Pembuatan dan Karakterisasi Biodegradable Foam Berbasis Pati Singkong Terasetilasi Menggunakan Karbon Dioksida (CO2) Sebagai Blowing Agent

Islamiyah, Uka Nawanti (2025) Pembuatan dan Karakterisasi Biodegradable Foam Berbasis Pati Singkong Terasetilasi Menggunakan Karbon Dioksida (CO2) Sebagai Blowing Agent. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6008222013-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2027. Download (6MB) | Request a copy

Abstract

Pati merupakan bahan alternatif berkelanjutan dan terbarukan untuk pembuatan biodegradable foam. Salah satu pengaplikasian biodegradable foam berbasis pati ini adalah sebagai kemasan makanan. Namun, foam berbasis pati memiliki karakteristik yang rapuh dan ketahanan terhadap air yang rendah sehingga diperlukan modifikasi. Salah satu metode modifikasi yang dapat dilakukan adalah asetilasi pati. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan teknik pembuatan biodegradable foam berbasis pati terasetilasi dengan derajat substitusi tinggi menggunakan metode batch foaming dengan karbon dioksida superkritis sebagai blowing agent. Selain itu, penelitian ini juga mempelajari pengaruh kombinasi derajat substitusi (DS) dengan plasticizer terhadap morfologi internal dan ketahanan air foam, serta pengaruh tekanan penjenuhan terhadap sifat fisik dan kekuatan mekanis foam yang dihasilkan. Penelitian ini juga bertujuan untuk menentukan kombinasi DS, plasticizer, dan tekanan penjenuhan yang menghasilkan biodegradable foam dengan biodegradabilitas tertinggi. Pati dimodifikasi melalui asetilasi menggunakan asam asetat anhidrat, asam asetat glasial, dan NaOH sebagai katalis untuk meningkatkan DS. TPS dibuat melalui ekstrusi dengan triacetine sebagai plasticizer, kemudian difoamkan menggunakan metode batch foaming dengan karbon dioksida superkritis sebagai blowing agent. Biodegradable foam dengan distribusi ukuran sel yang seragam berhasil dikembangkan menggunakan teknik batch foaming dengan karbon dioksida superkritis dan pati asetat berderajat substitusi tinggi. Penelitian ini menunjukkan bahwa kombinasi DS tinggi (1,6) dan plasticizer rendah (20%) menghasilkan biodegradable foam (BFA2) dengan sifat mekanis dan ketahanan air terbaik, densitas sel 3×10⁸–3×10⁹, diameter pori 3,6–8 µm, distribusi pori sempit, dan water solubility index 16–27%. Tekanan penjenuhan memengaruhi sifat fisik dan mekanis biodegradable foam, dengan rasio ekspansi volume tertinggi sebesar 2,171 (BFA2) pada 155 bar, densitas foam terendah 0,695 g/cm³ (BFB2) pada 205 bar, dan kekuatan tekan tertinggi 1,56640 MPa (BFA2) pada 205 bar. Kombinasi DS 1,4, plasticizer 30%, dan tekanan penjenuhan 205 bar (BFB3) menghasilkan nilai biodegradabilitas tertinggi sebesar 31%.
======================================================================================================================================
Starch is a sustainable and renewable alternative material for producing biodegradable foam, commonly applied as food packaging. However, starch-based foam exhibits brittleness and low water resistance, necessitating modifications such as starch acetylation. This study aims to develop a production technique for starch-based biodegradable foam with high degrees of substitution (DS) using batch foaming with supercritical carbon dioxide as a blowing agent. Additionally, the study investigates the effects of DS and plasticizer combinations on the internal morphology and water resistance of the foam, as well as the influence of saturation pressure on its physical properties and mechanical strength. It also seeks to identify the optimal combination of DS, plasticizer, and saturation pressure to achieve the highest foam biodegradability. Starch was modified through acetylation using acetic anhydride, glacial acetic acid, and NaOH as a catalyst to increase DS. Thermoplastic starch (TPS) was produced via extrusion with triacetin as a plasticizer and further foamed using batch foaming with supercritical carbon dioxide. The resulting biodegradable foam exhibited uniform cell size distribution, achieved through high DS acetylated starch. The results show that a high DS (1.6) combined with low plasticizer content (20%) produced foam (BFA2) with superior mechanical properties and water resistance, featuring cell density of 3×10⁸–3×10⁹, pore diameter of 3.6–8 µm, narrow pore distribution, and a water solubility index of 16–27%. Saturation pressure significantly affected foam properties, with the highest expansion ratio (2.171) achieved by BFA2 at 155 bar, the lowest bulk density (0.695 g/cm³) by BFB2 at 205 bar, and the highest compressive strength (1.56640 MPa) by BFA2 at 205 bar. The combination of DS 1.4, 30% plasticizer, and 205 bar saturation pressure (BFB3) yielded the highest biodegradability of 31%.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Biodegradable foam, Acetylated starch, Degree of substitution (DS), Supercritical carbon dioxide, Saturation pressure, Biodegradable foam, Pati terasetilasi, Derajad Subtitusi (DS), Karbon dioksida superkritis, Tekanan penjenuhan
Subjects:	T Technology > TP Chemical technology > TP1140 Polymers
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Chemical Engineering > 24101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Uka Nawanti Islamiyah
Date Deposited:	03 Feb 2025 03:37
Last Modified:	03 Feb 2025 03:37
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/117697

Actions (login required)

View Item