repository.ub.ac.idrepository.ub.ac.id/181422/1/ANIS SHAFIRA RINALDI (2).pdf · Author: 0 ¥ ò º2¿Ë5?½¸ S ê¦z^ Q ª¾+GÄN Created Date: Ü 9&N Åz ¿ä ¹« . kdÅcWÕ ¡Í

PENGARUH PENAMBAHAN KONSENTRASI GLISEROL

DAN KITOSAN TERHADAP SIFAT MEKANIK PADA

PEMBUATAN BIOPLASTIK KULIT PISANGRAJA NANGKA

(Musa paradisiaca forma typica)

TUGAS AKHIR BERBENTUK KARYA ILMIAH KOMPETITIF

(PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA PENELITIAN

EKSAKTA)

Oleh :

ANIS SHAFIRA RINALDI

NIM 155100301111075

JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2019

i



PEMBUATAN BIOPLASTIK KULIT PISANGRAJA NANGKA


TUGAS AKHIR BERBENTUK KARYA ILMIAH KOMPETITIF

(PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA PENELITIAN

EKSAKTA)

Oleh :


NIM 155100301111075




MALANG

2019

ii



PEMBUATAN BIOPLASTIK KULIT PISANG RAJA NANGKA


Oleh:


NIM 155100301111075

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana

Teknik




MALANG

2019

iii

iv

v

RIWAYAT HIDUP

Penulis bernama lengkap Anis Shafira

Rinaldi, lahir di Malang pada tanggal 14

Desember 1996. Penulis merupakan anak

kedua dari tiga bersaudara dari pasangan

bapak Sutadi SH. dan ibu Dra. Mifta

Hurohmah. Penulis menyelesaikan

pendidikan Sekolah Dasar di SDN Ketawang

pada tahun 2009. Penulis kemudian

melanjutkan ke Sekolah Menengah Tingkat Pertama di SMPN 1

Gondanglegi dengan tahun kelulusan 2012, dan menyelesaikan

Sekolah Menengah Atas di SMAN 1 Gondanglegi pada tahun

2015. Selanjutnya pada tahun 2015 penulis melanjutkan

pendidikannya di Universitas Brawijaya, Fakultas Teknologi

Pertanian, Jurusan Teknologi Industri Pertanian melalui jalur

SNMPTN undangan dan berhasil menyelesaikan pendidikannya

pada tahun 2019.

Selama masa pendidikan penulis pernah aktif sebagai

anggota organisasi di kampus yaitu staff muda HIMATITAN

(Himpunan Teknologi Industri Pertanian) pada tahun 2015-2016,

staff dan staff ahli sampai tahun 2018. Kemudian pada tahun

2015-2016 menjadi singer FLOICE (Paduan Suara Mahasiswa

FTP) di LKM Seni dan pada tahun 2016-2017 menjadi staff

PENKOM (Penulisan & Kompetisi) di LKM ARSC (Agritech

Research and Study Club). Penulis juga pernah mendapat juara

2 HIBIG (Himatitan Business Idea Challenge) pada tahun 2015,

menjadi finalis PKM-PE (Program Kreatifitas Mahasiswa-

Penelitian Eksakta) tingkat Nasional pada tahun 2017, dan

memperoleh The Best Presentation pada The 15th Hokkaido

Indonesian Student Association Scientific Meeting 2018 di

Sapporo, Hokkaido, Jepang.

vi

Alhamdulillah.....

Terimakasih ya Allah

Karya kecil ini aku persembahkan kepada Kedua orang

tua, kakak, adik, keluarga besar, sahabat, serta

teman-temanku tercinta.

vii

viii

ANIS SHAFIRA RINALDI. 155100301111075. Pengaruh Penambahan Konsentrasi Gliserol Dan Kitosan Terhadap Sifat Mekanik Pada Pembuatan Bioplastik Kulit Pisang Raja Nangka (Musa paradisiaca forma typica). TA. PEMBIMBING : Suprayogi, STP., MP., PhD.

RINGKASAN

Plastik merupakan bahan polimer yang tersusun dari

beberapa zat adtif dan berbahaya bagi lingkungan. Solusi untuk menangani permasalahan tersebut yaitu dengan adanya pengembangan alternatif plastik berupa bioplastik. Bioplastik merupakan plastik biodegradable yang dapat terdegradasi oleh

mikroorganisme dengan komponen utamanya adalah pati. Alternatif yang mengandung pati selain bahan pangan yaitu menggunakan bahan non pangan berupa limbah organik kulit pisang raja nangka (Musa paradisiaca forma typical) untuk

menjadi bahan baku dalam pembuatan bioplastik. Pada pembuatan bioplastik sering dijumpai kualitas bioplastik yang memiliki sifat mekanik buruk dan mudah rusak yang disebabkan oleh komposisi bahan yang tidak optimum. Penelitian ini bertujuan untuk membantu mengatsi limbah kulit pisang mengetahui pengaruh penambahan konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol kulit pisang terhadap elongasi, kuat tarik dan kuat tusuk.

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah Response surface methodology (RSM) dengan model Central Composite Design (CCD) yang bertujuan untuk optimasi formulasi. Penelitian menggunakan 2 faktor yaitu konsentrasi gliserol dan konsentrasi kitosan dengan respon elongasi, kuat tarik dan kuat tusuk. Hasil diperoleh perlakuan terbaik pada 5 gram konsentrasi kitosan dan 3 ml konsentrasi gliserol dengan nilai respon elongasi, kuat tarik, dan kuat tusuk yang sebesar 8,97208%; 0,0568389 KgF.cm2; 3,28066 KgF.cm2. Semakin kecil penambahan kitosan maka nilai elongasi akan semakin menurun, sedangkan semakin besar penambahan konsentrasi kitosan akan semakin meningkatkan nilai kuat tarik dan kuat tusuknya. Semakin banyak penambahan konsentrasi gliserol

ix

maka elongasi akan meingkat, sedangkan kuat tarik dan kuat tusuk akan menurun. Berdasarkan hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa peningkatan elongasi berbanding terbalik dengan kuat tarik dan kuat tusuk.

Kata kunci : Bioplastik, Gliserol, Kitosan, RSM

x

ANIS SHAFIRA RINALDI. 155100301111075. The Effect of Additional Glycerol and Chitosan Concantration on Mechanical Properties in Making of Raja Nangka Bananas Bioplastic (Musa paradisiaca forma typica). TA. SUPERVISOR : Suprayogi, STP., MP., PhD.

SUMMARY

Plastic is a polymer material that is composed of several addictive substances and harmful to the environment. The solution to overcome this problem is to use alternative plastics as bioplastics. Bioplastics are plastics that can be degraded by microorganisms. The main component in making bioplastics is starch. As an alternative containing starch other than food, namely by using non-food ingredients in the form of organic skin waste from Raja Nangka Banana (Musa paradisiaca forma typical) to become the raw material for making bioplastics. In the manufacture of bioplastics, quality of bioplastics is often found that has poor mechanical properties and is easily damaged due to the composition of materials that are not optimal. This study aims to help analyze skin waste by studying the concentration of chitosan and the concentration of banana glycerol on elongation, tensile strength and stab strength.

The method used in this study is Response Surface Methodology (RSM) with the Central Composite Design (CCD) model which is intended for formulation optimization. This study used 2 factors, namely the concentration of glycerol and chitosan concentration with elongation response, tensile strength and puncture strength. The results obtained were the best concentration at 5 grams of chitosan concentration and 3 ml of glycerol concentration with the value of elongation response, tensile strength, and stab strength. amounting to 8.97208%; 0,0568389 KgF.cm2; 3.28066 KgF.cm2. The smaller the value of chitosan, the value of elongation will increase, while the greater will increase the value of chitosan will further increase the value of tensile strength and strength of the puncture. The more glycerol concentration, the elongation will increase, while the tensile strength and puncture strength will

xi

increase. Based on the results obtained an increase in elongation is inversely proportional to tensile strength and puncture strength.

Keywords : Bioplastics, Chitosan , Glycerol, RSM

xii

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul ”Pengaruh Penambahan Konsentrasi Asam Sitrat dan Lama Waktu Perendaman Terhadap Sifat Mekanik dan Kualitas Warna Bioplastik Kulit Pisang Nangka (Musa paradisiaca forma typica). Penulis memperoleh bimbingan, saran, dan dukungan dari berbagai pihak dalam penyelesaian tugas akhir ini. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada:

1. Bapak Suprayogi, STP, MP, PhD., selaku dosen pembimbing atas bimbingan, arahan, dan motivasi selama penyusunan tugas akhir

2. Bapak Dr. Siti Asmaul Mustaniroh, STP, MP., selaku Ketua Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Universitas Brawijaya Malang

3. UKM Az-Zahirah Kabupaten Gondanglegi atas bantuan dan kerjasamanya

4. Orangtua (Bapak Sutadi dan Ibu Mifta Hurohmah) serta keluarga besar yang senantiasa memberikan dukungan moril dan materi selama penyelesaian tugas akhir

5. Sahabat dan teman-teman seperjuangan (Sellyan, Yuvia, Mas Ibnu, Mbak Neno, Adelia, Raisah, Saras, Ziqma, Geni, Galih, Kharisyin, Yolando, Sita, Tya, Febri, Ayunda, Yeni), penulis mengucapkan terimakasih banyak untuk doa, semangat, motivasi, dukungan, dan kenangannya selama diperkuliahan dan selama penyusunan tugas akhir dilaksanakan. Penulis menyadari bahwa masih banyak keterbatasan

dalam penulisan tugas akhir. Maka dari itu, penulis mengharap saran dan masukan dari semua pihak agar tugas akhir ini dapat bermanfaat untuk penulis dan pihak lainnya.

Malang, 27 Juni 2019 Penulis,

Anis Shafira Rinaldi

xiii

DAFTAR ISI

COVER ...................................................................................... i HALAMAN JUDUL ................................................................... ii LEMBAR PERSETUJUAN ....................................................... iii LEMBAR PENGESAHAN ........................................................ iv RIWAYAT HIDUP ..................................................................... v LEMBAR PERUNTUKAN ........................................................ vi PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ........................... vii RINGKASAN ............................................................................ viii SUMMARY ................................................................................ x KATA PENGANTAR ................................................................ xii DAFTAR ISI .............................................................................. xiii DAFTAR ISI TABEL ................................................................. xvi DAFTAR ISI GAMBAR ............................................................. xviii DAFTAR ISI LAMPIRAN .......................................................... xix BAB I PENDAHULUAN ........................................................... 1 1.1. Latar Belakang ................................................................... 1 1.2. Rumusan Masalah ............................................................. 4 1.3. Tujuan Penelitian ............................................................... 4 1.4. Luaran yang Diharapkan ................................................... 4 1.5. Manfaat Penelitian ............................................................. 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA.................................................. 6 2.1. Pisang Raja Nangka .......................................................... 6 2.1.1. Pati Kulit Pisang ............................................................ 7 2.2. Bioplastik ............................................................................ 8 2.3. Plasticizer Gliserol ............................................................. 10 2.4. Kitosan ............................................................................... 11 2.5. Sifat Mekanik Bioplastik ..................................................... 13 2.5.1. Kuat Tarik ...................................................................... 13 2.5.2. Elongasi ......................................................................... 14 2.6. Response Surface Methodology (RSM) ............................ 15 2.7. Penelitian Terdahulu .......................................................... 18 BAB III METODE PELAKSANAAN ......................................... 21 3.1. Waktu danTempat Penelitian ............................................ 21

xiv

3.2. Alat dan Bahan .................................................................. 21 3.2.1. Alat................................................................................. 21 3.2.2. Bahan ............................................................................ 21 3.3. Batasan Masalah ............................................................... 23 3.4. Rancangan Penelitian ........................................................ 23 3.5. Prosedur Penelitian............................................................ 25 3.5.1. Perumusan Masalah ..................................................... 27 3.5.2. Studi Literatur ................................................................ 27 3.5.3. Hipotesis dan Metode Rancangan ................................ 27 3.5.4. Pelaksanaan penelitian dan Analisis Data ................... 27 3.5.5. Kesimpulan dan Saran .................................................. 28 3.6. Pelaksanaan penelitian ................................................... 28

1. Pembuatan Pati Kulit Pisang Nangka ........................... 28 2. Pembuatan Bioplastik ................................................... 29

3.7. Parameter Uji ................................................................... 29 3.7.1. Parameter Uji Bubuk Pati .............................................. 29 3.7.2. Parameter Uji Bioplastik ................................................ 30 3.8. Analisis Data .................................................................... 30 3.9. Penentuan Perlakuan Terbaik ......................................... 31 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................... 32 4.1. Profil UKM ........................................................................ 32 4.2. Karakteristik Bahan Baku ................................................ 33 4.2.1. Pengujian Bahan Baku.................................................. 34 4.3. Hasil Uji Sifat Mekanik ..................................................... 36 4.4. Analisa Desain Komposit Terpusat ................................. 39 4.4.1. Model dan Sequential Model Sum of Squares ............. 41 4.4.2. Lack of Fit ...................................................................... 42 4.4.3. Model Summary Statistics ............................................ 43 4.4.4. Standard Deviation dan Adjusted R2 ............................ 44 4.5. Analisis Ragam (ANOVA) ............................................... 45 4.5.1. Elongasi ......................................................................... 45 4.5.2. Kuat Tarik ...................................................................... 46 4.5.3. Kuat Tusuk .................................................................... 47 4.6. Respon Elongasi, Kuat Tarik, Kuat Tusuk ...................... 48 4.6.1. Pengaruh Konsentrasi Kitosan dan Konsentrasi

Gliserol terhadap Respon Elongasi Bioplastik ............. 48 4.6.2. Pengaruh Konsentrasi Kitosan dan Konsentrasi

xv

Gliserol terhadap Respon Kuat Tarik Bioplastik .......... 52 4.6.3. Pengaruh Konsentrasi Kitosan dan Konsentrasi

Gliserol terhadap Respon Kuat Tusuk Bioplastik ......... 56 4.7. Titik Optimum Elongasi, Kuat Tarik dan Kuat Tusuk ...... 59 4.8. Bioplastik Perlakuan Terbaik ........................................... 63 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ....................................... 66

5.1. Kesimpulan ........................................................................ 66 5.2. Saran ................................................................................. 67 DAFTAR PUSTAKA .................................................................. 68 LAMPIRAN ................................................................................ 76

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tabel Kandungan Gizi Kulit Pisang ......................... 8 Tabel 2.2 Tabel Parameter Taraf dalam RSM ......................... 15 Tabel 3.1 Tabel Rancangan Percobaan .................................. 24 Tabel 4.1 Tabel Hasil Uji Mekanik ............................................ 36 Tabel 4.2 Tabel Analisis Desain Komposit Terpusat 3

Respon ..................................................................... 39 Tabel 4.3 Tabel Constrain Respon Optimasi ........................... 60 Tabel 4.4 Tabel Solusi Titik Optimum Terpilih ......................... 62 Tabel 4.5 Tabel Perbandingan Hasil Optimasi dengan Hasil

Verifikasi ................................................................... 63

xvii

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Bioplastik .............................................................. 7 Gambar 2.2 Struktur Kitosan .................................................... 9 Gambar 2.3 Universal Testing Machine .................................. 10 Gambar 3.1 Diagram Alir Prosedur Penelitian ........................ 21 Gambar 4.1 Kenampakan Limbah Kulit Pisang UKM

Az-Zahirah ........................................................... 33 Gambar 4.2 Pengujian Pati dengan Larutan Iodin .................. 35 Gambar 4.3 Nilai Hasil Uji Elongasi Berdasarkan Urutan

Terendah ke Tertinggi.......................................... 37 Gambar 4.4 Nilai Hasil Uji Kuat Tarik Berdasarkan Urutan

Terendah ke Tertinggi.......................................... 39 Gambar 4.5 Nilai Hasil Uji Kuat Tusuk Berdasarkan Urutan

Terendah ke Tertinggi.......................................... 39 Gambar 4.6 Kurva Normal Plot of Residual Terhadap

Respon Elongasi .................................................. 49 Gambar 4.7 Countur Plot Variabel Konsentrasi Kitosan dan

Konsentrasi Gliserol terhadap Respon Elongasi ............................................................... 50

Gambar 4.8 Grafik 3D Interaksi Variabel Konsentrasi Kitosan dan Konsentrasi Gliserol terhadap Respon Elongasi ............................................................... 51

Gambar 4.9 Kurva Normal Plot of Residual Terhadap Respon Kuat Tarik ............................................................. 53

Gambar 4.10 Countur Plot Variabel Konsentrasi Kitosan dan Konsentrasi Gliserol terhadap Respon Kuat Tarik ................................................................... 54

Gambar 4.11 Grafik 3D Interaksi Variabel Konsentrasi Kitosan dan Konsentrasi Gliserol terhadap Respon Kuat Tarik ............................................. 56

Gambar 4.12 Kurva Normal Plot of Residual Terhadap Respon Kuat Tusuk ........................................... 57

Gambar 4.13 Countur Plot Variabel Konsentrasi Kitosan dan Konsentrasi Gliserol terhadap Respon Kuat Tarik ................................................................... 58

Gambar 4.14 Grafik 3D Interaksi Variabel Konsentrasi Kitosan dan Konsentrasi Gliserol terhadap

xviii

Respon Kuat Tusuk ........................................... 58 Gambar 4.15 a. Kurva Permukaan Respon Titik Optimum

dalam 2 Dimensi ............................................. 61 Gambar 4.15 b. Kurva Permukaan Respon Titik Optimum

dalam 3 Dimensi ............................................. 61

xix

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Dokumentasi Pembuatan Bioplastik ................... 77 Lampiran 2. Diagram Alir ........................................................ 82 Lampiran 3. Tabel Sequential Model Sum of Squares ........... 84 Lampiran 4. Tabel Lack of Fit .................................................. 86 Lampiran 5. Tabel Model Summary Statistics ........................ 87 Lampiran 6. Tabel Standard Deviation dan Adjusted R2 ........ 88 Lampiran 7. Tabel Analisis Ragam (ANOVA) Respon

Elongasi .............................................................. 89 Lampiran 8. Tabel Analisis Ragam (ANOVA) Respon Kuat

Tarik ..................................................................... 91 Lampiran 9. Tabel Analisis Ragam (ANOVA) Respon Kuat

Tusuk ................................................................... 93

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kemajuan teknologi dan industri akan diikuti dengan meningkatnya konsumsi masyarakat terhadap penggunaan kemasan plastik yang menyebabkan terjadinya penumpukan limbah plastik. Peningkatan konsumsi kemasan plastik yang berbahan baku polimer sintetik berbasis petrokimia telah berdampak terhadap peningkatan pencemaran lingkungan dari sampah plastik. Hal tersebut disebabkan karena plastik memiliki rantai monomer berikatan yang panjang dan bersifat sukar terurai (Sunarsih, 2018). Plastik merupakan bahan polimer yang tersusun dari beberapa zat adtif dan berbahaya bagi lingkungan (Freeman, 2012). Bahan baku utama pembuat plastik yang berasal dari minyak bumi yang keberadaannya semakin menipis dan tidak dapat diperbaharui. Selain itu plastik memiliki sifat yang stabil, tahan air, ringan, transparan, ringan, fleksibel, dan kuat, namun tidak mudah diuraikan oleh mikroorganisme pengurai di dalam tanah (Careda, 2007). Penggunaan plastik akan mengakibatkan penimbunan sampah plastik dan menyebabkan terjadinya pencemaran bahan kimia plastik ke lingkungan (Karuniastuti, 2012). Menurut data dari Deputi Pengendalian Pencemaran Negara Kementrian Lingkungan Hidup (KLH) tahun 2013, jumlah limbah plastik, baik industri maupun rumah tangga mengalami peningkatan sekitar 22,58% dari tahun sebelumnya (Trisuryanti, 2018). Di Indonesia tepatnya di Kota Malang Provinsi Jawa Timur merupakan salah satu kota yang memiliki potensi pangsa pasar yang luas. Badan Pusat Statistik Kota Malang (2014) menunjukkan bahwa angka sektor pembelian barang yang melibatkan penggunaan plastik sebesar 38,05%. Berdasarkan data tersebut terpresentasikan bahwa bergantungnya kebutuhan masyarakat terhadap penggunaan plastik sehingga menimbulkan efek limbah yang begitu besar. Solusi yang tepat untuk menangani permasalahan tersebut yaitu dengan adanya pengembangan alternatif pengganti plastik yang dibuat daribahan-bahan yang dapat

2

diperbarui dan mudah diuraikan oleh mikroba yang berupa bioplastik. Bioplastik merupakan plastik biodegradable yang dapat terdegradasi oleh mikroorganisme dari senyawa turunan tanaman, seperti pati, selulosa, dan lignin (Averous, 2004). Dibandingkan dengan plastik, bioplastik sangatlah ramah lingkungan. Bioplastik menghasilkan emisi gas rumah kaca yang lebih sedikit seperti karbondiosida (CO2) yang menjadi permasalah di dunia, seperti pemanasan global dan perubahan iklim (Reddy et al, 2013). Komponen utama dalam pembuatan bioplastik adalah pati. Pati banyak digunakan dalam bentuk film yang dapat terurai secara alami dalam berbagai aplikasi karena merupakan bahan yang terbarukan, berlimpah dan murah (Alveset al, 2015). Sejumlah penelitian telah dilakukan untuk mengoptimalkan sifat-sifat bioplastik berbasis pati. Sifat paling penting dalam bahan bioplastik meliputi sifat mekanis dan thermoforming, permeabilitas gas dan uap air, transparansi dan ketersediaan (Mosedan Maranga, 2011).

Penelitian Lazuardi dan Cahyaningrum (2013), telah mampu menciptakan bioplastik berbahan dasar pati singkong dengan laju biodegradasi dalam tanah selama 45 hari. Sedangkan pada penelitian Berdasarkan dari penelitian terhadulu tersebut dapat dilihat bahwa bahan baku yang dapat digunakan untuk pembuatan bioplastik merupakan pati yang diambil dari bahan baku pangan yang digunakan dalam kenutuhan konsumsi masyarakat sehari - hari. Sebagai alternatif lain pengganti bahan pangan yaitu dengan menggunakan bahan non pangan berupa limbah organik kulit pisang raja nangka (Musa paradisiaca forma typical) untuk menjadi bahan baku dalam pembuatan bioplastik. Kulit pisang merupakan hasil samping dari pengolahan keripik pisang raja nangka yang tidak terpakai, tidak memiliki nilai jual dan terbatas pemanfaatannya. Menurut data Badan Pusat Statistika Kabupaten Malang (2016), menunjukkan bahwa produksi buah pisang di Kabupaten Malang mencapai 8.914.104 ton. Banyaknya produksi buah pisang menunjukkan bahwa akan banyak pula limbah kulit pisang yang akan dihasilkan, maka dari itu dapat dikatakan bahwa bioplastik berbahan baku kulit pisang merupakan bahan yang berkelanjutan. Penelitian memanfaatkan limbah dari hasil

3

produksi UKM keripik pisang berjenis raja nangka di Desa Ganjaran, Kecamatan Gondanglegi, Kabupaten Malang.

Pada pembuatan bioplastik sering dijumpai kualitas bioplastik yang mudah rusak dan disebabkan oleh komposisi bahan yang tidak optimum. Gujar (2013) meneliti pengaruh penambahan gliserol sebagai plasticizer terhadap sifat mekanik dan kelembapan bioplastik berbasis pati jagung ramah linkungan. Plasticizer dapat mengurangi dekomposisi protein selama pemrosesan dengan mengurangi suhu transisi, sehingga akan meningkatkan kemampuan proses matriks protein dan untuk mengatasi kerapuhan film / lembaran

bioplastik (Lee dkk, 2012). Penelitian Sapei dkk (2015) dilakukan dengan penggabungan bioplastik pati pisang berbasis kitosan untuk mengetahui pengaruhnya terhadap sifat mekanik bioplastik. Kitosan berfungsi sebagai pengawet pada bioplastik, kitosan juga memiliki sifat yang baik untuk dibentuk menjadi plastik (Dutta dkk, 2009). Menurut penelitian Selpiana dkk (2016), menunjukkan bahwa penambahan kitosan dan gliserol sangat berpengaruh terhadap kuat tarik dan elongasi bioplastik. Peningkatan elongasi dan kuat tarik berbanding terbalik tergantung pada banyaknya penambahan kitosan (Selpianadkk, 2016). Berdasarkan pengembangan bioplastik kulit pisang dengan penelitian terdahulu, maka perlua danya pembuatan bioplastik dengan variasi konsentrasi penambahan gliserol dan kitosan untuk meningkatkan sifat mekanik bioplastik kulit pisang. Penelitian ini dilakukan menggunakan parameter dengan uji kuantitatif yaitu meliputi pengukuran nilai elongasi, kuat tarik dan kuat tusuk dari bioplastik dengan 2 variabel yaitu penambahan konsentrasi kitosan dan gliserol, hasil uji dianalisis menggunakan metode Response Surface Methodology (RSM). RSM merupakan kombinasi dari metode statistik dan optimasi yang dapat digunakan untuk memodelkan dan mengoptimalkan suatu desain (Yang dan El-Haik, 2009).

4

1.2. Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada penelitian ini adalah : 1. Apakah penembahan konsentrasi kitosan dapat

berpengaruh terhadap sifat mekanik bioplastik ? 2. Apakah penambahan konsentrasi gliserol dapat

berpengaruh terhadap sifat mekanik bioplastik ? 3. Berapakah proporsi konsentrasi penambahan gliserol dan

kitosan yang optimum untuk menghasilkan sifat mekanik terbaik bagi bioplastik kulit pisang raja nangka?

1.3. Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah yang telah ditentukan, maka tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Menganalisis pengaruh penambahan konsentrasi kitosan terhadap sifat mekanik bioplastik

2. Menganalisis pengaruh penambahan konsentrasi gliserol terhadap sifat mekanik bioplastik

3. Menganalisis proporsi konsentrasi penambahan gliserol dan kitosan yang optimum untuk menghasilkan sifat mekanik terbaik bagi bioplastik kulit pisang raja nangka

1.4. Luaran yang Diharapkan

Luaran yang diharapkan dari penelitian adalah : 1. Mampu menghasilkan alternatif pembuatan plastik ramah

lingkungan berbasis pati dari limbah kulit pisang. 2. Mampu menghasilkan bioplastik dengan formulasi

konsentrasi gliserol yang optimum 3. Mampu menghasilkan produk dengan sifat mekanik

bioplastik yang baik 4. Mampu menghasilkan artikel ilmiah ataupun jurnal beserta

patennya.

5

1.5. Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini antara lain : 1. Memberi informasi kepada peneliti mengenai proporsi

penambahan konsentrasi gliserol dan kitosan yang optimum untuk menghasilkan bioplastik yang sesuai dengan standard

2. Memberi informasi kepada masyarakat serta pembaca mengenai pemanfaatan kulit pisang raja nangka yang tidak termanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan bioplastik.

3. Memberi manfaat bagi UKM keripik pisang Ganjaran dalam mengatasi dan mengurangi permasalahan limbah kulit pisang yang melimpah.

4. Memberi informasi kepada institusi mengenai pembuatan bioplastik berbasis pati limbah kulit pisang raja nangka dengan sifat mekanik terbaik dan sesuai dengan standar.

6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pisang Raja Nangka

Pisang adalah tanaman herba yang berasal dari kawasan Asia Tenggara (termasuk Indonesia). Diantara buah-buahan tropis dan subtropis terutama di Asia, pisang merupakan buah nomor satu dalam hal luas lahannya, cakupan dan potensi ekonomi. Penanaman pisang yang mudah memiliki potensi pengembalian investasi yang cepat dan cocok untuk produksi masal (Molina dan Roa, 2000). Pisang adalah istilah umum yang merujuk pada semua spesies liar, spesies local (landrances) dan kultivar yang termasuk dalam family Musaceae, genus Musa. Buah ini biasanya disajikan sebagai makanan penutup (pisang) atau dimasak dan dimakan sebagai makanan pokok (pisang raja) (Paull dan Robert, 2011). Pisang kaya akan vitamin C, B6, vitamin A, thiamin, ribaflavia dan nianicin. Energi yang terkandung dalam setiap 100 gram daging buah pisang sebesar 275 kJ – 465 kJ. Rata-rata dalam 100 g buah pisang mengandung air sebanyak 70( Ashari, 2006). Pisang raja (Musa paradisiaca forma typica) adalah pisang yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan gethuk dan keripik pisang (Wirawan dan Budi, 2016). Dari tahun ke tahun, produksi pisang dunia terus mengalami peningkatan. Pada tahun 2005 tercatat bahwa produksi pisang dunia telah mencapai angka 72,5 juta ton. Sebagai salah satu negara produsen pisang dunia, Indonesia telah memproduksi sebanyak 6,20% dari total produksi dunia dan 50% produksi pisang Asia berasal dari Indonesia dan salah satunya di daerah Jawa Timur adalah Kota Malang dan Banyuwangi (Suyanti dan Supriyadi 2008).

Tingkat produksi pisang menyebabkan produksi limbah berupa kulit pisang juga meningkat. Selama ini kulit pisang hanya dapat digunakan sebagai pakan ternak atau bahkan tidak termanfaatkan. Padahal dalam analisis kimia membuktikan bahwa kulit pisang memiliki komposisi 68,90% air dan 18,50% karbohidrat (zat pati). Potensi pati yang cukup besar terdapat pada kulit pisang raja. Hal tersebut disebabkan karena kulit

7

pisang raja mengandung (Ca) sebesar 10 mg, selain itu pisang raja lebih tebal dari kulit pisang lain sehingga memiliki kandungan pati yang lebih banyak (Suryana, 2013). Hasil analisis kimia menunjukkan bahwa komposisi kulit pisang banyak mengandung air yaitu 68,90 % dan karbohidrat sebesar 18,50 % (Kumalaningsih, 2014). Kandungan gizi dalam 100 gr kulit pisang dapat dilihat dalam Tabel 2.1. Kulit pisang jarang

dimanfaatkan sebagaibahan makanan oleh masyarakat padahal memiliki kandungan karbohiodrat yang tinggi. Pemanfaatan kulit pisang masih sangat rendah, kebanyakan masyarakat memanfaatkan kulit pisang sebagai pakan ternak atau membiarkannya menumpuk menjadi sampah sehingga berpotensi untuk mencemari lingkungan (Munadjim, 1998).

Tabel 2.1. Kandungan Gizi Kulit Pisang

Unsur Satuan Jumlah

Air (g) 68,9

Karbohidrat (g) 18,50

Lemak (g) 2,11

Protein (g) 0,32

Kalsium (mg) 715

Fosfor (mg) 117

Besi (mg) 1,6

Vitamin B (mg) 0,12

Vitamin C (mg) 17,5

Sumber : Kumalaningsih (2014)

2.1.1. Pati Kulit Pisang

Pati merupakan karbohidrat polimer tinggi dengan rumus molekul (C6H10O5)n, dimana n bervariasi. n merupakan panjang rantai karbon, rantai ini dapat mencapai hingga ratusan. Pati ditemukan sebagai cadangan karbohidrat di berbagai bagian tanaman dan secara enzimatis dipecah menjadi glukosa

8

kemudian menjadi karbohidrat lain sesuai dengan kebutuhan metabolisme tanaman (NPCS, 2014). Pati terdiri dari dua fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas, fraksi terlarut disebut amilosa dan fraksi tidak terlarut disebut amilopektin (Hee-Joung An, 2005). Pada pembuatan bioplastik pati digunakan sebagai bahan utama pembuatan plastik karena sifatnya yang elastis dan menyerupai plastik dari polimer minyak bumi (Dianti, 2010). Namun plastik berbahan baku pati memiliki beberapa kelemahan. Bioplastik ini kurang tahan terhadap air atau kurang hidrofobik dan bersifat hidrofilik, selain itu sifat mekaniknya yang masih rendah (kuat tarik dan modulus young). Salah satu cara

untuk menanggulangi kelemahan itu adalah dengan melakukan penambahan atau pencampuran pati dengan biopolymer lain yang bersifat hidrofobik, seperti selulosa, kitosan dan protein (BSN, 2006).

Jenis pisang sangat mempengaruhi persentase pati kulit pisang. Hal tersebut disebabkan enzim alfa amilase dan amiloglukosidase berbeda-beda dan dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor antara lain kandungan amilosa dan amilopektin, struktur fisik, dan derajat gelatinisasi ( Musita, 2009). Pisang raja nangka memiliki kandungan pati sebesar 18,05% dari berat bahan, kadungan pati raja nangka ini termasuk pada kandungan pada kulit pisang yang cukup besar dibandingkan pati pada kulit pisang lainnya (Wirawa dan Budi, 2016). Kandungan karbohidrat pada kulit pisang mendukung untuk kulit pisang berpotensi sebagai sumber pati untuk pembuatan pati kulit pisang. Bagian kulit pisang yang diambil dalam pembuatan kulit pisang adalah bagian dari kulit pisang yang berwarna putih (Hikmatun, 2014). Secara umum kandungan gizi kulit pisang sangatlah banyak, yaitu terdiri dari mineral, vitamin, karbohidrat, protein, lemak dan lain-lain ( Munadjim, 1998).

2.2. Bioplastik

Istilah plastik mencakup produk polimerisasi sintetik atau semi-sintetik, namun ada beberapa polimer alami yang termasuk plastik. Plastik terbentuk dari kondensasi oraganik atau penambahan polimer dan bisa juga terdiri dari zat lain

9

untuk meningkatkan performa atau keekonomiannya. Hampir semua plastik sulit untuk diuraikan (Wardani, 2009). Bioplastik adalah plastik yang dapat digunakan layaknya seperti plastik konvensional, namun akan mudah hancur karena terurai oleh aktivitas mikroorganisme menjadi hasil akhir berupa air dan gas karbondioksida setelah habis terpakai dan dibuang langsung pada lingkungan tanpa meninggalkan sisa yang berancun. Hal itu disebabkan karena sifatnya yang dapat kembali ke alam. Bioplastik dapat diperoleh melalui sumber-sumber yang bervariasi, seperti protein, lipid dan polisakarida. Bioplastik sering disebut dengan plastik biodegradable, karena sifatnya yang mudah terdegradasi. Plastik biodegradable dibuat menggunakan bahan yang ramah terhadap lingkungan. (Gonzalez et al, 2010). Plastik biodegradable merupakan plastik yang seluruh atau sebagian komponennya berasal dari bahan baku yang dapat diperbarui. Plastik biodegradable adalah jenis plastik yang terbuat dari biopolimer atau polimer yang tersusun atas biomassa yang dapat diperbarui (Febrianto dkk, 2014). Contoh film bioplastik dapat dilihat pada Gambar 2.1

Gambar 2.1 Bioplastik

Bioplastik berbahan dasar pati atau amilum dapat didegradasi oleh baktei Pseudomonas dan Bacillus yang mampu memutus rantai polimer menjadi monomer-monomernya. Senyawa-senyawa hasil degradasi polimer selain

10

menghasilkan karbondioksida dan air, juga menghasilkan senyawa organik lain yaitu asam organik dan aldehid yang tidak berbahaya bagi lingkungan. Selain dari faktor penyusunnya, perbedaan antara plastik biodegradable dengan plastik biasa adalah biodegradability atau tingkat kemampuan dalam penguraiannya. Bioplastik dapat terdegradasi dengan mudah daripada plastik biasa. Hal tersebut dapat mendukung bahwa bioplastik merupakan plastik alternatif yang ramah lingkungan (Rahmah, 2011). Menurut standar EN13432 (2000), menyatakan bahwa suatu jenis plastic dengan sampel setebal 2 mm harus terurai 99% menjadi gas karbondioksida CO2 dalam waktu paling cepat 6 bulan. Film plastik, biasanya digunakan untuk pengemasan. Kelebihan film plastik antara lain tidak mudah ditembus uap air sehingga dapat dimanfaatkan sebagai bahan pengemas (Mahalik, 2009). Plastik sintetis membutuhkan waktu sekitar 50-100 tahun agar dapat terdekomposisi alam, sementara bioplastik dapat terdekomposisi 10 hingga 20 kali lebih cepat. Bioplastik yang terbakar tidak menghasilkan senyawa kimia berbahaya. Kualitas tanah akan meningkat dengan adanya bioplastik karena hasil penguraian mikroorganisme meningkatkan unsur hara dalam tanah (Sanjaya dan Puspita, 2014).

2.3. Plasticizer Gliserol

Plasticizer didefinisikan sebagai bahan non volatile bertitik didih tinggi yang jika ditambahkan pada material lain dapat merubah sifat fisik dari material tersebut. Penambahan plasticizer berfungsi untuk meningkatkan flesibilitas, elastisitas

dan ekstensibilitas material, menghindarkan material dari keretakan, serta meningkatkan permeabilitas terhadap gas, uap air, dan zat terlarut (Mujiarto, 2005). Pada pengaplikasiannya, penggunaan plasticizer harus disesuaikan dengan kebutuhan material yang akan dibuat, jika pemakaian plasticizer terlalu banyak, maka akan menurunkan sifat mekanis dari plastik biodegradable dan menaikkan persentgase elongation os break. Semakin banyak penggunaan plasticizer maka akan

meningkatkan kelarutannya begitu juga dengan penggunaan

11

plasticizer yang bersifat hidrofilik berfungsi untuk menurunkan kekakuan pada molekul plastik (Selpiana dkk, 2015).

Gliserol adalah suatu trihidroksi alkohol yang terdiri atas atom karbon. Tiap atom karbon memiliki gugus –OH. Satu molekul gliserol mampu mengikat satu, dua, tiga molekul asam lemak dalam bentuk ester, yang disebut monogliserida, digliserida dan trigliserida. Gliserol merupakan salah satu bahan plasticizer yang dapat meningkatkan sifat elastis pada plastik (Bertuzzi dkk, 2007). Gliserol memiliki titik beku 17,8oC dan titik didih 290oC dengan rumus kimia HOCH2CH(CH)CH2OH. Senyawa ini dapat larut dan bercampur dengan air dan etanol. Sifatnya yang mudah menyerap air dan kandungan energi yang dimilikinya membuat gliserol banyak digunakan pada industri makanan, farmasi dan kosmetik (Afrozi, 2010).

Pada pembuatan biokomposit, gliserol memiliki peranan yang cukup penting. Pati merupakan polimer alam dalam bentuk butiran yang tidak dapat diproses menjadi material termoplastik karena kuatnya ikatan hydrogenintermolecular dan intramolecular. Namun dengan adanya air dan plasticizer

(gliserol), ikatan hidrogen tersebut dapat diputuskan dan pati dapat diolah menjadi polimer biodegradable yang biasa disebut thermoplatic starch. Material plastisasi memacu proses pencetakan dan meningkatkan fleksibilitas produk (Myllarinen, 2002). Beberapa penelitian terdahulu telah dilakukanuntuk menghasilkan bioplastik. Bioplastik yang dihasilkan ini kurang tahan terhadap air (kurang hidrofobik/bersifat hidrofilik) dan sifat mekaniknya masih rendah (kekuatan tarik dan modulus Young). Salah satu cara untuk mengurangi sifat hidrofilik adalah dengan mencampur pati dengan biopolimer lain yang bersifat hidrofobik, seperti selulosa, kitosan, dan protein (Darni dan Utami, 2010)

2.4. Kitosan

Kitosan adalah padatan amorf putih yang tidak larut dalam alkali dan asam mineral kecuali pada keadaan tertentu. Kelarutan kitosan yang paling baik ialah dalam larutan asam asetat 1%, asam format 10 % danadam sitrat 10%. Kitosan tidak dapat larut dalam asam piruvat, asam laktat dan asam-asam

12

anorganik pada pH tertentu, walaupun setelah dipanaskan dan diaduk dengan waktu yang agak lama (Meriatna, 2008). Kitosan berbentuk serpihan putih kekuningan, tidak berbau dan tidak berasa. Kitosan sedikit larut dalam asam klorida dan asam nitrat, larut dalam asam asetat 1%-2% dan mudah larut dalam asam format 0,2%-1,0% (Oktaviana, 2002). Penggunaan kitosan sebagai zat aditif dalam pembuatan plastik biodegradable akan

mengurangi kecepatan penyerapan air, meningkatkan sifat mekanik dan mengurangi sifat kelembapan dari film tersebut (Selpiana dkk, 2015). Struktur kitosan dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Struktur Kitosan

Kitosan adalah polisakarida alam yang diperoleh dari deasetilasi kitin. Kitin dalam kulit udang sebesar 15-20% dan dapat diisolasi melalui proses deproteinasi yang diikuti dengan demineralisasi. Kitin juga dapat diubah menjadi kitosan setelah lebih dari 70% gugus asetil (CH3 CO-)- nya dihilangkan. Kitosan lebih banyak digunakan daripada kitin, karena ternyata penghilangan gugus asetil kitin dapat meningkatkan kelarutannya sehingga kitosan lebih mudah larut (Uragami dan Tokura, 2006). Kitosan mempunyai potensi untuk dimanfaatkan pada berbagai jenis industri maupun aplikasi pada bidang kesehatan. Salah satu contoh aplikasi kitosan yaitu sebagai pengikat bahan-bahan untuk pembentukan alat-alat gelas, plastik dan karet (Swapna dkk, 2011). Pemanfaatan kitosan sebagai bahan tambahan pada pembuatan bioplastik berfungsi untuk memperbaiki kekuatan lembar bioplastik yang dihasilkan. Semakin banyak kitosan yang digunakan, maka sifat mekanik

13

dan ketahanan terhadap air dari produk bioplastik yang dihasilkan semakin baik (Sanjaya dan Puspita, 2011).

2.5. Sifat Mekanik Bioplastik

Sifat mekanik dipengaruhi oleh besarnya jumlah kandungan komponen-komponen penyusun plastik yang digunakan. Sifat mekanik yang dianalisis meliputi kekuatan tarik, kekuatan tusuk dan kemuluran (elongasi). Sifat tersebut digunakan sebagai acuan untuk menentukan kekuatan mekanik bioplastik sebagai tolak ukur keelastisitasan sebuah plastik (Lazuardi dan Cahyaningrum, 2013). Sifat mekanik suatu material berupa kuat tarik, kuat tusuk dan elongasi yang baik menunjukkan kekuatan dan kualitas material tersebut. Penggunaan suatu material di dalam industri maupun kehidupan sehari-hari sanagt tergantung pada sifat mekanik material (Muthawali, 2007).

2.5.1. Kuat Tarik

Kuat tarik adalah suatu uji untuk mengetahui tegangan maksimum suatu bahan. Kuat tarik pada bioplastik dipengaruhi oleh konsentrasi plasticizer. Kekuatan tarik bioplastik akan semakin menurun seiring dengan bertambahnya konsentrasu plasticizer. Hal tersebut disebabkan karena plasticizer dengan jumlah tinggi dapat menyebabkan suatu bahan menjadi elastis, sehingga mampu menurunkan daya kuat tarik bahan tersebut (Harnist dan Darni, 2011). Kuat tarik dapat diuji dengan menarik suatu bahan sehingga diketahui bagaimana bahan akan bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana suatu material tersebut bertambah panjang. Uji tarik juga merupakan salah satu pengujian yang dilakukan pada material untuk mengetahui karakteristik dan sifat mekanik material terutama kekuatan dan ketahaanan terhadap beban tarik Alat eksperimen untuk uji tarik ini harus memiiliki cengkeraman yang kuat dan kekakuan yang tinggi (highlystiff) (Coniwanti, 2014).

Universal Testing Machine (UTM) atau juga dikenal universal tester, materials testing machine atau materials test frame,dapat dilihat pada Gambar 2.3 yang merupakan alat untuk menguji tegangan tarik dan kekuatan tekan bahan.

https://www.alatuji.com/index.php?/article/detail/418/uji-tarik-dengan-universal-testing-machine#testing_machine

14

Gambar 2.3 Universal Testing Machine

Menurut Stevens (2001), kuat tarik dapat diukur

berdasarkan beban maksimum ( ) yang digunakan untuk mematahkan material dibagi dengan luas penampang awal ( ) yang ditunjukkan pada rumus dibawah ini :

......................................................(2.1)

Keterangan :

= kuat tarik (MPa)

= beban maksimum (N)

= luas penampang awal (mm2)

2.5.2. Elongasi

Elongasi adalah seberapa besar pertambahan panjang suatu bahan ketika dilakukan uji kekuatan tarik / tensile streng. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui pertambahan panjang awal bahan yang diujikan. Elongasi merupakan salah satu jenis deformasi. Deformasi merupakan perubahan ukuran yang dapat terjadi saat material diberi suatu gaya (Septiana dkk, 2015).

15

Panjang putus (elongation at break) atau proses pemanjangan merupakan perubahan panjang maksimum pada saat terjadi peregangan hingga sampel film terputus. Pada umumnya adanya penambahan plasticizer dalam jumlah lebih besar akan menghasilkan nilai persen pemanjangan suatu film semakin lebih besar. Tanpa penambahan plasticizer, amilosa dan amilopektin akan membentuk suatu film dan strukturdengan satu daerah kaya amilosa dan amilopektin. Interaksiinteraksi antara molekul-molekul amilosa dan amilopektin mendukung formasi film, menjadikan film pati jadi rapuh dan kaku (Kristiani, 2015). Dalam standar plastik internasional (ASTM 5336) besarnya persentase pemanjangan (elongasi) untuk plastik PLA dari Jepang mencapai 9% dan plastic PCL dari Inggris mencapai lebih dari 500 % (Arief, 2013).

2.6. Response Surface Method (RSM)

Response Surface Method adalah teknik optimasi yang dapat digunakan untuk merinci dan mengoptimalkan fungsi transfer dari proyek DFSS (desain untuk menciptakan output yang sesuai dengan kebutuhan). RSM merupakan kombinasi dari metode statistik dan optimasi yang dapat digunakan untuk memodelkan dan mengoptimalkan suatu desain (Yang dan El-Haik, 2009). Perancangan percobaan statistik merupakan proses perencanaan percobaan untuk menghasilkan data yang tepat. Untuk selanjtnya dilakukan analisa secara statistik, sehingga diperoleh kesimpulan yang bersifat obyektif dan valid. Metode permukaan respon atau RSM merupakan sekumpulan teknik matematika dan statistika yang digunakan untuk menganalisis permasalahan dengan tujuan mengoptimalkan respon yang dipengaruhi variabel-variabel independen obyektif dan valid (Nuryanti dan Salimy, 2008). Penggunaan RSM dipilih untuk mengetahui keterkaitan antara variabel bebas dan variabel terikat yang merupakan fungsi atau respon dari variabel bebas tersebut. Oleh karena itu desain permukaan respon sangat tepat dalam melakukan optimasi suatu desain (Bakti, 2012).

16

Response surface methodology digunakan untuk proses optimasi respon dengan faktor perlakuan bersifat kuantitatif. Pada metode RSM terdapat rancangan komposit terpusat yang digunakan untuk membangun model polinomial suatu fungsi matematis dalam variabelvariabel bebas (X1, X2, X3,…Xn) terhadap respon (Y) yang terbentuk (Montgomery, 2009). RSM adalah suatu metodologi yang terdiri dari suatu grup teknik statistik untuk membangun model empiris dan mengeksploitasi model. Suatu eksperimen yang melibatkkan k buah faktor antara lain : x1, x2,...., xk, dimana k buah faktor disebut sebagai variabel bebas, prediktor ataupun variabel kontrol, dan menghasilkan Y, dimana Y adalah suatu variabel terikat, variabel tak bebas ataupun variabel respon. Semua variabel ini dapat diukur dan diketahui bahwa Y merupakan respon dari x1, x2,..., xk, maka dikatakan bahwa Y adalah fungsi dari x1, x2,...., xk, dan secara umum ditulis dalam bentuk Y= f (x1, x2,..., xk). Fungsi tersebut dikatakan sebagai respoonse surface. Menurut Bakti (2012), tahapan yang perlu dilakukan dalam optimasi menggunakan RSM antara lain screening, improvisasi, dan

penetuan titik optimum. Data percobaan menggunakan rancangan komposit terpusat menurut Montgomery (2009) dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Parameter Taraf dalam RSM

Parameter K = banyaknya faktor dalam percobaan

2 3 4 5 6

Titik Sumbu 4 6 6 10 12

Ns (ks) 5 6 7 10 15

N (ks) 13 20 31 52 91

A 1.414 1.682 2.000 2.378 2.828

Sumber : Montgomery (2009)

Keterangan:

NS (ks) : banyaknya titik pusat yang diperlukan agar memenuhi sifat ketelitian dari rancangan

17

komposit terpusat N (ks) : banyaknya data pengamatan yang diperlukan

oleh rancangan komposit terpusat yang bersifat ketelitian seragam

A : nilai yang ditetapkan bagi parameter α dalam matriks rancangan komposit terpusat berdasarkan formula

Penelitian ini dibuat dengan langkah-langkah sebagai berikut (Montgomery, 2001):

1. Menentukan model ordo pertama Menentukan terlebih dahulu desain eksperimen, factor dan range, tiap-tiap faktor yang akan digunakan kemudian dilakukan percobaan.

2. Uji ketidaksesuaian model ordo pertama Uji ketidaksesuaian terhadap model ordo pertama dilakukan sebagai dasar untuk melangkah ke arah wilayah titik optimum faktor. Uji ini bertujuan untuk melihat kesesuaian model yang dibangun terhadap data hasil eksperimen.

3. Menentukan model ordo kedua Adapun langkah-langkah yang diperlukan untuk menemukan model ordo kedua antara lain:

a. Melakukan eksperimen dengan Central Composite Design dan uji normalitas data

b. Model desain eksperimen data hasil percobaan kemudian dihitung dengan melakukan pendekatan matriks agar diperoleh koefisien model ordo kedua

4. Uji ketidaksesuaian model ordo kedua Uji ketidaksesuaian terhadap model ordo kedua dilakukan sebagai dasar untuk penentuan titik optimum faktor. Uji ini bertujuan untuk melihat kesesuaian model yang dibangun terhadap data hasil eksperimen.

5. Menentukan model optimasi 6. Menentukan kondisi optimum

Salah satu pertimbangan penting yang muncul dalam RSM adalah bagaimana menentukan faktor dan level yang cocok dengan model yang akan dikembangkan. Jika faktor atau

18

level yang dipilih dalan suatu eksperimen tidak tepat maka kemungkinan terjadinya ketidaksesuaian model akan sangat besar dan jika itu terjadi maka penelitian yang dilakukan bersifat bias (Montgomery, 2001). Sebagian besar proses rekayasa memperlihatkan kondisi optimal dalam bentuk kurvatur. Hal ini sulit diwujudkan dalam model derajat pertama. Konsi seperti ini model derajat kedua mampu menyediakan dasar yang kuat untuk pemilihan kondisi optimum sebuah proses. Desain paling umum dalam meperkirakan model derajat dua adalah dengan Central Composite Design (CCD). Central Composite Design merupakan suatu rancangan percobaan dengan faktor yang terdiri dari dua level yang diperbesar titik-titik lebih lanjut yang memberikan efek kuadratik (Alber, 2009).

2.7. Penelitian Terdahulu

Penelitian Selpiana dkk (2016), bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan kitosan dan gliserol pada pembuatan bioplastik dari ampas tebu dan ampas tahu. Bioplastik yang dibuat disintesis dengan variasi bahan baku (protein:selulosa) 50 wt% : 50 wt% lama waktu pengeringan selama 10 jam dengan variasi (kitosa:gliserol) 1 wt%, 3 wt%, 5 wt% dan 3 wt%, 5 wt%, 7 wt%. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini berupa data hubungan sifat mekanik dari masing-masing bahan. Analisa kuat tarik menunjukkan bahwa semakin tinggi komposisi kitosan maka kuat tarik juga akan bertambah, hal ini dikarenakan ikatan hidrogen yang terbentuk di dalam film plastik dan dengan adanya ikatan hidrogen ini menyebabkan film plastik semakin kuat dan sulit untuk putus. Pada sampel plastik dengan penambahan 3 ml gliserol serta 5 gram kitosan didapat nilai rata-rata kuat tarik yang paling tinggi dengan kuat tarik sebesar 132175 Kgf/cm2. Nilai kuat tarik ini sesuai dengan minimal standar kuat tarik SNI yaitu sebesar 139,74 N/cm2. Nilai untuk kuat tarik ini terjadi karena kitosan dan gliserol membentuk ikatan silang oleh karena itu dapat menyebabkan kurangnya gaya antar molekul dari rantai polisakarida sehingga sampel plastik dapat lebih halus serta fleksibel. Penambahan gliserol dapat mengurangi gaya antar molekul rantai

19

polisakarida yang dapat menyebabkan fleksibilitas menurun pada sampel plastik. Analisa elongasi menunjukkan bahwa peningkatan elongasi berbanding terbalik dengan kuat tarik. Semakin banyak penambahan kitosan maka elongasi akan menurun, namun kuat tarik akan meningkat. Penurunan elastisitas ini diakibatkan oleh semakin menurunnya jarak ikatan antar molekulnya, karena titik jenuh telah terlampaui sehingga molekul-molekul pemplastis yang berlebih berada di dalam fase tersendiri di luar fase polimer dan akan menurunkan gaya intermolekul antar rantai, menyebabkan gerakan rantai lebih bebas sehingga fleksibilitas mengalami peningkatan. Menurut Ginting dkk (2016), mengatakan bahwa penambahan kitosan mampu meningkatkan kekuatan tarik nilai bioplastik karena peningkatan ikatan hidrogen antara rantai chitosanamylose-amylopectin. Tapi itu membuat bioplastik menjadi kompak dan kaku, sehingga perpanjangannya di nilai break bioplastik menurun. Efek sebaliknya diberikan oleh sorbitol (platicizer). Sorbitol dapat meningkatkan volume bebas di antara molekul-molekul polimer, sehingga meningkatkan perpanjangan pada nilai putus bioplastik. Sorbitol akan melemahkan dan melunakkan struktur bioplastik sehingga menurunkan nilai kekuatan tarik bioplastik. Meningkatnya suhu pemanasan larutan bioplastik menyebabkan nilai kekuatan tarik bioplastik menurun dan nilai perpanjangan putus meningkat.

Menurut penelitian Sinaga dkk (2014), semakin banyak gliserol yang ditambahkan maka sifat kekuatan tariknya akan semakin rendah, tetapi jika gliserol yang ditambahkan terlalu sedikit maka bioplastik yang dihasilkan akan mudah mengalami keretakan/kurang elastis. Penambahan gliserol dapat menurunkan kekuatan intermolekuler bioplastik diantara rantai polimer dan meningkatkan fleksibilitas bioplastik. Semakin banyak plasticizer (pemlastis) yang ditambahkan maka kekuatan tarik akan berkurang. Semakin banyak gliserol yang ditambahkan maka sifat pemanjangan saat putusakan semakin tinggi, tetapi jika gliserol yang ditambahkan terlalu sedikit maka bioplastik yang dihasilkan kurang elastis. Penambahan gliserol akan meningkatkan mobilitas molekuler rantai polimer yang

20

ditunjukkan dengan bioplastik semakin elastic sehingga perpanjangan saat putus cenderung akan meningkat. Sedangkan pada penelitian Layudha dkk (2017), dikatakan bahwa penambahan gliserol mempengaruhi sifat mekanik berupa kekuatan tarik bioplastik dari air cucian beras, nilai kuat tarik pada bioplastik-gliserol menurun seiring dengan banyaknya penambahan gliserol dan Penambahan kitosan mempengaruhi sifat mekanik berupa kekuatan tarik bioplastik dari air cucian beras, nilai kuat tarik pada bioplastikkitosan menurun seiring dengan banyaknya penambahan kitosan.

21

BAB III METODE PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium Teknologi Agrokimia, Jurusan Teknik Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Brawijaya, Malang. Pengujian sifat mekanik bioplastik kulit pisang di lakukan di Laboratorium Pengujian Mutu dan Keamanan Pangan Jurusan Teknologi Hasil Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Brawijaya, Malang. Proses pembuatan bioplastik dilakukan selama 4 bulan dan dimulai dari bulan Februari hingga bulan Mei 2019

3.2. Alat dan Bahan Penelitian

3.2.1. Alat

Peralatan yang digunakan untuk mebuat pati kulit pisang raja nangka adalah pisau, bak penampung atau baskom, timbangan digital, kain saring, loyang, kertas, blender, pompa hidrolik, grinder, dan ayakan mesh 60. Alat yang digunakan dalam pembuatan biplastik kulit pisang yaitu, beaker glass, hotplate, spatula, timbangan digital, magnetic stirrer, gelas ukur,

pipet ukur, termometer, peenggaris, plat kaca dan oven.

3.2.2. Bahan

Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah kulit pisang raja nangka (UKM Az-Zahira, Gondanglegi), pati kulit pisang raja nangka, air, gliserol, kitosan, aquades, asama asetat dan asam sitrat. Gliserol berfungsi sebagai platicizer untuk meningkatkan sifat elastis pada bioplastik. Kitosan berfungsi untuk meperbaiki transparansi dan ebagai pengawet bioplastik. Asam asetat berfungsi sebagai pelarut kitosan, selain itu asam asetat mampu meningkatkan sifat fisik dan mekanik dalam pembuatan bioplastik. Asam sitrat berfungsi sebagai penghambat oksidasi pada kulit pisang, sehingga dapat

22

dihasilkan pati kulit pisang raja nangka yang memiliki warna cerah.

3.3. Batasan Masalah

Batasan masalah pada penelitian ini antara lain : 1. Penelitian dilakukan pada sklala laboratorium. 2. Kulit pisang yang digunakan merupakan kulit pisang raja

nangka yang masih mentah atau setengah matang. 3. Bahan asam asetat sebanyak 1ml setiap formulasinya 4. Konsentrasi kitosan yang diguanakan dalam formulasi yaitu

sebesar, 1 gr, 3gr, dan 5 gr. 5. Konsentrasi gliserol yang digunakan sebanyak 3ml, 4ml dan

5ml setiap formulasinya. 6. Penelitian tidak membahas aspek biaya.

3.4. Rancangan Penelitian

Rancangan penelitian ini menggunakan Rancangan Komposit Terpusat dengan 2 faktor atau Central Composite Design (CCD) pada metode RSM. Software yang digunakan adalah Design Expert 7.15. variabel pada rancangan ini adalah

konsentrasu kitosan (gr) dan gliserol (ml), sedangkan respon yang dicari nilainya adalah elongasi (%), kuat tarik (KgF.cm2), dan kuat tusuk (KgF.cm2). Metode penelitian menggunakan

Response Surface Methodology yang bertujuan untuk mencari

konsentrasi kitosan dan gliserol yang paling optimum untuk menghasilkan bioplastik yang sesuai. Rancangan ini didasarkan pada hasil penelitian sebelumnya dan dikombinasikan dengan penelitian pendahuluan. Terdapat 2 faktor yaitu X1 dan X2. Setiap faktor terdiri dari tiga level yaitu -1, 0 dan +1. Level -1 merupakan nilai terendah dan +1 nilai tertinggi, sedangkan 0 merupakan titik pusat.

1) Konsentrasi Kitosan

X1 → (X1 = -1) (X1 = 0 ) (X1 = +1)

= 1 gram = 3 gram = 5 gram

Jarak antar level faktor = 2

23

2) Konsentrasi Gliserol

X2 → (X2 = -1) (X2 = 0 ) (X2 = +1)

= 3 ml = 4 ml = 5 ml

Jarak antar level faktor = 1 Sedangkan untuk respon yang diuji adalah : Y1 : elongasi Y2 : kuat tarik Y3 : kuat tusuk

Tahap selanjutnya adalah menetapkan level-level faktor yang sesuai dengan titik pusat X1 = 0 dan X2 = 0. Pada faktor konsentrasi kitosan hubungan antara variabel X1 dengan variabel asli dapat dinyatakan sebagai berikut:

, A = 2 X1 + 3……..................………………..(1)

Pada faktor konsentrasi gliserol hubungan antara variabel X2 dengan varia bel asli dapat dinyatakan sebagai berikut:

, A = 1 X2 + 4………….................……….…..(2)

1. Penelitian ini menggunakan dua faktor maka nilai k=2, sehingga dengan menggunakan rumus , didapatkan hasil =1,414.

2. Menentukan level-level faktor yang bersesuaian dengan nilai = -1,414 dan = 1,414 dengan perhitungan melalui hubungan variabel X1 dan X2 dengan variabel asli dalam persamaan (1) dan (2). Dari persamaan (1) diketahui bahwa :

Untuk X1 = -1,414, maka A = 3 (-1,414) + 40 = 0,17

Untuk X1 = 1,414, maka A = 3 (1,414) + 40 = 5,83

Dari persamaan (2) diketahui bahwa:

Untuk X2 = -1,414, maka B = 4 (-1,414) + 20 = 2,59

24

Untuk X2 = 1,414, maka B = 4 (1,414) + 20 = 5,41

Kedua faktor yang telah ditentukan sebelumnya kemudian akan dimasukkan ke dalam software Design Expert 7.1.5 dan didapatkan rancangan kombinasi perlakuan Central Composite Design (CCD) dengan kombinasi 2 faktor dan 3 respon. Software akan menganalisis model yang paling sesuai dengan kondisi respon sehingga akan memunculkan titik optimal dari kombinasi faktor yang akan dilakukan penelitian. Ketika menentukan titik optimum yang diinginkan dalam Response Surface Methodology dengan rancangan CCD, diharuskan untuk menentukan daerah percobaan yang berada di sekitar titik pusat. Daerah percobaan tersebut terdiri dari 3 taraf dari setiap variabel yang dikode dengan -1, 0, +1. Variabel kode -1 menunjukkan nilai variabel terendah, variabel kode 0 menunjukkan nilai variabel tengah, variabel kode +1 menunjukkan nilai variabel tertinggi dengan range antara -1, 0, +1 harus sama (Montgomery, 2001). Menentukan nilai α = 2k/4, penelitian ini menggunakan tiga faktor sehingga nilai k = 2. Nilai α = 22/4 = 1,414. Menentukan level-level yang bersesuaian dari nilai – α = - 1,414 dan α = 1,414. Selanjutnya program akan menampilkan 13 perlakuan, pengkodean dan level asli (variabel asli) dapat dilihat pada Tabel 3.1.

25

Tabel 3.1 Tabel Rancangan Percobaan

No.

Variabel Kode Variabel Aktual Respon

X1 X2 Konsentrasi Kitosan

(gr)

Konsentrasi Gliserol

(ml)

Elongasi (%)

Kuat Tarik (KgF.cm

2)

Kuat Tusuk (KgF. cm

2)

1. 0 -1.414 3 2.59 Y1 Y2 Y3

2. -1 -1 1 3 Y1 Y2 Y3

3. 0 1.414 3 5.41 Y1 Y2 Y3

4. 1 1 5 5 Y1 Y2 Y3

5. 0 0 3 4 Y1 Y2 Y3

6. -1 1 1 5 Y1 Y2 Y3

7. 1 -1 5 3 Y1 Y2 Y3

8. 0 0 3 4 Y1 Y2 Y3

9. 1.414 0 5.83 4 Y1 Y2 Y3

10. 0 0 3 4 Y1 Y2 Y3

11. -1.414 0 0.17 4 Y1 Y2 Y3

12. 0 0 3 4 Y1 Y2 Y3

13. 0 0 3 4 Y1 Y2 Y3

3.5. Prosedur Penelitian

Prosedur penelitian merupakan serangkaian kegiatan yang dilaksanakan secara teratur dan sistematis untuk mencapai tujuan-tujuan penelitian. Prosedur penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.1. Secara garis besar proses pembuatan bioplastik ini terbagi menjadi 2 tahap, yaitu proses pembuatan pati kulit pisang dan tahapan proses pembuatan film bioplastik. Dilanjutkan dengan tahapan pengujian . Penelitian diawali dengan mengidentifikasi masalah yang diikuti dengan studi literatur. Dilanjutkan dengan menentukan hipotesis dan rancangan percobaan. Kemudian dilakukan uji sifat mekanik

26

serta perhitungan untuk analisis data. Selanjutnya menentukan perlakuan terbaik dan didapatkan kesimpulan dari penelitian.

Gambar 3.1 Diagram Alir Prosedur Penelitian

Mulai

Identifikasi Masalah

Studi Literatur

Penelitian Pendahuluan

Penentuan Hipotesis dan Rancangan Percobaan

Penelitian

Analisis Data Metode RSM

Perlakuan terbaik

Kesimpulan

Selesai

Variasi Perlakuan : 1. Konsentrasi Kitosan

(A1, A2, A3) 2. Konsentrasi Gliserol

(B1, B2, B3)

27

3.5.1. Perumusan Masalah

Rumusan masalah merupakan langkah awal yang harus dilakukan dan bertujuan untuk mengkaji masalah yang akan diteliti. Rumusan masalah pada penelitian ini adalah efektivitas penambahan konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol untuk bioplastik dengan sifat mekanik yang baik.

3.5.2. Studi Literatur

Studi literatur bertujuan untuk mempelajari teori yang berhubungan dengan penelitian yaitu proses pembuatan bioplastik kulit pisang dan membandingkan teori yang ada dengan hasil penelitian. Literatur yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari berbagai macam sumber seperti buku, jurnal ilmiah, artikel ilmiah dan website. Studi literatur dilakukan terkait dengan bioplastik, pengaruh kitosan, gliserol dan uji fisik, mekanik maupun organoleptik.

3.5.3. Hipotesis dan Metode Rancangan

Penentuan hipotesis pada penelitian ini dilakukan dengan pendugaan sementara berdasarkan rumusan masalah yang telah diperoleh. Sedangkan metode rancangan yang digunakan dalam penelitian ini ditentukan berdasarkan hipotesis yang diperoleh. Jenis rancangan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Response Surface Methodology (RSM) dengan Central Composite Design (CCD) dengan menggunakan 2 faktor dan 3

respon.

3.5.4. Pelaksanaan Penelitian dan Analisis Data

Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan dan proses. Penelitian tahap awal dilakukan pada bulan Februari 2019 hingga Mei 2019 di Laboratorium Teknologi Agrokimia Jurusan Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya. Kemudian penelitian tahap kedua yaitu melakukan analisis data, pengujian karakteristik dan

28

kenampakan bioplastik dilakukan pada bulan Mei di Laboratorium Daya dan Mesin Pertanian di Jurusan Keteknikan Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya.

3.5.5. Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan juga diperoleh berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan. Sedangkan saran diperoleh berdasarkan hasil evaluasi atas penelitian yang dilakukan dengan tujuan agar penelitian selanjutnya dapat memperbaiki kekurangan dari penelitian ini.

3.6. Pelaksanaan Penelitian

Proses pembuatan bioplastik ini terdiri dari 2 tahapan yaitu tahapan pembuatan bubuk pati dari kulit pisang dan tahapan pembuatan film bioplastik.

1. Pembuatan Pati Kulit Pisang Nangka

Prosedur pembuatan bubuk pati kulit pisang nangka adalah sebagai berikut :

a. Kulit pisang nangka dicuci bersih dan dipotong dadu b. Kulit pisang diremdam dalam larutan asam sitrat

selama 1 malam c. Kulit pisang dilakukan pencucian kembali d. Kulit pisang diblender sampai halus e. Kulit pisang yang telah diblender kemudian disaring f. Kulit pisang dilakukan dua kali pemblenderan dan

penyaringan g. Ampas kulit pisang kemudian di pressing dengan

menggunaan pompa hidrolik h. Kemudian proses pengendapan sari pati kulit pisang

selama 24 jam hingga diperoleh pati basah i. Dilakukan pencucian pati hingga air sisa endapan

berwarna bening j. Selanjutnya endapan pati disaring dan dipisahkan

dengan air

29

k. Proses pengeringan pati kulit pisang nangka dengan menggunakan cahaya matahari

l. Penumbukan pati kering dan penggilingan dengan grinder

m. Bubuk pati kulit pisang di ayak menggunakan mesh 60 n. Hasil pati bubuk kulit pisang. Diagram alir pembuatan pati kulit pisang nangka dapat

dilihat pada Lampiran 2.

2. Pembuatan Bioplastik

Berikut ini adalah langkah pembuatan film bioplastik kulit pisang nangka :

a. Persiapan alat dan bahan (bubuk pati kulit pisang nangka)

b. Pelarutan kitosan dengan asam asetat dan aquades pada suhu 100oC

c. Pelarutan pati kulit pisang dengan aquades pada suhu 60oC

d. Pencampuran gel kitosan, larutan pati dan gliserol

e. Dipanaskan dan diaduk pada suhu 60oC dengan kecepatan 200 rpm selama 30 menit

f. Kemudian didinginkan selama 10 menit g. Selanjutnya adalah proses pencetakan dengan

menggunakan plat kaca h. Dikeringkan selama kurang lebih 24 jam dalam oven

pada suhu 45oC i. Diperoleh hasil film bioplastik dari kulit pisang nangka.

Diagram pembuatan bioplastik dapat dilihat pada Lampiran 2.

3.7. Parameter Uji

3.7.1. Parameter Uji Bubuk Pati

Parameter pengujian warna bubuk pati kulit pisang nangka dilakukan dengan cara membandingkan dengan tabel warna

30

pada standar ASTM. Tingkatan warna yang menandakan kualitas bubuk pati dari yang baik ke buruk ditunjukkan dengan warna putih, putih kecoklatan, coklat, dan hitam. Bubuk yang memiliki kualitas baik dinyatakan minimal harus memiliki warna putih kecoklatan. Uji lainnya yaitu uji kandungan pati dilakukan dengan penambahan laruatan iodin encer. Apabila penambahan larutan iodin mengubah bubuk menjadi warna biru pekat, maka sampel tersebut mengandung pati. Kemudian pengujian kadar air dengan acuan standar ASTM yaitu maksimal kadar air 16% (Wuryati, 2008). Selain itu, bubuk pati juga harus lolos ukuran standar ayakan yaitu 60 mesh.

3.7.2. Parameter Uji Bioplastik

Parameter yang diamati terhadap bioplastik yaitu uji elongasi, kuat tarik dan kuat tusuk. Pengujian film bioplastik dapat dimulai dari warna film yang disesuaikan dengan target awal yaitu putih kecoklatan. Pengujian kuat tarik dan kuat tusuk mengacu pada standar ASTM yaitu secara berturut-turut minimal sebesar 12,24 N/m2 dan 10,01 N/m2. Uji elastisitas akan dilakukan dengan tensile strength instrument mengacu pada

(Cuq et al, 1996). Kemudian ketebalan film bioplastik maksimal

setebal 0,01 mm2 tetapi pada penelitian ini tidak dilakukan pengujian karena peralatan yang terbatas.

3.8. Analisis Data

Analisis data dilakukan dengan menggunakan software Design Expert 7.1.5. Metode yang digunakan adalah RSM (Response Surface Methodology) dengan CCD (Central Composite Design). Perbandingan ketepatan antara prediksi

dan hasil variabel dan hasil penelitian dianalisis menggunakan ANOVA (Analysis of Variance). Data yang diperoleh berupa formulasi terbaik dari faktor yang telah ditentukan. Pengolahan data hasil dari penelitian dilakukan menggunakan program Design Expert 7.1.5 dengan trial version yang didownload dari alamat web www.statease.com. Data dimasukkan pada rancangan komposit terpusat 2 faktor dengan respon elastisitas,

http://www.statease.com/

31

kuat tarik, dan kuat tusuk. Langkah analisa data menggunakan Desain Expert 7.1.5 adalah sebagai berikut:

1. Langkah pertama, dibuka program Desain Expert 7.1.5 Trial Version. Kemudian pilih metode Respon Surface dan pilih desain dengan rancangan komposit terpusat (Cental Composit).

2. Banyaknya faktor dimasukkan yaitu 2 faktor (konsentrasi kitosan dan gliserol) dan dilengkapi dengan nama faktor beserta satuannya. Kemudian dimasukkan batas minimal (-1) dan maksimal (+1) setiap faktor.

3. Kemudian dimasukkan jumlah respon yang akan dioptimalkan dan ditulis nama beserta satuan respon tersebut.

4. Data hasil penelitian yang terkait dengan respon dimasukkan pada kolom respon untuk setiap perlakuan untuk dilakukan analisis lebih lanjut.

5. Hasil dari analisis respon dibuka dan dilihat untuk mengetahui hasil perhitungan analisa ragam ANOVA. Kemudian Kurva 3 dimensi dilihat untuk mengetahui hubungan antara faktor perlakuan.

6. Solusi optimal menggunakan Desain Expert 7.1.5 dapat dilihat pada menu numerical optimization dan dipilih opsi solution pada respon.

3.9. Penentuan Perlakuan Terbaik

Perlakuan terbaik dilakukan untuk menentukan pilihan terbaik berdasarkan sejumlah analisis data terhadap parameter yang dikaji sesuai tujuan penelitian. Pemilihan perlakuan terbaik dapat dilakukan dengan cara membandingkan data yang diperoleh dengan standard ASTM (1995) dan literatur pendukung. Kemudian setelah hasil prediksi dari program diperoleh selanjutnya dilakukan verifikasi. Kemudian, hasil verifikasi dibandingkan dengan prediksi program dan dihitung nilai perbedaan atau simpangannya.

32

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Profil UKM

Survei UKM dilakukan pada Bulan Desember 2018 di daerah Kecamatan Gondanglegi, Kabupaten Malang. UKM ini bergerak pada bidang usaha pengolahan keripik pisang yang berbahan dasar pisang jenis raja nangka. UKM Az-Zahirah didirikan oleh Bapak Hadari pada tahun 2010 dan saat ini hanya memiliki 3 orang tenaga kerja. Tenaga kerja yang digunakan hanya dari keluarga Bapak Hadari sendiri yaitu istri, adik dan ibunya. UKM Az-Zahirah mampu memproduksi sekitar 15-30 kg keripik pisang setiap harinya. Bagi pemilik UKM terdapat beberapa kendala yang terdapat pada UKMnya, seperti kurangnya tenaga kerja sedangkat permintaan konsumen yang terus meningkat, tidak stabilnya harga bahan baku pisang, dab permasalahan limbah yang dihasilkan dari kegiatan produksi. Produksi keripik pisang ini menyisakan limbah padat berupa kulit pisang. Sesuai informasi yang diperoleh limbah padat ini menjadi salah satu kendala bagi UKM dalam permasalahan pembuangannya. Limbah kulit pisang pada hasil sisa produksi keripik pisang dibuang pada galian tanah dipekarangan rumah tanpa adanya pemanfaatan yang baik seperti pada Gambar 4.1. Apabila dibiarkan dapat menjadi sarang perkembangbiakan jamur dan bakteri patogen yang dapat berdampak pada penyebaran penyakit (Febrianto dkk, 2014). UKM Az-Zahirah mampu meproduksi sekitar 10 karung yang setara dengan 130 kg limbah kulit pisang setiap harinya, dan jika dibuang maka limbah akan menumpuk dan dapat menimbulkan bau tidak sedap karena proses pembusukan. Berdasarkan permasalahan tersebut maka dilakukan identifikasi untuk menyelesaikan permasalahan limbah, yaitu dengan pemanfaatan limbah kulit pisang agar tidak menimbulkan pencemaran pada lingkungan dan memiliki nilai jual.

33

Gambar 4.1 Kenampakan Limbah Kulit Pisang UKM Az-Zahirah

Jumlah produksi limbah kulit pisang pada UKM Az-Zahirah yang melimpah ini mengindikasikan bahwa terdapat potensi untuk pengembangan dan pemanfaatan limbah kulit pisang untuk diolah menjadi produk bernilai jual. Sebagai peneliti saya mencoba menjalin kerjasama dengan UKM untuk mengambil limbah kulit pisang secara rutin untuk melakukan penelitian pembuatan bioplastik berbahan dasar kulit pisang raja nangka. Pemilik UKM setuju untuk menjalin hubungan kerjasama, karena bagi pemilik usaha hal tersebut juga dapat berdampak baik. Bagi UKM kerjasama ini mampu menyelesaikan permasalahan UKM, yaitu penumpukan limbah dengan mengolahnya menjadi produk yang bermanfaat dan bernilai jual.

4.2. Karakteristik Bahan Baku

Bahan baku yang digunakan dalam pembuatan bioplastik adalah kulit pisang raja nangka yang berusia muda atau mentah dengan warna kulit berwarna hijau. Bahan baku ini sesuai dari sisa hasil proses produksi pembuatan keripik pisang pada UKM Az-Zahirah. UKM Az-Zahiran menggunakan bahan baku pisang mentah, hal ini bertujuan untuk mempertahankan cita rasa dan menciptakan sifat krispi atau renyah pada keripik. Pisang yang terlalu matang dikhawatirkan kandungan pati dalam pisang maupun kulitnya sudah tereduksi menjadi gula sederhana dan komponen lainnya. Kandungan pati pada buah pisang yang masih muda lebih dominan dibandingkan pisang yang telah matang, karena sebagian besar kandungan pati akan digantikan

34

oleg sukrosa, glukosa, fruktosa, serta sejumlah kecil maltosa (Mudjayanto dan Kustiyah, 2006). Buah pisang yang belum masak memiliki kandungan pati yang cukup tinggi, mencapai 70% dari berat keringnya. Pati pisang juga memiliki kemampuan dalam menyerap air. Pati pisang akan larut pada suhu 60oC disertai dengan pengadukan (Nursihan dan Anwar, 2008). Tingkat resistensi pati dari 11 jenis pisang terhadap serangan enzim alfa amilase dan amiloglukosidase berbeda-beda dan dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor antara lain kandungan amilosa dan amilopektin, struktur fisik, derajat gelatinisasi (Goni et al., 1996).

Menurut Nurfajrin dan Zakiah. (2015), kulit pisang nangka memiliki kadar air sebesar 85,86% dan kadar pati sebesar 13,23%. Sedangkan kulit pisang agung memiliki kadar air sebesar 87,91% dengan kadar pati sebesar 11,99%. Kemudian pisang raja memiliki kadar air sebesar 68,90% dan pisang candi memiliki kadar air sebesar 70%. Hal tersebut telah sesuai dengan standar ASTM (American Standard Testing and Material) (1998) yang menyatakan bahwa kadar air minimal

sebesar 0,16%. Kandungan pati yang terdapat dalam bahan baku merupakan faktor utama yang berperan karena komponen kimia dalam pati berpengaruh terhadap sifat fisik dan mekanik dari bioplastik yang dihasilkan. Uji pati dapat dilakukan secara kualitatif. Pada prinsipnya, pengujian dilakukan dengan melihat perubahan warna yang terjadi. Proses yang dapat dilakukan yaitu menimbang pati kulit pisang yang telah dihasilkan sebanyak 0,5 mg, kemudian ditetesi larutan iodine sebanyak 5-10 tetes dan dilihat perubahan warna yang terjadi. Perubahan warna menjadi biru menunjukkan sampel mengandung amilum dan warna merah mengandung amilopektin. Setelah dilakukan pengamatan, ternyata perubahan warna mengarah ke warna biru, sehingga pati kulit pisang nangka yang dihasilkan ternyata mengandung amilum (Winarno, 2008).

4.2.1. Hasil Pengujian Bahan Baku

Pengujian bahan baku dilakukan dengan mengetahui kandungan pati yang terdapat pada bubuk pati kulit pisang yang

35

telah dibuat. Pengujian pati menggunakan uji iodin, yang hasil ujinya ditandai dengan adanya perubahan warna menjadi biru pekat pada sampel setelah ditambahkan iodin encer. Sehingga dapat disimpulkan bahwa bubuk pati kulit pisang memiliki kandungan pati. Gambar pengujian dapat dilihat pada Gambar 4.2. selain itu, bubuk pati kulit pisang telah lolos ayak ukuran 60 mesh dan telah sesuai dengan standar ASTM. Hasil ini menunjukkan bahwa kualitas bubuk pati kulit pisang telah baik, sehingga layak digunakan sebagai bahan baku pembuatan plastik dengan tekstur yang halus. Apabila bubuk tidak lolos 60 mesh maka bubuk tersebut akan sulit homogen dengan campuran atau bahan yang lain, sehingga lapisan film menjadi kasar.

Gambar 4.2 Pengujian Pati dengan Larutan Iodin

36

4.3. Hasil Uji Sifat Mekanik

Tabel 4.1 Hasil Uji Mekanik

No.

Variabel Kode Variabel Aktual Respon

X1 X2

Konsentrasi

Kitosan (gr)

Konsentrasi

Gliserol (ml)

Elongasi (%)

Kuat Tarik

(KgF.cm2)

Kuat Tusuk

(KgF.cm2)

1. 0 -1.414 3 2.59 7.05 0.0987** 4.85628**

2. -1 -1 1 3 3.45 0.0918 1.41523*

3. 0 1.414 3 5.41 6.25 0.00956 2.89086

4. 1 1 5 5 5 0.0325 1.41523

5. 0 0 3 4 2.85* 0.0583 2.83086

6. -1 1 1 5 6.26 0.00629* 1.49523

7. 1 -1 5 3 9.75** 0.0425 2.81523

8. 0 0 3 4 3.45 0.0313 2.10986

9. 1.414 0 5.83 4 7.35 0.0625 1.47623

10. 0 0 3 4 6.25 0.0725 1.47523

11. -1.414 0 0.17 4 5.25 0.0718 1.41523

12. 0 0 3 4 5 0.0429 2.13086

13. 0 0 3 4 6.15 0.0625 1.69523

Keterangan : *) = Hasil Uji Terendah **) = Hasil Uji Tertinggi

Hasil uji sifat mekanik bioplastik dapat dilihat melalui hasil nilai uji yang telah dilakukan pada setiap sampel atau kombinasi perlakuan. Hasil pengujian respon elongasi, kuat tarik dan kuat tusuk dapat dilihat pada Tabel 4.1. Berdasarkan hasil uji yang telah dilakukan pada Tabel 4.1 diketahui bahwa nilai elongasi tertinggi terdapat pada sampel 7 yaitu sebesar 9.75% dan nilai terendah terdapat pada sampel 5 yaitu sebersar 2.28%. Pada nilai kuat tarik dapat dilihat bahwa nilai tertinggi terdapat pada sampel 1 yaitu sebesar 0.0987 KgF.cm2, dan nilai terendah

37

terdapat pada sampel 6 yaitu sebesar 0.00629 KgF.cm2. Sedangkan pada nilai kuat tusukdapat dilihat bahwa nilai tertinggi terdapat pada sampel 1 yaitu sebesar 4.85628 KgF.cm2 dan nilai terendah terdapat pada sampel 2 yaitu sebesar 1.41523 KgF.cm2. Nilai hasil uji setelah digrafikkan akan terlihat hasil yang signifikan setiap sampelnya. Grafik nilai hasil uji elongasi dapat dilihat pada Gambar 4.3, grafik nilai hasil uji kuat tarik dapat dilihat pada Gambar 4.4, dan grafik nilai hasil uji tusuk tarik dapat dilihat pada Gambar 4.5.

Gambar 4.3 Nilai Hasil Uji Elongasi Berdasarkan Urutan

Terendah ke Tertinggi

2.850 3.450 3.450

5.000 5.000 5.250

6.150 6.250 6.250 6.260 7.050 7.350

9.750

0.000

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

5 2 8 4 12 11 13 3 10 6 1 9 7

Elo

ng

as

i (%

)

Kombinasi Perlakuan (Sampel)

38

Gambar 4.4 Nilai Hasil Uji Kuat Tarik Berdasarkan Urutan


Gambar 4.5 Nilai Hasil Uji Kuat Tusuk Berdasarkan Urutan


Grafik hasil uji elongasi terendah hingga tertinggi dapat dilihat pada Gambar 4.3, nilai elongasi tertinggi yaitu sebesar 9.75% dengan kombinasi perlakuan konsentrasi kitosan sebesar 5 gr dan konsentrasi gliserol sebesar 3 ml, sedangkan nilai elongasi terendah yaitu sebesar 2.85% dengan kombinasi perlakuan konsentrasi kitosan sebesar 3 gr dan konsentrasi

0.006 0.010

0.031 0.033

0.043 0.043

0.058 0.063 0.063

0.072 0.073

0.092 0.099

0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

6 3 8 4 7 12 5 9 13 11 10 2 1

Ku

at

Tari

k (

Kg

F/c

m2)


0.006 0.010

0.031 0.033

0.043 0.043

0.058 0.063 0.063

0.072 0.073

0.092 0.099

0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

6 3 8 4 7 12 5 9 13 11 10 2 1

Ku

at

Tu

su

k (

Kg

F/c

m2)


39

gliserol sebesar 4 ml. Berdasarkan grafik hasil uji kuat tarik terendah hingga tertinggi yang dapat dilihat pada Gambar 4.4, nilai kuat tarik tertinggi yaitu sebesar 0.0987 KgF.cm2 dengan kombinasi perlakuan konsentrasi kitosan sebesar 3 gr dan konsentrasi gliserol sebesar 2.59 ml, sedangkan nilai kuat tarik terendah yaitu sebesar 0.00629 KgF.cm2 dengan kombinasi perlakuan konsentrasi kitosan sebesar 1 gr dan konsentrasi gliserol sebesar 5 ml. Sedangkan pada Gambar 4.5 terdapat grafik hasil uji kuat tusuk terendah hingga tertinggi yang dapat dijelaskan bahwa nilai kuat tusuk tertinggi yaitu sebesar 4.85628 KgF.cm2 dengan kombinasi perlakuan konsentrasi kitosan sebesar 3 gr dan konsentrasi gliserol sebesar 2.59 ml, sedangkan nilai kuat tusuk terendah yaitu sebesar 1.41523 KgF.cm2 dengan kombinasi perlakuan konsentrasi kitosan sebesar 1 gr dan konsentrasi gliserol sebesar 3 ml.

4.4. Analisis Desain Komposit Terpusat Hasil analisa desain komposit terpusat 3 respon terkait dapat dilihat pada Tabel 4.2 :

Tabel 4.2 Analisis Desain Komposit Terpusat 3 Respon

Respon Model

Sum of

Squares

(p-value)

Lack of

Fit

(p-value)

Summary

Statistics

(PRESS)

Standard

Deviation

Adjusted

R2

Elongasi 2FI 0.0485 0.6501 28.54 1.41 0.5660

Kuat

Tarik

2FI 0.0018 0.6638 4.64. 103 0.015 0.7961

Kuat

Tusuk

Quadratic 0.0475 0.2024 15.80 0.66 0.7437

Analisis mengunakan desain komposit terpusat (CCD)

memiliki beberapa model statistik yang ditawarkan untuk menganalisis data hasil penelitian. Model statistik tersebut

diantaranya adalah model linier dengan bentuk perasamaan y=

0 + 1x1 + x2, model interaksi dua faktor (2FI) dengan

bentuk persamaan y = 0 + 1x1 + 2x2 + 3x1x2, model

kuadratik dengan bentuk persamaan y = 0 + 1x1 + 2x2 +

3x12 + 4x22 + 5x1x2, dan model kubik. Kelima model

40

tersebut dipilih yang paling sesuai dengan respon optimum berdasarkan dari Sequential Model Sum of Squeres, Lack of Fit Test dan Model Summary Statistic. Berdasarkan Tabel 4.2

analisis desain komposit terpusat dapat dilihat bahwa pada respon elongasi terpilih model 2FI, pada respon kuat tarik terpilih 2FI dan pada respon kuat tusuk terpilih model quadratic.

Ketiga uji dilakukan untuk sampel yang sudah ditentukan berdasarkan metode Response Surface Methodology yang telah dilakukan dengan bantuan program design expert. Hasil uji elongasi terdiri dari 13 sampel dengan perlakuan. Menurut Sun et al (2008) semakin tinggi nilai elongasi maka semakin baik

kualitas plastik yang dibuat, artinya sifat pemanjangan saat putus semakin tinggi dan plastik memiliki kelenturan yang tinggi atau tidak mudah retak. Hasil respon elongasi terbaik yaitu 9.75% dengan kombinasi perlakuan konsentrasi kitosan sebesar 5 gr dan konsentrasi gliserol sebesar 3 ml. Hal tersebut menunjukkan jika variabel berpengaruh pada respon elongasi. Berdasarkan tabel ANOVA, model yang terpilih untuk respon elongasi adalah Model 2F1.

Hasil uji tensile strength atau kuat tarik dari 13 sampel dengan perlakuan. Diketahui hasil kuat tarik yang diperoleh yaitu antara 0.00629 sampai 0.0987. Menurut Purwanti (2010), apabila kuat tarik semakin rendah maka sampel tersebut akan semakin mudah sobek atau putus, sedangkan apabila semakin tinggi nilainya maka akan semakin kuat. Hasil respon kuat tarik paling optimal yaitu 0.0987 KgF.cm2 dengan kombinasi perlakuan konsentrasi kitosan sebesar 3 gr dan konsentrasi gliserol sebesar 2.59 ml. Hal tersebut menunjukkan jika variabel berpengaruh pada respon kuat tarik. Berdasarkan tabel ANOVA, model yang terpilih untuk respon kuat tarik adalah 2FI.

Hasil uji puncture strength atau kuat tusuk dari 13 sampel dengan perlakuan. Diketahui hasil kuat tusuk yang diperoleh yaitu antara 1.41523 sampai dengan 4.85628. Menurut Purwanti (2010) apabila nilai kuat tusuk semakin rendah maka sampel tersebut akan semakin mudah putus, sedangkan apabila semakin tinggi nilainya akan semakin kuat. Hasil respon kuat tusuk optimal yaitu 4.85628 KgF.cm2 dengan kombinasi perlakuan konsentrasi kitosan sebesar 3 gr dan konsentrasi

41

gliserol sebesar 2.59 ml. Hal tersebut menunjukkan jika variabel berpengaruh pada respon kuat tusuk. Berdasarkan tabel ANOVA, model yang terpilih untuk respon kuat tusuk adalah Model Kuadratik.

4.4.1. Model dan Sequential Model Sum of Squares

Pemilihan model statistik yang sesuai berdasarkan Model Sum of Squares sebenarnya harus memiliki nilai p kurangdari

5% (p<0.05) yang artinya bahwa model memiliki tingkat kesalahan kurang dari 5%. Selain itu nilai p juga memiliki pengertian signifikansi statistik atau konsistensi hasil ketika diulang berkali-kali (Sugiarto, 2009). Respon elongasi terpilih model 2FI karena model tersebut memiliki nilai Sum of Squares kurang dari 0.05 (P<5%) atau sebesar 0.0485 yang dapat dilihat pada Lampiran 3. Diketahui bahwa sayarat suatu model diterima bernilai nyata apabila P model memiliki nilai kesalahan kurang dari 0.05, yang berarti model terpilih dapat menjelaskan hubungan variabel bebas dengan variabel respon. Hal tersebut menunjukkan bahwa variabel penambahan konsentrasi kitosan dan penambahan konsentrasi gliserol berpengaruh signifikan terhadap respon elongasi.

Respon kuat tarik diperoleh hasil model yaitu 2FI dengan nilai Sum of Squares sebesar 0,0018 (<5%) yang dapat dilihat pada Lampiran 3 menunjukkan peluang kesalahan model

kurang dari 5%. Hal tersebut menunjukkan bahwa variabel penambahan konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol berpengaruh signifikan terhadap respon kuat tarik. Sedangkan model untuk respon kuat tusuk adalah Kuadratik yang memiliki nilai sum of squares sebesar 0.0475 (<5%) yang dapat dilihat pada Lampiran 3 menunjukkan peluang kesalahan model lebih dari 5%. Hal tersebut menunjukkan bahwa variabel penambahan konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol berpengaruh signifikan terhadap respon kuat tusuk.

42

4.4.2. Lack of Fit

Pemilihan model selanjutnya didasarkan pada pengujian ketidaktepatan (Lack of Fit Test). Model yang dianggap tepat adalah model yang bersifat tidak nyata (insignificant) secara statistik. Model yang ditawarkan dalam program desain expert yaitu Linear, 2F1, Kuadratik, dan Kubik model yang dipilih harus yang berstatus atau bertuliskan “suggested”. Pemilihan model harus didasarkan pada hasil uji ketidaktepatan model (Lack of Fit) dengan model pemilihan berstatus “suggested”. Menurut Gasperz (1995), suatu model dianggap tepat untuk menjelaskan suatu permasalahan dari sistem yang dikaji adalah jika ketidaktepatan dari model bersifat tidak berbeda nyata secara statistik (>5%). Model yang dianggap tepat apabila simpangan dari model bersifat tidak beda nyata secara statistik pada taraf α tertentu, dalam kasus ini α yang digunakan adalah 0,05. Hasil perhitungan ketidaktepatan model secara lengkap (Lack of Fit) disajikan pada Lampiran 4.

Pengujian ketidaktepatan model (Lack of Fit), menyatakan model 2F1 sebagai model yang “suggested” untuk respon elongasi. Model yang terpilih memiliki nilai Lack of fit sebesar 0.6501 (>5%) yang menunjukkan variabel tidak berpengaruh signifikan terhadap respon elongasi. Sehingga ketidaktepatan pada hubungan antara variabel dengan respon elongasi sangat kecil.

Pengujian ketidaktepatan model (Lack of Fit), menyatakan model 2FI sebagai model yang “suggested” untuk respon kuat tarik. Model yang terpilih memiliki nilai Lack of fit sebesar 0.6638

(>5%) yang menunjukkan variabel tidak berpengaruh signifikan terhadap respon kuat tarik. Sehingga ketidaktepatan pada hubungan antara variabel dengan respon kuat tarik sangat kecil.

Pengujian ketidaktepatan model (Lack of Fit), menyatakan model Kuadratik sebagai model yang “suggested” untuk respon kuat tusuk. Model yang terpilih memiliki nilai Lack of fit sebesar 0.2024 (>5%) yang menunjukkan variabel tidak berpengaruh signifikan terhadap respon elongasi. Sehingga ketidaktepatan pada hubungan antara variabel dengan respon kuat tusuk sangat kecil.

43

4.4.3. Model Summary Statistic

Pemilihan model yang selanjutnya oleh program Design Expert DX 7.1.5 juga dilihat berdasarkan Model Summary Statistic. Menurut Estiasih dkk (2013) pada model Model Summary Statistic proses pemilihan model berdasarkan ringkasan model statistik. Parameter yang digunakan dalam memilih model adalah standar deviasi terendah, R-square tertinggi, Adjusted R-square tertinggi, Predicted R-square tertinggi dan PRESS (Prediction Error Sum of Squares) terendah. Nilai PRESS menunjukkan prediksi kesalahan jumlah kuadrat, semakin rendah nilai PRESS maka prediksi kesalahan akan semakin rendah pula dan variabel semakin berpengaruh terhadap respon (Kumari, dkk, 2008).

Nilai PRESS untuk respon elongasi berdasarkan Tabel 4.3 diperoleh sebesar 28.54. Nilai PRESS untuk model 2F1 ini

cukup besar namun paling kecil dibandingkan apabila dibandingkan dengan nilai PRESS model yang lain Lampiran 5. Hal itu berarti tingkat kesalahan jumlah kuadrat lebih kecil sehingga variabel berpengaruh terhadap respon elongasi.

Nilai PRESS untuk respon kuat tarik berdasarkan Tabel 4.3 yang diperoleh sebesar 4.64. 103. Nilai PRESS pada respon kuat tarik maemiliki nilai yang sangat kecil, namun nilai PRESS untuk model 2FI lebih kecil dibandingkan apabila dibandingkan dengan nilai PRESS model yang lain Lampiran 5. Hal itu berarti jika dilihat dari nilai PRESS maka tingkat kesalahan jumlah kuadrat lebih kecil sehingga variabel berpengaruh terhadap respon kuat tarik.

Nilai PRESS untuk respon kuat tusuk berdasarkan Tabel 4.3 yang diperoleh sebesar 15.80. Nilai PRESS untuk model Kuadratik ini cukup besar namun paling kecil dibandingkan apabila dibandingkan dengan nilai PRESS model yang lain Lampiran 5. Hal itu berarti tingkat kesalahan jumlah kuadrat lebih kecil sehingga variabel berpengaruh terhadap respon kuat tusuk.

44

4.4.4. Standard Deviation dan Adjusted R2

Standar deviasi menunjukkan tingkat keseragaman data, semakin kecil nilai standar deviasi maka semakin besar tingkat keseragaman data (Santoso, 2009). Standar deviasi pada respon elongasi yang diperoleh pada Tabel 4.3 sebesar 1.41. Selanjutnya nilai standar deviasi untuk respon kuat tarik diperoleh sebesar 0.015. Sedangkan untuk nilai standar deviasi pada respon kuat tusuk diperoleh sebesar 0.66. Ketiga nilai standar deviasi dari masing-masing respon tergolong kecil jika dibandingkan dengan nilai standar deviasi untuk model lainnya pada setiap respon Lampiran 6. Hal itu menunjukkan bahwa

tingkat keseragaman data semakin besar sehingga pengaruh variabel terhadap respon juga semakin besar.

Gumanti (2015), menyatakan bahwa nilai prediksi R2 merupakan prediksi hubungan antara variabel-variabel beban terhadap variabel kontrol yang dicari dari hasil prediksi jumlah kuadrat model. Penentuan model yang terbaik difokuskan pada nilai adjusted R2

yang maksimal (Myers dan Montgomery, 2002) Parameter “adjusted R2” digunakan untuk memperoleh nilai signifikansi variabel yang lebih tepat. Hal itu dikarenakan semakin kecil nilai R2 menunjukkan semakin lemahnya hubungan antara variabel dependent dan independent (Nisfiannoor, 2009). Menurut Nawari (2010), nilai R2 berkisar pada angka 0-1 dimana semakin mendekati 1 maka hubungan antar variabel akan semakin kuat.

Nilai adjusted R2 yang terpilih untuk respon elongasi yaitu

sebesar 0,5660 dan nilai tersebut jauh dari angka 1. Hal tersebut berarti variabel konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol berpengaruh terhadap respon kuat tarik hanya sebesar 56,60% sehingga pengaruhnya cukup kecil. Sisanya yaitu 43,40% dipengaruhi oleh variabel lainnya yang tidak dapat dijelaskan (Mulyadi, dkk, 2013). Variabel lain yang mempengaruhi yaitu seperti konsentrasi penambahan kitosan, gliserol dan konsentrasi pati. (Arini dkk, 2017).

Nilai adjusted R2 yang terpilih untuk respon kuat tarik yaitu

sebesar 0,7961 dan nilai tersebut mendekati angka 1. Hal tersebut berarti variabel konsentrasi kitosan dan konsentrasi

45

gliserol berpengaruh terhadap respon kuat tarik sebesar 79,61% sehingga pengaruhnya sangat besar. Sisanya yaitu 20,39% dipengaruhi oleh variabel lainnya yang tidak dapat dijelaskan (Mulyadi, dkk, 2013). Variabel lain yang mempengaruhi yaitu seperti konsentrasi penambahan kitosan, gliserol, pati dan tingkat homogenitas plastik (Arini dkk, 2017).

Nilai adjusted R2 yang terpilih untuk respon kuat tusuk

yaitu sebesar 0.7437 dan nilai tersebut mendekati angka 1. Hal tersebut berarti variabel konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol berpengaruh terhadap respon kuat tarik sebesar 74,37% sehingga pengaruhnya besar. Sisanya yaitu 25,63% dipengaruhi oleh variabel lainnya yang tidak dapat dijelaskan (Mulyadi, dkk, 2013). Variabel lain yang mempengaruhi yaitu seperti konsentrasi penambahan kitosan, gliserol, (Akbar, 2013). Berdasarkan dari seluruh analisis model yang terpilih pada 3 respon, digunakan untuk menjelaskan hubungan antara penambahan konsentrasi kitosan dan penmbahan konsentrasi gliserol terhadap elongasi, kuat tarik dan kuat tusuk dari bioplastik yang dapat dikatakan konsisten.

4.5. Analisis Ragam (ANOVA)

4.5.1. Elongasi

Hasil dari tiga proses pemilihan model yang telah dilakukan, model terbaik untuk permukaan respon elongasi adalah 2F1 dan selanjutnya dilakukan analisis ragam terhadap model 2F1. Model variabel yaitu Y1 (elongasi), konsentrasi kitosan (A), konsentrasi gliserol (B), interaksi antar variabel konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol (AB) Lampiran 7. Pada grafik 2F1 memberikan pengaruh yang signifikan terhadap respon elongasi ditunjukkan dari nilai p<5% (0,485). Hal tersebut menunjukkan bahwa ketiga variabel (A, B, AB) berpengaruh terhadap respon elongasi. Menurut Suhimi (2012), apabila nilai p (<0,05) maka model bersifat signifikan. Dimana persamaan regresi model 2F1 dari respon Y1 (elongasi) yang dipengaruhi konsentrasi kitosan (X1), konsentrasi gliserol (X2), konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol (X1 X2). Persamaan

46

polinomial mode ordo dalam bentuk variabel kode (coded) yang menggambarkan kondisi optimal adalah sebagai berikut :

Y1 = 6,70 + 4,28062 X1 + 2,45108 X2 – 0,94500 X1X2

Sedangkan, persamaan polinomial mode ordo dua dalam bentuk variabel sebenarnya (actual) yang menggambarkan kondisi optimal adalah sebagai berikut :

Y1 = -5,60924 + 1,00 X1 – 0.38 X2 – 1.89 X1X2

Persamaan aktual merupakan persamaan yang diperlukan untuk mengetahui respon elongasi yang akan dieperoleh apabila nilai faktor yang diperlakukan berbeda. Persamaan aktual koefisien X1X2 bertanda negative yang mengindikasikan

adanya titik stasioner maksimum dari permukaan respon yang didapatkan. Persamaan tersebut juga dapat digunakan untuk memprediksi respon yang mungkin diperoleh dengan berbagai taraf proporsi. Persamaan tersebut menunjukkan variabel yang paling berpengaruh untuk respon elongasi yaitu variabel penambahan konsentrasi kitosan dengan koefisien tertinggi yaitu pada koefisien X1 sebesar 4,28062.

4.5.2. Kuat Tarik

Hasil dari tiga proses pemilihan model yang telah dilakukan, model terbaik untuk permukaan respon kuat tarik adalah 2FI dan selanjutnya dilakukan analisis ragam terhadap model 2FI. Model variabel yaitu Y2 (kuat tarik), konsentrasi kitosan (A), konsentrasi gliserol (B), interaksi antar variabel konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol (AB) Lampiran 8. Pada grafik 2F1 memberikan pengaruh yang signifikan terhadap respon elongasi ditunjukkan dari nilai p<5% (0,485). Hal tersebut menunjukkan bahwa ketiga variabel (A, B, AB) berpengaruh terhadap respon elongasi. Menurut Suhimi (2012), apabila nilai p (<0,05) maka model bersifat signifikan. Dimana persamaan regresi model 2F1 dari respon Y2 (kuat tarik) yang dipengaruhi konsentrasi kitosan (X1), konsentrasi gliserol (X2), konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol (X1 X2). Persamaan

47

polinomial mode ordo dalam bentuk variabel kode (coded) yang menggambarkan kondisi optimal adalah sebagai berikut :

Y2 = 0,053 – 4,530 . 10-3 X1 - 0,028 X2 + 0,019 X1X2


Y2 = 0,28340 – 0,040020 X1 – 0,056013 X2 + 9,43875. 10-3 X1X2

Persamaan aktual merupakan persamaan yang diperlukan untuk mengetahui respon kuat tarik yang akan dieperoleh apabila nilai faktor yang diperlakukan berbeda. Persamaan aktual koefisien X2 bertanda negative yang mengindikasikan

adanya titik stasioner maksimum dari permukaan respon yang didapatkan. Persamaan tersebut juga dapat digunakan untuk memprediksi respon yang mungkin diperoleh dengan berbagai taraf proporsi. Persamaan tersebut menunjukkan variabel yang paling berpengaruh untuk respon kuat tarik yaitu variabel penambahan konsentrasi kitosan dan kpenambahan konsentrasi gliserol dengan koefisien tertinggi yaitu pada koefisien X1 X2 sebesar 9,43875. 10-3.

4.5.3. Kuat Tusuk

Hasil dari tiga proses pemilihan model yang telah dilakukan, model terbaik untuk permukaan respon kuat tusuk adalah Kuadratik dan selanjutnya dilakukan analisis ragam terhadap model Kuadratik tersebut. Model variabel yaitu Y3 (kuat tusuk), konsentrasi kitosan (A), konsentrasi gliserol (B), interaksi antar variabel konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol (AB), konsentrasi kitosan (A2), konsentrasi gliserol (B2) Lampiran 8.

Jika dilihat berdasarkan tabel ANOVA grafik Kuadratik memberikan pengaruh yang signifikan terhadap respon kuat tusuk ditunjukkan dari nilai p>5% (0,0475). Hal tersebut menunjukkan bahwa variabel tersebut berpengaruh terhadap respon kuat tusuk. Menurut Suhimi (2012), apabila nilai p lebih dari (>0,05) hal tersebut menunjukkan bahwa model bersifat

48

tidak signifikan. Persamaan regresi model Kuadratik dari respon Y3 (kuat tusuk) yang dipengaruhi konsentrasi kitosan (X1), konsentrasi gliserol (X2), konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol (X1 X2), konsentrasi kitosan (X1)2, konsentrasi gliserol (X2)2. Persamaan polinomial mode ordo dalam bentuk variabel kode (coded) yang menggambarkan kondisi optimal adalah sebagai berikut :

Y3 = 2,05 + 0,18 X1 – 0,51 X2 – 0,37 X1X2 – 0,52 X12 + 0,69 X22


Y3 = 11,54824 + 1,60781 X1 – 5,50925 X2 – 0,185 X1X2 – 0,12999 X12 + 0,69398 X22

Persamaan aktual merupakan persamaan yang diperlukan untuk mengetahui respon kuat tusuk yang akan dieperoleh apabila nilai faktor yang diperlakukan berbeda. Persamaan aktual diperlukan untuk mengetahui respon kuat tusuk yang akan didapatkan jika nilai variabel yang diperlukan berbeda. Pada persamaan tersebut koefisien X2, X1X2, X12 bertanda negative yang mengindikasikan adanya adanya stasioner maksimum dari permukaan respon yang didapatkan. Persamaan tersebut juga dapat digunakan untuk memprediksi respon yang mungkin diperoleh dengan berbagai taraf proporsi. Persamaan tersebut menunjukkan variabel yang paling berpengaruh untuk respon kuat tusuk yaitu variabel konsentrasi gliserol dengan koefisien tertinggi yaitu pada koefisien X2 yaitu sebesar 5,50925.

4.6. Respon Elongasi, Kuta Tarik dan Kuat Tusuk

4.6.1. Pengaruh Konsentrasi Kitosan dan Konsentrasi Gliserol terhadap Respon Elongasi Bioplastik

Pengaruh hubungan antara variabel konsentrasi kitosan (X1), konsentrasi gliserol (X2) terhadap respon elongasi dapat digambarkan melalui kontur plot dan grafik permukaan respon.

49

Respon elongasi digambarkan dalam kontur-kontur plot yang masing-masing koordinatnya menunjukkan taraf setiap variabel. Kontur yang muncul merupakan perwakilan dari nilai spesifik tinggi permukaan respon. Kurva plot kenormalan residual (normal plot of residual) mengindikasikan apakah residual (selisih antara respon aktual dengan nilai respon yang diprediksikan) mengikuti garis kenormalan (garis lurus) pada model terpilih. Titik-titik data yang semakin mendekati garis kenormalan menunjukkan data menyebar normal, yang berati hasil aktual akan mendekati hasil yang diprediksikan oleh respon dari desain komposit terpusat (Kumari et al., 2008). Berikut ini merupakan gambar yang menunjukkan kurva Normal Plot of Residual dari model yang telah disarankan terhadap respon elongasi. Kurva dapat dilihat pada Gambar 4.6.

Gambar 4.6 Kurva Normal Plot of Residual Terhadap Respon

Elongasi

Keakuratan model dapat diketahui melalui perbandingan nilai prediksi dari model yang dihasilkan. Gamabr 4.6 menunjukkan distribusi sebaran nilai aktual yang dinyatakan sebagai kotak dan nilai prediksi yang dinyatakan sebagai garis

50

linier. Menurut Kumari et al (2008), menyatakan bahwa apabila titik-titik data semakin mendekati garis kenormalan (garis merah) menunjukkan data menyebar normal atau terdistribusi normal sehingga model dianggap sesuai yang berarti hasil aktual akan mendekati hasil yang diprediksi oleh program. Berdasarkan gambar kurva menunjukkan bahwa tidak semua titik residual berada tepat disepanjang garis tengah antar persentase peluang kenormalan dengan residual. Hal tersebut menunjukkan bahwa variabel berpengaruh terhaadap respon elongasi karena titik-titik pada kurva semakin mendekati garis merah (model sesuai).

Gambar 4.7 Countur Plot Variabel Konsentrasi Kitosan dan

Konsentrasi Gliserol terhadap Respon Elongasi

Countur plot pengaruh variabel konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol terhadap respon elongasi ditunjukkan pada Gambar 4.7. berdasarkan hasil ANOVA yang diperoleh, variabel

konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol berpengaruh terhadap respon elongasi. Gambar tersebut menunjukkan pengaruh interaksi konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol terhadap respon elongasi. Garis-garis yang melingkar tersebut menunjukkan respon yang terjadi dimana counter plot menunjukkan nilai respon semakin tinggi apabila semakin mendekati warna merah. Garis terluar pada grafik menunjukkan

51

nilai respon terendah dan semakin ke dalam menunjukkan nilai respon yang semakin tinggi. Nilai respon yang optimal pada kontur plot akan ditandai dengan adanya titik (node). Prediksi elongasi optimum yaitu 8,00833 dengan faktor konsentrasi kirosan 3 gram dengan konsentrasi gliserol sebesar 4 ml. Countur plot tersebut juga menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi kitosan dan semakin kecil konsentrasi gliserol maka nilai elongasi semakin besar. Sehingga variabel sangat berpengaruh terhadap respon elongasi. Menurut Selpiana dkk (2016), menyatakan bahwa semakin banyak penambahan kitosan maka elongasi akan semakin menurun. Hal tersebut sesuai dengan hasil pada pada respon elongasi, dimana konsentrasi kitosan yang lebih kecil dibanding konsentrasi gliserol menghasilkan respon elongasi yang optimum.

Gambar 4.8 Grafik 3D Interaksi Variabel Konsentrasi Kitosan dan Konsentrasi Gliserol terhadap Respon Elongasi

Pada Gambar 4.8 yaitu grafik 3D yang merupakan representasi dari countur plot dapat dilihat bahwa titik optimum berada di pojok kanan atas kurva yang ditandai lingkaran merah. Terdapat 5 lingkaran merah yang semuanya merupakan prediksi program, namun berdasarkan hasil yang diperoleh, prediksi terbaik sesuai dengan konsentrasi kirosan 3 gram dengan konsentrasi gliserol sebesar 4 ml dengan niali elongasi

52

6,25. Hasil juga menunjukkan bahwa peningkatan jumlah konsentrasi kitosan berbanding terbalik dengan kenaikan nilai respon elongasi. Sedangkan konsentrasi gliserol berbanding lurus dengan kenaikan nilai respon elongasi. Hal tersebut diakibatkan semakin menurunnya jarak ikatan antar molekulnya, karena titik jenuhnya telah terlampauin sehingga molekul-molekul pemplastis yang berlebih berada di dalam fase tersendiri di luar fase polimer dan akan menurunkan gaya intermolekul antar rantai, menyebabkan gerakan rantai lebih bebas sehingga fleksibilitas mengalami peningkatan (Selpiana dkk, 2016). Persentase elongasi semakin meningkat dengan meningkatnya konsentrasi plasticizer pada bioplastik. Gliserol yang berfungsi sebagai plasticizer ini akan terlatak diantara rantai biopolimer sehingga jarak kitosan dan pati akan meningkat. Hal ini membuat ikatan hidrogen antara kitosan-pati berkurang dan digantikan menjadi interaksi hidrogen antara kitosan-gliserol dan gliserol-pati, dengan demikian bioplastik akan semakin elastis sehingga elongasi cenderung meningkat walau ditarik dengan tekanan yang kecil (Sun et al, 2008).

4.6.2. Pengaruh Konsentrasi Kitosan dan Konsentrasi Gliserol terhadap Respon Kuat Tarik Bioplastik

Pengaruh hubungan antara variabel konsentrasi kitosan (X1), konsentrasi gliserol (X2) terhadap respon kuat tarik dapat digambarkan melalui kontur plot dan grafik permukaan respon. Respon kuat tarik digambarkan dalam kontur-kontur plot yang masing-masing koordinatnya menunjukkan taraf setiap variabel. Kontur yang muncul merupakan perwakilan dari nilai spesifik tinggi permukaan respon. Kurva plot kenormalan residual (normal plot of residual) mengindikasikan apakah residual (selisih antara respon aktual dengan nilai respon yang diprediksikan) mengikuti garis kenormalan (garis lurus) pada model terpilih. Titik-titik data yang semakin mendekati garis kenormalan menunjukkan data menyebar normal, yang berati hasil aktual akan mendekati hasil yang diprediksikan oleh respon dari desain komposit terpusat (Kumari et al., 2008). Berikut ini merupakan gambar yang menunjukkan kurva Normal

53

Plot of Residual dari model yang telah disarankan terhadap respon kuat tarik. Kurva dapat dilihat pada Gambar 4.9.


Kuat Tarik

Keakuratan model dapat diketahui melalui perbandingan nilai prediksi dari model yang dihasilkan. Gamabr 4.9

menunjukkan distribusi sebaran nilai aktual yang dinyatakan sebagai kotak dan nilai prediksi yang dinyatakan sebagai garis linier. Menurut Kumari et al (2008), menyatakan bahwa apabila titik-titik data semakin mendekati garis kenormalan (garis merah) menunjukkan data menyebar normal atau terdistribusi normal sehingga model dianggap sesuai yang berarti hasil aktual akan mendekati hasil yang diprediksi oleh program. Berdasarkan gambar kurva menunjukkan bahwa tidak semua titik residual berada tepat disepanjang garis tengah antar persentase peluang kenormalan dengan residual. Hal tersebut menunjukkan bahwa variabel berpengaruh terhaadap respon kuat tarik karena titik-titik pada kurva semakin mendekati garis merah (model sesuai).

54

Gambar 4.10 Countur Plot Variabel Konsentrasi Kitosan dan Konsentrasi Gliserol terhadap Respon Kuat Tarik

Countur plot pengaruh variabel konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol terhadap respon kuat tarik ditunjukkan pada Gambar 4.10. berdasarkan hasil ANOVA yang diperoleh, variabel konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol berpengaruh terhadap respon kuat tarik. Gambar tersebut menunjukkan pengaruh interaksi konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol terhadap respon kuat tarik. Garis-garis yang melingkar tersebut menunjukkan respon yang terjadi dimana counter plot menunjukkan nilai respon semakin tinggi apabila semakin mendekati warna merah. Garis terluar pada grafik menunjukkan nilai respon terendah dan semakin ke dalam menunjukkan nilai respon yang semakin tinggi. Nilai respon yang optimal pada kontur plot akan ditandai dengan adanya titik (node). Prediksi kuat tarik optimum yaitu 0,0881297 dengan faktor konsentrasi kirosan 3 gram dengan konsentrasi gliserol sebesar 4 ml. Countur plot tersebut juga menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi kitosan dan semakin kecil konsentrasi gliserol maka nilai kuat tarik semakin besar. Sehingga variabel sangat berpengaruh terhadap respon kuat tarik. Menurut Selpiana dkk (2016), menyatakan bahwa semakin tinggi komposisi kitosan maka kuat tarik juga bertambah naik, nilai kuat tarik pada bioplasti-gliserol menurun seiring dengan

55

banyaknya pembahan gliserol. Hal tersebut sesuai dengan hasil pada pada respon kuat tarik, dimana konsentrasi kitosan yang lebih tinggi dibanding konsentrasi gliserol menghasilkan respon kuat tarik yang optimum.

Gambar 4.11 Grafik 3D Interaksi Variabel Konsentrasi Kitosan

dan Konsentrasi Gliserol terhadap Respon Kuat Tarik

Pada Gambar 4.11 yaitu grafik 3D yang merupakan representasi dari countur plot dapat dilihat bahwa titik optimum berada di pojok kanan atas kurva yang ditandai lingkaran merah. Terdapat 5 lingkaran yang semuanya merupakan prediksi program, namun berdasarkan hasil yang diperoleh, prediksi terbaik sesuai dengan konsentrasi kirosan 3 gram dengan konsentrasi gliserol sebesar 4 ml dengan niali kuat tarik 0,0725. Hasil juga menunjukkan bahwa peningkatan jumlah konsentrasi kitosan berbanding lurus dengan kenaikan nilai respon kuat tarik. Sedangkan konsentrasi gliserol berbanding terbalik dengan kenaikan nilai respon kuat tarik. Hal tersebut diakibatkan karena ikatan hidrogen yang terbantuk di dalam film plastik dengan adanya ikatan hidrogen ini menyebabkan film plastik semakin kuat dan sulit untuk putus. Selain itu juga terjadi perubahan fisika dalam partikel bioplastik. Nilai kuat tarik terjadi karena kitosan dan gliserol membentuk ikatan silang, oleh karena itu dapat menyababkan kurangnya gaya antar molekul

56

dari rantai polisakarida sehingga sampel plastik dapat lebih halus serta fleksibilitas (Selpiana dkk, 2016). Kuat tarik dan efisiensi plasticizer tergantung pada berat molekulnya dimana

kuat tarik bioplastik akan meningkat seiring dengan meningkatnya berat molekul, dalam penelitian Agustin dan Karsono (2008) berat molekul plasticizer lebih besar sehingga sampel dengan penambahan plasticizer memberikan efek kuat

tarik yang lebih tinggi (Agustin dan Karsono, 2008).

4.6.3. Pengaruh Konsentrasi Kitosan dan Konsentrasi Gliserol terhadap Respon Kuat Tusuk Bioplastik

Pengaruh hubungan antara variabel konsentrasi kitosan (X1), konsentrasi gliserol (X2) terhadap respon kuat tarik dapat digambarkan melalui kontur plot dan grafik permukaan respon. Respon kuat tarik digambarkan dalam kontur-kontur plot yang masing-masing koordinatnya menunjukkan taraf setiap variabel. Kontur yang muncul merupakan perwakilan dari nilai spesifik tinggi permukaan respon. Kurva plot kenormalan residual (normal plot of residual) mengindikasikan apakah residual (selisih antara respon aktual dengan nilai respon yang diprediksikan) mengikuti garis kenormalan (garis lurus) pada model terpilih. Titik-titik data yang semakin mendekati garis kenormalan menunjukkan data menyebar normal, yang berati hasil aktual akan mendekati hasil yang diprediksikan oleh respon dari desain komposit terpusat (Kumari et al., 2008). Berikut ini merupakan gambar yang menunjukkan kurva Normal Plot of Residual dari model yang telah disarankan terhadap respon kuat tusuk. Kurva dapat dilihat pada Gambar 4.12.

57


Kuat Tusuk

Keakuratan model dapat diketahui melalui perbandingan nilai prediksi dari model yang dihasilkan. Gamabar 4.12 menunjukkan distribusi sebaran nilai aktual yang dinyatakan sebagai kotak dan nilai prediksi yang dinyatakan sebagai garis linier. Menurut Kumari et al (2008), menyatakan bahwa apabila titik-titik data semakin mendekati garis kenormalan (garis merah) menunjukkan data menyebar normal atau terdistribusi normal sehingga model dianggap sesuai yang berarti hasil aktual akan mendekati hasil yang diprediksi oleh program. Berdasarkan gambar kurva menunjukkan bahwa tidak semua titik residual berada tepat disepanjang garis tengah antar persentase peluang kenormalan dengan residual. Hal tersebut menunjukkan bahwa variabel berpengaruh terhaadap respon kuat tusuk karena titik-titik pada kurva semakin mendekati garis merah (model sesuai).

58

Gambar 4.13 Countur Plot Variabel Konsentrasi Kitosan dan

Konsentrasi Gliserol terhadap Respon Kuat Tarik

Countur plot pengaruh variabel konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol terhadap respon kuat tarik ditunjukkan pada Gambar 4.13. berdasarkan hasil ANOVA yang diperoleh, variabel konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol berpengaruh terhadap respon kuat tarik. Gambar tersebut menunjukkan pengaruh interaksi konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol terhadap respon kuat tusuk bersifat kuadratik. Gambar 4.13 menunjukkan bahwa sumbu (X) adalah konsentrasi kitosan dan sumbu (Y) adalah konsentrasi gliserol. Garis-garis yang ada pada grafik tersebut menunjukkan respon yang terjadi dimana countur plot menunjukkan hasil kuat tusuk terbaik bernilai 2,131 yang berada pada konsentrasi kitosan sebesar 3 gram dengan konsentrasi gliserol 4 ml. Nilai respon yang optimal pada kontur plot akan ditandai dengan adanya titik (node). Kuat tusuk menggambarkan tusukan maksimum yang dapat ditahan oleh kemasan. Kemasan dengan struktur yang kaku akan menghasilkan nilai kuat tusuk yang tinggi atau tahan terhadap tusukan (NARA, 2003).

59

Gambar 4.14 Grafik 3D Interaksi Variabel Konsentrasi Kitosan

dan Konsentrasi Gliserol terhadap Respon Kuat Tusuk

Pada Gambar 4.14 yaitu kurva 3D yang merupakan representasi dari countur plot dapat dilihat bahwa titik optimum pada kurva ditandai dengan lingkaran merah. Terdapat lingkaran merah yang semuanya merupakan prediksi program, namun berdasarkan hasil yang diperoleh, prediksi terbaik sesuai dengan konsentrasi kitosan 3 gram dengan konsentrasi gliserol 4 ml dan nilai kuat tusuk sebesar 2,13086. Hasil ini juga menunjukkan bahwa penambahan jumlah konsentrasi kitosan pada titik optimal menunjukkan hasil peningkatan nilai kuat tusuk. Namun, sama halnya dengan kuat tarik, penambahan konsentrasi kitosan yang lebih rendah <3 gram justru menyebabkan penurunan nilai kuat tusuk. Hal tersebut disebabkan karena kecilnya jumlah kitosan dan tingginya jumlah glisero yang bertindak sebagai plasticizer akan menurunkan kuat tusuk bioplastik. (Hardjono dkk, 2013)

4.7. Titik Optimum Respon Elongasi, Kuat Tarik, dan Kuat Tusuk

Optimasi respon sifat mekanik bioplastik dilakukan dengan tujuan mengoptimalkan nilai elongasi, kuat tarik dan kuat tusuk bioplastik dalam batas pengaruh penambahan konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol pada daerah percobaan yang

60

lebih luas, dengan batasan-batan yang ditentukan sehingga menghasilkan solusi yang optimal. Kriteria pengoptimalan respon disesuaikan dengan batasan-batasan (constrain) yang dapat dilihat pada Tabel 4.3. Tabel 4.3. Constrain Respon Optimasi

Name Goal Lower Limit Upper Limit

Kitosan maximize 1 5

Gliserol minimize 3 5

Elongasi maximize 2,85 9,75

Kuat Tarik maximize 0,00629 0,0987

Kuat Tusuk maximize1 1,41523 4,85628

Perlakuan terbaik berdasarkan model diperoleh dengan memaksimalkan respon. Titik optimum dari kedua variabel dapat ditentukan melalui kurva permukaan pada respon yang dapat dilihat pada Gambar 4.15 gambar akan menunjukkan titik optimum variabel konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol yang terdapat area biru yang mengindikasikan area yang tidak diinginkan dan memiliki nilai desirability yang rendah. Sedangkan untuk nilai desirability yang berada pada area berwarna kuning ke oranyean dan semakin merah mengindikasikan bahwa area yang semakin baik.

61

(a)

(b)

Gambar 4.15 Kurva Permukaan Respon Titik Optimum dalam 2 Dimensi (a) dan dalam 3 Dimensi (b)

Grafik kontur desirability pada Gambar 4.15 adalah kontur

yang menunjukkan titk ketepatan dari hasil optimasi. Kontur tersebut ditandai dengan adanya bendera (flag) berwarna putih yang berada di samping kanan kontur yaitu diantara variabel konsentrasi kitosan 3 gram dan 5 gram. Titik tersebut menunjukkan keterangan titik optimal yang terletak pada titik

62

(node) yang ditunjukkan dengan keberadaan bendera tersebut. Optimasi pada program akan dilakukan berdasarkan input data variabel data dan data pengukuran respon. Output dari tahap optimasi ini berupa rekomendasi formula baru yang optimal dan merupakan saran menurut program. Solusi optimum terpilih dapat dilihat pada Tabel 4.4.

Tabel 4.4 Solusi Titik Optimum Terpilih

Kitosan (gram)

Gliserol (ml)

Elongasi Kuat Tarik Kuat

Tusuk Desirability

5,00 3,00 8,97208 0,0568389 3,28066 0,757

Formula dengan nilai desirability yang maksimum merupakan formula yang paling optimal yang dapat dilihat pada Tabel 4.4. Menurut Raissi dan Farzani (2009), nilai desirability berkisar antara 0-1, dimana apabila nilai desirability semakin

mendekati 1 hal tersebut menunjukkan bahwa kemampuan program untuk mengasilkan fomula produk yang dikehendaki akan semakin sempurna. Tahapan optimasi tidak bertujuan untuk memperoleh nilai desirability sebesar 1, namun lebih

kepada mencari kondisi terbaik yang mempertemukan semua fungsi tujuan. Pada Gambar 4.15 diketahui nilai desirability sebesar 0,757 dan hal tersebut menunjukkan kemampuan program untuk memenuhi keinginan berdasarkan kriteria yang ditetapkan pada produk akhir bioplastik semakin sempurna.

Berdasarkan solusi yang diperoleh dari sistem perhitungan program Design Expert, titik optimum variabel konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol berturut-turut adalah 5,00 gram dan 3,00 ml yang dapat dilihat pada Tabel 4.4. Berdasarkan titik optimum variabel bebas, diperoleh nilai respon optimum untuk respon elongasi sebesar 8,97208. Kemudian untuk respon kuat tarik sebesar 0,0568389 KgF.cm2

dan untuk respon kuat tusuk sebesar 3,28066 KgF.cm2.

63

4.8. Bioplastik Perlakuan Terbaik

Validasi atas model yang terbentuk diperlukan untuk menguji keakuratan model dalam menggambarkan kondisi empiris. Validasi dilakukan dengan membandingkan hasil perlakuan terbaik berdasarkan model yang terpilih dengan hasil penelitian. Perbandingan ini dilakukan dengan melakukan tahap verifikasi model. Tahapan verifikasi model diperlukan untuk memastikan kondisi optimum yang disarankan oleh program memiliki respon yang sesuai dengan penelitian skala laboratorium. Hasil yang diperoleh akan dibandingkan dengan nilai variabel respon yang diprediksi oleh RSM yang telah dilengkapi dengan prediksi nilai setiap respon sehingga dapat dilihat kesesuaiannya pada tahapan verifikasi (Anihouvi et al., 2011). Verifikasi hasil optimum dilakukan sebagai pembuktian bahwa solusi titik optimum variabel bebas yang diberikan oleh program Design Expert benar-benar memberikan hasil respon yang sesuai dengan respon optimum yang telah ditentukan program. Verifikasi dilakukan dengan cara membandingkan nilai analisa respon pada penelitian dengan nilai respon hasil perhitungan program Desain Expert. Verifikasi hasil optimum dapat dilihat pada Tabel 4.5. Tabel 4.5 Perbandingan Antara Hasil Optimasi dengan Hasil

Verifikasi

Variabel Respon

Konsentrasi

Kitosan (gram)

Konsentrasi

Gliserol (ml)

Elongasi (%)

Kuat Tarik (KgF.cm

2)

Kuat Tusuk

(KgF.cm2)

Prediksi* 5 3 8,97208 0,0568389 3,28066

Verifikasi** 5 3 9,35025 0,0583070 3,35628

Perbedaan 4,21466% 2,58291% 2,30502%

64

Berdasarkan Tabel 4.5 perhitungan analisa penelitian didapatkan nilai respon elongasi, kuat tarik, dan kuat tusuk berturut-turut sebesar 9,35025%; 0,0583070 KgF.cm2; 3,35628 KgF.cm2. Sedangkan dari perhitungan program Desain Expert untuk nilai respon elongasi, kuat tarik, dan kuat tusuk berturut-turut sebesar 8,97208%; 0,0568389 KgF.cm2; 3,28066 KgF.cm2. Perbedaan nilai untuk respon elongasi yaitu sebesar 4,21466%, perbedaan respon kuat tarik sebesar 2,58291%, dan perbedaan respon kuat tusuk sebesar 2,30502%. Nilai perbedaan diperoleh dari perhitungan selisih nilai prediksi dan nilai verifikasi dibagi dengan nilai solusi optimal dikali 100, maka diperolehlah nilai simpangan atau nilai perbedaan. Ketiga hasil perbandingan tersebut menunjukkan bahwa selisih prediksi dengan verifikasi (<5%). Hal tersebut berarti nilai verifikasi sudah sesuai dengan prediksi program karena nilai simpangannya sangat kecil. Sehingga dapat disimpulkan jika pengaruh variabel konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol berpengaruh terhadap respon elongasi, kuat tarik dan kuat tusuk. Hal tersebut diperkuat oleh pernyataan Wu et al., (2006) bahwa perbedaan nilai prediksi

dan nilai penelitian tidak lebih dari lima persen (<5%) maka mengindikasikan bahwa model tersebut cukup tepat untuk proses. Dengan demikian selisih nilai tidak terlalu beda nyata atau signifikan sehingga solusi variabel bebas yang diberikan program Design Expert dapat diterima. Hasil nilai aktual dengan nilai PI (Prediction Interval) yang menunjukkan bahwa nilai aktual masih masuk dalam rentang 95% PI Low dan 95% PI High membuktikan bahwa formula optimum dengan nilai desirability tertinggi memiliki hasil pengujian yang sesuai dengan prediksi yang direkomendasikan program.

Hasil pengujian hipotesis dugaan bahwa penambahan konsentrasi kitosan terhadap respon elongasi, kuat tarik, dan kuat tusuk terbukti benar. Semakin rendah konsentrasi kitosan yang ditambahkan maka elongasi bioplastik semakin meningkat. Sedangkan untuk respon kuat tarik dan kuat tusuk, pada titik penambahan 5 gram adalah hasil yang optimal, apabila kurang dari itu justru akan menurunkan nilai kuat tarik dan kuat tusuk. Kemudian untuk hipotesis dugaan penambahan konsentrasi gliserol berpengaruh terhadap respon elongasi, kuat tarik, dan

65

kuat tusuk terbukti benar dan pengaruhnya cukup besar. Tren grafiknya cenderung meningkat dimana semakin banyak penambahan konsentrasi gliserol maka elongasi akan meingkat, sedangkan kuat tarik dan kuat tusuk akan menurun. Pada respon elongasi semakin banyak penambahan gliserol maka semakin tinggi nilai elongasinya. Menurut Syamsu dan Kaswar (2008), penambahan gliserol akan meningkatkan mobilitas molekuler rantai polimer yang ditunjukkan dengan bioplastik semakin elastis sehingga perpanjangan saat putus atau elongasinya cenderung akan meningkat. Sedangkan pada kuat tarik dan kuat tusuk konsentrasi gliserol sangat berpengaruh dapat dilihat dari hasil pengujian, penambahan gliserol yang paling besar yaitu 5 ml dan diperoleh nilai kuat tarik dan kuat tusuk yang paling rendah. Hal tersebut dikarenakan oleh ikatan hidrogen yang rendah sehingga menyebabkan ikatan antar molekul dari plastik akan semakin rendah. Semakin bertambah gliserol maka nilai kuat tarik untuk sampel plastik cenderung menurun, hal ini juga disebabkan penambahan gliserol sebagai plasticizer yang dapat mengurangi gaya antar molekul rantai

polisakarida yang dapat menyebabkan fleksibilitas pada sampel plastik menurun (Selpiana dkk, 2016). Hasil respon ini menunjukkan bahwa peningkatan elongasi berbanding terbalik dengan kuat tarik dan kuat tusuk. Menurut Selpiana dkk (2016), semakin banyak penambahan kitosan maka elongasi akan menurun, namun kuat tarik dan kuat tusuk akan meningkat. Penuruan elastisitas ini diakibatkan oleh semakin menurunnya jarak ikatan antar molekulnya, karena titik jenuh telah terlampaui sehingga molekul-molekul pemplastis yang berlebih berada dalam fase tersendiri diluar fase polimer dan akan menurunkan gaya intermolekul antar rantai. Hal tersebut mengakibatkan gerakan rantai lebih bebas sehingga fleksibilitas mengalami peningkatan.

66

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Biopastik kulit pisang merupakan bioplastik yang dibuat dengan memanfaatkan limbah kulit pisang untuk mengurangi dampak lingkungan dan meningkatkan nilai guna limbah kulit pisang. Berdasarkan hasil pengujian respon elongasi, kuat tarik dan kuat tusuk serta penentuan titik optimal menggunakan Response Surface Methodology (RSM), dapat disimpulkan bahwa penambahan konsentrasi kitosan dalam pembuatan bioplastik ternyata berpengaruh terhadap sifat mekanik bioplastik, yaitu pada respon elongasi, kuat tarik dan kuat tusuk. Pada respon elongasi, semakin kecil penambahan kitosan maka nilai elongasi akan semakin menurun. Sedangkan semakin besar penambahan konsentrasi kitosan justru akan semakin meningkatkan nilai kuat tarik dan kuat tusuknya. Hasil respon ini menunjukkan bahwa peningkatan elongasi berbanding terbalik dengan kuat tarik dan kuat tusuk. Hal tersebut telah sesuai dengan penelitian Selpiana dkk (2016), dimana hasil respon tersebut diakibatkan oleh semakin menurunnya jarak ikatan antar molekulnya yang akan menurunkan gaya intermolekul antar rantai mengakibatkan gerakan rantai lebih bebas sehingga fleksibilitas mengalami peningkatan. Penambahan konsentrasi gliserol dalam pembuatan bioplastik juga berpengaruh terhadap sifat mekanik bioplastik, yaitu pada respon elongasi, kuat tarik dan kuat tusuk. Sesuai dengan tren grafik permukaan optimum menunjukkan bahwa semakin banyak penambahan konsentrasi gliserol maka elongasi akan meingkat, sedangkan kuat tarik dan kuat tusuk akan menurun. Hal ini disebabkan karena penambahan gliserol akan meningkatkan mobilitas molekuler rantai polimer yang ditunjukkan dengan bioplastik semakin elastis sehingga perpanjangan saat putus atau elongasinya cenderung akan meningkat dan dapat mengurangi gaya antar molekul rantai polisakarida yang dapat menyebabkan fleksibilitas pada sampel plastik menurun.

67

Solusi yang diperoleh dari sistem perhitungan program Design Expert, menyatakan bahwa titik optimum variabel konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol berturut-turut adalah 5,00 gram dan 3,00 ml. Nilai respon elongasi, kuat tarik, dan kuat tusuk yang diperoleh berturut-turut sebesar 8,97208%; 0,0568389 KgF.cm2; 3,28066 KgF.cm2. Setelah dilakukan uji verifikasi diperolehlah hasil simpangan atau nilai perbedaan respon elongasi, kuat tarik dan kuat tusuk berturut-turut sebesar 4,21466%, 2,58291% dan 2,30502%. Nilai tersebut menunjukkan nilai simpangan <5%, yang artinya nilai verifikasi sudah sesuai dengan prediksi program. Sehingga dapat dinyatakan bahwa proporsi konsentrasi kitosan dan konsentrasi gliserol paling optimum beturut-turut sebesar 5,00 gram dan 3,00 ml.

5.2. Saran

Saran yang dapat diberikan berdasarkan penelitian pembuatan bioplastik dari kulit pisang raja nangka ini, yaitu perlu dilakukan kembali penelitian mengenai sifat mekanik yang lebih sesuai dengan standar bioplastik. Selain itu perlu dilakukan penelitian pengujian dengan respon lain yang menjadi acuan standar bioplastik.

68

DAFTAR PUSTAKA

Afrozi, A.S. 2010. Sintesis dan Karakterisasi Katalis Nanokomposit Berbasis Titania untuk Produksi Hidrogen dari Gliserol dan Air. Tesis. Fakultas Teknik.Universitas Indonesia. Jakarta.

Agustin, E. Y., dan Karsono, S. Sintesis Bioplastik dari Kitosan-Pati Kulit Pisang Kepok dengan Penambahan Zat Aditif. Universitas Surabaya Raya. Surabaya.

Alves, J. S., dos Reis, K. C., Menezes, E. G. T., Pereira, F. V., and Pereira, J. 2015. Effect Of Cellulose Nanocrystals And Gelatin In Corn Starch Plasticized Films. Carbohydrate polymers. 115 : 215-222.

Arief, Wahyu. 2013. Effect of Temperature and Drying Duration Toward Psychochemical Characteristic of Biodegradable Plastic \ from Starch Composite of the Aloevera Chitosan. Universitas Brawijaya.

Ashari, S. 2006. Hortikultura Aspek Budidaya. Universitas Indonesia. Jakarta.

Avérous, L. 2004. Biodegradable Multiphase Systems Based On Plasticized Starch: A Review. Journal of Macromolecular Science—Part C, Polymer Reviews. 4 (3) : 231-274.

Badan Standarisasi Nasional. 2006. SNI 01-2346-2006: Petunjuk Pengujian Organoleptik dan atau Sensori. Badan Standarisasi Nasional. Jakarta.

Bakti, C. P. 2012. Optimasi Produksi Enzim Selulase dari Bacillus sp. BPPT CC RK2 dengan Variasi pH dan Suhu Menggunakan Response Surface Methodology. Skripsi. Fakultas Teknik. Universitas Indonesia. Depok.

69

Bertuzzi, M.A. Vidaurre, E.F.C. Armada, M. dan Gottifredi, J.C. 2007. Water Vapor Permability of Edible Starch Based Film. Journal Food Engineering. 80(3) : 972-978.

Careda, M.P. 2007. Characterization of Edible Films of Cassava Strach by Electron Microscopy. Braz, Journal Food Technology. 3 : 91-95.

Dianti, R.W. 2010. Skripsi : Kajian Karakteristik Fisikokimia dan Sensori Beras Organik Mentik Susu dan IR64, Pecah Kulit dan Giling Selama Penyimpanan. Universitas Sebelas Maret. Surakarta.

Dutta, P. K., S. Tripati, dan G. K. Mehrotra. 2009. Physicochemical and Bioactivity of Cross-linked Chitosan-PVA Film for Food Packaging Applications. Journal of Biogical Macromolrcules. 45:72-76.

Febrianto, I., Lailatin, N., dan Siti, J.I. 2014. Pegaruh Komposisi Pati Kulit Pisang Raja Sebagai Bahan Baku Bioplastik. Jurnal FMIPA. 3(1) : 37-39.

Freeman, N. 2012. Tractatus de Societate. Xlibris Corporation. USA.

Gazperz, V. 1995. Teknik Analisis dalam Penelitian Percobaan Jilid 1 dan 2. Tarsito. Bandung.

Ginting, S. H. M., Kristiani, M., Amelia, Y., dan Hasibuan, R. 2016. The Effect of Chitosan, Sorbitol, and Heating Temperature Bioplastic Solution on Mechanical Properties of Bioplastic from Durian Seed Starch (Durio zibehinus). Journal of Engineering Research and Applications. 6(1) : 33-38.

Goni, I., Garcia, D., Manas, E., and Saura, F. S. 1996. Analysis of Resistant Starch : a Method for Foods and Food Products. Journal of Food Chem. 56 (4) : 445-449.

70

Gonzales. G; P. Partal; Garcia. M; and C. Coallegos. 2010. Development of Highly Transparant Protein Starch Based Bioplastics. Biorsource Technology. 101.

Hardjono., Profiyanti, H. S., Dita, A. P., dan Vivi, A. S. 2013. Pengaruh Penambahan Asam Sitrat Terhadap Karakteristik Film Plastik Biodegradable dari Pati Kulit Pisang Kepok (Musa acuminata balbisiana colla).

Jurnal Bahan Alam Terbarukan. 5(1) : 22-28.

Harnist, R. dan Darni, Y,. 2011. Penentuan Kondisi Optimum Ukuran Partikel dan Bilangan Reynold Pada Sintesis Bioplastik Berbasis Sorgum. Jurnal Rekayasa Kimia

dan Lingkungan. 8(2) : 95-103.

Hee-Young An. 2005. Effects of Ozonation and Addition of Amino acids on Properties of Rice Starches. A Dissertation Submitted to the Graduate Faculty of the Louisiana state University and Agricultural and Mechanical College.

Hikmatun, T. 2014. Eksperimen Penggunaan Filler Tepung Kulit Pisang Dalam Pembuatan Nugget Tempe. Food Science and Culinary Education Journal. 3(1) : 1-6.

Karuniastuti, N. 2012 . Bahaya Plastik Terhadap Kesehatan Lingkungan. Forum Teknologi. 3(1) : 6-15.

Kristiani, M. 2015. Pengaruh Penambahan Kitosan dan Plasticizer Sorbitol Terhadap Sifat Fisiko-Kimia Bioplastik dari Pati Biji Durian (Durio Zibethinus). Skripsi. Universitas Sumatra Utara. Medan.

Kumalaningsi, S. 2014. Pohon Industri Komoditi Hasil Pertanian Pada Sistem Agro Industri. UB Press. Malang.

Kumari, K. S., Babu, I.S., and Rao, G. H. 2008. Process Optimization for Citric Acid Production from Raw

71

Glycerol using Response Surface Methodology. Indian Journal Biotechnology. 7(4) : 496-501.

Layudha, I. S., Ratnani, R. D., dan Harianingsih. 2017. Pengaruh Penambahan Kitosan Dan Gliserol Pada Bioplastik Dari Limbah Air Cucian Beras (Oriza Sp.). Jurnal Teknik Kimia. 2(2) : 15-18.

Lazuardi, P.G., dan Cahyaningrum, E.S. 2013. Pembuatan Dan Karakterisasi Bioplastik Berbahan Dasar Kitosan Dan Pati Singkong Dengan Plasticizer Gliserol. Journal Of Chemistry. 2(3) : 161-166.

Lee, R., Pranata, M., Ustunol, Z., dan Almenar, E. 2012. Influence Of Glycerol And Water Activity On The Properties Of Compressed Egg White-Based Bioplastics. Journal of Food Engineering. 118 : 132–140.

Meriatna. 2008. Penggunaan Membran Kitosan untuk Menurunkan Kadar Logam Crom (Cr) dan Nikel (Ni) dalam Limbah Cair Industri Pelapisan Logam. Tesis. UIN Alauddin. Makassar.

Molina, A.B. dan Roa, N.V. 2000. Advancing Banana and Palntain R & D in Asia and the Pasific. INIBAP. Guangzhou.

Montgomery, D. C. 2001. Design and Analysis of Experiment. John Willey dan Sons. New York.

Mose, R.B., and Maranga, M.S. 2011. A Review on Starch Based Nanocomposites for Bioplastic Materials. Journal of Materials Science and Engineering. B(1) : 239-245.

Mudjajanto, E. S., dan Kustiyah, L. 2006. Membuat Aneka Olahan Pisang (Peluang Bisnis yang Menjanjikan). PT Agromedia Pustaka. Jakarta.

72

Mudjayanto, E., dan L. Kustiyah. 2006. Olahan Pisang. PT Agromedia Pustaka. Depok.

Mulyadi, S., Ningsih, E.S., dan Abbas, A. 2013. Modifikasi Propilena sebagai Polimer Komposit Biodegradable dengan Bahan Pengisi Pati Pisang dan Sorbitol sebagai Plasticizer. Skripsi Jurusan Fisika UNAND. Padang.

Mujiarto, Imam. 2005. Sifat Dan Karakteristik Material Plastik dan Bahan Aditif. Jurnal Traksi. 2(1) : 65-74.

Munadjim. 1998. Teknologi Pengolahan Pisang. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.

Mutawalli M. 2007. Stabilitas Sambungan Struktur Baja Ringan SMART FRAME Type-T Terhadap Beban Siklik Pada Rumah Sederhana Tahan Gempa. Tesis. UGM. Yogyakarta.

Myllarinen, P., R. Partanen., J. Seppala., and P. Forsell. 2002. Effect Of Glycerol On Behavior Of Amylase And Amylopectin Films. Journal Carbohydrate Polymers. 50(4) : 355 – 361.

National Archives and Record Administration. 2003. Federal Regulation Containing a Codification of Documents of General Applicability and Future Effect. Office of The Federal Register. Washington.

Nawari. 2010. Analisis Regresi dengan MS Excel 2007 dan SPSS 17. PT. Elex Media Komputindo. Jakarta.

Nisfianoor, M. 2009. Pendekatan Statistika Modern untuk Ilmu Sosial. Salemba Humanika. Jakarta.

NPCS Team. 2014. Emerging Opportunities in Booming Indian Maize Processing Industry-Corn Starch, Dextrose, Liquid Glucose, Sorbitol, Gluten Meal, Germ Oil (Why to Invest, Core Project Financials, Potential

73

Buyers, Market Size & Analysis). NIIR Project Consultancy Services. New Delhi.

Nurfajrin dan Zakiah, D. 2015. Karakteristik dan Sifat Biodegradasi EdibleFilm dari Pati Kulit Pisang Nangka (Musa Paradisiaca L.) denganPenambahan Kitosan dan Plasticizer Gliserol. Program Studi Teknik Kimia. UPN. Yogyakarta.

Nursihan, P. D., dan S. Anwar. 2008. Pembuatan Pati Pisang dan Analisis Kandungan Glukosa, Asam Askorbat, Serta Sifat Fungsionalnya sebagai Makanan Fungsional. Teknik Kimia. Universitas Diponegoro.

Semarang.

Paull dan Robert, E. 2011. Tropical Fruits Vol. 1. CAB International. London.

Purwanti, A. 2010. Analisis Kuat Tarik Dan Elongasi Plastik Khitosan Terplastisasi Sorbitol. Institute Sains & Teknologi AKPRIND. Yogyakarta.

Raissi, S., and Farzani, R.E. 2009. Statistical Process Optimization Through Multi-Response Surface Methodology. World Academy Of Science, Engineering and Technology. Journal of Mathematical, Computational, Physical, Electrical and Computer Engineering. 3(3) : 267–271.

Reddy, R. L., Reddy, V. S., and Gupta, G. A. 2013. Study of bio-plastics as green and sustainable alternative to plastics. International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering. 3(5) : 76-81.

Sanjaya, G. L. dan Puspita, L. 2010. Pengaruh Penambahan Khitosan dan Plasticizer Gliserol pada Karakteristik Plastik Biodegradable dari Pati Limbah Kulit Singkong. Skripsi. Institut Teknologi Sepuluh Nopember:

Surabaya.

74

Santos, D. S., Bardi, M. A. G., Machado, L. D. B., Dias, D. B. D., Leonardo, G. A. and Kodama, K. 2009. Influence of Thermoplastic Starch Plasticized with Biodiesel Glycerol on Thermal Properties of PP Blends. Journal of Thermal Analysis and Colorimetry 97 (2) : 565-570.

Selpiana., Patricia., Anggraeni, P.C. 2016. Pegaruh Pembahan Kitosan dan Gliserol Pada Pembuatan Bioplastik Dari Ampas Tebu dan Ampas Tahu. Jurnal Teknik Kimia. 22(1) : 57-64.

Sinaga, F. R., Ginting, M. G., Ginting, S. H., dan Hasibuan, R. 2014. Pengaruh Penambahan Gliserol Terhadap Sifat Kekuatan Tarik Dan Pemanjangan Saat Putus Bioplastik Dari Pati Umbi Talas. Jurnal Teknik Kimia. 3(2) : 19-24.

Sugiarto. 2009. Struktur Modal ,Struktur Kepemilikan Perusahaan, Permasalahan Keagenan dan Informasi Asimetri. Graha Ilmu. Yogyakarta.

Sunarsih, E, L. 2018. Penanggulangan Limbah. Dee Publish. Yogyakarta.

Suryana, D. 2013. Cara Membuat Tepung. Create Space Independent Publishing Platform. Pati.

Suyanti dan Supriyadi, A. 2008. Pisang, Budi Daya, Pengolahan, dan Prospek Pasar. Penebar Swadaya.

Depok.

Swapna, J., Harish, P., Rastogi, N. K., Indiramma, A. R., Yella, R., dan Raghavarao, K. S. M. 2011. Optimum Blend of Chitosan and Poly-e (caprolactone) for Fabrication of Films for Food Packaging Aplications. Journal of Food Bioprocess Technology, 4(7) : 1179-1185.

Syamsu dan Kaswar. 2008. Karakteristik Bioplastik Poli--Hidroksialkanoat Yang Dihasilkan Oleh Rastonia

75

Eutropha Pada Substrat Hidrosilat Pati Sagu Dengan Pemlastis Isopropil Palmitat. Jurnal Teknologi Pertanian. 3(2) : 114-123.

Trisuryanti, W. 2018. Dari Sampah Plastik Menjadi Bensin dan Solar. Gajah Mada University Press. Yogyakarta.

Uragami,T. dan Tokura, S. 2006. Material Science of Chitin and Chitosan. Kodansha Ltd. Tokyo.

Wardani. 2009. Riset Sumber Daya Manusia. PT. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.

Winarno, F.G. 2008. Kimia Pangan dan Gizi. M-Brio Press. Bogor.

Wirawan dan Budi, S. 2016. Aplikasi Edibel Berbasis Kulit Pisang dengan Pembahan Natrium Metabisulfit. Jurnal Buana Sains. 16(1) : 9-16.

Wu, R., Lamontage, D. and De, Champlain, J. 2002.

Antioxidative Properties og Acetylsalicylic Acid on Vascular Tissues from Normotensive and Spontaneously Hypertensive Rats. Journal Circulation. 105(3): 387-392.

Yang, Kai dan Basem El-Haik. 2003. Design For Six Sigma: A Roadmap for Product Development. The McGraw-Hill Companies Inc. New York.

76

LAMPIRAN

77

Lampiran 1. Dokumentasi Pembuatan Bioplastik

Proses pemotongan kulit pisang

Proses perendaman kulit pisang

Proses pencucian kulit pisang

Proses penggilingan

78

Lampiran 1. Dokumentasi Pembuatan Bioplastik (Lanjutan)

Proses penyaringan

Proses pengepressan

Proses pengendapan pati

Setelah dilakukan pencucian endapan

79


Proses penyaringan pati

Proses pngeringan pati

Proses pengayakan pati

Pati kulit pisang

80


Proses penimbangan bahan

Proses pembuatan bioplastik

Proses pencetakan

Hasil pencetakan sebelum dikeringkan

81


Proses pengeringan bioplastik

Hasil pencetakan setelah dikeringkan

Kenampakan Bioplastik Kulit Pisang Raja Nangka

82

Lampiran 2. Diagram Alir Diagram Alir Pembuatan Pati Kulit Pisang

Kulit pisang raja nangka

Dicuci

Dipotong dadu

Direndam 12 jam

Dicuci

Diblender

Disaring dan dipress menggunakan pompa hidrolik

Diendapkan 24 jam

Disaring

Dicuci

Dikeringkan

Digrinder

Diayak menggunakan mesh 60

Kulit pisang raja nangka

Air Air bekas pencucian

Asam Sitrat

Air

Ampas

Air

Air Air

Uap air

83

Lampiran 2. Diagram Alir (Lanjutan) Diagram Alir Pembuatan Bioplasti Kulit Pisang

Kitosan Aquades 60 ml

Asam asetat 1%

Pati Kulit Pisang 5gr Aquades 40 ml

Diaduk dan dipanaskan pada suhu

100oC

Diaduk dan dipanaskan pada suhu

60oC

Gel kitosan

Gel pati

Dicampurkan Gliserol

Dipanaskan dan diaduk menggunakan magnetic stirrer dengan kecepatan 200 rpm pada suhu 60

oC

selama 30 menit

Gel bioplastik

Didinginkan selama 10 menit

Dicetak pada plat kaca

Dikeringkan pada oven

(suhu 45oC selama 24 jam)

Bioplastik kulit pisang raja nangka

84

Lampiran 3. Tabel Sequential Model Sum of Squares

85

Lampiran 3. Tabel Sequential Model Sum of Squares

(Lanjutan)

86

Lampiran 4. Tabel Lack of Fit

Respon Elongasi

Repon Kuat Tarik

Respon Kuat Tusuk

Lampiran 5. Tabel Model Summary Statistics

87

Respon Elongasi

Respon Kuat Tarik

Respon Kuat Tusuk

Lampiran 6. Tabel Standard Deviation dan Adjusted R2

88

Respon Elongasi

Respon Kuat Tarik

Respon Kuat Tusuk

Lampiran 7. Tabel Analisis Ragam (ANOVA) Respon Elongasi

89

Lampiran 7. Tabel Analisis Ragam (ANOVA) Respon Elongasi

(Lanjutan)

90

Lampiran 8. Tabel Analisis Ragam (ANOVA) Respon Kuat

Tarik

91


Tarik (Lanjutan)

92


Tusuk

93


Tusuk (Lanjutan)

94