8
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 Harsojuwono Jurusan 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 significant 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/cm 2 , modulus of break of 59.91 kg/cm 2 , maximum tensile stress of 6.691 kg/cm 2 , 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.

PENENTUAN FORMULA KOMPOSIT PLASTIK … · 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

  • Upload
    buiphuc

  • View
    225

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: PENENTUAN FORMULA KOMPOSIT PLASTIK … · 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

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.

Page 2: PENENTUAN FORMULA KOMPOSIT PLASTIK … · 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

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

Page 3: PENENTUAN FORMULA KOMPOSIT PLASTIK … · 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

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

Page 4: PENENTUAN FORMULA KOMPOSIT PLASTIK … · 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

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

Page 5: PENENTUAN FORMULA KOMPOSIT PLASTIK … · 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

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

Page 6: PENENTUAN FORMULA KOMPOSIT PLASTIK … · 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

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.

Page 7: PENENTUAN FORMULA KOMPOSIT PLASTIK … · 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

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

Page 8: PENENTUAN FORMULA KOMPOSIT PLASTIK … · 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

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