Pengembangan produk biodegradable foam berbahan baku campuran tapioka dan ampok

Gratis

10
67
201
2 years ago
Preview
Full text
PENGEMBANGAN PRODUK BIODEGRADABLE FOAM BERBAHANBAKU CAMPURAN TAPIOKA DAN AMPOK EVI SAVITRI IRIANI SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013 PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Pengembangan ProdukBiodegradable Foam Berbahan Baku Campuran Tapioka dan Ampok adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini. Bogor, Januari 2013 Evi Savitri Iriani NIM F 361080121 ABSTRACT EVI SAVITRI IRIANI. Product Developmentof Cassava and Corn Hominy Based Biodegradable Foam.Under Direction of TUN TEDJA IRAWADI, TITI C. SUNARTI, NUR RICHANA AND INDAH YULIASIH. Starch based foam is a packaging material made from renewable resources which are very prospective to substitute synthetic polystyrene foam. Tapioca is one of potential materials for starch based foam production due to availability and cheap price compared to other starch. Unfortunately, the foam produced only with starch is brittle, poor mechanical properties and highly sensitive to moisture. Fiber reinforcement and blending with synthetic polymer and hydrophobic materials are the way to improve foam’s properties. Corn hominy, a by product of corn dry milling industry, is a potential source to be used as fiber reinforcement due to its composition that still contained high fiber, starch, protein and fat that needed for producing starch-based foam. The objective of this research wasto develop biodegradable foam made from tapioca and corn hominy. Four steps formulation was conducted to get the best characteristics of biodegradable foam. Starch, corn hominy, modified starch, PVOH and other dry materials were mixed with various concentration. Water, plasticizer and other liquid materials were added to get total solid 50-60% and then baked with thermopressing machine at 150-1700C for 2-3 minutes. The results showed that, addition of corn hominy increased hydrophobicity and biodegradability of biofoam. On the other hand, increasing corn hominy proportion also decreased mechanical properties and brightness of biofoam and increased density. Addition of PVOHincreasedhydrophobicity and mechanical properties of biofoam but decrease biodegradability and increased density. Addition of hydrophobic starch did not make satisfying improvement on hydrophobicity or mechanical properties of biofoam, but decreased biodegradability of biofoam. Starch acetate and sizing agentaddition could increase hydrophobicity, marked by increasing of contact angle value. Meanwhile, addition of plasticizer not only improved viscoelasticity of biofoam but also increased biofoam’s hydrophobicity. Utilization of tapioca and corn hominy as biodegradable materials could increase value added of tapioca by 14,33% meanwhile for corn hominy almost71,44%. Keywords : biodegradable foam, biodegradability, corn hominy, hydrophobicity, mechanical properties RINGKASAN EVI SAVITRI IRIANI. Pengembangan ProdukBiodegradable Foam Berbahan Baku Campuran Tapioka dan Ampok. Dibimbing oleh TUN TEDJA IRAWADI, TITI C. SUNARTI, NUR RICHANA dan INDAH YULIASIH. Pemanfaatan produk dan limbah pertanian sebagai bahan baku kemasan ramah lingkungan belum banyak dilakukan, khususnya sebagai pengganti styrofoam. Beberapa penelitian terdahulutelah mencoba memanfaatkan pati sebagai bahan baku pembuatan biofoam, namun demikianproduk yang dihasilkan masihmemiliki sifat mekanis rendahdan hidrofilik. Penambahan serat yang bersumber dari limbah pertanian mampu memperbaiki kelemahan biofoam tersebut. Salah satu hasil pertanian yang berpotensi sebagai bahan baku biofoam adalah ampokkarena selain sebagai sumber serat juga masih mengandung pati, protein dan lemak yang dibutuhkan dalam pembuatan biofoam. Tujuan penelitian ini adalah mengembangan produkkemasan ramah lingkungan berbentuk foam berbahan baku tapioka dan ampok yang memiliki sifat fisik dan mekanis mendekati styrofoam dengan tingkat biodegradabilitas yang lebih tinggi.Adapun tujuan masing-masing tahapan adalah: 1) mengetahui karakteristik bahan baku, 2) memperoleh kondisi proses dan formula terbaik pembuatan biofoam serta 3) mengetahui nilai tambah tapioka dan ampok sebagai bahan baku pembuatan biofoam. Biofoam berbahan baku tapioka dan ampok berpotensi digunakan sebagai kemasan alternatif ramah lingkungan pengganti styrofoam. Biofoam ini memiliki keunggulan yaitu sifat hidrofobisitas dan sifat mekanis yang setara dengan styrofoam serta memiliki kemampuan biodegradabilitas yang lebih tinggi. Proses pembuatan biofoam dilakukan dengan teknik thermopressing pada suhu 1700C, yaitu di atas melting point semua bahan baku sehingga semua bahan dapat tercampur dengan baik. Waktu proses berkisar 2,5-3 menit, dengan volume adonan yang digunakan 60 g. Karakteristik biofoam dipengaruhi oleh karakteristik bahan baku dan kondisi proses pembuatannya. Tapioka memiliki kadar pati lebih tinggi (97,89%) dibandingkan ampok (69,26%), sebaliknya ampok memiliki kadar lemak, protein dan serat (8,90%, 11,18% dan 7,96%) yang lebih besar dibandingkan tapioka (0,19%, 0,55% dan 1,27%). Perbedaan komposisi ini berpengaruh terhadap karakteristik biofoam yang dihasilkan. Penambahan ampokhingga 75% berpengaruh terhadap peningkatan hidrofobisitas biofoam dengan menurunkan daya serap airnya dari 59,49% menjadi 44,17%. Selain itu, penambahan ampok juga meningkatkan biodegradabilitas biofoam khususnya pertumbuhan kapang yang meningkat dari 6,67% menjadi 90%. Namun demikian, penambahan ampok berpengaruh negatif terhadap sifat mekanis dengan menurunkan kuat tekan dari 27,31 N/mm2 menjadi 6,14 N/mm2. Penambahan polimer sintetik PVOH hingga 50% dapat membantu perbaikan sifat mekanis biofoam dengan meningkatkan kuat tekan dari 10,94 N/mm2 menjadi 33,29 N/mm2, sementara untuk kuat tarik, meningkat dari 25,67 N/mm2 menjadi 48,85 N/mm2. Penambahan PVOH juga dapat meningkatkan hidrofobisitas dengan menurunkan daya serap air dari 54% menjadi 35%. Penambahan pati hidrofobik, ternyata tidak berpengaruh terhadap perbaikan karakteristik biofoam. Penambahan pati asetat dan sizing agentberpengaruh terhadap peningkatan sifat hidrofobisitas dilihat pada peningkatan nilai contactangle dari 30,110 menjadi 79,790untuk perlakuan terbaik. Penambahan pati asetat dan sizing agent juga berpengaruh terhadap perbaikan sifat mekanis dilihat dari peningkatan kuat tekan ( 19,11 N/mm2 menjadi 31,80 N/mm2) dan kuat tarik (48,72 N/mm2 menjadi 52,64 N/mm2). Penambahan gliserol sebesar 5% berpengaruh terhadap perbaikan sifat mekanis khususnya peningkatan viskoelastisitas biofoam yang ditandai dengan penurunan nilai storage modulus yang cukup tajam mendekati suhu kamar yaitu dari 530 Mpa pada 00C menjadi 170 Mpa pada 200C. Pemilihan formulasi terbaik untuk pembuatan biofoam disesuaikan dengan aplikasi atau peruntukan biofoam tersebut. Formula terbaik adalah perlakuan P1K3 yaitu rasio tapioka:ampok 3:1 dengan penambahan PVOH 30% dari berat bahan kering. Karakteristik biofoam yang dihasilkan memiliki daya serap air 39%, densitas 0,48 g/cm3, kuat tekan 19,11 N/mm2, kuat tarik 48,72 N/mm2 dan biodegradabilitas 36,67%. Biofoam ini dapat digunakan untuk mengemas produk dengan kadar air rendah karena permukaannya masih sensitif terhadap air. Untuk produk hasil pertanian ataupun produk olahan dengan kadar air yang lebih tinggi, dilakukan perbaikan formula dengan perlakuan terbaik P2S2G1 yang memiliki komposisi tapioka 21%, pati asetat 7%, ampok 12% dan PVOH 8%. Sizing agent yang ditambahkan dari jenis carvacrol serta penambahan gliserol sebesar 5%. Formula ini memiliki karakteristik yang lebih baik dibandingkan P1K3 untuk sifat mekanisnya yaitu kuat tekan 31,80 N/mm2 dan kuat tarik 51,60 N/mm2, namun daya serap airnya lebih tinggi yaitu 62,95% dan biodegradabilitas yang lebih rendah 0%. Kelebihan formula ini memiliki permukaan yang hidrofobik dengan nilai contact angle 79,790. Pemanfaatan tapioka dan ampok sebagaibahanbakupembuatanbiofoam dapat memberikan nilai tambah sebesar14,33% untuk tapioka dan 71,44% untuk ampok. Kata Kunci : ampok, biodegradabilitas, biofoam, hidrofobisitas, sifat mekanis, © Hak Cipta IPB, tahun 2013 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB. PENGEMBANGAN PRODUK BIODEGRADABLE FOAM BERBAHAN BAKU CAMPURAN TAPIOKA DAN AMPOK EVI SAVITRI IRIANI Disertasi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Teknologi Industri Pertanian SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013 Penguji pada Ujian Tertutup : Dr. Ir. Liesbetini Haditjaroko, MS Dr. Ir. Soetrisno, M.Sc Penguji pada Ujian Terbuka : Prof. Dr. Ir. Muhammad. Romli, MSc. St Prof (Riset) Dr. Ridwan Thahir Judul Disertasi : Pengembangan Produk Biodegradable Foam Berbahan Baku Campuran Tapioka dan Ampok Nama : Evi Savitri Iriani NIM : F 361080121 Disetujui, Komisi Pembimbing Dr. Ir. Titi Candra Sunarti, M.Si Anggota Prof. Dr. Ir.Tun Tedja Irawadi, MS. Ketua Prof (Riset) Dr.Ir. Nur Richana, M.Si Anggota Dr. Indah Yuliasih, STP,M.Si Anggota Diketahui, Ketua Program Studi Teknologi Industri Pertanian Dekan Sekolah Pascasarjana Dr. Ir. Machfud, MS Dr. Ir Dahrul Syah, M.Sc. Agr Tanggal Ujian : 16 Januari 2013 Tanggal Lulus: PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia Nya sehingga penelitian dan penulisan karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penelitian berjudul “ Pengembangan Produk Biodegradable Foam Berbahan Baku Campuran Tapioka dan Ampok” telah dilaksanakan sejak bulan November 2010 hingga selesai pada Mei 2012. Penulis mengucapkan terima kasih serta penghargaan kepada Prof. Dr. Tun Tedja Irawadi, MS; Dr. Ir. Titi Candra Sunarti, MSc; Prof (Riset) Dr. Ir. Nur Richana, MSi dan Dr. Indah Yuliasih, STP, MSi yang telah memberikan bimbingan dan arahan sejak awal penyusunan proposal penelitian hingga penulisan karya ilmiah ini. Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada Dr. Ir. Liesbetini Haditjaroko, MS, Dr.Ir. Soetrisno MSc, Prof. Dr. Ir. Muhammad Romli, MSc. St. dan Prof (Riset) Dr. Ridwan Thahir yang telah bersedia menjadi dosen penguji luar komisi pada ujian tertutup dan ujian terbuka serta memberikan saran perbaikan untuk kesempurnaan karya tulis ini. Tidak lupa ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Pimpinan beserta staf Badan Litbang Pertanian dan Balai Besar Litbang Pascapanen Pertanian yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk menimba ilmu di Institut Pertanian Bogor serta memberikan dukungan pendanaan penelitian melalui proyek KKP3T. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Ketua Departemen beserta staf pada Packaging Department, Faculty of Agroindustry, Kasetsart University, Bangkok, Thailand yang telah menyediakan fasilitas penelitian melalui Sandwich Programme selama kurun waktu Februari-Maret 2012. Kepada suami beserta anak-anakkku tersayang, terima kasih atas kerelaannya berbagi waktu dan perhatian selama penyelesaian penulisan karya ilmiah ini. Kepada seluruh keluarga, terima kasih atas dukungan dan doa yang senantiasa diberikan selama penulis menempuh pendidikan S3 di Institut Pertanian Bogor. Tidak lupa kepada teman-temanku di TIP-S3-08, semoga kebersamaan dan kekompakan kita tidak berhenti dengan selesainya pendidikan S3 ini. Akhir kata, semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat. Bogor, Januari 2013 Evi Savitri Iriani RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jayapura pada tanggal 16 Januari 1968 sebagai anak sulung dari empat bersaudara putri pasangan Sanusi dan Saniah. Pendidikan sarjana ditempuh di Program Studi Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor, lulus pada tahun 1991. Pada tahun 2000, penulis diterima kembali di Program Studi Magister Teknologi Industri Pertanian dan menamatkannya pada tahun 2005. Kesempatan melanjutkan program Doktor diperoleh pada tahun 2008 pada program studi yang sama melalui beasiswa Badan Litbang Pertanian. Penulis bekerja sebagai Peneliti Muda pada Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian sejak tahun 2004 setelah sebelumnya bekerja pada Balai Penelitian Tanaman Hias sejak tahun 1994. Adapun bidang penelitian yang ditekuni penulis adalah pengolahan hasil pertanian. Selama mengikuti program S3, penulis telah mengikuti berbagai seminar nasional maupun internasional khususnya yang berhubungan dengan topik disertasi. Adapun karya ilmiah yang telah dan akan diterbitkan serta merupakan bagian dari disertasi penulis antara lain : 1. 2. 3. 4. 5. Effect of Polyvinyl Alcohol and Corn Hominy on Improvement of Physical and Mechanical Properties of Cassava Starch-Based Foam dimuat pada European Journal of Scientific Research volume 81(1):47-58 tahun 2012. Utilization of Corn Hominy as a New Source Material forThermoplastic Starch Production dimuat pada Procedia Chemistry 4 : 245-253 tahun 2012 Pengembangan Biodegradable Foam Berbahan Baku Pati (Review) dimuat pada Buletin Teknologi Pascapanen Pertanian Volume 7(1):30-40 tahun 2011 Corn hominy, a Potential Raw Material for Biodegradable Foam disampaikan pada International Maize Conference 2012 bertempat di Gorontalo 22-24 November 2012. Cassava Based Biodegradable Foam: Effect of Modified Starch, Sizing Agent and Plasticizer on Improving Hydrophobicity and Viscoelasticity terpilih sebagai salah satu makalah Badan Litbang yang akan dipublikasikan pada Jurnal Internasional Penulis juga mendapatkan kesempatan melakukan penelitian di Kasetsart University pada Fakultas Agroindustri selama Februari-Maret 2012. Selain itu, penelitian ini juga dibiayai oleh Badan Litbang Pertanian melalui Program KKP3T selama 3 tahun berturut-turut. Adapun hasil penelitian ini juga telah diapresiasi dan mendapatkan penghargaan sebagai salah satu dari 104 Inovasi Prospektif Indonesia 2012 dari Kementrian Riset dan Teknologi. DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN Halaman ix xi xiv I PENDAHULUAN ............................................................... 1 1.1 Latar Belakang ...................................................................... 1 1.2 Tujuan Penelitian ................................................................. 6 1.3 Manfaat Penelitian ............................................................... 6 1.4 Ruang Lingkup Penelitian .................................................... 6 II TINJAUAN PUSTAKA .................................................... 7 2.1 Pemanfaatan Tapioka dan Ampok sebagai Bahan Baku Pembuatan Biofoam ........................................................... 7 2.2 Teknologi Proses Produksi Biofoam ................................... 14 2.3 Karakteristik Biofoam ......................................................... 17 III BAHAN DAN METODE .................................................. 23 3.1 Bahan dan Alat .................................................................... 23 3.2 Tempat dan Waktu Penelitian ............................................ 23 3.3 Kerangka Pemikiran ............................................................ 24 3.4 Tahapan Penelitian .............................................................. 25 3.5 Analisis Nilai Tambah Tapioka dan Ampok sebagai Bahan Baku Pembuatan Biofoam ................................................... 33 IV HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................... 35 4.1 Karakteristik Bahan Baku .................................................... 35 4.2 Pengembangan Produk Biofoam ........................................ 53 4.3 Perbaikan Karakteristik Biofoam ........................................ 92 4.4. Analisis Nilai Tambah Tapioka dan Ampok sebagai Bahan Baku Biofoam ...................................................................... 117 Halaman V SIMPULAN DAN SARAN ................................................. 119 5.1 Simpulan .............................................................................. 119 5.2 Saran ..................................................................................... 121 DAFTAR PUSTAKA .................................................................. 123 LAMPIRAN ................................................................................. 133 DAFTAR TABEL 1. Komposisi Biji Jagung dan Fraksinya ............................................ 2. Formula Pembuatan Biofoam dengan Penambahan Ampok dalam 100 g Bahan Kering......................................................................... Formula Pembuatan Biofoam dengan Penambahan Pati Asetat, Sizing Agent dan Gliserol ................................................................ Model Perhitungan Nilai Tambah .................................................... 3. 4. 5. 6. 7. Karakteristik Fisikokimia Tapioka, Ampok , Pati Hidrofobik dan Pati Asetat ....................................................................................... Karakteristik Amilograph Tapioka, Ampok, Pati Hidrofobik dan Pati Asetat......................................................................................... Korelasi antara Komposisi Kimia dengan Suhu Gelatinisasi .......... Halaman 12 29 33 34 35 42 44 8. Titik Transisi gelas (Tg) dan Titik Leleh (Tm) dari Tapioka, Ampok, Pati Hidrofobik dan Pati Asetat ......................................... 9. Ukuran dan Bentuk Granula Tapioka, Ampok, Pati Hidrofobik dan Pati Asetat........ ......................................................................... 10. Pengaruh Suhu Proses terhadap Penampakan Visual Biofoam ....... 51 54 11. Pengaruh Rasio Tapioka:Ampok terhadap Kadar air (%) Biofoam . 57 12. Pengaruh Rasio Tapioka:Ampok terhadap Daya Serap Air (%) Biofoam .......................................................................................... 13. Pengaruh Rasio Tapioka:Ampok terhadap Densitas (g/cm3) Biofoam ........................................................................................... 14. Pengaruh Rasio Tapioka:Ampok terhadap Tingkat Kecerahan Biofoa................................................................................................ 15. Pengaruh Rasio Tapioka:Ampok terhadap Nilai 0Hue Biofoam ..... 46 59 61 63 65 16. Pengaruh Rasio Tapioka:Ampok terhadap Kuat Tekan (N/mm2) Biofoam ........................................................................................... 17. Pengaruh Rasio Tapioka:Ampok terhadap Kuat Tarik (N/mm2) Biofoam .......................................................................................... 18. Pengaruh Rasio Tapioka:Ampok terhadap Pertumbuhan Kapang (%) Pada Permukaan Biofoam ....................................................... 19. Pengaruh Rasio Tapioka:Ampok terhadap Kadar Gula Pereduksi (%) Biofoam .................................................................................... 20. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Kadar air (%) Biofoam ...... 74 76 21. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Daya Serap Air (%) Biofoam ........................................................................................... 22. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Densitas (g/cm3) Biofoam . 78 79 66 68 72 Halaman 23. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Tingkat Kecerahan Biofoam ........................................................................................... 24. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Nilai 0Hue Biofoam .......... 25. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Kuat Tekan (N/mm2) Biofoam .......................................................................................... 26. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Kuat Tarik ( N/mm2) Biofoam ............................................................................................ 27. Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Pertumbuhan Kapang (%) pada Permukaan Biofoam .............................................................. 28. Uji-T untuk Formulasi Terbaik (P1K3) dibandingkan dengan Styrofoam ......................................................................................... 29. Pengaruh Penambahan Pati Hidrofobik (PH) terhadap Karakteristik Sifat Fisik Biofoam............................................. ...... 30. Pengaruh Penambahan Pati Hidrofobik (PH) terhadap Karakteristik Sifat Mekanis dan Biodegrabilitas Biofoam ............. 31. Nilai Tg dan Tm pada pengukuran DSC Biofoam dengan Penambahan Pati Asetat, Sizing Agent dan Gliserol ..................... 32. Uji-T untuk Formulasi Terbaik P2S1G2 dibandingkan dengan Styrofoam ........................................................................................ 33. Hasil Perhitungan Nilai Tambah Tapioka dan Ampok sebagai Bahan Baku Pembuatan Biofoam ................................................... 81 82 82 84 87 92 93 93 113 116 118 DAFTAR GAMBAR 1 Struktur Biji Jagung ...................................................................... Halaman 10 2 Tahapan Penelitian Biofoam Berbahan Baku Campuran Tapioka dan Ampok ...................................................................... Diagram Alir Penelitian Biofoam .................................. 26 27 5 Profil Viskoamilograf Tapioka, Ampok, Pati Hidrofobik dan Pati Asetat ............................................................................................. Profil DSC Ampok .......................................................... 42 47 6 Profil DSC Tapioka ...................................................................... 47 7 Profil DSC Pati Hidrofobik .......................................................... 48 8 Profil DSC Pati Asetat .................................................................. 48 9 Penampakan sifat birefringent pada Ampok dan Tapioka............ 49 10 14 Hasil SEM Granula Tapioka, Ampok, Pati Hidrofobik dan Pati Asetat .............................................................................. Penampakan Serat pada Ampok Hasil SEM dengan Perbesaran 1000 X ............................................................................ Aneka Bentuk Produk Biofoam yang Dihasikan dari Berbagai Proses.............................................................................................. Pengaruh Jumlah Adonan terhadap Penampakan Biofoam dengan Penambahan Ampok ......................................................... Pengaruh Kadar Serat terhadap Kadar Air Biofoam ................... 15 Pengaruh Kadar Serat terhadap Daya Serap Air Biofoam ............ 59 16 Pengaruh Kadar Serat terhadap Densitas Biofoam ....................... Korelasi antara Densitas dan Daya Serap Air Biofoam.................. 61 3 4 11 12 13 17 18 50 52 53 55 58 62 19 Pengaruh Rasio Tapioka:Ampok terhadap Tingkat Kecerahan Biofoam ............ ............................................................................ Pengaruh Kadar Serat terhadap Kuat Tekan Biofoam................... 64 67 20 Pengaruh Kadar Serat terhadap Kuat Tarik Biofoam .................. 68 21 Pengaruh Rasio Tapioka:Ampok terhadap Struktur Morfologi Irisan Melintang Biofoam ................................................... Pengaruh Penambahan PVOH terhadap Struktur Morfologi Irisan Melintang Biofoam ............................................................ 22 69 70 Halaman 23 25 Pengaruh Rasio Tapioka:Ampok dan Penambahan PVOH terhadap Pertumbuhan Kapang Aspergillus niger pada Permukaan Biofoam Pengamatan Hari ke-5 ......................... Pengaruh Kadar Serat terhadap Pertumbuhan Kapang pada Permukaan Biofoam ............................................... ........... Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Kadar Air Biofoam ........ 26 Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Daya Serap Air Biofoam. 78 27 Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Densitas Biofoam ........ 80 28 29 Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Tingkat Kecerahan Biofoam .......................................................................... Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Kuat Tekan Biofoam .... 81 83 30 Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Kuat Tarik Biofoam..... 84 31 Korelasi antara Densitas terhadap Kuat Tekan Biofoam dengan Penambahan PVOH ............................................................ Korelasi antara Densitas terhadap Kuat Tarik Biofoam dengan Penambahan PVOH ........................................................... Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Pertumbuhan Kapang pada Permukaan Biofoam ................................................... Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Pertumbuhan Kapang A. niger pada permukaan Biofoam pada Pengamatan Hari ke-5...... Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Kemampuan Biodegradabilitas Biofoam Secara Enzimatis .............................. Pengaruh Konsentrasi PVOH dan Rasio Tapioka:Ampok terhadap Struktur Morfologi Irisan Melintang Biofoam ........ Pengaruh Rasio Tapioka:Ampok dan Konsentrasi PVOH terhadap Hasil Polarized Microscope Biofoam (Perbesaran 10X) 24 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 Korelasi antara Densitas terhadap Daya Serap Air Biofoam dengan Penambahan Pati Hidrofobik.... ........................................ Korelasi antara Densitas terhadap Kuat Tekan dan Kuat Tarik Biofoam dengan Penambahan Pati Hidrofobik ............................. Pengaruh Penambahan Pati Hidrofobik terhadap Pertumbuhan Kapang A.niger pada Permukaan Biofoam ................................ Pengaruh Penambahan Pati Hidrofobik terhadap Struktur Morfologi Irisan Melintang Biofoam .................................... 71 73 77 86 86 87 88 88 89 90 94 94 95 96 Halaman 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 Pengaruh Penambahan Pati Hidrofobik terhadap Struktur Morfologi Permukaan Biofoam ......................................... Pengaruh Rasio Tapioka:Pati Asetat, Sizing Agent dan Gliserol terhadap Kadar Air Biofoam ........................................... Pengaruh Rasio Tapioka:Pati Asetat, Sizing Agent dan Gliserol terhadap Daya Serap Air Biofoam ................................... Pengaruh Rasio Tapioka:Pati Asetat, Sizing Agent dan Gliserol terhadap Densitas Biofoam ....................................... .... Pengaruh Rasio Tapioka:Pati Asetat, Sizing agent dan Gliserol terhadap Struktur Morfologi Irisan Melintang Biofoam .......... Pengaruh Rasio Tapioka:Pati Asetat, Sizing Agent dan Gliserol terhadap Tingkat Kecerahan Biofoam ...................... Pengaruh Rasio Tapioka:Pati Asetat, Sizing Agent dan Gliserol terhadap Nilai Contact Angle Biofoam ..................... .... Pengaruh Rasio Tapioka:Pati Asetat, Sizing agent dan Gliserol terhadap Bentuk Permukaan Tetesan Air pada Pengukuran Contact Angle .............................................................................. Pengaruh Rasio Tapioka:Pati Asetat dan Konsentrasi Gliserol terhadap Storage Modulus untuk Kuat Tekan Biofoam pada Berbagai Tingkat Suhu ................................................................. Pengaruh Rasio Tapioka:Pati Asetat dan Konsentrasi Gliserol terhadap Storage Modulus untuk 3 Bending Biofoam pada Berbagai Tingkat Suhu .................................................................. 97 99 100 102 103 104 105 106 108 109 Pengaruh Rasio Tapioka:Pati Asetat dan Konsentrasi Gliserol terhadap Tangen δ untuk Kuat Tekan Biofoam pada Berbagai Tingkat Suhu ................................................................................. 110 Pengaruh Rasio Tapioka:Pati Asetat dan Konsentrasi Gliserol terhadap Tangen δ untuk 3 Bending Biofoam pada Berbagai Tingkat Suhu ................................................................................. 111 Pengaruh Rasio Tapioka:Pati Asetat, Sizing Agent dan Gliserol terhadap Pertumbuhan Kapang pada Permukaan Biofoam ........................................................................... Pengaruh Rasio Tapioka:Pati Asetat, Sizing Agent dan Gliserol terhadap Biodegradabilitas Biofoam secara Enzimatis .... 114 115 DAFTAR LAMPIRAN 1 Prosedur Analisis ............................................................................ 2 Hasil Analisis Statistik Pengaruh Rasio Tapioka:ampok terhadap Kadar Air (%) Biofoam ................................................................. Hasil Analisis Statistik Pengaruh Rasio Tapioka:ampok terhadap Daya Serap Air (%) Biofoam.......................................................... Hasil Analisis Statistik Pengaruh Rasio Tapioka:ampok terhadap Densitas (g/cm3) Biofoam .............................................................. Hasil Analisis Statistik Pengaruh Rasio Tapioka:ampok terhadap Tingkat Kecerahan Biofoam .......................................................... Hasil Analisis Statistik Pengaruh Rasio Tapioka:ampok terhadap Nilai 0Hue Biofoam ......................................................................... Hasil Analisis Statistik Pengaruh Rasio Tapioka:ampok terhadap Kuat Tekan (N/mm2) Biofoam ...................................................... Hasil Analisis Statistik Pengaruh Rasio Tapioka:ampok terhadap Kuat Tarik (N/mm2) Biofoam........................................................ Hasil Analisis Statistik Pengaruh Rasio Tapioka:ampok terhadap Pertumbuhan Kapang A. niger(%) pada Permukaan Biofoam ..... Hasil Analisis Statistik Pengaruh Rasio Tapioka:ampok terhadap Kadar Gula Pereduksi (%) Biofoam ............................................. Hasil Analisis Statistik Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Kadar Air (%) Biofoam................................................................... Hasil Analisis Statistik Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Daya Serap Air (%) Biofoam ......................................................... Hasil Analisis Statistik Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Densitas (g/cm3) Biofoam ............................................................. Hasil Analisis Statistik Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Tingkat Kecerahan Biofoam .......................................................... Hasil Analisis Statistik Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Nilai 0Hue Biofoam ......................................................................... Hasil Analisis Statistik Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Kuat Tekan (N/mm2) Biofoam ....................................................... Hasil Analisis Statistik Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Kuat Tarik (N/mm2) Biofoam ......................................................... Hasil Analisis Statistik Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Pertumbuhan Kapang (%) pada Permukaan Biofoam ...................... Hasil Analisis Statistik Pengaruh Konsentrasi PVOH terhadap Kadar Gula Pereduksi (%) Biofoam .............................................. Hasil Analisis Statistik Pengaruh Penambahan Pati Hidrofobik terhadap Karakteristik Fisik Biofoam ........................................... 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Halaman 135 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 Halaman 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 Hasil Analisis Statistik Pengaruh Penambahan Pati Hidrofobik terhadap Karakteristik Mekanis dan Biodegradabilitas Biofoam.... Hasil Analisis Statistik Pengaruh Pati Asetat, Sizing Agent dan Konsentrasi Gliserol terhadap Kadar Air (%) Biofoam .................. Hasil Analisis Statistik Pengaruh Pati Asetat, Sizing Agent dan Konsentrasi Gliserol terhadap Daya Serap Air (%) Biofoam .......... Hasil Analisis Statistik Pengaruh Pati Asetat, Sizing Agent dan Konsentrasi Gliserol terhadap Densitas (g/cm3) Biofoam................ Hasil Analisis Statistik Pengaruh Pati Asetat, Sizing Agent dan Konsentrasi Gliserol terhadap Tingkat Kecerahan Biofoam ............ Hasil Analisis Statistik Pengaruh Pati Asetat, Sizing Agent dan Konsentrasi Gliserol terhadap Nilai 0Hue Biofoam ....................... Hasil Analisis Statistik Pengaruh Pati Asetat, Sizing Agent dan Konsentrasi Gliserol terhadap Kuat Tekan (N/mm2) Biofoam ....... Hasil Analisis Statistik Pengaruh Pati Asetat, Sizing Agent dan Konsentrasi Gliserol terhadap Kuat Tarik (N/mm2) Biofoam ......... Hasil Analisis Statistik Pengaruh Pati Asetat, Sizing Agent dan Konsentrasi Gliserol terhadap Besaran Contact Angle (0) Biofoam Hasil Analisis Statistik Pengaruh Pati Asetat, Sizing Agent dan Konsentrasi Gliserol terhadap Pertumbuhan Kapang (%) pada Permukaan Biofoam ......................................................................... Hasil Analisis Statistik Pengaruh Pati Asetat, Sizing Agent dan Konsentrasi Gliserol terhadap Kadar Gula Pereduksi (%) Biofoam. Perhitungan Kebutuhan Bahan Baku Pembuatan Biofoam ............. 166 167 168 169 170 172 174 176 178 180 182 183 I. PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang Gaya hidup manusia yang kian praktis mendorong makin meningkatnya konsumsi plastik dalam berbagai sisi kehidupan. Akibatnya ketergantungan manusia terhadap kemasan plastik dalam kehidupan sehari-hari sangat tinggi. Saat ini produksi plastik dunia diperkirakan mencapai 100 juta ton setiap tahunnya (Anonymous, 2010). Padahal bahan baku pembuatan plastik berasal dari minyak bumi yang persediaannya semakin menipis dan harganya terus meningkat. Plastik juga sulit untuk terdegradasi secara alami sehingga bila tidak ditangani dengan baik dapat mencemari lingkungan. Salah satu jenis plastik yang sering dimanfaatkan dalam kehidupan sehari hari adalah styrofoam yang sebenarnya merupakan nama dagang dari polistirena. Pada awalnya polistirena digunakan absorber untuk melindungi produk sebagai bahan pelindung atau shock yang bersifat fragile seperti produk elektronik dan juga sebagai bahan insulasi karena memiliki kemampuan menahan panas dan dingin yang baik (Sulchan dan Endang, 2007). Kemampuan untuk menahan suhu tersebut kemudian dimanfaatkan untuk menjadikan styrofoam sebagai wadah kemasan pangan siap saji. Kelebihan styrofoam lainnya adalah tidak mudah bocor dan berubah bentuk bila digunakan untuk menyimpan cairan, mampu mempertahankan kesegaran dan keutuhan bahan yang dikemas, memiliki harga murah serta memiliki bobot yang ringan. Semua kelebihan tersebut mendorong meningkatnya penggunaan styrofoam sebagai kemasan siap saji. Namun demikian di balik semua keunggulan ini, penggunaan styrofoam ternyata menyimpan bahaya yang dapat mengancam kesehatan manusia maupun merusak lingkungan. Proses pembuatan styrofoam umumnya dilakukan dengan mencampurkan bahan utama berupa stirena dengan bahan lain yaitu seng dan butadiena. Untuk meningkatkan kelenturannya, ditambahkan zat plastisizer seperti dioctyl phthalate (DOP), butil hidroksi toluen atau n-butil stearat. Campuran bahan tersebut kemudian ditiup dengan menggunakan blowing agent berupa gas klorofluorokarbon (CFC) hingga terbentuk foam (Manurung, 2008). 2 Menurut beberapa hasil penelitian, stirena berpengaruh negatif terhadap kesehatan manusia. Paparan terhadap stirena dalam jangka panjang dapat menyebabkan gangguan syaraf seperti kelelahan, sulit tidur, dan rasa gelisah. Selain itu gangguan terhadap darah berupa penurunan kadar hemoglobin hingga menyebabkan anemia, gangguan sitogenetik (gangguan kromosom dan kelenjar limfa) serta efek karsinogenik (Dowly et al., 1976). menunjukkan bahwa stirena juga berpengaruh terhadap Penelitian lain juga ketidakseimbangan hormon yang berakibat pada timbulnya masalah reproduksi termasuk tingkat kesuburan serta dapat mempengaruhi kualitas ASI dari ibu menyusui (Brown, 1991). Styrofoam sebenarnya tidak cocok digunakan untuk mengemas produk makanan atau minuman karena kemungkinan terjadinya migrasi bahan kimia yang terkandung dalam styrofoam ke dalam makanan atau minuman tersebut. Migrasi ini dipengaruhi oleh suhu, lama kontak, dan tipe pangan. Semakin tinggi suhu, lama kontak dan kadar lemak suatu pangan, maka migrasinya juga akan semakin besar. Hal tersebut didukung oleh penelitian Lickly et al. (1995) yang menyebutkan bahwa terjadi peningkatan migrasi sebesari 1,9X pada minyak goreng dan etanol yang disimpan pada kemasan styrofoam pada pengamatan hari ke empat. Sementara pada hari ke-10, migrasi akan meningkat menjadi 3,1X dibandingkan saat awal penyimpanan. Selain berdampak negatif terhadap kesehatan, styrofoam juga berpengaruh buruk terhadap lingkungan karena sifatnya yang tidak bisa diuraikan secara alami. Data dari Environment Protection Agency (EPA) menyebutkan bahwa limbah hasil pembuatan styrofoam ditetapkan sebagai limbah berbahaya ke lima terbesar di dunia. Bau yang timbul selama proses produksinya mampu menganggu pernapasan dan melepaskan 57 zat berbahaya ke udara. Kemasan styrofoam umumnya digunakan hanya dalam waktu singkat terutama bila digunakan sebagai wadah kemasan restoran cepat saji. Namun demikian membutuhkan waktu yang sangat lama atau bahkan sama sekali tidak bisa diuraikan oleh alam sehingga akan menumpuk dalam jumlah besar dan mencemari lingkungan (Anonymous, 2009). Pengolahan limbah styrofoam dengan model pembakaran juga akan menghasilkan senyawa berbahaya yaitu dioksin yang juga bersifat karsinogen. 3 Mengingat besarnya dampak buruk yang ditimbulkan oleh penggunaan styrofoam, maka harus dilakukan upaya untuk mencari alternatif bahan pengemas lain yang lebih ramah lingkungan serta tidak berbahaya terhadap kesehatan manusia disamping melakukan kegiatan 3R yaitu reuse, reduce dan recycle terhadap kemasan styrofoam yang sudah ada. Banyak penelitian yang telah dilakukan dengan memanfaatkan berbagai sumber biologis seperti tanaman, hewan atau mikroba. Adapun bahan yang potensial untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku biopolimer adalah produk atau limbah pertanian seperti pati dan selulosa dengan alasan sifatnya yang dapat diperbaharui, tersedia melimpah dan harganya murah (Davis dan Song, 2006). Untuk dapat menggantikan styrofoam sebagai kemasan pangan khususnya pangan siap saji maka karakteristik biofoam yang dihasilkan bisa mendekati karakteristik styrofoam seperti mudah dibentuk, memiliki bobot ringan, tahan terhadap air, dapat menahan suhu panas maupun dingin, serta harga produksinya cukup murah. Selain itu, kemasan alternatif tersebut haruslah bersumber dari bahan baku yang dapat diperbaharui, dapat terurai secara alami serta tidak toksik atau berbahaya bagi kesehatan. Di antara berbagai produk maupun limbah pertanian, tampaknya pati serta selulosa merupakan bahan yang potensial mengingat keberadaannya yang melimpah serta harganya yang murah. Salah satu sumber pati yang produksinya cukup tinggi adalah tapioka mengingat harganya yang lebih murah bila dibandingkan dengan sumber pati lainnya. Tapioka memilliki kadar protein, kadar lemak serta amilosa yang lebih rendah dibandingkan jenis pati lainnya (Breuninger et al., 2009). Kondisi tersebut akan berpengaruh terhadap proses gelatinisasi maupun proses ekspansinya. Tapioka juga memiliki suhu gelatinisasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan sumber pati lainnya. Selain itu, tapioka juga menghasilkan pasta yang jernih bila dipanaskan pada jumlah air berlebih. Semua kelebihan tersebut mendorong peneliti untuk menggunakan tapioka sebagai bahan baku pembuatan kemasan biodegradable foam (Cinelli et al., 2006; Chiellini et al., 2009; Sin et al., 2010). 4 Namun demikian, mengingat produk yang dihasilkan dari pati tersebut umumnya bersifat rapuh, kaku dan hidrofilik maka harus dilakukan penambahan beberapa aditif untuk menghasilkan produk kemasan sesuai dengan karakteristik yang diinginkan. Selain itu, penggunaan pati adakalanya harus berbenturan dengan kepentingan pangan sehingga harus dicari alternatif bahan berpati yang tidak atau belum dijadikan konsumsi pangan agar program pemerintah untuk ketahanan pangan tetap terwujud. Karena itu penggunaan limbah atau produk samping industri pati tampaknya menjadi pilihan yang menarik. Salah satu sumber bahan baku yang potensial adalah ampok yang merupakan hasil samping industri penggilingan jagung. Adapun alasan pemilihan ampok adalah karena komposisinya yang masih mengandung pati 56.9% pati, 25.2% neutral detergent fiber, 11.1% protein dan 5.3% lemak (Sharma et al., 2007). Peneliti lain yaitu Shroder dan Heiman (1970) menyebutkan bahwa kandungan ampok terdiri atas protein 10,47%, serat 5 %, lemak 6,5 % dan pati 66 %. Walaupun terdapat perbedaan dalam komposisinya, namun secara umum ampok memiliki kandungan serat, pati serta protein yang masih cukup tinggi sehingga berpotensi untuk digunakan sebagai bahan baku pembuatan biofoam. Ampok sendiri terdiri dari campuran beberapa bagian jagung berupa lembaga (germ), kulit ari (bran), tip cap, dan sebagian endosperma yang keras (horny endosperm). Ampok memiliki potensi yang besar karena pencanangan swasembada jagung tahun 2014 oleh pemerintah, telah mendorong meningkatnya produksi jagung selama 5 tahun terakhir, yaitu sekitar 10,9 juta ton pada tahun 2003 meningkat menjadi 17,3 juta ton pada tahun 2011 (Kementan, 2012). Dengan peningkatan produksi yang cukup besar ini maka pemerintah berharap pada tahun 2014, Indonesia mampu berubah dari Negara pengimpor jagung menjadi Negara pengekspor dengan target produksi sekitar 30 juta ton. Saat ini pengolahan jagung di Indonesia hanya terbatas pada penyediaan jagung pipilan untuk kebutuhan industry pakan dan grits atau tepung jagung untuk industri pangan. Ampok (corn hominy) adalah produk samping yang jumlahnya cukup besar mencapai 35% dari total biji jagung yang digiling. Dengan makin 5 tingginya produksi jagung maka produksi ampok jagung juga akan meningkat sehingga harus dicari alternatif pemanfaatannya. Saat ini harga ampok di pasaran Indonesia relatif murah yaitu sekitar Rp. 1.800/kg, sedangkan menurut Sharma et al. (2007) harga ampok dunia hanya sekitar US$ 83.7 per ton setara dengan sekitar Rp.800,- per kg. Dengan demikian, pemanfaatan ampok sebagai bahan baku pembuatan biofoam diharapkan dapat meningkatkan nilai tambah dari ampok tersebut disamping memberi manfaat lain yaitu meningkatkan kualitas lingkungan dengan mengurangi pencemaran lingkungan serta meningkatkan kesehatan masyarakat serta kesejahteraan petani jagung. Selain itu dengan penggunaan produk dan limbah pertanian, maka ketergantungan terhadap minyak bumi sebagai bahan baku pembuatan styrofoam juga dapat dikurangi. Pemanfaatan ampok yang tidak saja berfungsi sebagai sumber serat tetapi sekaligus sebagai sumber pati, lemak dan protein pada pembuatan biofoam merupakan suatu hal baru karena beberapa penelitian sebelumnya umumnya menggunakan pati dan ditambahkan serat. Selain itu, penggunaan sizing agent untuk memodifikasi permukaan sehingga dapat meningkatkan hidrofobisitas biofoam juga belum banyak dilakukan. Umumnya penggunaan bahan tersebut dilakukan pada industri kertas atau tekstil. Penelitian ini sendiri berusaha mengkaji fenomena penambahan komponen bahan baku terhadap karakteristik produk biofoam yang dihasilkan baik dari sifat fisik, mekanis, termal dan biodegradabilitas. Produk biofoam sebenarnya sangat beragam bentuk dan kegunaannya. Ada yang berbentuk butiran, lembaran, maupun cetakan. Teknologi proses pembuatan biofoam juga sangat beragam dan teknologinya semakin bervariasi dengan dikembangkannya berbagai metode untuk pembuatan biofoam dengan bentuk dan fungsi tertentu. Pada penelitian ini, produk biofoam yang dihasilkan berbentuk tray dan pot yang dibuat dengan menggunakan teknologi thermopressing. Adapun aplikasi dari produk yang dihasilkan pada penelitian ini diharapkan dapat digunakan untuk mengemas produk segar maupun produk olahan dengan kadar air sedang seperti buah-buahan utuh, sayuran atau produk pangan siap saji seperti ayam goreng dan kue-kue. 6 1.2. Tujuan Penelitian Tujuan akhir dari penelitian ini adalah untuk mengembangkan produk kemasan ramah lingkungan berbentuk foam berbahan baku tapioka dan ampok yang memiliki sifat fisik dan mekanis mendekati styrofoam dengan tingkat biodegradabilitas yang lebih tinggi. Untuk mencapai tujuan akhir tersebut, maka penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan penelitian dengan tujuan masingmasing adalah 1) mengetahui karakteristik bahan baku, 2) memperoleh kondisi proses dan formula terbaik pembuatan biofoam serta 3) mengetahui nilai tambah tapioka dan ampok sebagai bahan baku pembuatan biofoam. 1.3. Manfaat Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan dapat dimanfaatkan oleh pelaku industri untuk menghasilkan kemasan yang ramah lingkungan sekaligus aman bagi kesehatan. Selain itu, penggunaan produk pertanian seperti pati dan limbah pertanian, selain meningkatkan nilai tambah juga sekaligus meningkatkan kesejahteraan petani. Penggunaan bahan baku alami juga akan mengurangi ketergantungan terhadap minyak bumi sehingga dapat menghemat devisa negara. 1.4. Ruang Lingkup Penelitian Adapun ruang lingkup dari penelitian ini agar dapat mencapai tujuan yang diharapkan adalah : 1. Bahan baku ampok yang digunakan berasal dari Industri Penggilingan Jagung dengan ukuran 100 mesh. Polimer sintetik yang digunakan adalah PVOH. Pati modifikasi yang digunakan terdiri dari pati hidrofobik dan pati asetat dengan DS 0,3. 2. Proses pembuatan biofoam dilakukan dengan teknik thermopressing. II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pemanfaatan Tapioka dan Ampok sebagai Bahan Baku Pembuatan Biofoam Pati merupakan produk pertanian yang memiliki potensi tinggi untuk bahan baku pembuatan kemasan ramah lingkungan. Pati dapat diperoleh dari berbagai hasil pertanian baik dari umbi, batang maupun biji-bijian, tersedia melimpah, dapat diperbaharui, dapat dimodifikasi serta memiliki kemampuan mengembang atau berekspansi. Beberapa penelitian yang telah dilakukan sebelumnya menunjukkan bahwa ada peluang untuk menghasilkan kemasan pangan yang mampu menjadi alternatif pengganti styrofoam yang disebut dengan biofoam. Produk ini terbuat dari campuran pati, serat dan air yang diperoleh melalui proses ekstrusi dan menghasilkan produk pelet yang disebut dengan peanut foam atau loose fill foam (Bhatnagar dan Hanna, 1996; Fang dan Hanna, 2000). Selain itu, pembuatan biofoam juga dapat dilakukan dengan teknik lain yaitu dengan thermopressing (Glenn dan Orts, 2001; Glenn et al., 2001; Shey et al., 2006; Shogren et al., 1998; Shogren et al., 2002; Soykeabkaew et al., 2004). Proses lain yang juga dapat digunakan untuk menghasilkan biofoam adalah dengan teknologi microwave-assisted moulding. Penggunaan microwave untuk membantu proses pembuatan moulded starch foam sudah mulai dilakukan dengan menggunakan pelet hasil ekstrusi (Zhou, 2004). Proses ini meliputi perubahan bentuk dari pati menjadi pelet dengan proses ekstrusi dan selanjutnya pelet tersebut digelembungkan dengan menggunakan microwave. Pati merupakan bahan yang heterogen yang secara kimia terdiri dari amilosa yang berantai lurus serta amilopektin yang memiliki rantai bercabang. Secara fisik, pati memiliki daerah yang bersifat kristalin dan amorf (French, 1984). Struktur linier dari amilosa menyebabkan pati memiliki karakteristik yang mendekati polimer sintetis. Sementara struktur bercabang pada amilopektin cenderung mengurangi mobilitas dari rantai polimer dan berhubungan dengan semakin kuatnya ikatan hidrogen yang ada. Hampir semua pati alami merupakan semi kristalin dengan tingkat kristalinitas 20-45%. Amilosa dan titik percabangan 8 dari amilopektin membentuk daerah amorf, sementara percabangan pendek dari amilopektin membentuk daerah kristalin (Yu dan Chen, 2009). Biodegradable foam yang dihasilkan dengan menggunakan pati sebagai bahan bakunya dilaporkan memiliki sifat fisik dan mekanis yang belum menggembirakan. Produk biofoam tersebut sangat sensitif terhadap kelembaban serta memiliki sifat mekanis yang rendah (Glenn et al., 2001). Hal tersebut disebabkan karena sifat alami pati yang bersifat hidrofilik sehingga mudah menyerap air dari lingkungan sekitarnya. Air yang terserap tersebut selanjutnya akan menyerang ikatan hidrogen sehingga kekuatan ikatan tersebut berkurang dan pada akhirnya akan berpengaruh terhadap kekuatan mekanis dari biofoam (Guan dan Hanna, 2006). Beberapa peneliti lain mencoba untuk memperbaiki karakteristik biofoam dengan melakukan penambahan serat (Shogren et al., 2002); Cinelli et al., 2006; Pimpa et al., 2007; Carmen et al.,2009; Canigueral et al., 2009; Mali et al., 2010 serta Benezet et al., 2011). Menurut Averous et al. (2001), penambahan serat selulosa hingga 15% dapat meningkatkan ketahanan terhadap air sekaligus meningkatkan kekuatan tariknya. Hal tersebut juga didukung oleh penelitian Streekumar et al. (2010) yang menyatakan bahwa penambahan serat sisal dapat meningkatkan sifat mekanik dari biokomposit. berpengaruh terhadap peningkatan Penambahan serat juga sifat hidrofobik biofoam seperti yang dilaporkan oleh Lawton et al. (2004); Guan dan Hanna ( 2006) ; serta Salgado et al.(2008). Penurunan tingkat sensitivitas terhadap air ini disebabkan oleh kemampuan serat dalam menyerap air yang lebih kecil dibandingkan dengan pati (Benezet et al., 2011). 2.1.1. Tapioka Salah satu sumber pati potensial di Indonesia adalah tapioka yang berasal dari tanaman ubi kayu (Manihot esculenta). Berbeda dengan jenis pati lainnya, tapioka memiliki kandungan lemak, protein, abu serta kadar amilosa yang rendah. Kandungan protein dan lemak yang sangat rendah tersebut yang membedakan tapioka dari pati serealia (Breuninger et al., 2009). Pada saat proses gelatinisasi, tapioka akan membentuk pasta yang kental dengan warna yang jernih sehingga 9 banyak digunakan sebagai pengental pada industri pangan (Muadklay dan Charoenrein, 2008). Selain itu, dengan berkembangnya teknologi modifikasi pati maka penggunaan tapioka juga sudah meluas sebagai bah

Dokumen baru

Aktifitas terkini

Download (201 Halaman)
Gratis

Dokumen yang terkait

Analisis biaya pemasaran produk berdasarkan daerah pemasaran pada perusahaan tepung tapioka PT. Sumber bina usaha abadi di Kediri
0
7
111
Pengaruh pendaftaran nilai aktiva bersih (NAB) portofolio produk unit link campuran terhadap tingkat pendapatan nasabah pada PT. BNI Life Insurance divisi Syariah (priode Januari 2008-Juni 2010)
0
4
122
Analisis komparasi kinerja reksadana syariah dan konvensional (kategori saham, campuran dan pendapatan tetap) di Indonesia
1
8
100
Pengembangan Sistem Informasi produk inovasi divisi satelit PT Telekomunikasi Indonesia Tbk
0
5
190
prediksi sbmptn jalur campuran
1
19
20
prediksi sbmptn jalur campuran bahas
0
19
23
Perencanaan dan pengembangan produk
1
21
23
Pengaruh diferensiasi produk dan desain produk terhadap keputusan pembelian pada Galeri Elik Keramik Bandung
9
94
128
Aplikasi peramalan persediaan barang dan bahan baku pada Pizza Hut Delivery Dago
9
46
73
formulasi sediaan sabun cair berbahan ak
0
9
12
Produk Gabungan dan produk sampingan
0
0
16
Peningkatan kwalitas produksi gas gasifikasi berbahan baku kayu pellet efektif pada perlakuan panas-katalis dengan penambahan air
0
0
10
Kata kunci: ASI dan campuran ASI-susu, status gizi, bayi usia 0-6 bulan
0
1
103
47 I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang - Analisis pengembangan agroindustri berbahan baku akar wangi di kabupaten garut
0
4
81
Seal apikal dari sealer berbahan dasar resin epoksi dan berbahan dasar mineral trioxideaggregate(Apicalsealingofepoxyresin
0
0
6
Show more