Peningkatan Kuat Tarik Bioplastik dengan Filler Microfibrillated Cellulose dari Batang Sorgum

Abstract

Abstrak. Penelitian ini membahas tentang pengaruh rasio pati terhadap kitosan (dalam basis berat) dan konsentrasi microfibrillated cellulose sebagai filler dalam pembuatan bioplastik menggunakan pati sorgum, kitosan dan gliserol. Dalam penelitian ini, rasio pati terhadap kitosan yang divariasikan adalah 10:0, 9,5:0,5, 8,5:1,5, 7,5:2,5, 6,5:3,5, 5,5:4,5 (gr/gr). Microfibrillated cellulose sebagai filler disintesis dari batang sorgum dengan metode semimekanis. Perlakuan kimia diawali dengan delignifikasi batang sorgum dengan KOH 4% pada temperatur 80^oC selama 1 jam untuk menghilangkan lignin. Setelah itu dicuci dan dipucatkan (bleaching) sebanyak dua kali menggunakan H₂O₂ 6% pada suhu 70^oC. Serbuk batang sorgum yang sudah kering dilanjutkan dengan perlakuan mekanis yaitu dimasukkan ke dalam disk mill  selama 90 menit dan dilanjutkan dengan high energy milling (HEM) untuk mengecilkan ukurannya sampai dengan rata-rata 4-8 µm. Filler ditambahkan, dan konsentrasinya (dalam basis berat) divariasikan dari 0, 1, 2, dan 3 %. Pati dan kitosan berukuran 63 mikron (lolos ayakan), waktu  pengadukan selama 35 menit pada kecepatan 375 rpm, dan penambahan 10% berat gliserol sebagai plasticizer dijaga konstan. Hasil terbaik pada penelitian ini diperoleh pada formulasi 8,5:1,5 (gr/gr). dan konsentrasi filler 3%. Produk bioplastik ini memiliki kuat tarik 11,64 MPa, persen perpanjangan 10,98%, modulus Young 105,96 MPa, densitas 0,915 gr/ml, dan penyerapan air  38,3%.

Kata kunci: bioplastik, gliserol, kitosan, microfibrillated cellulose, sorgum.

Abstract. The Improving of Bioplastic Tensile Strength with Microfibrillated Cellulose Filler from Sorghum Stem. This study discusses the effect of starch on chitosan ratio (in weight basis) and also the concentration of microfibrillated cellulose as a filler in the preparation of bioplastics using sorghum starch, chitosan, and glycerol. In this study, the ratio of starch to chitosan varied was 10:0, 9.5:0.5, 8.5:1.5, 7.5:2.5, 6.5:3.5, 5.5:4,5 (gr/gr). Microfibrillated cellulose as filler was encouraged from the sorghum stem by the semi-mechanical method. The delignification of sorghum stem initiated chemical treatment with a 4% KOH solution on 80^oC for 1 hour to remove lignin. Bleaching is done after delignification using 6% H₂O₂ at 70^oC. The dried sorghum powder is further followed by mechanical treatment that is put into disk mill for 90 minutes and continued with high energy milling (HEM) to reduce its size to an average of 4-8 µm. The filler is added, and the concentration (on a weight basis) varies from 0, 1, 2, and 3%. Starch and chitosan measuring 63 microns (sieve pass), stirring time for 35 minutes at a speed of 375 rpm, and the addition of 10% by weight of glycerol as a plasticizer is kept constant. The best results in this study were obtained in formulations 8.5:1.5 (gr/gr) and 3% filler concentration. This bioplastic product has 11.64 MPa tensile strength, 10.98% elongation, 105.96 MPa Young moduli, 0.915 gr/ml density, and 38.3% water uptake.

Keywords: bioplastic, chitosan, glycerol, microfibrillated cellulose, sorghum.

Graphical Abstract