannya dan dilanjutkan uji perbandingan berganda Duncan.
Pelaksanaan Penelitian
Penelitian dilakukan melalui dua tahapan yaitu ekstraksi glukomanan dan pembuatan plastik biodegradable.
Ekstrasi Glukomanan
Umbi porang dikupas dan dicuci dengan air lalu
diiris dengan ketebalan 0,5 cm dan lebar maupun
panjang kurang lebih dari 3 cm, selanjutnya dilakukan
perendaman dengan larutan garam 10% selama 30
menit. Setelah direndam, umbi porang ditiriskan dan
dikeringkan di bawah sinar matahari hingga kadar
airnya mencapai 11%, kemudian dilakukan ditepungkan
lalu dicuci dengan air hangat sehingga membentuk gel
lalu dicuci menggunakan alkohol 50%. Endapan yang
terbentuk dikeringkan sampai kadar air 11%. Bahan
yang sudah kering digiling dan diayak hingga dihasilkan
tepung glukomanan. Proses pelaksanaan ekstraksi
glukomanan dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Diagram Alir Ekstraksi Glukomanan (Harsojuwono, 2006)
Pembuatan Plastik Biodegradable
Pembuatan plastik biodegradable glukomanan
sebagai berikut : Penimbangan glukomanan 25 g, kitin
25 g, dan penakaran pentanol-1 25 ml. Pencampuran
antara glukomanan dengan kitin atau pentanol-1 sesuai
formula selanjutnya ditambah aquades sebanyak 300
ml. Kemudian dipolimerisasi pada suhu 85°C selama
10 menit dengan pengadukan 100 putaran per menit.
Selanjutnya ditambah plasticizers gliserol sesuai formula
(0; 1; 1.5; 2 g) dan tetap diaduk selama 3 menit setelah
penambahan plasticizers gliserol. Lalu dicetak dengan
menggunakan alat cetak polietilen yang mempunyai
luas permukaan 20x15 cm, dan selanjutnya dioven
pada suhu 50°C selama 48 jam, kemudian lakukan
pendinginan atau aging pada suhu kamar selama 24
jam dan terbentuk lembaran plastik biodegradable
glukomanan. Diagram alir pembuatan plastik
biodegradable glukomanan dapat dilihat pada Gambar 2.
Umbi porang
Pengupasan
Pencucian dengan air
Pengirisan dengan ketebalan 0,5 cm, panjang dan lebar 3 cm
Perendaman dengan larutan garam dapur 10%, 30 menit
Pengeringan Kadar air. 11%
Penghancuran
Pencucian dengan air hangat dan terbentuk gel
Pencucian endapan dengan alkohol 50%
Pengeringan kadar air. 11%
Penggilingan
Pengayakan
Tepung Glukomannan
The Excellence Research UNIVERSITAS UDAYANA 2011 128
Gambar 2. Diagram Alir Pembuatan Plastik biodegradable glukomanan Modifi kasi dari Firdaus et.al (2006)
34
Glukomann
Penimbangan
Penta
Kitin
Pencampuran Pentanol-1, Kitin, Glukomannan (sesuai Formula)
Penambahan aquades 300 ml
Polimerasi pada suhu 85oC, 10 menit, pengadukan dengan RPM=100 put/mnt
Penambahan plasticizers gliserol sesuai perlakuan dan diaduk dengan RPM 100 put/mnt selama 3 mnt
Pencetakan pada cetakan PE dengan luas permukaan 20 x15 cm
Pengovenan pada suhu 50oC selama 48 jam
Pendinginan pada suhu kamar selama 24 jam
34
Glukomann
Penimbangan
Penta
Kitin
Pencampuran Pentanol-1, Kitin, Glukomannan (sesuai Formula)
Penambahan aquades 300 ml
Polimerasi pada suhu 85oC, 10 menit, pengadukan dengan RPM=100 put/mnt
Penambahan plasticizers gliserol sesuai perlakuan dan diaduk dengan RPM 100 put/mnt selama 3 mnt
Pencetakan pada cetakan PE dengan luas permukaan 20 x15 cm
Pengovenan pada suhu 50oC selama 48 jam
Pendinginan pada suhu kamar selama 24 jam
Pengukuran variabel
Pengukuran meliputi modulus elastis, modulus
patah, tegangan tarik maksimum, persentase
penyerapan air dan persentase perubahan panjang.
Modulus Elastisitas
Metode pengukuran adalah tegangan yang
dibutuhkan untuk menghasilkan regangan tertentu
tergantung pada keadaan bahan yang ditekan.
Perbandingan antara tegangan dan regangan, disebut
elastis bahan. Metode pengukuran modulus elastisitas
adalah sebagai berikut : Film plastik dipotong dengan
ukuran panjang 10 cm dan lebar 2 cm. Kedua ujungnya
dijepit dan ditarik berlawanan arah sampai potongan
ini tidak terputus kembali pada posisi semula. Modulus
elastisitas dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut
:
MOE =
Keterangan:
MOE = Modulus Elastisitas (kg/cm²)
P = beban pada batas proporsi (kg)
L = Panjang bentang bebas (cm)
= Perubahan pada batas proporsi (cm)
A = b : Lebar contoh uji (cm) x d : tebal
contoh uji (cm)
Modulus Patah
Modulus patah sama dengan tegangan patah yang
disebut juga modulus patah, yaitu tegangan yang
tercapai pada saat benda uji patah. Setelah melewati
beban maksimum, maka akan mulai terjadi deformasi
yang terlokalisasi di tempat-tempat tertentu hingga
menyebabkan pengecilan penampang setempat dan
diikuti dengan pertambahan panjang benda uji tanpa
kenaikan beban dan sebaliknya justru beban menurun.
Metode pengukuran modulus patah adalah sebagai
berikut : Film plastik dipotong dengan ukuran panjang
10 cm dan lebar 2 cm. Kemudian kedua ujungnya dijepit
dan ditarik berlawanan arah sampai potongan ini putus
atau patah. Modulus patah dapat dihitung dengan
rumus sebagai berikut :
MOR =
Keterangan:
MOR = Modulus patah (kg/cm²)
p = Beban maksimum (kg)
l = Panjang bentang bebas (cm)
b = Lebar contoh Uji (cm)
d = Tebal contoh Uji (cm)
Tegangan Tarik Maksimum
Tegangan tarik maksimum adalah beban maksimum dibagi luas melintang dari benda yang diuji (luas awal). Tegangan ini menunjukkan besarnya beban maksimum yang dapat diterima oleh material untuk bertahan sampai tidak patah. Metode pengukuran adalah sebagai berikut : Film plastik dipotong dengan ukuran panjang 10 cm dan lebar 2 cm. Kemudian kedua ujungnya dijepit
δ⋅⋅
ALP
δ⋅⋅
ALP
223bdpl
Film plastik Glukomannan Biodegradable
The Excellence Research UNIVERSITAS UDAYANA 2011 129
plastik dipotong dengan ukuran panjang 10 cm dan
lebar 2 cm, kemudian kedua ujungnya dijepit dan ditarik
berlawanan arah sampai potongan ini hampir putus
dan diukur perubahan panjangnya dengan penggaris.
Persentase perubahan panjang dapat dihitung dengan
rumus sebagai berikut :
Є = × 100%
Keterangan:
Є = Perubahan Panjang (%)
Lo = Panjang awal (cm)
L = Panjang akhir (cm)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Modulus Elastisitas
Formula komposit berpengaruh sangat nyata
terhadap nilai modulus elastisitas plastik biodegradable
glukomanan. Selain itu, formula komposit menyebabkan
beberapa perbedaan modulus elastisitas. Tabel 1
memperlihatkan nilai modulus elastisitas plastik
biodegradable glukomanan berkisar antara 7,62 – 58,70
kg/cm².
dan ditarik berlawanan arah. Metode pengukuran tegangan tarik maksimum dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
Su =
Keterangan:Su = Tegangan tarik maksimum (kg/cm²)Pu = Beban maksimum (kg)Ao = Luas melintang benda yang di uji (cm²)
Persentase Penyerapan Air
Metode pengukuran penyerapan air adalah sebagai berikut : Film plastik dipotong dengan ukuran panjang 10 cm dan lebar 2 cm. Film plastik ditimbang dan direndam dalam air selama 30 menit, kemudian fi lm plastik ditimbang kembali. Metode persentase penyerapan air dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
A = × 100%Keterangan:A = Penyerapan air (%)Wo = Berat contoh uji mula- mula (g)Wi = Berat contoh uji setelah perendaman (g)
Persentase Perubahan Panjang
Persentase perubahan panjang merupakan
pengujian tarik yang dilakukan pada benda uji dengan
menggabungkan pertambahan panjang benda yang
diuji. Metode pengukuran adalah sebagai berikut : Film
AoPu
WoWoWi −
LoLoL −
Kode Formula Komposit Nilai Rata-rata Modulus Elastisitas (kg/cm²)P0 Kontrol glukomanan 50 g 28,35 bP1 Kitin 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers 0 g 51,45 cP2 Kitin 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1 g 51,60 cdP3 Kitin 23,5 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1,5 g 54,48 cdP4 Kitin 23 g + glukomanan 25 g + plasticizers 2 g 58,70 dP5 Pentanol-1 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers 0 g 7,62 aP6 Pentanol-1 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1 g 7,70 aP7 Pentanol-1 23.5 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1,5 g 11,43 abP8 Pentanol-1 23 g + glukomanan 25 g + plasticizers 2 g 12,82 ab
Tabel 1. Nilai Modulus Elastisitas
Keterangan : huruf yang berbeda di belakang nilai rata-rata dalam kolom yang sama menunjukkan perbedaan pada taraf kesalahan 5%
Formula komposit yang memiliki nilai terendah
yaitu formula (Pentanol-1 25 g + glukomanan 25 g
+ plasticizers 0 g) dengan nilai 7,62 kg/cm² dan yang
memiliki nilai tertinggi yaitu formula (Kitin 23 g +
glukomanan 25 g + plasticizers 2 g) dengan nilai 58,70 kg/
cm².
Modulus elastisitas fi lm plastik biodegradable dengan
formula komposit kitin + glukomanan + plasticizers
The Excellence Research UNIVERSITAS UDAYANA 2011 130
elastisitasnya. Nilai Modulus elastisitas dapat dilihat
Gambar 3.
Modulus Patah
Formula komposit berpengaruh nyata terhadap nilai modulus patah plastik biodegradable glukomanan. Formula komposit juga menyebabkan beberapa perbedaan nilai modulus patahnya. Nilai modulus patah berkisar antara 7,88 - 59,91 kg/cm² seperti terlihat pada Tabel 2.
Keterangan : huruf yang berbeda di belakang nilai rata-rata dalam kolom yang sama menunjukkan perbedaan pada taraf kesalahan 5%
gliserol, lebih tinggi dibandingkan formula komposit
pentanol-1 + glukomanan + plasticizers gliserol. Hal
ini disebabkan terbentuknya ikatan antara gugus
aktif amina pada kitin dengan gugus hidroksil pada
glukosa serta gugus asetil pada manosa. Sementara itu
gliserol mengisi bagian dari pori-pori dari ikatan silang
polimer yang menyebabkan kelenturan dari komposit
yang dibentuk. Semakin banyak plasticizers gliserol,
semakin banyak bagian pori-pori polimer yang terisi
plasticizers gliserol maka semakin elastis. Selain itu,
plasticizers berfungsi sebagai pemberi sifat elastis pada
fi lm plastik, semakin banyak plasticizer yang diberikan
akan meningkatkan elastisitas. Menurut Guilbert
(1999), penambahan plasticizers menyebabkan turunnya
gaya intermolekular sepanjang rantai polimer sehingga
tegangan tariknya menurun dan meningkatkan
0
10
20
30
40
50
60
70
P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8
Kode Perlakuan
Nila
i Mo
du
lus
Ela
stis
itas
(kg
/cm
2 )
Keterangan :
P0 : Kontrol glukomanan 50 g
P1 : Kitin 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 0 g
P2 : Kitin 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 1 g
P3 : Kitin 23,5 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 1,5 g
Gambar 3 Grafi k Nilai Modulus elastisitas
Tabel 2. Nilai Modulus Patah
Gambar 4. Grafi k Nilai Modulus patah
Kode Formula Komposit Nilai Rata-rata Modulus patah (kg/cm²)P0 Kontrol glukomanan 50 g 30,44cP1 Kitin 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers 0 g 52,85dP2 Kitin 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1 g 53,11dP3 Kitin 23,5 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1,5 g 55,17deP4 Kitin 23 g + glukomanan 25 g + plasticizers 2 g 59,91eP5 Pentanol-1 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers 0 g 7,88aP6 Pentanol-1 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1 g 7,92aP7 Pentanol-1 23.5 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1,5 g 16,66bP8 Pentanol-1 23 g + glukomanan 25 g + plasticizers 2 g 17,13b
Formula komposit yang memiliki nilai terendah yaitu
formula (Pentanol-1 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers
0 g) dengan nilai 7,88 kg/cm² dan yang memiliki nilai
tertinggi yaitu formula (Kitin 23 g + glukomanan 25 g +
plasticizers 2 g) dengan nilai 59,91 kg/cm².
Modulus patah fi lm plastik biodegradable dengan
formula komposit kitin + glukomanan + plasticizers
gliserol, lebih tinggi dibandingkan pentanol-1 +
glukomanan + plasticizers gliserol. Hal ini disebabkan
terbentuknya ikatan silang antara kitin dan glukomanan
membentuk jaringan yang kuat sehingga memerlukan
tekanan yang tinggi untuk mematahkan fi lm plastik
biodegradable (Weiping, 2007). Nilai Modulus patah
dapat dilihat Gambar 4.
0
10
20
30
40
50
60
70
P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8
Kode Perlakuan
Nila
i Mod
ulus
pat
ah (k
g/cm
²) Keterangan :
P0 : Kontrol glukomanan 50 g
P1 : Kitin 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 0 g
P2 : Kitin 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 1 g
P3 : Kitin 23,5 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 1,5
The Excellence Research UNIVERSITAS UDAYANA 2011 131
Tegangan Tarik Maksimum
Formula komposit berpengaruh sangat nyata terhadap tegangan tarik maksimum plastik biodegradable glukomanan dan menyebabkan beberapa perbedaan
Kode Formula Komposit Nilai Rata-rataTegangan tarik Maksimum (kg/cm²)
P0 Kontrol glukomanan 50 g 2,30 aP1 Kitin 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers 0 g 4,35 bP2 Kitin 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1 g 4,74 bP3 Kitin 23,5 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1,5 g 5,66 bcP4 Kitin 23 g + glukomanan 25 g + plasticizers 2 g 6,69 cP5 Pentanol-1 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers 0 g 2,40 aP6 Pentanol-1 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1 g 3,12 abP7 Pentanol-1 23.5 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1,5 g 3,13 abP8 Pentanol-1 23 g + glukomanan 25 g + plasticizers 2 g 3,38 ab
nilai tegangan tarik maksimumnya, Tegangan tarik maksium dari plastik biodegradable glukomanan berkisar 2,407 – 6,691 kg/cm² yang dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Nilai Tegangan Tarik Maksimum
Gambar 5. Grafi k Nilai Tegangan Tarik Maksimum
Keterangan : huruf yang berbeda di belakang nilai rata-rata dalam kolom yang sama menunjukkan perbedaan pada taraf kesalahan 5%
Formula komposit yang memiliki nilai terendah
yaitu formula (Pentanol-1 25 g + glukomanan 25 g
+ plasticizers 0 g) dengan nilai 2,40 kg/cm² dan yang
memiliki nilai tertinggi yaitu formula (Kitin 23 g +
glukomanan 25 g + plasticizers 2 g) dengan nilai 6,69 kg/
cm².
Tegangan tarik maksimum fi lm plastik biodegradable
dengan formula komposit kitin + glukomanan +
plasticizers gliserol, lebih tinggi dibanding formula
komposit Pentanol-1 + glukomanan + plasticizers gliserol.
Hal ini disebabkan pada formula kitin + glukomanan +
plasticizers gliserol membentuk polimer dengan ikatan
silang yang membentuk jaringan yang kuat dengan pori
yang kecil. Sedangkan fi lm plastik biodegradable formula
komposit pentanol-1 + glukomanan + plasticizers
gliserol, membentuk polimer yang lurus dengan
pori yang tinggi sehingga plasticizers dapat berada di
antara polimer rantai lurus, selain itu sifat suka air
dari pentanol-1 menyebabkan ikatannya lebih lemah
akibatnya kemampuan menahan tegangan tarik dari
luar rendah (Mikonnen, 2009). Sementara itu, Sitorus,
(2009) yang menunjukkan bahwa penggunaan bahan
yang tidak larut seperti serat alam dan pati sebagi
bahan pengisi dapat meningkatkan tegangan tarik
plastik alami. Nilai tegangan tarik maksimum dapat
dilihat Gambar 5.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8
Kode Perlakuan
Nila
i Teg
ang
an t
arik
mak
sim
um
(k
g/c
m²)
Keterangan :
P0 : Kontrol glukomanan 50 g
P1 : Kitin 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 0 g
P2 : Kitin 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 1 g
P3 : Kitin 23,5 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 1,5
Persentase Penyerapan Air
Persentase penyerapan air dari komposit plastik
biodegradable glukomanan, dipengaruhi sangat nyata
oleh formula komposit. Selain itu, formula komposit
juga menyebabkan beberapa perbedaan nilai persentase
penyerapan air. Persentase penyerapan air dari plastik
biodegradable glukomanan berkisar antara 76,24 – 92,23
%, seperti terlihat pada Tabel 4.
The Excellence Research UNIVERSITAS UDAYANA 2011 132
Tabel 4. Nilai Presentase Penyerapan Air
Tabel 5. Nilai Persentase Perubahan Panjang
Keterangan : huruf yang berbeda di belakang nilai rata-rata dalam kolom yang sama menunjukkan perbedaan pada taraf kesalahan 5%
Keterangan : huruf yang berbeda di belakang nilai rata-rata dalam kolom yang sama menunjukkan perbedaan pada taraf kesalahan 5%
Kode Formula Komposit Nilai Rata-rata Persentase Penyerapan Air (%)
P0 Kontrol glukomanan 50 g 74,91a
P1 Kitin 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers 0 g 87,19b
P2 Kitin 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1 g 76,24a
P3 Kitin 23,5 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1,5 g 88,19b
P4 Kitin 23 g + glukomanan 25 g + plasticizers 2 g 77,36a
P5 Pentanol-1 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers 0 g 90,66c
P6 Pentanol-1 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1 g 87,40b
P7 Pentanol-1 23.5 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1,5 g 92,23c
P8 Pentanol-1 23 g + glukomanan 25 g + plasticizers 2 g 91,83c
Formula komposit yang memiliki nilai terendah yaitu formula (Kitin 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1 g) dengan nilai 76,24 % dan yang memiliki nilai tertinggi yaitu formula (Pentanol-1 23,5 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1,5 g) dengan nilai 92,23 %.
Persentase penyerapan air fi lm plastik biodegradable dengan formula komposit kitin + glukomanan + plasticizers gliserol, lebih rendah dibandingkan pentanol-1 + glukomanan + plasticizers gliserol. Hal ini terjadi akibat terbentuknya ikatan silang antara kitin dan glukomanan sehingga terbentuk jaring yang rapat dan mengecilkan pori-pori dari komposit sehingga penyerapan air kecil dibanding komposit yang menggunakan pentanol-1 yang lebih suka air (Weiping, 2006). Nilai persentase penyerapan air dapat dilihat Gambar 6.
Gambar 6. Grafi k Nilai Persentase Penyerapan Air
Persentase Perubahan Panjang
Formula komposit juga berpengaruh sangat nyata terhadap persentase perubahan panjang plastik biodegradable glukomanan. Selain itu juga menyebabkan beberapa perbedaan persentase perubahan panjangnya. Tabel 5 memperlihatkan persentase perubahan panjang dari plastik biodegradable glukomanan yang berkisar 0,729 – 1,81%
Keterangan :
P0 : Kontrol glukomanan 50 g
P1 : Kitin 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers
gliserol 0 g
P2 : Kitin 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers
gliserol 1 g
P3 : Kitin 23,5 g + glukomanan 25 g + plasticizers
gliserol 1,5 0
102030405060708090
100
P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8
Kode Perlakuan
Nila
i Per
sent
ase
Peny
erap
an A
ir (
%)
Kode Formula Komposit Nilai Rata-rata Persentaseperubahan panjang (%)
P0 Kontrol glukomanan 50 g 1,699bP1 Kitin 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers 0 g 0,91aP2 Kitin 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1 g 1,46bP3 Kitin 23,5 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1,5 g 1,27abP4 Kitin 23 g + glukomanan 25 g + plasticizers 2 g 1,81cP5 Pentanol-1 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers 0 g 0,81aP6 Pentanol-1 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1 g 0,72aP7 Pentanol-1 23.5 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1,5 g 1,57bP8 Pentanol-1 23 g + glukomanan 25 g + plasticizers 2 g 1,13ab
The Excellence Research UNIVERSITAS UDAYANA 2011 133
Formula komposit yang memiliki nilai terendah yaitu formula (Pentanol-1 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1 g) dengan nilai 0,72 % dan yang memiliki nilai tertinggi yaitu formula (Kitin 23 g + glukomanan 25 g + plasticizers 2 g) dengan nilai 1,81%.
Persentase perubahan panjang fi lm plastik biodegradable dengan formula komposit kitin + glukomanan + plasticizers gliserol umumnya lebih tinggi dibandingkan pentanol-1 + glukomanan + plasticizers gliserol. Hal ini disebabkan komposit kitin + glukomanan + plasticizers gliserol membentuk ikatan silang yang kuat dengan pori-pori yang lebih kecil sehingga susah menyerap air, dibanding komposit pentanol-1 + glukomanan + plasticizers gliserol. Ye et al (2006) menjelaskan bahwa pemakaian pelietilen glikol, gliserol dan senyawa golongan alokohol lain akan meningkatkan persentase panjang hingga 33% dengan tegangan tarik 80 MPa. Selain itu perubahan panjang ini juga akibat terbentuknya polimer rantai lurus sehingga mempunyai elastisitas yang lebih tinggi (Paramawati, 2001). Nilai persentase perubahan panjang dapat dilihat Gambar 7.
00,20,40,60,8
11,21,41,61,8
2
P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8
Kode Perlakuan
Nila
i Per
sen
tase
Per
ub
ahan
P
anja
ng
(%
)
Gambar 7. Grafi k Nilai Persentase Perubahan Panjang
Keterangan :
P0 : Kontrol glukomanan 50 g
P1 : Kitin 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers
gliserol 0 g
P2 : Kitin 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers
gliserol 1 g
P3 : Kitin 23,5 g + glukomanan 25 g + plasticizers
gliserol 1,5
KESIMPULAN DAN SARANKesimpulan
Formula komposit berpengaruh terhadap modulus elastisitas, modulus patah, tegangan tarik maksimum, persentase penyerapan air dan persentase perubahan panjang dari plastik biodegradable glukomanan.
Formula komposit yang menghasilkan karakteristik plastik glukomanan biodegradable terbaik adalah komposit dengan formula kitin 23 g + glukomanan 25 g + plasticizers 2 g dengan nilai modulus elastisitas 58,70 kg/cm², modulus patah 59,91 kg/cm², tegangan tarik maksimum 6,69 kg/cm², pengembangan tebal 33,30 %, persentase penyerapan air 77,36 % dan persentase perubahan panjang 1,81 %.
Saran
Perlu diteliti lebih lanjut penggunaan bahan pembentuk komposit dan plasticizers jenis lain untuk mendapatkan karakteristiknya plastik glukomanan biodegradable yang lebih baik.
UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih disampaikan kepada PT FIM yang memberikan dana penelitian untuk pengembangan plastik biodegradable berbahan baku glukomanan
dari umbi porang. Selain itu, juga LPPM Universitas Udayana yang memfasilitasi penerbitan artikel ini di Buku Research Excellence Universitas Udayana 2011.
DAFTAR PUSTAKA
Abduh, M. 2011. Plastik dengan nanoteknologi. http://polimer.wordpress.com/2011/04/03/ plastik-nanoteknologi-ramah-lingkungan/html
Firdaus, F., S. Mulyaningsih dan E. Darmawan. 2006. Rekayasa pati dengan pentanol-1 dan khitosan untuk peningkatan kualitas fi lm plastik biodegradable, analisis morfologi, karakteristik mekanik, dan ketahanan air. Rubrik ilmiah. www.jawapos.com, 6 Januari 2006.
Guilbert, S. 1999. Corn protein-based thermoplastic resins : Effect of some polar and amphiphilic plastisizers. J.Agric.Food.Chem. 47: 1254-1261.
Harsojuwono, B. A. 2005. Laporan survai kawasan porang di Jawa Timur. PT FIM, Jakarta.
Harsojuwono, B. A. 2006. Studi cara ekstraksi glukomanan dari umbi porang (Amorphophallus muelleri B.), FTP, Universitas Udayana Denpasar.
Mikonnen, K.S. 2009. Mannans as fi lm formers and emulsion stabilizers. Dissertation. Department of Food Tecnology, University of Helsinki. Helsinki, Finlandia.
Paramawati, R. 2001. Kajian fi sik dan mekanik terhadap karakteristik fi lm kemasan organik dari zein jagung. Disertasi Program Pasca Sarjana Institut Pertanian Bogor.
Pranamuda, H. 2006. Pengembangan bahan plastik biodegradabel berbahan baku pati tropis. Majalah Ilmiah Biology Resourches, Univ. Negeri Semarang
Sitorus, A. 2009. Penyediaan mikrokomposit PVC menggunakan pemlastis stearin dan pengisi pati dan penguat serat alam. Tesis. PPS Univ. Sumatra Utara. Medan.
Weiping, B. 2006. Improving the physical and chemical functionally of glucomannan – derived fi lms with biopolymers. Journal of Applied Polymer Science, August 2006 Vol. 100. P. 123-120
Weiping, B. 2007. Infl uence of natural biomaterials on the elastic properties of glucomannan-derived fi lms: An optimization study. Journal of Applied Polymer Science, Feb. 2007 Vol. 102. P. 201-206.
Ye, X., J. F. Kennedy, B. Li, and B. J. Xie/ 2006. Condensed state structure and biocompatibility of the konjac glucomannan/chitosan blend fi lms. J. Carbohydr. Polym. 64: 532–538