19 III. METODE PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Analisis Hasil Pertanian Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung, Laboratorium Kimia FMIPA Universitas Lampung, Laboratorium Kimia Fisik, Prodi Kimia FMIPA-ITB dan Laboratorium Uji dan Kalibrasi Balai Besar Kimia dan Kemasan (BBKK) Jakarta, pada bulan Oktober 2012 sampai dengan Februari 2013. 3.2. Bahan dan Alat Penelitian Bahan utama yang digunakan untuk pembuatan biodegradable film dalam penelitian ini adalah rumput laut kering jenis Eucheuma cottonii yang diperoleh dari Pesawaran. Sedangkan bahan lain yang digunakan adalah gliserol merk Chemical Product, tapioka cap Ibu Tani, aquades, etanol 96%, CMC 1%, H 2 O 2 merk J.T. Beaker. Alat-alat yang digunakan adalah FTIR tipe Scimitar 2000, kamera merk Casio tipe Exilim Ex-Zs6, testing machine MPY merk PA-104-30, cawan, shaker waterbath merk Memmert tipe WB 14, hot plate, magnetik stirrer, termometer, timbangan digital merk Mettler PJ 3000, ph meter, alumunium foil, baskom, gelas Erlenmeyer, desikator, pipet tetes, kain saring, kertas saring,
20 kompor merk Hitachi, panci, pipet tetes, saringan stainless steel, spatula dan peralatan laboratorium lainnya. 3.3. Metode Penelitian Perlakuan disusun secara faktorial dalam Rancangan Acak Kelompok Lengkap (RAKL) dengan tiga kali ulangan. Penelitian dilakukan dengan menggunakan dua faktor, konsentrasi gliserol (G) sebagai faktor pertama yang terdiri dari tiga taraf yaitu 0,25% (G1); 0,5% (G2) atau 0,75% (G3). Faktor kedua adalah konsentrasi tapioka (T) yang terdiri dari tiga taraf yaitu 5% (T1); 6% (T2) atau 7% (T3). Data uji kuat tarik, uji persen pemanjangan, dan uji kelarutan diolah dengan analisis sidik ragam untuk mendapatkan penduga ragam galat serta signifikasi untuk mengetahui ada tidaknya perbedaan antar perlakuan. Kesamaan ragam diuji dengan uji Bartlett dan kemenambahan data diuji dengan uji Tukey. Data dianalisis lebih lanjut dengan uji BNJ pada taraf 5%. Sedangkan data untuk pengujian bahan baku ampas rumput laut menggunakan analisis FTIR, pengamatan penampakan biodegradable film secara visual, uji biodegrabilitas disajikan dalam bentuk gambar dan laju transmisi uap air dianalisis dari hasil perlakuan terbaik. 3.4. Pelaksanaan Penelitian 3.4.1. Prosedur untuk Pemisahan Ampas Rumput Laut Sampel rumput laut kering sebanyak 675 gram dicuci dan dibersihkan. Sampel rumput laut direndam selama 24 jam kemudian ditimbang. Sampel rumput laut
21 dimasak selama 30 menit pada suhu 90 0-100 0 C sampai mendidih dengan perbandingan rumput laut dan air 1:20. Sampel diperas dengan kain saring, untuk memisahkan karagenan dan ampas. Ampas dicuci hingga bersih. Diagram alir memperoleh ampas rumput laut disajikan pada Gambar 7. Rumput laut kering sebanyak 675 gram Dicuci dan direndam selama 24 jam Ditimbang Dimasak selama 30 menit suhu 90-100 0 C sampai mendidih rumput laut dan air 1:20 Diperas dengan kain saring Karagenan Ampas rumput laut Dicuci Ampas rumput laut Gambar 7. Diagram alir pemisahan ampas rumput laut Sumber: Mailisa (2012, dengan modifikasi)
22 3.4.2. Prosedur untuk Pemurnian Selulosa Ampas Rumput Laut Ampas rumput laut sebanyak 1350 gram dihidriolisis dalam 100 ml larutan hidrogen peroksida 2% (v/v) selama 3 jam pada suhu 85 0 C dengan shaker waterbath. Ampas dicuci hingga ph netral, kemudian disaring dengan kain saring sehingga diperoleh selulosa. Diagram alir pemurnian selulosa dari ampas rumput laut Eucheuma cottonii pada Gambar 8. Ampas rumput laut sebanyak 1350 gram Dihidrolisis dengan H 2 O 2 sebanyak 2 %(v/v) dengan suhu 85 0 C selama 3 jam Dicuci hingga ph netral Air Disaring dengan kain saring Air Selulosa Gambar 8. Diagram alir pemurnian selulosa dari ampas Eucheuma cottonii Sumber: Hidayati (2000, dengan modifikasi) 3.4.3. Prosedur Pembuatan Biodegradable Film Selulosa ampas rumput laut sebanyak 8,5 gram dimasukan kedalam Erlenmeyer 250 ml. Kemudian ditambahkan 0,5 gram CMC 1% (b/v), etanol 15 ml, gliserol dan tapioka masing-masing sesuai perlakuan. Selanjutnya campuran tersebut dilarutkan dengan 50 ml aquades. Larutan dipanaskan dan diaduk selama 30 menit pada suhu 70 o C menggunakan hot plate. Larutan diangkat dan dihilangkan
23 gelembungnya. Larutan dituang pada kaca 20 x 20 cm, kemudian dikeringkan pada suhu ruang selama 48 jam. Pelaksanaan penelitian dapat dilihat pada diagram alir pembuatan biodegradable film pada Gambar 9. Etanol 15 ml Aquades 50 ml CMC 1% (b/v) Gliserol: 0,25% (v/b) ; 0,5% (v/b) atau 0,75% (v/b) Tapioka:5% (b/v); 6% (b/v) atau 7% (b/v) Selulosa sebanyak 8,5 gram Dipanaskan dan diaduk pada suhu 70 o C, selama 30 menit Dihilangkan gelembung Dicetak pada kaca berukuran 20x20 cm Dikeringkan pada suhu ruang selama 48 jam Biodegradable film dari selulosa ampas rumput laut Gambar 9. Diagram alir pelaksanaan penelitian Sumber: Indarti dan Elsy (2008, dengan modifikasi) 3.5. Pengamatan Pada penelitian ini bahan baku ampas rumput laut dan selulosa ampas rumput laut dianalisis menggunakan metode FTIR, sedangkan pengamatan yang dilakukan pada penelitian ini adalah pengamatan visual biodegradable film, analisis kuat
24 tarik, persen pemanjangan, biodegrabilitas dan kelarutan. Analisis laju transmisi uap air dilakukan berdasarkan nilai kuat tarik tertinggi. 3.5.1. Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR Analisis Gugus Fungsi yaitu menggunakan FTIR tipe Scimitar 2000. Sampel yang digunakan merupakan sampel padat sehingga sebelum di analisis harus dibentuk menjadi pellet yaitu campuran antara sampel dan KBr yang digiling halus menggunakan mortar dengan perbandingan 1:100 menjadi partikel berukuran 5 mm, kemudian pellet dimasukkan ke dalam die sets yang telah tersusun dengan benar. Pellet diratakan lalu tutup, kelebihan pellet yang tertinggal dibersihkan. Die sets diletakkan ke dalam pike hand press lalu press selama 15 detik. Press dihentikan kemudian die sets diambil. Pellet dianalisis dengan menempatkan ke dalam set holder, kemudian dicari spektrum yang sesuai. Hasil yang didapat berupa difraktogram hubungan antar panjang gelombang dengan intensitas. Spektrum direkam menggunakan spektrofotometer infra red pada suhu ruang. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kemurnian selulosa melalui gugus fungsi ampas rumput laut sebelum dan setelah proses pemurnian (Darni et al., 2009). 3.5.2. Pengamatan Visual Pengamatan visual dilakukan dengan menggunakan camera visual biasa (Merk Casio type Exilim EX-ZS6). Biodegradable film yang dihasilkan difoto untuk mengetahui penampakan fisik (kehomogenan) lembaran film.
25 3.5.3. Uji Kuat Tarik Uji kuat tarik diukur dengan Testing Machine MPY (Type: PA-104-30, Ltd Tokyo, Japan). Sebelum dilakukan pengukuran disiapkan lembaran film ukuran 2,5 x 15 cm dan dikondisikan di laboratorium dengan kelembaban (RH) 50% selama 48 jam. Instron diset pada initial grip separation 50 mm, crosshead speed 50 mm/menit dan loadcell 50 kg. Kuat tarik ditentukan berdasarkan beban maksimum. Kekuatan tarik diukur dengan rumus : Keterangan : = kekuatan tarik (Mpa) = gaya kuat tarik (N) A = luas penampang (mm 2 ) (ASTM, 1983) 3.5.4. Uji Persen Pemanjangan Uji persen pemanjangan diukur dengan Testing Machine MPY (Type: PA-104-30, Ltd Tokyo, Japan). Sebelum dilakukan pengukuran disiapkan lembaran sampel film ukuran 2,5 x 15 cm dan dikondisikan di laboratorium dengan kelembaban (RH) 50% selama 48 jam. Instron diset pada initial grip separation 50 mm, crosshead speed 50 mm/ menit dan loadcell 50 kg. Persen pemanjangan dihitung pada saat film pecah atau robek. Sebelum dilakukan penarikan, panjang film diukur sampai batas pegangan yang disebut dengan panjang awal (l o ), sedangkan panjang film setelah penarikan disebut panjang setelah putus (l 1 ) dan dihitung persen perpanjangan dengan rumus yaitu:
26 Keterangan l o = panjang awal l 1 = panjang setelah putus (ASTM, 1983) 3.5.5. Uji Biodegradabilitas Biodegradable film yang dihasilkan diuji sifat biodegradabilitasnya dengan cara dikubur di dalam tanah dengan ukuran film 10 x 10 cm dan kedalaman 12 cm di dalam gelas plastik. Proses penguburan dilakukan selama dua minggu kemudian dilakukan pengamatan setiap satu minggu sekali (Gontard and Guilbert, 1992). 3.5.6. Uji Kelarutan Uji kelarutan plastik biodegradable dalam air dilakukan dengan cara memasukkan lembaran film plastik dengan ukuran 2x10 cm kedalam bejana yang berisi air. Kelarutan dalam air dinyatakan persentase sebagian film yang larut dalam air setelah perendaman selama satu minggu. Keterangan : a = berat sampel awal (g) b = berat cawan (g) c = berat kering (g) (Gontard and Guilbert, 1992)
27 3.5.7. Uji Laju Transmisi Uap Air Metode Cawan Laju transmisi uap air diukur dengan menggunakan water vapor transmission rate tester Bergerlahr metode cawan. Film yang akan diukur dikondisikan sebelumnya pada ruangan yang bersuhu 25 ± 2 0 C selama 24 jam. Bahan penyerap uap air (desikan) diletakkan dalam cawan sedemikian rupa sehingga permukaan berjarak 3 mm dari film yang akan diuji. Tutup cawan diletakkan sedemikian rupa sehingga permukaan bagian yang terluar menghadap keatas. Film diletakkan kedalam tutup cawan, lalu cincin karet diletakkan untuk menyegel kedalam, ditutup sehingga cincin tersebut menekan film. Selanjutnya cawan ditimbang dengan ketelitian 0,0001gram, kemudian diletakkan dalam humidity chamber, ditutup lalu kipas angin dijalankan. Cawan ditimbang tiap hari pada jam yang hampir sama dan ditentukan pertambahan berat cawan. Selanjutnya dibuat grafik hubungan antara pertambahan berat (mg) dan waktu (jam). Nilai laju transmisi uap air yang melewati film dihitung dengan rumus : Keterangan : = water vapor transmission rate m 2 = pertambahan berat (mg/jam) t = waktu antara dua penimbangan terakhir (ASTM, 1983).