## KAJIAN AWAL PEMBUATAN FILM PLASTIK (BAHAN PLASTIK PENGEMAS) DARI PATI BATANG UBI KAYU
Harrison Situmorang, M. Hendra S. Ginting Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara Jl. Almamater Kampus USU Medan 20155, Indonesia
Email: harrison.stmr@gmail.com

## Abstrak
Film plastik pati dibuat dari pati batang ubi kayu dengan menggunakan gliserol sebagai pemlastis dan asam asetat sebagai katalis yang digelatinasi pada suhu 75 °C selama 15 menit. Berat pati, volume air, volume gliserol, dan volume asam asetat divariasikan. Hasil analisa kekuatan tarik dan pemanjangan saat  putus  menunjukkan  bahwa  variasi  volume  asam  asetat  3  ml  (3:10  w/w)  dan  variasi  volume gliserol  2  ml  (1:4  w/w)  merupakan  kondisi  variasi  terbaik.  Sementara  pada  variasi  volume  air,  nilai kekuatan  tarik  berbanding  terbalik  dengan  pemanjangan  saat  putus.  Pada  analisa  FTIR  ditemukan bahwa  spectrum  α-1,6  glikosidik  (1010  cm -1 )  menghilang  sebagai  efek  kehadiran  asam  asetat, sementara  spektrum  α-1,4  glikosidik,  C-O-H,  C=O,  dan  OH  bergeser  sebagai  efek  dari  proses plastisasi.
Kata kunci : pati batang ubi kayu, gliserol, asam asetat, termoplastik pati

## Abstract
Starch plastic films made from cassava stem starch by using glycerol as plasticizer and acetic acid as a  catalyst  gelatinized  at  75  °C  for  15  minutes.  Starch  weight,  water  volume,  glycerol  volume,  and acetic  acid  volume  were  varied.  The  variation  conditions  of  3  ml  of  acetic  acid  volume  (3:10  w/w) and  2  ml  of  glycerol  volume  (1:4  w/w)  gave  the  best  of  tensile  strength  and  elongation  at  break analysis. While at water volume variation, the tensile strength  value is inversely proportional to the elongation at break. In FTIR analysis found that α-1,6 glycosidic (1010 cm -1 ) spectrum disappears as the effect of acetic acid presence, while the spectrum of α-1,4 glycosidic, COH, C=O, and OH shifted as the plasticization effect.
Keywords: cassava stems starch, glycerol, acetic acid, thermoplastic starch

## Pendahuluan
Ada  sekitar  34  juta  ton  plastik  per  tahun diproduksi oleh industri plastik dunia dan sekitar 40% nya dibuang ke tempat penimbunan sampah yang  kapasitasnya  juga  terbatas.  Sementara  itu kebutuhan  plastik  220  juta  penduduk  Indonesia pada  tahun  2003  mencapai  sekitar  35  juta  ton sedangkan  kemampuan  pemerintah  mengolah sampah hanya 20 – 30% [7]. Sejalan dengan itu, upaya  untuk  mengurangi  pembuangan  produk plastik  dan  meningkatkan  kesadaran  masyarakat akan  kualitas  lingkungan,  maka  perlu  dicari bahan  baku  plastik  alternatif  yang  dapat  terurai secara alami oleh lingkungan.
Ubi  kayu  merupakan  bahan  baku  alami untuk  membuat  film  plastik.  Hal  ini  dapat menjadi solusi permasalahan lingkungan sekaligus  produk  alternatif  pengganti  plastik sintetik  yang  berbahan  baku  petrokimia.  Oleh karena  itu  pemanfaatan  bahan  baku  ubi  kayu dapat  menyaingi  keberadaan  plastik  sintesis. Terlebih  lagi  plastik  kemasan  makanan  yang sangat beresiko dengan aspek kesehatan.
Peneliti terdahulu mengenai plastik biodegradabel  dari  ubi  kayu  telah  banyak dilakukan,  namun  belum  ada  peneliti  yang memanfaatkan pati dari batang ubi  kayu  sebagai bahan  baku  dalam  pembuatan  film  plastik.  Oleh karena  itu  penelitian  ini  dilakukan  untuk membuat  film  plastik  dari  pati  batang  ubi  kayu sebagai bahan dasar pembuatan film plastik.

## Teori
Pati  adalah  polimer  semi-kristal  yang tidak  akan  melebur  secara  tradisional  menjadi fasa  cair.  Kristal  pati  mengandung  9-10  %  w/w kandungan  air.  Karakteristik  unik  yang  dimiliki oleh  pati  adalah  sifat  proses  termalnya  lebih kompleks  dari  polimer  konvensional  karena banyaknya  reaksi  fisika  dan  reaksi  kimia  yang terlibat sepanjang proses.
Contoh  fenomena  yang  terjadi  selama proses  berlangsung  seperti  :  difusi  air,  pembesa- ran  granula,  gelatinasi,  dekomposisi,  mendidih, dan  mengkristal.  Mengkristal  merupakan  bagian terpenting,  karena  proses  inilah  yang  menunjuk- kan  konversi  pati  menjadi  thermolastik  [1].  Pati
merupakan  homopolimer  glukosa  dengan  ikatan α-glikosidik.  Pati  terdiri  dari  dua  fraksi  yang dapat  dipisahkan  dengan  air  panas.  Fraksi terlarut  disebut  amilosa  dan  fraksi  tidak  larut disebut amilopektin. Struktur amilosa merupakan struktur  lurus  dengan  ikatan  α-(1,4)-glikosidik. Amilopektin  terdiri  dari  struktur  bercabang dengan  ikatan  α-(1,4)-glikosidik  dan  titik percabangan  amilopektin  merupakan  ikatan  α- (1,6) glikosidik [4].

## Metodologi Penelitian Bahan dan Alat
Bahan  yang  digunakan  adalah  batang  ubi kayu,  asam  asetat,  gliserol,  air,  dan  NaOH.  Alat utama  yang  digunakan  adalah beaker  glass sebagai  wadah  pembuatan  film  plastik,  kaca akrilik  sebagai  cetakan  film  plastik,  dan timbangan  digital  untuk  mengukur  massa  pati dan film plastik.
Pembuatan  Film  Plastik  (bahan  plastik pengemas) dari pati batang ubi kayu
Masukkan  10  gr serbuk pati  ubi kayu, 25 ml  air,  dan  3  ml  CH 3 COOH  glasial  ke  dalam beaker  gelas.  Diaduk  sampai  homogen,  lalu ditambahkan  gliserol  sebanyak  2  ml  dan  diaduk lagi.  Larutan  kemudian  dipanaskan  pada hot plate dengan suhu 75°C selama 15 menit. Untuk menghindari  keasaman  pada  gelatin  yang terbentuk  ditambahkan  NaOH  0,1  M  hingga  pH gelatin  netral.  Gelatin  dituang  ke  dalam  cetakan dan dikeringkan di bawah sinar matahari.

## Hasil dan Pembahasan
Pengaruh  berat  pati  terhadap  sifat  kekuatan tarik  (σ T )  dan  pemanjangan  saat  putus  (ε) film plastik
Gambar  1.  Pengaruh  Berat  Pati  terhadap Kekuatan Tarik Film Plastik
Pengaruh  berat  pati  terhadap  sifat  kekua- tan  tarik  film  plastik  terlihat  pada  gambar  1. Pengaruh  berat  pati  terhadap  pemanjangan  saat putus  film  plastik  terlihat  pada  gambar  2. Kekuatan  tarik  film  plastik  tertinggi  diperoleh pada variasi berat pati 14 gr yaitu 2,067 MPa dan terendah   pada   variasi  8 gr  pati  yaitu  sebesar 1,951  MPa.  Nilai  pemanjangan  saat  putus  rata- rata  tertinggi  diperoleh  pada  penambahan  pati  8 gr  yaitu  34,1  %.  Pertambahan  berat  pati mengakibatkan  meningkatnya  nilai  kekuatan tarik  film  plastik  dan  menurunnya  pemanjangan saat  putus  film  plastik.  Hal  ini  disebabkan  pada konsentrasi  yang  tinggi,  pati  batang  ubi  kayu sebagai  penyusun  film  plastik  dibentuk  semakin banyak  berikatan  sehingga  menyebabkan  plastik semakin  kuat,  akan  tetapi  perbandingan  %  berat air,  gliserol  dan  asam  asetat  semakin  kecil  yang mengakibatkan  pemanjangan  saat  putus  film plastik rendah [5].
Gambar  2. Pengaruh  Berat  Pati  terhadap Pemanjangan Saat Putus Film Plastik
Pengaruh volume air terhadap sifat kekuatan tarik  (σ T )  dan  pemanjangan  saat  putus  (ε) film plastik
Pengaruh  volume  air  terhadap  sifat kekuatan tarik film plastik terlihat pada gambar 3. Pengaruh  volume air terhadap pemanjangan  saat putus  film  plastik  terlihat  pada  gambar  4. Kekuatan  tarik  film  plastik  tertinggi  diperoleh pada  variasi  volume  air  20  ml  yaitu  2,80  MPa dan  terendah  pada  40  ml  air  sebesar  0,88  MPa. Pemanjangan  saat  putus  film  plastik  tertinggi diperoleh  pada  variasi  volume  air  40 ml yaitu sebesar  37,45  %.  Bertambahnya  volume  air mengakibatkan  menurunnya  nilai  kekuatan  tarik film plastik dan meningkatnya pemanjangan saat putus  film  plastik.  Hal  ini  disebabkan  karena ikatan  glikosidik  plastik  telah  digantikan  oleh ikatan hidrogen pada air yang kekuatannya lebih
1.591
1.742 1.942 2.067 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 8 gram 10 gram 12 gram 14 gram
Berat Pati (gr)
K ek u a ta n Ta rik (M Pa ) 34.111 33.122 32.922 27.989 0 5 10 15 20 25 30 35 8 gram 10 gram 12 gram 14 gram Berat Pati (gr) Pem a n ja n g a n sa a t Pu tu s (% )
lemah  sehingga  menyebabkan  menurunnya  nilai kekuatan  tarik film  plastik,  akan  tetapi pemanjangan  saat  putus  film  plastik  meningkat karena air juga berfungsi sebagai pemlastis [5].
Gambar  3.  Pengaruh  volume  air  terhadap kekuatan tarik film plastik
Gambar  4. Pengaruh  Volume  Air  terhadap Pemanjangan Saat Putus Film Plastik
Pengaruh  volume  gliserol  terhadap  sifat kekuatan  tarik  (σ T )  dan  pemanjangan  saat putus (ε) film plastik
Pengaruh volume air terhadap sifat kekua- tan  tarik  film  plastik  terlihat  pada  gambar  5. Pengaruh  volume air terhadap pemanjangan  saat putus  film  plastik  terlihat  pada  gambar  6. Kekuatan  tarik  film  plastik  tertinggi  diperoleh pada  variasi  volume  air  20  ml  yaitu  2,80  MPa dan  terendah  pada  40  ml  air  sebesar  0,88  MPa. Pemanjangan  saat  putus  film  plastik  tertinggi diperoleh  pada  variasi  volume  air  40  ml  yaitu sebesar  37,45  %.  Bertambahnya  volume  air mengakibatkan  menurunnya  nilai  kekuatan  tarik film plastik dan meningkatnya pemanjangan saat putus  film  plastik.  Hal  ini  disebabkan  karena ikatan glikosidik pada plastik mampu digantikan oleh air dengan ikatan hidrogen yang
kekuatannya lebih lemah sehingga menyebabkan menurunnya  nilai  kekuatan  tarik  film  plastik, akan  tetapi  air  juga  berfungsi  sebagai  pemlastis yang  mengakibatkan  pemanjangan  saat  putus film  plastik  meningkat.  Hal  yang  sama  juga ditunjukkan  pada  penelitian  Leon  Janssen,  dkk yang  menunjukkan  bahwa  semakin  tinggi kandungan pati maka kekuatan tarik plastik akan semakin besar akan tetapi nilai pemanjangan saat putus  film  plastik  tersebut  akan  semakin  rendah karena  rantai  ikatan  film  plastik  semakin renggang [5].
Gambar  5.  Pengaruh  Volume  Gliserol  terhadap Kekuatan Tarik Film Plastik
Gambar  6. Pengaruh  Volume  Gliserol  terhadap Pemanjangan Saat Putus Film Plastik
Pengaruh  volume  asam  asetat  terhadap  sifat kekuatan  tarik  (σ T )  dan  pemanjangan  saat putus (ε) film plastik
Pengaruh  volume  asam  asetat  terhadap sifat  kekuatan  tarik  film  plastik  terlihat  pada
2.800 1.747 1.364 0.889 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 20 ml 25 ml 30 ml 40 ml K ek u a ta n Ta rik (M Pa ) Volume air (ml) 33.856 34.911 35.644 37.450 31 32 33 34 35 36 37 38 20 ml 25 ml 30 ml 40 ml Pem a n ja n g a n sa a t Pu tu s (% ) Volume air (ml) Rusak 1.662 0.836 0.582 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 0 ml 2 ml 4 ml 6 ml Volume gliserol (ml) K ek u a ta n Ta rik (M Pa ) Rusak 34.944 41.133 29.333 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 ml 2 ml 4 ml 6 ml Pem a n ja n g a n sa a t Pu tu s (% )
Volume gliserol (ml)
gambar 7. Pengaruh volume asam asetat terhadap pemanjangan saat putus film plastik terlihat pada gambar  8.  Asam  asetat  berfungsi  sebagai  katalis yang  memutuskan  ikatan  1,4  glikosidik  pada amilum  dan  1,4  glikosidik  serta  1,6  glikosidik pada amilopektin [8]. Kekuatan tarik film plastik tertinggi  (1,64  MPa)  dan  nilai  pemanjangan  saat putus tertinggi (34,72 %) diperoleh pada volume asam  asetat  3  ml.  Bertambahnya  volume  asam asetat hingga 3 ml mengakibatkan meningkatnya nilai  kekuatan  tarik  dan  pemanjangan  saat  putus film  plastik.  Hal  ini  disebabkan  karena  semakin banyak  volume  asam  asetat  yang  digunakan maka semakin banyak ikatan 1,6-glikosidik pada amilopektin yang terputus menghasilkan amilosa yang berikatan linier heliks.
Gambar  7.  Pengaruh  Volume  Asam  Asetat terhadap Kekuatan Tarik Film Plastik
Gambar  8. Pengaruh  Volume  Asam  Asetat terhadap Pemanjangan Saat Putus Film Plastik
Hal  ini  menyebabkan  kekuatan  tarik  dari  film plastik  semakin  besar  karena  semakin  banyak amilum yang terbentuk [3], dan nilai pemanjangan saat putus dari film plastik tersebut juga  semakin  besar  akibat  formasi  heliks  pada amilum  [2].  Jika  penambahan  volume  asam asetat  dilanjutkan  lagi  hingga  5  ml,  kekuatan tarik  dan  pemanjangan  saat  putus  film  plastik menjadi  menurun [2]. Hal ini disebabkan karena apabila ikatan percaba-ngan (1,6 glikosidik) telah habis,  maka  asam  asetat  justru  akan  memutus rantai  linier  (1,4  glikosidik)  membentuk  rantai heliks amilum yang lebih pendek [3].
Analisa FTIR ( Fourier Transform Infrared ) Analisa  ini  bertujuan  untuk  mengetahui keberadaan gugus fungsi yang terdapat pada pati batang  ubi  kayu  dan  film  plastik.  Uji  FTIR dilakukan  dengan  Shimadju  IRPrestidge-21. Dengan tepung KBr, spectra dilakukan sebanyak 45  pemindaian  antara  4000-400  cm -1 dengan resolusi  16  cm -1 .  Kehadiran  asam  asetat menyebabkan  putusnya  rantai  percabangan amilopektin  yaitu  gugus  α-1,6  glikosidik  (1010 cm -1 )  pada  film  plastik,  dan  menyisakan  rantai linier  heliks  amilum  yang  mempunyai  gugus  α- 1,4  glikosidik  (1118  cm -1 ).  Kehadiran  gliserol menyebabkan  bergesernya  spektrum  gugus fungsi seperti N^H (763 cm -1 menjadi 786 cm -1 ), α-1,4 glikosidik (1080 cm -1 menjadi  1118  cm -1 ), C-O-H  (1149  cm -1 menjadi  1172  cm -1 ),  C=O (1643 cm -1 menjadi 1681 cm -1 ), C-H (2931 cm -1 menjadi 2962 cm -1 ), dan OH (3379 cm -1 menjadi 3502  cm -1 ).  Dalam  pembuatan  film  plastik, terjadi  proses  kimia.  Hal  ini  ditunjukkan  dengan hilangnya gugus fungsi seperti CH 2 OH dan α-1,6 glikosidik  serta  munculnya  gugus  baru  seperti CH 2 , dan gugus CH n [6]. Rusak 1.204 1.640 0.480 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 0 ml 1 ml 3 ml 5 ml K ek u a ta n Ta rik (M Pa ) Volume asam asetat (ml) Rusak 24.911 34.722 23.178 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 ml 1 ml 3 ml 5 ml Pem a n ja n g a n sa a t Pu tu s (% )
Volume asam asetat (ml)

## Gambar 9. Grafik Uji FT-IR Pati Batang Ubi Kayu dan Film Plastik

## Kesimpulan
1. Semakin  besar  berat  pati  yang  digunakan maka  nilai  kekuatan  tarik  dan  daya  serap  air film  plastik  yang  dihasilkan  semakin  besar, akan  tetapi  nilai  pemanjangan  saat  putusnya semakin kecil.
2. Semakin  banyak  volume  air  yang  digunakan maka  nilai  kekuatan  tarik  dan  daya  serap  air film  plastik  yang  dihasilkan  semakin  kecil, akan  tetapi  nilai  pemanjangan  saat  putusnya semakin besar.
3. Kekuatan  tarik  maksimum  (1,64  MPa)  dan pemanjangan saat putus maksimum (34,722 %) diperoleh pada penambahan asam asetat  3  ml  (3:10  w/w),  begitu  juga  daya serap air film plastik yang dihasilkan semakin besar seiring penambahan asam asetat.
4. Kekuatan  tarik  maksimum  (1,662  MPa) diperoleh pada penambahan gliserol sebanyak  2  ml  (1:4  w/w),  akan  tetapi pemanjangan saat putus maksimum (41,133  %)  diperoleh  pada  penambahan gliserol 4 ml (1:2 w/w), sementara daya serap air film plastik yang dihasilkan semakin besar seiring penambahan gliserol.

## Daftar Pustaka
[1]  Cui  SW,  Food  Carbohydrates  Chemistry
Physical  Properties  and  Application,  Boca Raton, CRC Press, Taylor & Francis Group, 2005, p.309-355.
[2]  David  K.  Platt,  Biodegradable  Polymers Market Report, Rapra Technology, Shawbury, United Kingdom, 2006. [3]  James N. BeMiller, et al ., Starch Chemistry and Technology (3rd ed.), Academic Press,
p.511–539.
[4]  Kellerhals, et  al .,  Transcrystallization  in Mcl-PHAs/Cellulose  Whisker  Composites, Macromolecules, 32, 1999, p.7396–7401.
[5]  Leon  Janssen et  al .,  Thermoplastic  Starch. Wiley-VCH  Verlag  GmbH  &  Co.  KGaA, Weinheim-Germany, 2009, p.305.
[6]  Silverstein et al ., Spectrometric Identification  of  Organic  Compounds,  6th ed., John Wiley and Sons, New York, 1998.
[7]  Syamsir,  Plastik  dari  Senyawa  Limonin, http://thekebun.wordpress.com,
2008, diakses pada 08 Oktober 2012. [8]  Yulia Gladyshko, Extraction of Hemicelluloses by Acid Catalyzed
Hydrolysis,  Saimaa  University  of  Applied Sciences, Imatra, 2011.