JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6
1
Pembuatan dan Karakterisasi Polimer Ramah Lingkungan Berbahan Dasar Glukomanan Umbi Porang I Made Dani Pradipta dan Lizda Johar Mawarani Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail:
[email protected]
Abstrak — Pengg Penggunaan unaan polimer sintesis sebagai kemasan plastik menimbulkan masalah pencemaran karena sulit terdegradasi. Solusinya adalah penggunaan polimer dari bahan alami seperti yang bersumber dari umbi-um umbi-umbian. bian. Umbi porang, yang banyak mengandung polisakarida polisakarida glukom glukomanan, anan, tersedia melimpah di daerah perkebunan karena sukar dimanfaatkan sebagai bahan pangan. Pada penelitian ini dibuat polimer ramah lingkungan berbahan dasar glukomanan umbi porang dengan variasi suhu dan konsentrasi plasticizer. Hal ini dilakukan untuk mengkarakterisasi polimer ramah lingkungan glukomanan yang dipengaruhi oleh konsentrasi plasticizer gliserol dan suhu pengadukan agar diketahui sifat mekanis, derajat penggembungan, dan kemampuan biodegradasi yang dimiliki. Eksperimen dilakukan dengan menggunakan metode solution casting dengan variasi pada suhu pengadukan 80, 90 dan 100°C dan variasi konsentrasi plasticizer 0, 5, 10, dan 15ml. Sedangkan pengujian yang dilakukan yaitu uji FTIR, uji mekanis, uji penggembungan penggembungan dan uji biodegradasi. Dari hasil pengujian FTIR, diperoleh bahwa penambahan plasticizer mengakibatkan penurunan nilai transmitansi gugus O-H. Dari pengujian yang lain diperoleh sampel terbaik, yakni sampel dengan suhu pengadukan 80 oC dan konsentrasi plasticizer 10ml. Sampel tersebut memiliki kekuatan tarik 0,035MPa dan derajat penggembungan 61,6%. Dari segi kemampuan degradasinya, film glukomanan dapat terdegradasi biologis biolog is selama 9 hari.
Kata Kunci—glukomanan, Kunci—glukomanan, plasticizer plasticizer gliserol, gliserol, solution solution casting, casting , suhu pengadukan.
I. PENDAHULUAN olimer banyak diaplikasikan dalam kehidupan seharihari, salah satu contohnya adalah polimer dalam bentuk plastik. Plastik merupakan material polimer yang banyak digunakan sebagai bahan kemasan atau kantong pembungkus. Polimer yang umumnya digunakan sebagai plastik didapat dari turunan minyak bumi. Namun plastik yang berasal dari turunan senyawa dalam minyak bumi memiliki kelemahan, yaitu berasal dari non renewable source, yang berarti bahan pembuat plastik berasal dari sumber yang terbatas yang sewaktu-waktu dapat habis, dan pencemaran limbah plastic [1]. Sehingga penggunaan plastik organik mudah urai ( biodegradable) menjadi solusi dalam mengatasii masalah ini. mengatas
P
Salah satu material plastik yang dapat digunakan adalah sebagai bahan baku dalam pembuatan biodegradable material polimer yang bersumber dari biomassa pertanian (agroresources) yang berbentuk polisakarida. Polisakarida yang
ada dalam hasil pertanian terdapat dalam berbagai bentuk, seperti dalam bentuk pati dan glukomanan. Glukomanan merupakan heteropolisakrida yang merupakan paduan antara molekul gula (glukosa) dan manan. Glukomanan terdapat pada tanaman umbi-umbian. Umbi yang mengandun mengandung g glukomanan adalah umbi porang atau iles-iles kuning ( Amorphophallus Amorphophallus oncophillus). Dibandingkan dengan pati dan komponen lainnya, pada umbi porang, kandungan yang lebih banyak dimiliki berupa glukomanan, yaitu sebesar 55% [2], sehingga akan lebih efisien jika pemanfaatan umbi porang untuk pembuatan plastik biodegradable dengan memanfaatkan kandungan glukomanannya. Umbi porang memiliki potensi yang besar untuk dimanfaatkan dalam rekayasa material (glukomanan) karena sejak tahun 2003, produksi umbi porang semakin meningkat setiap tahunn tahunnya ya [3]. Namun umbi porang sulit diolah sebagai bahan pangan secara langsung, secara tradisional, karena pada umbi porang terdapat kandungan kristal kalsium oksalat yang dapat menimbulkan gatal-gatal. Sehingga, umbi ini jarang digunakan sebagai bahan pangan di Indonesia. Dalam pembuatan film plastik cara pembuatan dan konsentrasi platicizer akan mempengaruhi sifat produk yang dihasilkan. Dalam hal cara pembuatan, parameter yang berpengaruh adalah temperatur stirring yang merupakan temperatur yang diterapkan saat pencampuran bahan dasar glukomanan dan plasticizer . Temperatur stirring ini menentukan tingkat gelatinisasi yang dialami oleh glukomanan hingga mampu terplastisasi. Pada pati, gelatinisasi akan mengakibatkan ikatan molekul pembentuk pati akan saling berdekatan akibat ikatan hidrogen yang terjadi pada penambahan sejumlah air dan dipanaskan pada suhu tertentu [4]. Begitu pula dengan glukomanan, temperatur stirring ini juga akan mempengaruhi ikatan yang terbentuk. Suhu pemanasan yang digunakan akan berpengaruh terhadap elastisitas, prosentase pemanjangan, permeabilitas terhadap uap air, dan kelarutan film [4]. Pada penelitian yang telah ada sebelumny sebelumnyaa oleh Akesowan, Akesowan, diketahui bahwa gukomanan mempunyai rentang suhu gelatinisasi 43-95⁰C [5]. Namun, penelitian lainnya mengenai film glukomanan menggunakan pengaplikasian suhu pengadukan larutan glukomanan dengan suhu yang berbeda-beda berbeda-be da untuk pembuatan film. Pada penelitian oleh Cheng, suhu pembuatan film saat pencampuran bahan baku yang digunakan adalah 30⁰C [6], sedangkan pada penelitian
JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 oleh Li, suhu untuk mendapat larutan glukomanan adalah 70⁰C [7], lain halnya pada penelitian Chen, pencampuran glukomanan dan gliserol dalam air dilakukan pada suhu ruang [8]. Oleh karena pengaplikasian suhu pemanasan saat pengadukan yang berbeda-b berbeda-beda eda inilah inilah,, maka perlu dialakukan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui pengaruh suhu pembuatan film glukomanan, karena telah diketahui dari penelitian Bertuzzi pada film pati jagung [9], bahwa suhu pemanasaan saat pembuatan film akan mempengaruhi sifat film. Sedangkan plasticizer adalah bahan tambahan yang ditambahkan pada polimer alami sebagai bahan pemlastis, karena campuran polimer alami murni akan menghasilkan sifat yang getas dan rapuh sehingga akan menambah fleksibilitas dan menghindarkan polimer dari retakan [10]. Menurut penelitian cheng, antara plasticizer sorbitol dan gliserol, akan dihasilkan film dengan sifat yang lebih baik pada penggunaan plasticizer gliserol gliserol [6], dimana konsentrasi gliserol akan berpengaruh pada sifat mekanis produk akhir yang dihasilkan, yang merupakan sifat penting pada produk plastik. Tugas akhir ini dilakukan untuk mengkarakterisasi polimer ramah lingkungan lingkung an yang berupa film plastik biodegradable pada kondisi pembuatan yang dipengaruh dipengaruhii oleh konsentrasi plasticizer gliserol gliserol dan suhu pemanasan agar
2
Gliserol/gliserin Minyak goreng (untuk melapisi cetakan kaca) Bakteri efektif EM4
•
•
•
Sedangkan peralatan yang digunakan antara lain: Sedangkan Gelas ukur, Lakban, Timbangan digital, TGA, Autograph, Magnetic steerer, Magnetic Alat uji FTIR. Plat kaca, •
•
•
•
•
•
•
•
dapat diketahui biodegradasi sifat mekanis, derajat dan kemampuan yang penggembungan, dimiliki. Dengan dilakukannya penelitian tugas akhir ini, diharapkan diperoleh solusi dalam menangani masalah limbah plastik dengan menggunakan plastik ramah lingkungan berbahan dasar glukomanan umbi porang sebagai pengganti plastik konvensional. II. METODOLOGI PENELITIAN Penelitian ini dilakukan dalam bentuk eksperimen dengan metode solution casting dengan penguapan pelarut. Penelitian dimulai dengan verifikasi bahan baku. Hal ini dilakukan untuk mengetahui suhu gelatinisasi glukomanan. Setelah itu, masuk pada tahapan pembuatan polimer ramah lingkungan. Pembuatan diawali dengan pencampuran bahan baku film dengan variasi konsentrasi plasicizer , kemudian dilakukan pengadukan dengan variasi suhu. Setelah terbentuk larutan film, larutan tersebut dicetak di pelat kaca. Setelah film terbentuk, film tersebut diuji untuk mengetahui karakteristiknya. Pengujian yang dilakukan antara lain uji mekanis, uji penggembungan, uji biodegradasi, dan uji FTIR. Hasil pengujian yang didapat kemudian dianalisa untuk mendapatkan suatu kesimpulan. A. Bahan dan Alat Alat
Bahan dasar glukomanan yang digunakan adalah bahan dalam bentuk tepung yang diperoleh dari perusahaan penyedia tepung gulukomanan yang memiliki perkebunan porang di daerah Kediri, Jawa Timur. Adapun keseluruhan bahan yang diperlukan diperlu kan antar a lain: Tepung glukomanan porang Akuades • •
Gambar. 1. Dia gram alir penelitian
B. Pembuatan Polimer Ramah Lingkungan
Berikut adalah langkah-langkah untuk membuat polimer ramah lingkungan: a) Pencampuran bahan baku film Bahan dasar film yang digunakan adalah pati (glukomanan) umbi porang yang berberbentuk tepung glukomanan. Tepung glukomanan dipersiapkan sebanyak 2,5gram. Tepung tersebut kemudian dicampurkan dengan plasticizer gliserol dengan variasi 5ml, 10ml, dan 15ml, dalam 100ml air. Selain itu, dipersiapkan juga tepung glukomanan gluko manan porang mu murni rni tanpa plasticizer (gliserol (gliserol 0ml) yang digunakan sebagai bahan pembuat sampel film sebagai variabel kontrol.
JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6
3
b) Pengadukan dengan variasi suhu Bahan dasar yang telah dipersiapkan kemudian diaduk selama 45 menit. Pengadukan dilakukan menggunakan magnetic stirrer yang diatur suhu pengadukannya. Suhu pengadukan pada masing-masing bahan dasar dengan variasi gliserol juga diberikan variasi, yaitu yaitu 80ºC, 90ºC, dan 100ºC. c) Pencetakan film Larutan yang telah terbentuk dan tergelatinisasi dicetak diatas pelat kaca yang telah diberi lakban pada kedua tepinya sebagai pengatur ketebalan. Agar mudah dalam pengelupasan lembaran film, pelat kaca dibuat licin dengan menggunakan minyak goreng yang dilapis tipis. Larutan yang tercetak diatas pelat kaca ditekan dengan pelat kaca lainnya untuk mendapatkan ketebalan film yang homogen. Larutan pada cetakan didiamkan selama 24 jam pada suhu ruang hingga terbentuk film plastik.
Kemampuan biodegradasi dilihat berdasarkan lamanya waktu degradasi oleh mikroorganisme EM4. Uji biodegradasi dilakukan dengan menempatkan sampel film pada suatu wadah kemudian ditambahkan EM4 sebanyak 10ml dan dibiarkan hingga terdegradasi. d) Uji FTIR Pengujian dengan FTIR dilakukan pada tiga macam sampel. Sampel pertama adalah tepung glukomanan, sampel kedua adalah sampel film glukomanan tanpa plasticizer , dan sampel ketiga adalah film glukomanan dengan plasticizer Dengan bantuan alat FTIR akan terlihat bagaimana serapan gugus polimer pada sampel berdasarkan grafik yang muncul pada layar komputer sebagai piranti yang terhubung dengan FTIR.
C. Pengujian Sampel
A. Verifikasi Bahan
Berikut adalah pengujian yang dilakukan pada sampel polimer ramah lingkungan lingkungan:: a) Uji mekanis Film yang telah jadi dipotong dengan ukuran 2 × 6cm untuk pengujian mekanis. Pengujian mekanis dilakukan dengan alat Authograph. Dari alat tersebut diperoleh nilai gaya tarik hingga putus dan perpanjangan hingga putus. Sehingga untuk mendapatkan nilai tensile strength, daya elongasi, dan modulus Young, perlu dilakukan perhitungan perhitung an terhadap hasil yang diperoleh. Untuk mendapatkan nilai tensile strength maka digunakan persamaan
Bahan yang digunakan merupakan glukomanan umbi porang yang berbentuk sebuk. Pengidentifikasian suhu gelatinisasi dilakukan dengan menggunakan alat thermogravitimetry analisys (TGA) dilakukan hingga suhu 300°C.
σ
=
F
(2.1)
A0
untuk mendapatkan nilai elongasi maka digunakan persamaan ε
=
∆l
l0
(2.2)
sedangkan untuk mendapatkan nilai modulus Young maka digunakan persamaan E =
σ
(2.3)
ε
b) Uji penggembungan Untuk melakukan uji penggembungan, pertama-tama sampel yang telah disiapkan ditimbang dan dicatat massa awalnya. Sampel yang telah ditimbang kemudian ditetesi air sebanyak 5 kali disepanjang permukaan sampel, kemudian didiamkan selama 2 menit untuk penyerapan airnya. Setelah itu, sampel ditiriskan dengan tisu kemudian ditimbang kembali dan dicatat massa akhirnya. Untuk mendapatkan derajat penggembungan, data massa yang telah diperoleh lalu disubstitusikan ke dalam persamaan m 2 − m1 S =
c) Uji biodegradasi
m1
×
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
100%
(2.4)
Gambar. 2. Grafik perubahan m massa assa sampel glukomanan terhadap w waktu aktu dan suhu
Berdasarkan Gambar. 2., dapat terlihat bahwa sampel glukomanan dengan massa 6,992mg yang digunakan mulai mengalami perubahan massa pada suhu sekitar 60°C berselang 4 menit setelah pengujian dengan TGA berlangsung. Gelatinisasi dari glukomanan yang digunakan mempunyai suhu aplikasi mulai dari sekitar 60°C hingga suhu sekitar 200°C. B. Karakteristik Mekanis
Pengujian mekanis dilakukan dengan bantuan alat autograph Shimadzu AG-10 TE yang berkapasitas 100kN/10ft. Dalam melakukan pengujian, autograph diatur dengan kecepatan uji sebesar 5mm/menit. Dari pengujian dengan autograph diperoleh data berupa nilai gaya tarik yang diterapkan oleh mesin (F) dan perubahan panjang yang dialami oleh sampel (Δl), (Δl), yang kemudian dihitung untuk mendapatkan kuat tarik (σ (σ), elongasi (ε (ε), dan modulus Young (E). Berdasarkan Tabel 1. terlihat bahwa rentang kekuatan tarik yang dimiliki oleh film glukomanan berkisar antara 0,0275-0,8MPa, sedangkan elongasi yang dimiliki 5,19%26,48%, dan modulus Young-nya 0,2818-15,4202MPa.
JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 Dalam bentuk grafik (Gambar. 3.), dapat dilihat bahwa terdapat pengaruh penambahan plasticizer pada kuat tarik sampel. Terjadi penurunan nilai yang sangat drastis pada semua sampel di tiap variasi suhu. Contohnya kuat tarik sampel dengan suhu pengadukan 100ºC yang semula bernilai 0,8MPa turun menjadi 0,085MPa pada penambahan plasticizer 5ml. 5ml. Begitu pula dengan sampel lainnya yang juga mengalami penurunan nilai kuat tarik.
Sifat mekanis film glukomanan
Konsentrasi Plasticizer (ml) 0 5 10 15 0 5 10 15 0 5 10 15
80
90
100
σ (MPa) (MPa)
ε
E (MPa)
0,70 0,65 0,60 0,55 ) a P 0,50 M ( 0,45 0,20 k i r 0,18 a T 0,16 t a u 0,14 K0,12
85
90
95
100
o
0,500 ± 0,39 0,075 ± 0,06 0,050 ± 0,00 0,028 ± 0,01 0,800 ± 0,45 0,085 ± 0,12 0,060 ± 0,18 0,085 ± 0,05 0,618 ± 0,25 0,160 ± 0,10 0,035 ± 0,01 0,048 ± 0,02
0,07 ± 0,02 0,13 ± 0,06 0,06 ± 0,01 0,10 ± 0,04 0,05 ± 0,04 0,13 ± 0,06 0,08 ± 0,05 0,13 ± 0,05 0,07 ± 0,03 0,26 ± 0,09 0,06 ± 0,04 0,07 ± 0,03
Suhu ( C)
7,62 ± 4,20 0,59 ± 0,42 0,81 ± 0,18 0,28 ± 0,18 15,42 ± 11,64 0,67 ± 0,38 0,71 ± 1,11 0,66 ± 0,41 9,37 ± 6,22 0,60 ± 0,42 0,64 ± 0,54 0,70 ± 0,56
Gambar. 4. Pengaruh suhu pengadukan terhadap kuat tarik pada variasi konsentrasi plasticizer
Konstannya nilai kuat tarik yang ditunjukkan di setiap suhu disebabkan karena suhu gelatinisasi hanya diperlukan dalam pengaktifan awal pemutusan ikatan pada rantai glukomanan akibat energi termal dari suhu pemanasan. Peristiwa gelatinisasi ini kemudian diikuti dengan plastisasi. Setelah energi yang diperlukan cukup untuk memutuskan ikatan, maka peningkatan energi yang diberikan kemudian tidak akan memberikan efek apapun. Penurunan nilai kuat tarik terjadi pada peningkatan suhu o 80 C menjadi 90oC. Penurunan tersebut terjadi akibat pada kondisi tanpa plasticizer , dengan peningkatan suhu maka polisakarida glukomanan akan mengalami swelling berlebih. Pada suhu yang lebih tinggi terjadi peningkatan deformability yang akan menurunkan sifat mekanis akibat lebih tingginya swelling degree pada granula polisakarida [14]. Naiknya kembali nilai kekuatan tarik pada suhu 100oC dikarenakan pada suhu suh u tersebut air telah mencapai titik didihnya sehin sehingga gga mengalami penguapan yang besar. Besarnya tingkat penguapan air yang menurunkan menurunka n jumlah penetrasi air kedalam molekul glukomanan sehingga swelling -nya berkurang dan kuat tariknya tarikn ya meningkat.
o
o
90 90 C o 100 100 C
0,9 0,8 0,7 0,6
) a P 0,5 M ( k 0,4 i r a T t 0,3 a u K 0,2 0,1 0,0 0
0,75
80
80 80 C
-2
0m 0ml 5m 5ml 10ml 15ml
0,80
0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00
Tabel 1. Suhu Proses (⁰C)
4
2
4
6
8
10
Konsentrasi Plasticizer (ml)
12
14
16
Gambar. 3. Pengaruh penambahan plasticizer terhadap terhadap kuat tarik pada variasi suhu pengadukan
Penambahan plasticizer akan akan menurunkan nilai kekuatan tarik dari film disebabkan karena plasticizer menempati ruang intermolekul dalam rantai polimer, sehingga molekulmolekul zat pemlastis dapat mengurangi energi yang dibutuhkan molekul untuk melakukan suatu pergerakan (mudah bergerak) sehingga kekakuannya menurun yang menyebabkan menurunnya kekuatan tarik. Ketika film glukomanan yang terplastisisasi diberi tegangan, maka plasticizer akan bertindak sebagai pelumas dan meningkatkan meningkatka n aliran antar rantai polimer [6]. Gambar. 4. menunjukkan pengaruh suhu pengadukan film glukomanan terhadap kekuatan tarik. Terlihat bahwa suhu tidak terlalu memberikan pengaruh terhadap nilai kuat tarik pada setiap variasi konsentrasi plasticizer . Kecuali kondisi tanpa plasticizer , grafik yang ditunjukkan cenderung konstan pada konsentrasi 5ml, 5ml , 10ml, dan 15ml.
C. Derajat Penggembungan Penggembungan
Derajat penggembungan (swelling degree) didapatkan melalui uji penggembungan. Uji penggembungan dilakukan untuk mengetahui kemampuan serap air dari polimer yang ditunjukkan dengan perbedaan massa awal polimer dan massa polimer setelah menyerap air. Berdasarkan Tabel 2. terlihat bahwa kemampuan serap air yang dimiliki glukomanan sangat besar hingga lebih dari 50%. Dari hasil pengujian diperoleh nilai penggembungan berkisar antara 61,6%-391,42%. Penggembungan terbesar diantara semua variasi yang diberikan terjadi pada sampel dengan konsentrasi plasticizer 0 0 ml, sedangkan paling rendah dimiliki oleh sampel dengan konsentrasi plasticizer 15ml. Bila dilihat pada Gambar. 7. tiap suhu di variasi konsentrasi plasticizer memiliki nilai yang cenderung menurun sehingga dapat dikatakan bahwa dengan penambahan plasticizer gliserol akan menurunkan daya penggembungan sampel. Karakteristik film glukomanan dengan penambahan gliserin akan menghasilkan film yang kedap air [13]. Hal ini berarti
JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 penambahan gliserol akan mempengaruhi sifat ketahanan film terhadap air, sehingga semakin banyak konsentrasi plasticizer yang digunakan maka semakin baik ketahan film yang dihasilkan atau dengan kata lain semakin kecil derajat penggembungannya penggembungann ya.. Pada penambahan konsentrasi plasticizer yang semakin tinggi akan meningkatkan sifat adhesive antar molekul sehingga jumlah air yang terikat dengan senyawa polisakarida akan mengalami penurunan yang menyebabkan kadar airnya semakin rendah [15].
terjadinya peningkatan penetrasi air pada peningktan suhu pada molekul glukomanan, glukoman an, sehingga sehing ga berkurangnya berkurangn ya active site pada rantai polimer yang mampu ditempati oleh plasticizer gliserol yang mengakibatkan meningkatnya serapan air pada film/derajat penggembungan. Namun, pada suhu 100 oC nilai derajat penggembungan mengalami penurunan. Penurunan ini dikarenakan pada suhu tersebut terjadi penguapan air yang besar, sehingga ruang bagi plasticizer gliserol dalam pembentukan film semakin besar yang berimbas pada penurunan penuruna n derajat penggembungan karena berkurangnya serapan air. Pada konsentrasi 0ml, grafik yang dihasilkan menurun pada peningkatan suhu. Hal ini terjadi karena dengan peningkatan suhu maka polisakarida glukomanan akan mengalami swelling (penetrasi air) berlebih. Penetrasi air berlebih saat pembuatan ini membuat ruang bebas pada ikatan intermolekuler berkurang, sehingga setelah terbentuk film, film yang dihasilkan akan memiliki serapan air yang lebih rendah akibat berkurangnya penetrasi air pada film.
Tabel 2. Hasil uji penggembungan Suhu
Konsentrasi
Pembuatan (⁰C)
Plasticizer (ml) 0 5 10 15 0 5 10 15 0 5 10 15
80
90
100
Derajat Penggembungan (%) 391,42 ± 170,22 188,02 ± 125,35 61,60 ± 42,02 91,61 ± 31,92 272,37 ±76,12 234,71 ± 96,22 187,40 ± 50,53 98,10 ± 19,81 176,00 ± 66,56 139,21 ± 45,00 132,71 ± 31,23 82,80 ± 53,36
D. Biodegradas Biodegradasii Film Glukomana Glukomanan n
Film polimer ramah lingkungan yang telah dibuat diuji kemampuan biodegradasinya dengan bantuan Effective Microorganism Microorgan ism atau bakteri EM4, yang merupakan bakteri pengompos. Dari hasil pengujian diperoleh bahwa film glukomanan terdegradasi biologis pada hari ke-9. Dengan rentang degradasi 45%-100%. Contoh sampel uji biodegradasi terlihat pada Gambar. 9.
o
8 80 0C o 9 90 0C o 1 100 00 C
400
5
360
) 320 % ( n a 280 g n u b 240 m e g 200 g n e P 160 t a j a r e 120 D 80
(a)
40 0
2
4
6
8
10
12
14
(b)
16
Konsentrasi Plasticizer (ml) (ml)
Gambar. 7. Pengaruh penambahan plasticizer terhadap terhadap derajat penggembungan 0 0m ml 5 5m ml 400
Gambar. 9. Film glukomanan 80 oC-10 ml: (a) sampel awal; (b) sampel setelah terdegradasi 9 hari
Degradasi film glukomanan lebih cepat daripada film pati [12]. Kemampuan degradasi biopolimer glukomanan dikarenakan pendeknya rantai ikatan yang dimiliki. Semakin rendah berat molekul (semakin pendek rantai), maka polimer akan semakin cepat terdegradasi [16].
10ml 15ml
350
) % ( 300 n a g n u 250 b m e g g 200 n e P t a j a r 150 e D
E. Gugus Fungsi Glukomanan
100 50 80
85
90
95
100
o
Suhu ( C)
Gambar. 8. Pengaruh suhu pengadukan terhadap derajat penggembungan
Sedangkan apabila ditinjau dari segi pengaruh suhu pengadukan yang dihasilkan naik dan turun seperti yang terlihat grafik pada Gambar. 8. hampir disemua konsentrasi plasticizer . Naiknya derajat penggembungan pada peningkatan suhu 80oC menjadi 90oC disebabkan oleh
Gugus fungsi dari film glukomanan diketahui dengan menggunakan pengujian FTIR. Spektrum inframerah (IR) terabsorpsi oleh pita-pita adsorpsi gugus fungsional, sehingga dapat mengkarakterisasi struktur polimer yang diuji. Pengujian FTIR menghasilkan grafik transmitansi sampel pada suatu nilai panjang gelombang seperti yang tampak pada Gambar. 10. Pada glukomanan murni, terdapat tiga puncak wave number yaitu pada 3276,122 yang senyawa berikatan hidrogen, yaitu gugus O-H (gugus asam karboksil) dari glukomanan, 2360,544 yang menunjukkan adanya ikatan karbon-karbon dengan ikatan rangkap tiga, dan 1011,524 cm-
JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 1
yang menunjukkan adanya ikatan karbon-oksigen dengan ikatan tunggal (C–O). Pada sampel film glukomanan tanpa plasticizer , atau film dari glukomanan dan air dihasilkan nilai gelombang yang berbeda, yakni terjadi pergeseran nilai gelombang pada gugus O-H menjadi 3322,407. Hal ini diakibatkan karena adanya tambahan gugus O-H yang berasal dari molekul air yang masuk dalam polisakarida melalui mekanisme gelatinisasi yang menghasilkan interaksi ikatan hidrogen yang menguat. Pada sampel film glukomanan dengan plasticizer 5 ml, dihasilkan nilai gelombang yang berbeda, yakni pergeseran nilai gelombang ikatan O-H menjadi 3290,104 cm-1 Pergeseran nilai gelombang ikatan OH menjadi lebih menurun yang menunjukkan bahwa terdapat pengaruh penambahan plasticizer pada senyawa hidroksil yang terjadi. (a)
6 tersebut, kondisi optimal dalam pembuatan polimer plastik ramah lingkungan berbahan dasar glukomanan adalah dengan menggunakan suhu pengadukan 80°C dengan konsentrasi plasticizer gliserol gliserol 10 ml. Film glukomanan dapat terdegradasi biologis dalam waktu 9 hari. Plastik yang dihasilkan tidak cocok digunakan sebagai kemasan plastik.
•
•
DAFTAR PUSTAKA [1] Adiwijaya, Michael. Peran Pemerintah, Industri Ritel, dan Masyarakat Dalam Membatasi Penggunaan Kantong Plastik Sebagai Salah Satu Upaya Pelestarian Lingkungan. Available: http://fportfolio.petra.ac.id/ARTIKELMICHAEL.ADIWIJAYA-UK.PETRA.doc [2] Koeswara, S. (2006). Iles-iles dan Hasil Olahannya, Available: http://www.scribd.com/doc/70498974/Iles-Iles-Dan-Hasil-Olahannya [3] Departemen Kehutanan RI. (2005). Budidaya Umbi Porang LMDH Argo Mulyo di KPH Nganjuk, Available: http://www.dephut.go.id/INFORMASI/Web%20HHBK/Porang1.html [4] Wahyu, M.K. (2008). Pemanfaatan Pati Singkong Sebagai Bahan Baku Edible Film, Available: http://www.beswandjarum.com/article_download_pdf/article_pdf_22.pdf [5] Akesowan, A. (2002, Januari). Viscosity and Gel Formation of a Konjac Flour from Amorphophallus oncophyllus. AU Journal of Techno loy . 5(3), pp. 139-146. 139-146. Available: Available: http://w http://www. ww.konjacf konjacfoods oods.com .com/pdf/ /pdf/visco viscosity.p sity.pdf df [6] Cheng, L.H. , A. Abd Karim, Norziah, M.H., Fazilah, A., and C.C. Seow. (2006). Interactive Effect Of Water-Glycerol And Water-Sorbitol On Physical Properties Of Konjac Glucomannan Films. J Food Sci. 71, 2:E62-7. Available: http://eprints.usm.my/10163/1/Interactive_ Effects_of_Water-Glycerol_and_Water-Sorbitol_on_Physical_ Properties_of_Konjac_Glucomannan_Films_%28PPTekIndustri%29.pdf [7] Li.B, J. F. Kennedy, Q.G. Jiang, B. J. Xie. (2006, June). Quick dissolvable, edible and heatsealable blend films based on konjac glucomannan – Gelatin”. Food Research International. 39(5), pp. 544549. Available: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S09 63996905002310 [8] Chen, Jianguang, Changhua Liu, Yanqing Chen, Yun Chen, Peter R. Chang. (2008, November). Structural characterization and properties of starch/konjac glucomannan blend films. Carbohydrate Polymer 74(4), 74(4), pp. 946-952. Available: http://www.sciencedirect.com/science/article/ pii/S0144861708002646 [9] Bertuzzi, M.A., M. Armada, dan J.C. Gottifredi. (2007, Sepember). Physicochemical Characterization of Starch Based Film, Journal of Food Engineering . 82(1), pp. 17-25. Available: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0260877407000246 [10] Vieira, M.G.A, Mariana A. da Silva, Licielen O. dos Santos, And Marisa M.B. (2011, March). Natural-Based Plasticizers And Biopolymer Films: A
(b)
(c)
Gambar. 10. Grafik nilai transmitansi gugus fungsi pada: (a) polisakarida glukomanan, (b) film glukomanan tanpa plasticizer , (c) film glukomanan dengan plasticizer 5ml 5ml
IV. KESIMPULAN Berdasarkan hasil dari pengujian yang telah dilakukan pada semua sampel dalam pembuatan polimer ramah lingkungan berbahan dasar glukomanan ini diperoleh beberapa kesimpulan, yaitu: Sifat mekanis sampel tergolong rendah, dengan nilai •
maksimal kekuatan tarik 0,8 Mpa dan modulus Young 15,4 MPa. Derajat penggembungan sampel cukup besar, yakni berkisar antara 61,6%-391,42%. Dengan derajat penggembungan
•
Review. European Polymer Journal . 47(3), pp. 254-263. Available: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0014305710004763 [11] Damat. (2008, Maret). Efek Jenis dan Konsentrasi Plasticizer Terhadap Karakteristik Edible Film Dari Pati – Garut Butirat. Agritek . 16, pp. 333500. [12] Sanjaya, I Gede dan Tyas Puspita. (2011). “Pengaruh Penambahan Khitosan dan Plasticizer Gliserol Pada Karakteristik Plastik Biodegradable Dari Pati Limbah Kulit Singkong”. Tugas Akhir Jurusan Teknik Kimia, FTI, ITS. Belum dipublikasikan. [13] Mulyono, Edi. (2010). Peningkatan Mutu Tepung Iles-Iles (Amorphophallus Oncophillus) (Food Grade: Glukomannan 80%) Sebagai Bahan Pengelastis Mi dan Pengental Melalui Teknologi Pencucian Bertingkat dan Enzimatis. Available: http://km.ristek.go.id/assets/files/KEMTAN/670%20D%20n/670.pdf [14] BeMiller, James, dan Roy Wistler, Starch: Chemistry and Technology , 3rd ed. New York: Academic Press (2009) 745-752. [15] Darni, Yuli, Cici. A, Sri Ismiyati D, ”Sintesa Bioplastik Dari Pati Pisang dan Gelatin Dengan Plasticizer Gliserol,” dalam Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi- II , Universitas Lampung (2008) III-9 – III-20. [16] Steven, Malcolm. P diterjemahkan oleh Dr. Ir. Iis S., Kimia Polimer . Jakarta: Pradnya Paramita (2001).
