OPTIMASI PARAMETER PEMBUATAN NATA DE PINA MENGGUNAKAN STATISTICAL EXPERIMENTAL DESIGN

Transkripsi

1 OPTIMASI PARAMETER PEMBUATAN NATA DE PINA MENGGUNAKAN STATISTICAL EXPERIMENTAL DESIGN SKRIPSI Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Syarat Mencapai Derajat Sarjana S-1 Oleh: TRI NURCHASANAH PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO 2017 i

2 ii

3 iii

4 iv

5 MOTTO DAN PERSEMBAHAN Motto: Kemenangan yang seindah-indahnya dan sesukar-sukarnya yang boleh direbut oleh manusia ialah menundukan diri sendiri. (Ibu Kartini ) Tidaklah ada pemberian dari orang tua kepada anaknya yang lebih utama daripada budi pekerti yang baik. (HR. Tirmidzi) Musuh yang paling berbahaya di atas dunia ini adalah penakut dan bimbang. Teman yang paling setia, hanyalah keberanian dan keyakinan yang teguh (Andrew Jackson) Kalau perempuan itu baik, maka jayalah negara. Tetapi kalau perempuan itu buruk, maka runtuhlah negara (Sukarno) Persembahan: Skripsi ini kupersembahkan sebagai dharma baktiku kepada ayahku Harsono yang selalu menuntun dan memberikan bimbingan dalam menyikapi semua yang berguna bagi kehidupanku. Ibuku Surati yang telah melahirkan, merawatku dengan penuh kasih sayang serta yang menjadi motavasi dan inspirasiku yang tiada henti memberikan do a untuk kesuksesanku. Kakaku Sri Haryani terimakasih sudah mendewasaiku dan untuk kedua adiku Endang Kurnia Wati dan Iqbal Sabilul Hasbi, terimaksih sudah memberi keceriaan, tingkah laku dan ocehanmu. Lihatlah kakamu ini dek, dan berjanjilah kau akan lebih sukses nantinya. Tetaplah jadi kebanggaan keluarga kita. v

6 ABSTRAK Nata adalah lapisan polisakarida ekstraseluler (selulosa) yang dibentuk oleh mikroba pembentuk kapsul. Nata termasuk produk fermentasi yang mengandung bakteri Acetobacter xylinum, jika ditumbuhkan di media cair yang mengandung gula misalnya ekstrak kulit nanas, bakteri ini menghasilkan lapisan putih nata yang terapung-apung di permukaan media tersebut. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menyeleksi variabel yang paling berpengaruh pada proses pembuatan nata de pina menggunakan Placket-Burman Screening Design Method, variabel yang akan dikaji adalah rasio perbandingan air dan kulit nanas, sumber karbon (gula), sumber nitrogen (urea), sumber phospat (K 2 HPO 4 ), sumber vitamin (vitamin B syrup), ph, lama fermentasi, dan jumlah starter, kemudian mengoptimasi tiga variabel yang paling berpengaruh menggunakan Respon Surface Method. Dari hasil Placket-Burman Screening Design diperoleh bahwa jumlah sumber karbon (C), jumlah sumber phospat (P), dan jumlah starter (JS) merupakan variabel yang sangat berpengaruh terhadap hasil yield fermentasi. Sedangkan hasil uji Respon Surface Method menggunakan Central Composite Design (CCD) untuk mendapatkan yield yang optimum pada pembuatan nata de pina dalam 500 ml ekstrak kulit nanas (1:2) maka jumlah gula yang digunakan adalah 24 gram, jumlah K 2 HPO 4 3 gram, dan volume starter 120 ml dan akan diperoleh hasil persentasi yield nata de pina sebesar 97.21%. Hasil uji organoleptis rata-rata responden menyukai dan teksturnya kenyal seperti nata de coco. Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa Placket-Burman Screening Design Method dan Respon Surface Method dapat digunakan untuk mengoptimasi proses pembuatan nata de pina dari ekstrak kulit nanas dengan meningkatkan yield sebesar 12.8%. Kata kunci: nata de pina, Placket-Burman Screening Design, Response Surface Method, Central Composite Design vi

7 ABSTRACT Nata is a layer of extracellular polysaccharides (cellulose) formed by capsule forming microbes. Nata includes fermented products containing Acetobacter xylinum bacteria. If it is grown in a sugar-containing medium such as pineapple skin extract, the bacteria produces a white layer of nata floating on the surface of the medium. The study aimed to select the most influential variables in the process of nata de pina production through Placket-Burman Screening Design Method, the variables observed were the ratio of water and pineapple skin, carbon source (sugar), nitrogen source (urea), phosphate source (K 2 HPO 4 ), source of vitamins (syrup vitamin B),pH, fermentation length, and starter count, then optimizing the three most influential variables through Response Surface Method. Placket- Burman Screening Design discovered that the amount of carbon source (C), the number of phosphate sources (P), and the number of starter (JS) were the most affected variables to the yield of fermentation. While the result of Response Surface Method test was done through Central Composite Design (CCD) to get optimum yield on nata de pina production in 500 ml of pineapple skin extract (1: 2), therefore the number of sugar used was 24 gram, the number of K 2 HPO 4 was 3 gram, and Starter volume was 120 ml and it would produce 97.21% yield of nata de pina. The organoleptic test found that the most of respondents felt delighted and rubbery texture like nata de coco. It can be drawn that Placket- Burman Screening Design Method and Response Surface Method can be used to optimize the process of nata de pina production from pineapple skin extract by increasing 12.8% yield. Keywords: nata de pina, Placket-Burman Screening Design, Response Surface Method, Central Composite Design vii

8 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadiran Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-nya, sehingga penyususn dapat menyelesaikan Skripsi dengan judul Optimasi Parameter Pembuatan Nata de pina Menggunakan Statistical Experimental Design. Penyusunan Skripsi ini merupakan salah satu syarat dalam menyelesaikan program studi Strata Satu (S1) dan memperoleh gelar Sarjana Teknik Kimia di Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Purwokerto. Skripsi ini tidak akan selesai tepat waktu tanpa bantuan berbagai pihak, oleh sebab itu penulis sampaikan ucapan terimakasih yang setulus-tulusnya kepada: 1. Kedua orang tua serta keluarga yang telah memberikan motivasi. 2. Bapak Muhamad Taufik Tamam, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Teknik. 3. Bapak Haryanto, S.T., M.T., Ph.D. selaku Kaprodi Teknik Kimia. 4. Ibu Endar Puspawiningtiyas, S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik. 5. Bapak Alwani Hamad, S.T., M. Sc. Selaku Dosen Pembimbing. 6. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Purwokerto. 7. Tata Usaha dan Civitas Akademika Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Purwokerto. 8. Rekan-rekan satu angkatan 2013 (Widya, Umi, Vani, Pipit, Nana, Tya, Nida, Rose, Dimas, Iis, Yeti, Kurnia, mas candra) yang telah berjuang bersama-sama dari semester 1 hingga sekarang. Semoga sukses selalu. 9. Kaka tingkat saya khususnya mba desi yang senantiasa membantu, memberi motivasi, mendengarkan keluh kesah saya dan selalu memberikan semangat. 10. Adik-adik semester 6 (Karnova, Aci, Aulia, ilham, tomi, ira dll), terimakasih kepada karnova yang senantiasa membantu pada saat saya penelitian sampai selesai. Semangat kalian biar cepet lulus!!! viii

9 11. Anak-anak Gava Cost (Fiki, Eni, Purbaning, Kikok, Ami, Dila) terimakasih atas waktu dan persahabatan kalian selama ini, terimakasih sudah memberikan kenyamanan. Semoga kalian sukses selalu. 12. Semua pihak yang telah membantu dalam dalam menyelesaikan Skripsi ini. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam menyelesaikan Skripsi ini masih sangat jauh dari sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun penulis akan menerima dengan senang hati. Semoga Skripsi ini dapat memberikan manfaat. Purwokerto, 30 Mei 2017 Penulis ix

10 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... ii HALAMAN PENGESAHAN... iii PERNYATAAN... iv MOTTO DAN PERSEMBAHAN... v ABSTRAK... vi ABSTRAK... vii KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... x DAFTAR TABEL... xii DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR LAMPIRAN... xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Nanas Fermentasi Bakteri Acetobacter xylinum Nata BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Rancangan Penelitian Penentuan Variabel Alat dan Bahan Prosedur Kerja x

11 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Menyeleksi variabel yang paling berpengaruh pada pembuatan nata de pina menggunakan Placket-Burman Screening Method Optimasi variabel yang paling berpengaruh pada pembuatan nata de pina menggunakan Respon Surface Method Optimasi yield produk nata de pina Uji organoleptis nata de pina dari hasil optimasi Perbandingan hasil optimasi nata de pina dengan basal nata de coco dan optimasi nata de coco terhadap yield, tebaldan moisture BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi

12 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Hasil Analisis Proksimat Limbah Kulit Nanas Berdasarkan Berat Basah... 5 Tabel 2.2. Karakteristik Filtrat Limbah Kulit dan Bonggol Nanas... 6 Tabel 3.1. Level Tiap Variabel yang Akan Dikaji Tabel 3.2. Rancangan Placket-Burman Screening Method Tabel 3.3. Rentang Variabel dan Levelnya Tabel 3.4. Tempuhan Berdasarkan Design Eksperimental Menggunakan Central Composite Design Tabel 3.5. Skala Numerik dan Hedonik dalam Uji Organoleptis (Rasa) Tabel 3.6. Skala Numerik dan Hedonik daam Uji Organoleptis (Tekstur) 28 Tabel 4.1. Hasil Percobaan Menggunakan Placket-Burman dengan Respon Yield Tabel 4.2. Hasil Analisis Parameter yang Berpengaruh dalam Fermentasi Nata De Pina Tabel 4.3. Analysis of Variance for Yield (Coded Units) Tabel 4.4. Rentang dan Level Variabel Berdasarkan Central Composite Design Tabel 4.5. Matriks Percobaan dan Hasil Percobaan Tabel 4.6. Estimasi Koefisien Regresi Terhadap Model Tabel 4.7. Hasil ANOVA Terhadap Model Tabel 4.8. Perbandingan Hasil Analisa Optimasi Nata De Pina dengan Basal Nata De Coco dan Optimasi Nata De Coco Terhadap Yield, Tebal dan Moisture xii

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Scanning electronmicrograph of freeze-dried surface of bacterial cellulose gel Gambar 2.2. Tahan-tahap pertumbuhan bakteri Acetobacter xylinum dalam kondisi Normal Gambar 3.1. Bagan rancangan penelitian Gambar 4.1. Efek tiap parameter yang dikaji terhadap yield yang dihasilkan dalam fermentasi nata de pina Gambar 4.2. Contour plot persentase Respon yied sebagai fungsi dari jumlah phospat (P) dan jumlah sumber karbon, gula (C) berdasarkan hasil dari experimental central composite design 45 Gambar 4.3. Surface plot persentase Respon yield sebagai fungsi dari jumlah phospat (P) dan jumlah sumber karbon, gula (C) berdasarkan hasil dari experimental central composite design 45 Gambar 4.4. Contour plot persentase Respon yield sebagai fungsi dari jumlah starter (JS) dan jumlah sumber karbon, gula (C) berdasarkan hasil dari experimental central composite design 47 Gambar 4.5. Surface plot persentase Respon yield sebagai fungsi dari jumlah starter (JS) dan jumlah sumber karbon, gula (C) berdasarkan hasil dari experimental central composite design 47 Gambar 4.6. Contour plot persentase Respon yield sebagai fungsi dari jumlah starter (JS) dan jumlah sumber phospat (K 2 HPO 4 ) berdasarkan hasil dari experimental central composite design 48 Gambar 4.7. Surface plot persentase Respon yield sebagai fungsi dari jumlah starter (JS) dan jumlah sumber phospat (K 2 HPO 4 ) berdasarkan hasil dari experimental central composite design 49 Gambar 4.8. Tingkat penilaian terhadap aspek rasa dan tekstur nata de pina xiii

14 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Estimasi efek dan koefisien terhadap yield nata de pina dari metode Placket-Burman menggunakan software Minitab Lampiran 2 Hasil Model Placket-Burman dengan Respon yield Lampiran 3 Estimasi koefisien regresi terhadap yield nata de pina dari Metode Respon Surface menggunakan Software Minitab Lampiran 4 Hasil model Respon Surface Method nata de pina dengan Respon yield, ketebalan, dan moisture Lampiran 5 Analisa yield basal nata de coco, optimasi nata de coco, dan optimasi nata de pina, menggunakan software IBM SPSS Statistics Lampiran 6 Analisa tebal basal nata de coco, optimasi nata de coco, dan optimasi nata de pina menggunakan software IBM SPSS Statistics Lampiran 7 Analisa moisture basal nata de coco, optimasi nata de coco, dan optimasi nata de pina menggunakan software IBM SPSS Statistics Lampiran 8 Hasil uji organoleptis aspek tekstur dan rasa Lampiran 9 Dokumentasi hasil percobaan dengan metode Placket- Burman Lampiran 10 Dokumentasi hasil percobaan dengan metode Respon Surface 72 Lampiran 11 Dokumentasi hasil optimasi nata de pina xiv