OPTIMASI PARAMETER PEMBUATAN NATA DE LERI MENGGUNAKAN STATISTICAL EXPERIMENTAL DESIGN

Transkripsi

1 i OPTIMASI PARAMETER PEMBUATAN NATA DE LERI MENGGUNAKAN STATISTICAL EXPERIMENTAL DESIGN SKRIPSI Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Syarat Mencapai Derajat Sarjana S-1 Oleh: GISWANTARA PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO 2015 i

2 ii HALAMAN PERSETUJUAN OPTIMASI PARAMETER PEMBUATAN NATA DE LERI MENGGUNAKAN STATISTICAL EXPERIMENTAL DESIGN GISWANTARA Telah diperiksa dan disetujui oleh: Pembimbing I Pembimbing II Alwani Hamad, ST., M.Sc. NIP Endar Puspawiningtyas, ST., MT. NIDN ii

3 iii HALAMAN PENGESAHAN OPTIMASI PARAMETER PEMBUATAN NATA DE LERI MENGGUNAKAN STATISTICAL EXPERIMENTAL DESIGN GISWANTARA Telah dipertahankan di depan Panitia Ujian Skripsi pada hari Sabtu tanggal 2 Mei 2015 Susunan Panitia Ujian Ketua, Sekretaris, Tito Pinandita, S.Si., M.Kom. NIK Anwar Ma ruf, ST., MT. NIDN Penguji I, Penguji II, Abdul Haris M., ST.,MT. NIDN Anwar Ma ruf., ST.,MT. NIDN Mengetahui, Dekan Fakultas Teknik Tito Pinandita, S.Si., M.Kom. NIK

4 iv PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini saya: Nama : Giswantara NIM : Fakultas/Program Studi : Teknik/ Teknik Kimia Universitas : Universitas Muhammadiyah Purwokerto Menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa Skripsi ini adalah hasil karya saya dan bukan hasil penjiplakan dari hasil karya orang lain. Demikian pernyataan ini dan apabila kelak di kemudian hari terbukti ada unsur penjiplakan, maka saya bersedia mempertanggung jawabkan sesuai dengan ketentuan yang berlaku. Purwokerto, 2 Mei 2015 Yang menyatakan, Giswantara iv

5 v MOTTO DAN PERSEMBAHAN Motto: Pahlawan bukanlah orang yang berani meletakkan pedangnya ke pundak lawan,tetapi pahlawan sebenarnya ialah orang yang sanggup menguasai dirinya dikala ia marah (Nabi Muhammad SAW) Nothing is Impossible Beyond Determination Kata yang paling indah di bibir umat manusia adalah kata ibu,dan panggilan paling indah adalah ibuku.ini adalah kata penuh harapan dan cinta,kata manis dan baik yang keluar dari kedalaman hati (Khalil Gibran) Kebanggaan kita yang terbesar adalah bukan tidak pernah gagal,tetapi bangkit kembali setiap kali kita jatuh (Confusius) Pasang niat kuat,berusaha keras dan berdoa khusyuk,lambat laun apa yang kalian perjuangkan akan berhasil (Negeri 5 Menara) Persembahan: Allah SWT dan rasulnya Bapak, Ibu dan adikku My Beloved and My Friends Teman-teman Teknik Kimia 2011 Kakak dan adik di Teknik Kimia v

6 vi ABSTRAK Nata adalah lapisan polisakarida ekstraseluler (selulosa) yang dibentuk oleh mikroba pembentuk kapsul. Nata termasuk produk fermentasi yang menggunakan bakteri Acetobacter xylinum, jika ditumbuhkan di media cair yang mengandung gula misalnya air leri, bakteri ini menghasilkan lapisan putih nata yang terapung-apung di permukaan media tersebut. Tujuan dari penelitian ini adalah; (1) menyeleksi variabel yang paling pengaruh pada proses pembuatan nata de leri menggunakan Placket-Burman Screening Design Method.Variabel yang akan dikaji adalah rasio perbandingan air dan beras, sumber karbon (gula), sumber nitrogen (urea), sumber phospat (K2HPO4), sumber vitamin (vitamin B syrup), lama fermentasi, dan jumlah starter); (2) mengoptimasi empat variabel yang paling berpengaruh dalam fermentasi tersebut menggunakan Response Surface Method. Dari hasil Placket-Burman Screening Design diperoleh bahwa jumlah sumber karbon (C) dan jumlah stater (JS) merupakan variabel yang sangat berpengaruh terhadap hasil yield fermentasi. Sedangkan interaksi variabel yang berpengaruh yaitu jumlah sumber karbon (C), jumlah stater (JS), lama fermentasi (LF) dan jumlah sumber nitrogen (N). Sedangkan hasil uji Response Surface Method menggunakan Central Composite Design (CCD) untuk mendapatkan yield yang optimum adalah dengan jumlah sumber karbon 17,5 gr/500 ml air leri, jumlah sumber nitrogen yang digunakan adalah 12 gr/500 ml air leri jumlah stater 100 ml dan lama fermentasi selama 12 hari dan meningkatkan yield sebanyak 30 % dari basal dan hasil uji organoleptis rata-rata responden menyukai rasa dan tekstur nata de leri. Kata kunci: nata de leri, Placket-Burman Screening Design, Response Surface Method, Central Composite Design vi

7 vii ABSTRACT Nata is a layer of extracellular polysaccharides (cellulose) which is formed by a capsule-forming microbes. Nata including fermentation products that use bacteria Acetobacter xylinum, if grown in a liquid medium containing sugar such as water leri, these bacteria produce nata white layer floating on the surface of the media. The purpose of this study is; (1) to select the variables that most influence the fermentation of nata de leri in with placket-burman Screening Design Method. The variabel is the ratio of water and rice, a carbon source (glucose), a source of nitrogen (urea), a source of phosphate (K2HPO4), a source of vitamins (vitamin B syrup), long fermentation, and the number of starters); (2) optimize the four most influential variables in the fermentation using Response Surface Method. From the results placket-burman screening design is obtained that the number of sources of carbon (C) and the amount of starter (JS) is a variable that affects the fermentation yield results. While the interaction of variables that affect the amount of carbon source (C), the amount of starter (JS), long fermentation (LF) and a number of sources of nitrogen (N). While test results Response Surface Method using Central Composite Design (CCD) to obtain optimum yield is the amount of carbon source 17.5 g / 500 ml of water leri, the amount of nitrogen source used was 12 g / 500 ml water 100 ml leri number stater and fermentation for 12 days and increase to yield as much as 30% of the basalt and the results of organoleptic test average of respondents liked the taste and texture of nata de leri. Keywords: nata de leri, Placket-Burman Screening Design, Response Surface Method, Central Composite Design vii

8 viii KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadiran Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan Skripsi dengan judul Optimasi Parameter Pembuatan Nata de leri 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 terima kasih yang setulus-tulusnya kepada: 1. Kedua orang tua serta keluarga yang telah memberikan motivasi. 2. Bapak Tito Pinandita, S.Si., M. Kom. selaku Dekan Fakultas Teknik 3. Bapak Anwar Ma ruf, S.T., M.T. selaku Kaprodi Teknik Kimia 4. Bapak Alwani Hamad, S.T., M. Sc. Selaku Dosen Pembimbing I serta Pembimbing Akademik. 5. Ibu Endar Puspawiningtiyas, S.T., MT. selaku Dosen Pembimbing II 6. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Purwokerto. 7. Tata Usaha dan Civitas Akademika Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Purwokerto. 8. Fitara Sandi Mariska yang telah menemani dan memberikan bantuan, semangat, motivasi serta mendengarkan keluh kesah saya selama ini. viii

9 ix 9. Rekan-rekan satu angkatan 2011 ( Annas, gigih, istifah, atun dan lili) yang telah berjuang bersama-sama dari semester 1 hingga sekarang,semoga sukses selalu. 10. Kaka tingkat (mas heru, mas haryo, mba vivi, mba nony, mba listyaningrum, mba gina, mba mira dan mba betty) yang senantiasa memberi motivasi dan semangat. 11. Adik-adik semester 4 (pipit, widya, nana, dimas dll) yang telah membantu. Semangat biar cepet lulus!! 12. Teman-teman angkatan 2011 dan semua pihak yang telah membantu 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, Mei 2015 Penulis ix

10 x DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN... PERNYATAAN... MOTTO DAN PERSEMBAHAN.. ABSTRAK... ABSTRACT... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN... BAB I PENDAHULUAN i ii iii iv v vi vii viii x xii xiii xv BAB II 1.1. Latar Belakang Masalah Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 4 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Nata Acetobacter xylinum Fermentasi Air leri Hasil Penelitian Nata de Leri yang telah dilakukan BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Penentuan Variabel Alat dan Bahan Prosedur Rancangan Percobaan Matriks rancangan Percobaan x

11 xi BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN BAB V 4.1. Menyeleksi variabel yang paling berpengaruh pada pembuatan nata de leri menggunakan Plackett burman screening method Optimasi variabel yang paling berpengaruh pada pembuatan nata de leri menggunakan Respon surface method Optimasi Yield produk nata de leri Uji organoleptis nata de leri dari hasil optimasi Perbandingan hasil optimasi nata de leri dengan basal nata de leri dan optimasi nata de coco terhadap yield, tebal dan moisture Perbandingan penambahan konsentrasi urea terhadap yield, tebal dan moisture nata de leri KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi

12 xii DAFTAR TABEL 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 Eksperiment Menggunakan Central Composite Design Tabel 3.5. Skala Numerik dan Hedonik dalam Uji Organoleptis (Rasa).. 25 Tabel 3.6. Tabel 4.1. Tabel 4.2. Tabel 4.3. Skala Numerik dan Hedonik dalam Uji Organoleptis (Tekstur) Matriks Rancangan dan Hasil Percobaan menggunakan Placket-Burman dengan Respon Yield Hasil analisis parameter yang berpengaruh dalam fermentasi nata de leri dan Analysis of Variance for Yield Rentang dan Level Variabel Berdasarkan Central Composite Design Tabel 4.4. Matriks Percobaan dan Hasil Percobaan Tabel 4.5. Estimasi Koefisien Regresi Terhadap Model Tabel 4.6. Hasil ANOVA terhadap Model Tabel 4.7. Tabel 4.8. Perbandingan hasil analisis optimasi nata de leri dengan basal nata de leri dan opimasi nata de coco terhadap yield, tebal dan moisture Perbandingan hasil analisis penambahan konsentrasi urea terhadap yield, tebal dan moisture nata de leri xii

13 xiii DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. A scanning electronmicrograph of freeze-dried surface of bacterialcellulose gel... 6 Gambar 2.2. Tahap-tahap pertumbuhan bakteri Acetobacter xylinum dalam kondisi normal Gambar 4.1. Efek tiap parameter yang dikaji terhadap yield yang dihasilkan dalam fermentasi nata de leri Gambar 4.2. Tahap Pertumbuhan bakteri Acetobacter xylinum Gambar 4.3. Contour plot persentase Respon Yield sebagai Fungsi dari jumlah nitrogen (N) dan jumlah sumber karbon, gula (C) berdasarkan hasil dari experiment central composite design Gambar 4.4. Surface plot persentase Respon Yield sebagai Fungsi dari jumlah nitrogen (N) dan jumlah sumber karbon, gula (C) berdasarkan hasil dari experiment central composite design Gambar 4.5. Contour plot persentase Respon Yield sebagai Fungsi dari LF (lama fermentasi, hari) dan jumlah sumber karbon, gula (C) berdasarkan hasil dari experiment central composite design Gambar 4.6. Surface plot persentase Respon Yield sebagai Fungsi dari LF (lama fermentasi, hari) dan jumlah sumber karbon, gula (C) berdasarkan hasil dari experiment central composite design Gambar 4.7. Contour plot persentase Respon Yield sebagai Fungsi dari jumlah stater (JS) dan jumlah sumber karbon, gula (C) berdasarkan hasil dari experiment central composite design Gambar 4.8. Surface plot persentase Respon Yield sebagai Fungsi dari jumlah stater (JS) dan jumlah sumber karbon, gula (C) berdasarkan hasil dari experiment central composite design xiii

14 xiv Gambar 4.9. Contour plot persentase Respon Yield sebagai Fungsi dari LF (lama fermentasi, hari) dan jumlah nitrogen (N) berdasarkan hasil dari experiment central composite design Gambar Surface plot persentase Respon Yield sebagai Fungsi dari LF (lama fermentasi, hari) dan jumlah nitrogen (N) berdasarkan hasil dari experiment central composite design Gambar Contour plot persentase Respon Yield sebagai Fungsi dari jumlah stater (JS) dan jumlah nitrogen (N) berdasarkan hasil dari experiment central composite design Gambar Surface plot persentase Respon Yield sebagai Fungsi dari jumlah stater (JS) dan jumlah nitrogen (N) berdasarkan hasil dari experiment central composite design Gambar Contour plot persentase Respon Yield sebagai Fungsi dari jumlah stater (JS) dan lama fermentasi (LF) berdasarkan hasil dari experiment central composite design Gambar Surface plot persentase Respon Yield sebagai Fungsi dari jumlah stater (JS) dan lama fermentasi (LF) berdasarkan hasil dari experiment central composite design Gambar Tingkat Penilaian terhadap Aspek Rasa dan Tekstur Nata de Coco xiv

15 xv DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Estimasi efek dan koefisien terhadap yield nata de leri dari metode Placket-Burman menggunakan software Minitab Lampiran 2 Hasil Model Placket-Burman dengan Respon Yield Lampiran 3 Lampiran 4 Lampiran 5 Lampiran 6 Estimasi koefisien regresi terhadap yiel nata de leri dari metode Response Surface menggunakan software Minitab Hasil Model Response Surface Method nata de leri dengan Respon Yield, Berat Basah, Berat Kering, Moisture, dan Ketebalan Analisa yield nata de leri dari hasil optimasi menggunakan software IBM SPSS Statistics Analisa Tebal nata de leri dari hasil optimasi menggunakan software IBM SPSS Statistics Lampiran 7 Analisa moisture nata de leri dari hasil optimasi menggunakan software IBM SPSS Statistics Lampiran 8 Lampiran 9 Analisa yield nata de leri dari variabel penambahan konsentrasi urea menggunakan software IBM SPSS Statistics Analisa tebal nata de leri dari variabel penambahan konsentrasi urea menggunakan software IBM SPSS Statistics Lampiran 10 Analisa moisture nata de leri dari variabel penambahan konsentrasi urea menggunakan software IBM SPSS Statistics xv

16 xvi Lampiran 11 Hasil Uji Organoleptis Aspek Tekstur dan Rasa Lampiran 12 Dokumentasi Hasil Percobaan dengan Metode Placket- Burman Lampiran 13 Dokumentasi Hasil Percobaan dengan Metode Response Surface Lampiran 14 Dokumentasi Hasil Optimasi Nata de leri xvi