Optimasi Proses Produksi Papan Partikel Dari Ampas Biji Jarak Pagar (Jatropha Curcas L.) Menggunakan Response Surface Method (Rsm)

OPTIMASI PROSES PRODUKSI PAPAN PARTIKEL DARI
AMPAS BIJI JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.)
MENGGUNAKAN RESPONSE SURFACE METHOD (RSM)

FHERDES SETIAWAN

SEKOLAH PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Optimasi Proses Produksi
Papan Partikel dari Ampas Biji Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) Menggunakan
Response Surface Methode (RSM) adalah benar karya saya dan dengan arahan dari
komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan
tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang
diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor

Bogor, Agustus 2014
Fherdes Setiawan
NIM F351100151

* Pelimpahan hak cipta atas karya tulis dari penelitian kerja sama dengan pihak luar
IPB harus didasarkan pada perjanjian kerja sama yang terkait

RINGKASAN
FHERDES SETIAWAN. Optimasi Proses Produksi Papan Partikel dari Ampas Biji
Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) menggunakan Response Surface Method (RSM).
Dibimbing oleh MOHAMMAD YANI, IKA AMALIA KARTIKA dan DEDE
HERMAWAN.
Pemanfaatan biji jarak pagar sebagai bahan baku pembuatan biodiesel
menghasilkan produk samping berupa ampas yang komponen utamanya adalah
protein dan serat. Sebagai campuran serat dan protein, ampas biji jarak pagar
merupakan komposit alami yang dapat dimanfaatkan menjadi produk biokomposit
seperti papan partikel. Papan partikel dari ampas biji jarak pagar dapat dibuat tanpa
menggunakan perekat sintetis yaitu dengan memanfaatkan protein pada ampas biji

jarak pagar sebagai perekat alami.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisik dan mekanik papan
partikel dari ampas biji jarak pagar, dan mengetahui model hubungan antara variabel
kondisi proses produksi (kadar air bahan, suhu pengempaan, waktu pengempaan dan
waktu kukus) terhadap respon (sifat fisik dan mekanik). Selain itu, penelitian ini
bertujuan untuk mengoptimasi kondisi proses produksi papan partikel dari ampas biji
jarak pagar dalam menghasilkan papan partikel yang terbaik.
Penelitian diawali dengan karakterisasi bahan baku untuk mengetahui
komposisi kimia ampas biji jarak pagar. Sebelum digunakan, ampas biji jarak pagar
digiling dan disaring hingga lolos ayakan 50 mesh. Kondisi proses produksi dilakuan
dengan penyiapan kadar air ampas (X1 ; 10, 15, 20, 25, dan 30 %), pengukusan bahan
(X4;0, 15, 30, 45 dan 60 menit), pengepresan pada tekanan 200 kgf/cm2 dengan suhu
kempa (X2 ; 20, 140, 160, 180, dan 200 oC) dan waktu kempa (X3 ; 2, 4, 6, 8, dan 10
menit), waktu). Papan partikel dibuat berukuran 10 cm x 10cm x 0,5 cm dengan
kerapatan sekitar 0,9 g/cm3. Setelah dikondisikan pada suhu 30 oC selama 14 hari,
papan partikel diuji dengan mengacu pada JIS 5908 : 2003 untuk sifat fisik
(kerapatan, kadar air, dan daya serap air) dan mekanik (MOR dan MOE).Metode
optimasi yang digunakan adalah Response Surface Method (RSM) dengan rancangan
percobaan Central Composite Design (CCD).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa model hubungan antara variabel faktor

proses terhadap respon sifat fisik (kerapatan, kadar air, daya serap air selama 2 jam
dan 24 jam) bersifat linier (orde kesatu), sedangkan model hubungan antara variabel
faktor proses terhadap respon sifat mekanik (MOR dan MOE) bersifat kuadratik (orde
kedua). Regresi polinomial respon MOR adalah , Y = 235,86 – 32,95X1 + 34,37X2 +
37,23X3 + 5,80X4 - 14,75 X12 - 22,43X22 - 23,02X32 - 28,18X42 - 12,28X1X2 +
1,58X1X3 - 11,39X1X4 - 8,99X2X3 + 6,06X2X4 - 10,55X3X4 dan respon MOE Y =
11302,33 - 1621.37X1 + 1606,85X2 + 1790,87X3 + 172,30X4 - 598,35X12 - 1171,40
X22 - 929,36 X32 -1673,29 X42 - 1018,05X1X2 - 322,75 X1X3 - 517,17X1X4 - 343,60
X2X3 + 186,60X2X4 - 578,77 X3X4.
Kondisi proses produksi hasil optimasi multi respon diperoleh pada kondisi
proses produksi dengan kadar air bahan 15%, waktu kukus 25 menit, suhu kempa 180

o

C, dan waktu kempa 8 menit. Kondisi proses terbaik ini diprediksi
menghasilkan papan partikel dengan kerapatan 1,09 g/cm3,kadar air 6,51%, daya
serap air 2 jam 22,64%, daya serap air 24 jam 34,67%, MOR 275,4 kgf/cm2, dan
MOE 14.600 kgf/cm2. Ketika kondisi terbaik ini divalidasi, hasil validasi
menunjukkan bahwa model telah cukup memadai untuk respon densitas, daya serap
air dan MOR namun belum untuk MOE.

Kata kunci

: papan partikel, ampas biji jarak pagar, MOR, MOE, RSM

SUMMARY
FHERDES SETIAWAN. Optimization of Particleboard Processes Production from
Jatropha (Jatropha curcas L.) Seed Cakes using Response Surface Method (RSM).
Supervised by MOHAMAD YANI, IKA AMALIA KARTIKA and DEDE
HERMAWAN.
Utilization of jatropha seeds as a raw material for biodiesel production,
produced byproduct which contained protein and fiber as a main component. As a
compound of fiber and protein, Jatropha seed cakes was a natural composite which
can be utilized as a biocomposite products such as particleboard. Particleboard from
jatropha seeds cake can be made without synthetic adhesive by utilizing the protein at
Jatropha seed cakes as a natural adhesive.
This study aims to determine the physical and mechanical properties of
particle board from jatropha seeds cake and determine the correlation between the
variable conditions of production process (moisture content, pressing temperature,
pressing time and steaming time) with the response of physical and mechanical

properties. In addition, this study aims to optimize the conditions of particle board
production process to produce the best response.
This research was started with characterization of raw material in order to
know the chemical composition of jatropha seed cakes. The raw material of jatropha
seed cake was milled and screened to pass of 50 mesh screen. The production
process conducted to set up the moisture content (X1 ; 10, 15, 20, 25, dan 30 %),
treated by steaming (X4 ; 0, 15, 30, 45, and 60 minutes), compressed at 200 kgf/cm2,
at pressing temperature (X2 ; 20, 140, 160, 180, and 200 oC) and pressing time (X3 ;
2, 4, 6, 8, and 10 minutes). The particleboard made from jatropha seeds cake sized of
10 cm x 10 cm x 0,5 cm with targeted particle density of 0,9 g/cm3. After
conditioning at 30oC for 14 days, the particleboard was tested according to JIS 5908
: 2003 to physical properties (density, moisture content, and water adsorption) and
mechanical properties (MOR and MOE). The Response Surface Method (RSM) with
Central Composite Design (CCD) was used for the optimization of condition
processes.
The particleboard products properties were density from 0.88 – 1.15 g/cm3,
moisture content from 6.53 – 10.27%, water absorption for 2 hour 17-46%, water
absorption for 24 hours 31-54%, MOR 36.2 – 275 kgf/cm2 and MOE 2,200 – 14,500
kgf/cm2. The model corelation between variable processes to the response of
phisycal properties (density, moisture content, water absorption for 2 and 24 hours)

were linear (first-order), while the model correlation to response of MOR and MOE
were quadratic (second-order). The polynomial regression of MOR response was Y
= 235.86 – 32.95X1+ 34.37X2 + 37.23X3 + 5.80X4- 14.75 X12- 22.43X22 - 23.02X32 28.18X42- 12.28X1X2+ 1.58X1X3 - 11.39X1X4- 8.99X2X3 + 6.06X2X4- 10.55X3X4 and
MOE response, Y= 11302.33- 1621.37X1 + 1606.85X2 + 1790.87X3 + 172.30X4 598.35X12- 1171.40 X22- 929.36 X32-1673.29 X42 -1018.05X1X2- 322.75 X1X3517.17X1X4 - 343.60 X2X3 + 186.60X2X4- 578.77 X3X4.

For multi responses optimization result showed that the best condition process
were moisture content of raw material at 15%, steaming time for 25 minutes, pressing
temperature at 180 oC, and pressing time for 8 minutes. Those optimal conditions
process of model predicted to produce the particle board with density of 1.09 g/cm3,
moisture content of 6.51%, water absorption for 2 hours of 22.64%, water absorption
for 24 hours of 34.67%,MOR 275.4 kgf/cm2, and MOE 14,600 kgf/cm2. When the
optimal condition processes were run to validate, the result showed that the model
was valid for density, water absorption, and MOR but not for MOE.

Keywords: particleboard, Jatropha seed cakes, MOR, MOE, RSM

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2014
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau
menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,

penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apapun tanpa izin IPB

OPTIMASI PROSES PRODUKSI PAPAN PARTIKEL DARI
AMPAS BIJI JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.)
MENGGUNAKAN RESPONSE SURFACE METHOD (RSM)

FHERDES SETIAWAN

Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Teknologi Industri Pertanian

SEKOLAH PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR

2014

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Dr Ir Jajang Suryana, MSc

Judul Tesis
Nama
NRP

: Optimasi Proses Produksi Papan Partikel Dari Ampas Biji Jarak Pagar
(Jatropha curcas L.) Menggunakan Response Surface Method (RSM)
: Fherdes Setiawan
: F351100151

Disetujui oleh
Komisi Pembimbing

Dr Ir Mohamad Yani, MEng
Ketua

Dr Ir Ika Amalia K, MT

Anggota

Dr Ir Dede Hermawan, MSc
Anggota
Diketahui oleh

Ketua Program Studi
Teknologi Industri Pertanian

Dekan Sekolah Pascasarjana

Prof Dr Ir Machfud, MS

Dr Ir Dahrul Syah, MSc.Agr.

Tanggal Ujian :

Tanggal Lulus :

PRAKATA

Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa dan Maha
Kasih atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema
yang dipilih dalam penenlitian yang dilaksanakan sejak bulan Juni 2013 sampai
Desember 2013 ialah optimasi produksi dengan judul Optimasi Proses Produksi
Papan Partikel dari Ampas Biji Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) Menggunakan
Response Surface Method (RSM).
Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr Ir Mohamad Yani, MEng, Dr Ir
Dede Hermawan, MSc, dan Dr Ir Ika Amalia Kartika MT selaku pembimbing, serta
Dr Ir Jajang Suryana MSc selaku dosen penguji yang telah banyak memberikan saran
yang melengkapi tesis ini. Disamping itu, ucapan terima kasih juga penulis
sampaikan kepada Bapak Mahdi Selaku Laboran Laboratorium Biokomposit
Departemen Hasil Hutan IPB, Ibu Egnawati dan Bapak Gun selaku laboran
laboratorium LDIT TIN IPB yang telah banyak memberikan bantuan kepada penulis
selama penelitian. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah dan mama
atas kasih sayang dan doanya selama ini, untuk adikku Hapriza Aprilia yang telah
banyak membantu tenaga, waktu dan doa, serta seluruh keluarga atas doa dan kasih
sayangnya. Tidak lupa ucapan terima kasih untuk istri dan anakku “Aidan Wafiq
Ibrahim” yang selalu menjadi penyemangat bagi penulis.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat

Bogor, Agustus 2014
Fherdes Setiawan

1

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang

Tanaman jarak pagar menjadi salah satu alternatif penghasil sumber bahan
baku pembuatan biodiesel. Keunggulan dari tanaman ini adalah selain
menghasilkan minyak dengan rendemen cukup tinggi, tanaman ini juga mampu
tumbuh diberbagai kondisi lahan termasuk di lahan kritis. Selain itu, tanaman
jarak pagar merupakan tanaman non pangan sehingga pemanfaatannya tidak
mengurangi ketersediaan sumber tanaman penghasil pangan. Bagian tanaman
jarak pagar yang dimanfaatkan untuk produksi biodiesel adalah minyak yang
terdapat pada bijinya. Kandungan minyak biji jarak pagar mencapai 38 %, yang
diperoleh melalui proses ekstraksi baik secara mekanis maupun menggunakan
pelarut. Hasil samping proses ektraksi minyak biji jarak pagar berupa ampas yang
mengandung komponen-komponen seperti protein (18%), serat (15,5%), air
(6,2%), abu (5,3%), dan karbohidrat (17%) (Nurcholis dan Sumarsih 2007). Jika
dilihat dari persentase antara rendemen hasil ekstraksi (minyak) dengan hasil
samping (by product) berupa ampas maka persentase ampas dapat mencapai 62%.
Dalam skala industri, persentase by product yang cukup besar ini akan menjadi
limbah dalam jumlah yang banyak sehingga perlu diolah lebih lanjut menjadi
produk yang memiliki nilai tambah mengingat masih banyak komponenkomponen pada ampas seperti protein dan serat yang memiliki potensi untuk
dimanfaatkan. Sejauh ini, ampas biji jarak pagar dimanfaatkan sebagai biobriket
(Budiman et al. 2010), pakan ternak (Sudrajat et al. 2008) atau pupuk organik
(Rivaie 2006).
Ampas biji jarak pagar yang terdiri dari campuran serat dan protein dapat
dianggap sebagai komposit alami dan dapat dimanfaatkan menjadi produk
komposit seperti papan partikel melalui proses kempa panas. Papan partikel pada
umumnya dibuat dari bahan-bahan kayu yang kandungan utamanya adalah serat.
Pemanfaatan ampas biji jarak pagar menjadi papan partikel diharapkan dapat
menjadi alternatif pengunaan bahan non kayu dalam produksi papan partikel. Pada
umumnya pembuatan papan partikel atau papan komposit menggunakan perekat
sintetis seperti urea-formaldehida (UF) dan phenol-formaldehida (PF).
Penggunaan perekat sintetis memiliki dampak yang buruk terhadap lingkungan
dan juga kesehatan yang diakibatkan oleh emisi yang dihasilkannya. Produksi
papan partikel dari ampas biji jarak pagar dapat dilakukan tanpa menggunakan
perekat sintetis yaitu dengan memanfaatkan protein pada ampas biji jarak pagar
sebagai perekat alami. Penggunaan protein sebagai perekat alami dalam produksi
papan partikel telah dilakukan oleh Li et al. (2009), Evon et al. (2010), dan
Ciannamea et al. (2010).
Evon et al. (2010) memanfaatkan ampas tanaman bunga matahari menjadi
papan partikel tanpa perekat sintetis dan memanfaatkan protein sebagai
perekatnya. Karakteristik papan yang dihasilkan adalah MOR (modulus of
rupture) sebesar 113 – 115 kgf/cm2 dan MOE (modulus of elasticity) sebesar
21.100 – 22.200 kgf/cm2 yang diperoleh pada kondisi proses suhu pengempaan
180 – 200 oC, tekanan kempa 320 kgf/cm2 dan waktu pengempaan 60 s. Li et al.

2
(2009) memanfaatkan serat kayu dengan protein kedelai sebagai perekatnya.
Karakteristik papan yang dihasilkan adalah MOR 337 kgf/cm2, MOE 28.500
kgf/cm2, pengembangan tebal 23,9 % dan daya serap air 64,3 %. Kondisi proses
untuk memperoleh hasil tersebut adalah kadar air bahan sebesar 35 %, suhu
pengempaan 130 – 200 oC dan waktu pengempaan 1,6-18 min. Dalam penelitian
lainnya, Ciannamea et al. (2010) memproduksi papan partikel kerapatan medium
dari sekam padi menggunakan perekat dari konsentrat protein kacang kedelai.
Karakteristik papan yang dihasilkan adalah MOE 28.440 kgf/cm2, MOR 184
kgf/cm2 dan IB 4,5 kgf/cm2.
Penelitian pembuatan papan partikel dari ampas biji jarak pagar telah
dilakukan oleh Lestari dan Kartika (2012). Ampas biji jarak pagar yang digunakan
merupakan hasil samping proses produksi biodiesel dari biji jarak pagar secara in
situ. Mutu papan partikel yang dihasilkan adalah kerapatan 0,79 – 0,91 g/cm3,
kadar air 7,07 – 10,06 %, pengembangan tebal 14,88 – 30,60 %, daya serap air
51,67 – 82,93 %, MOR 20 – 65 kgf/cm2 , dan MOE 2.300 – 5.100 kgf/cm2 pada
kondisi proses kadar air 10 – 20 %, suhu kempa 140 – 180 0C selama 8 – 12
menit. Penelitian ini dilanjutkan oleh Kartika et al. (2013) dengan menambahkan
faktor perlakuan pengukusan (0 – 60 menit) dan penambahan gliserol (0 – 4 %)
pada suhu dan tekanan yang telah ditetapkan yaitu 200 0C dan 200 kgf/cm2. Mutu
papan partikel yang dihasilkan adalah kerapatan 0,7 – 0,9 g/cm3, kadar air 6 – 9
%, daya serap air 50 – 100 %, pengembangan tebal 20 – 28 %, MOE 2.700 –
8.000 kgf/cm2, dan MOR 15 – 66 kgf/cm2. Penelitian lain mengenai pembuatan
papan partikel juga telah dilakukan oleh Hidayat et al. (2014). Papan partikel yang
dihasilkan dengan sifat mekanik terbaik yaitu MOE 43.000 kgf/cm2 dan MOR
200 kgf/cm2 pada kondisi proses kadar air bahan 8%, suhu kempa 135 oC selama
30 menit dengan tekanan 100 kgf/cm2.
Proses produksi papan partikel dari ampas biji jarak pagar sangat tergantung
pada kondisi proses yang dilakukan. Masing-masing faktor perlakuan serta
interaksinya memiliki pengaruh yang berbeda terhadap mutu papan partikel yang
dihasilkan. Penentuan faktor perlakuan dan taraf yang optimum akan menjadikan
proses produksi lebih efektif dan efisien sehingga dapat menghemat waktu, biaya
dan energi. Berdasarkan hal tersebut, perlu dilakukan optimasi terhadap kondisi
proses produksi papan partikel dari ampas biji jarak pagar untuk mendapatkan
papan partikel dengan mutu yang terbaik.
Metode optimasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah Response
Surface Method (RSM). Metode ini telah banyak digunakan untuk mendapatkan
suatu kondisi proses yang optimum dalam menghasilkan respon yang terbaik.
Metode ini juga digunakan karena unit rancangan percobaan lebih sedikit
dibandingakan dengan rancangan percobaan lain seperti rancangan acak lengkap
faktorial (RAL). Beberapa penelitian yang menggunakan metode ini yaitu
optimasi kondisi proses produksi plastik (inject pressure, inject time, dan suhu)
pada perusahaan injection molding (Rahardjo dan Iman, 2002) dengan tujuan
meminimumkan kecacatan pada produk. Hidayat et al. (2008) mengoptimasi
kondisi proses esterifikasi asam oleat dan methanol dengan variabel kondisi
proses suhu, lama reaksi, dan rasio molar substrat. Hadiningsih (2004) yang
melakukan optimasi dengan tujuan mendapatkan kombinasi campuran sumber
protein dan lemak yang terbaik untuk formulasi Makanan Pendamping ASI
(MPASI) dengan kandungan gizi yang mendekati kualitas air susu ibu (mutu

3
protein, asam lemak dan padat energi). Hasil optimasi yang diperoleh dari
penelitian-penelitian tersebut menunjukkan bahwa kondisi proses yang telah
dioptimasi dengan menggunakan RSM dapat menghasilkan respon yang terbaik.

Perumusan Masalah
Ampas biji jarak pagar sebagai hasil samping proses ektraksi minyak dalam
pembuatan biodiesel merupakan limbah yang perlu ditingkatkan nilai tambahnya
diantaranya adalah dengan dibuat menjadi produk seperti papan partikel. Produksi
papan partikel dari ampas biji jarak pagar melalui suatu kondisi proses yang
memerlukan biaya, tenaga dan waktu. Oleh karena itu, perlu dilakukan optimasi
kondisi proses sehingga proses produksi lebih efektif dan efisien.

Tujuan
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisik dan mekanik papan
partikel dari ampas biji jarak pagar, mengetahui model hubungan variabel kondisi
proses produksi (kadar air bahan, suhu pengempaan, waktu pengempaan dan
waktu kukus) terhadap respon (sifat fisik dan mekanik) dan mengoptimasi kondisi
proses produksi papan partikel dari ampas biji jarak pagar untuk menghasilkan
respon yang terbaik.

Manfaat Penelitian
Kondisi proses produksi papan partikel yang telah dioptimasi diharapkan
mampu menjadikan proses produksi dapat berjalan secara efektif dan efisien
dalam menghasilkan respon mutu yang terbaik.

Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini meliputi produksi papan partikel dari ampas
biji jarak pagar hasil ekstraksi biji jarak pagar secara mekanis. Ampas yang
digunakan diperoleh dari PT JEDO INDONESIA. Variabel kondisi proses
produksi terdiri dari peningkatan kadar air bahan, suhu pengempaan, waktu
pengukusan, dan waktu pengempaan. Pengamatan hasil produksi papan partikel
meliputi sifat fisik (kerapatan, kadar air dan daya serap air) dan sifat mekanik
(MOR dan MOE). Data hasil pengamatan selanjutnya dianalisis dan diolah
dengan menggunakan program design expert 9.0.8 untuk mengetahui bentuk
hubungan antara respon dan variabel kondisi proses produksi. Optimasi dilakukan
terhadap variabel kondisi proses produksi dengan memperhatikan semua respon
yang dihasilkan.

4

2 TINJAUAN PUSTAKA
Jarak Pagar
Tanaman jarak pagar merupakan tanaman dikotil yang berasal dari Amerika
Tengah dan saat ini telah tersebar di berbagai tempat di Afrika dan Asia. Tanaman
ini dapat tumbuh di berbagai daerah dengan agroklimat yang beragam, dari daerah
tropis yang sangat kering sampai subtropis lembab maupun daerah hutan basah.
Dalam sistematika (taksonomi) tumbuhan, kedudukan tanaman jarak pagar
diklasifikasikan sebagai berikut (Nurcholis dan Sumarsih 2007).
Kingdom
: Plantae
Divisi
: Magnoliophyta
Class
: Magnoliopsida
Orde
: Euphorbiales
Famili
: Euphorbiaceae
Genus
: Jatropha
Spesies
: Jatropha curcas
Jarak pagar dapat tumbuh dengan baik pada daerah dengan ketinggian 0 –
1.700 di atas permukaan laut dan suhu 19 – 38oC. Kisaran curah hujan daerah
penyebarannya bervariasi antara 200 – 2.000 mm/tahun, akan tetapi ada juga yang
hidup di daerah dengan kisaran curah hujan lebih dari 4.000 mm/tahun. Secara
umum, jarak pagar dapat tumbuh di daerah yang kurang subur (Hambali et al.
2006).
Tanaman jarak pagar mulai berbuah dan produktif penuh pada umur lima
tahun serta umur produktifnya sampai 50 tahun (Prihandana dan Hendroko 2008).
Jarak pagar mampu menghasilkan 7,5 – 10 ton/ha/tahun tergantung dari kualitas
benih, agroklimat, tingkat kesuburan tanah dan pemeliharaan (Hambali et al.
2006).

(a)

(b)

Gambar 1 Buah (a) dan biji (b) jarak pagar
Buah jarak pagar banyak dihasilkan pada musim kering, sekitar 2 – 3 bulan
setelah pemupukan. buah jarak tersusun dalam tandan buah kurang lebih
berjumlah 10 buah/tandan. buah jarak yang telah matang akan pecah sesuai ruang
dalam buah. Kematangan buah jarak ditandai dengan perubahan warna buah hijau

5
menjadi kuning (Nurcholis dan Sumarsih 2007). Buah jarak terbagi 3 ruang yang
masing-masing ruang diisi 3 biji. Biji berbentuk bulat lonjong, dan berwarna
coklat kehitaman dengan ukuran sekitar 18 mm dan lebar 7 – 11 mm. Biji jarak
pagar memiliki cangkang biji yang tipis. Inti biji merupakan bagian yang
menghasilkan minyak nabati. Kandungan minyak yang terdapat dalam biji jarak
pagar berkisar antara 25 – 35% berat kering biji (Hambali et al. 2006).
Biji jarak pagar mengandung senyawa alkaloid, saponin dan sejenis protein
beracun yaitu kursin yang merupakan molekul protein kompleks yang memiliki
toksisitas tinggi. Menurut Kulkarni et al. (2005), senyawa racun pada tumbuhan
jarak pagar paling banyak ditemukan pada bijinya. Senyawa toksik lain yang
ditemukan dalam biji jarak pagar adalah ester forbol, inhibitor tripsin, lektin dan
saponin (Makkar et al. 1997). Biji jarak pagar mengandung minyak yang terdiri
atas berbagai trigliserida dari asam stearat, oleat, linoleat, palmitat dan
sebagainya. Kandungan kimia biji jarak pagar dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Kandungan kimia biji jarak pagar
Senyawa
Kandungan (%)
Minyak
38
Protein
18
Serat
15,5
Air
6,2
Abu
5,3
Karbohidrat
17
Sumber : Nurcholis dan Sumarsih (2007)

Ampas Biji Jarak Pagar
Ampas biji jarak pagar merupakan hasil samping proses ekstraksi minyak
dalam proses produksi biodiesel. Ekstraksi minyak biji jarak pagar pada umumnya
menggunakan metode mechanical expression. Metode ini digunakan terutama
untuk ekstraksi minyak yang berasal dari biji-bijian dimana kadar minyak sekitar
30-50 persen. Pada umumnya ada dua cara yang termasuk dalam mechanical
expression yaitu hydraulic pressing dan expeller pressing. Ekstraksi hidrolik
(hydraulic pressing) adalah ekstraksi dengan menggunakan tekanan, sedangkan
teknik ekstraksi berulir (expeller pressing) menggunakan alat ekstraksi berulir
(screw) yang berjalan secara kontinyu. Metode ini merupakan teknologi yang
lebih maju dan banyak digunakan di industri pengolahan minyak jarak pagar saat
ini.
Beberapa penelitian telah dilakukan dalam pemanfaatan ampas biji jarak
pagar. Rivaie et al. (2006) memanfaatkan ampas biji jarak pagar hasil samping
pengolahan biji jarak pagar menjadi minyak kasar menjadi sumber pupuk organik.
Menurut Nurcholis dan Sumarsih (2007) bungkil daging biji jarak pagar banyak
mengandung unsur hara N, P, dan K. Kandungan kimia yang terdapat dalam
bungkil daging biji jarak pagar antara lain : C organik (55,2%), N (4,1%), P
(0,5%), K (1,2%), Ca (0,3%), Mg (0,4%) dan Na (0,1%). Budiman et al. (2010)
memanfaatkan ampas biji jarak pagar sebagai bahan campuran untuk membuat
bahan bakar alternatif (biobriket).

6
Pasaribu et al. (2009) juga memanfaatkan ampas biji jarak pagar sebagai
bahan pembuatan pakan ternak. Menurut Sudrajat et al. (2008), selain kandungan
protein yang masih cukup tinggi, ampas biji jarak pagar juga mengandung racun
yang berbahaya seperti saponin, lektin (kursin), inhibitor tripsin dan ester forbol
sehingga perlu didetoksifikasi sebelum dijadikan sebagai bahan pakan ternak.
Ampas biji jarak pagar juga telah dimanfaatkan dalam pembuatan papan partikel
oleh Lestari dan Kartika (2012) dan Kartika et al. (2013). Ampas yang dihasilkan
adalah hasil samping proses produksi biodiesel secara in situ. Selain itu, Hidayat
et al. (2014) juga telah melakukan penelitian pemanfaatan ampas biji jarak pagar
hasil ekstraksi minyak secara mekanis dengan menggunakan metode expeller.
Karakteristik ampas biji jarak pagar yang dihasilkan dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 Komposisi ampas biji jarak pagar
Senyawa
Lestari dan
Kartika et al.
*
Kartika (2012)
(2013)
Protein
34,68
18,1
Minyak
4,81
7,6
Air
5,64
6,6
Serat Kasar
18,83
38,6
Kadar Abu
11,39
6,1
Biokomposit
*) Ampas yang diperkecil ukurannya
menjadi 40 mesh

Hidayat et al.
(2014)
28,4
12,0
4,1
25,9
6,1

Papan Partikel
Papan partikel merupakan salah satu jenis produk komposit atau panel kayu
yang terbuat dari partikel-partikel kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya, yang
diikat dengan menggunakan perekat sintetis atau bahan pengikat lain dan dikempa
panas (Maloney 1993). Jika dibandingkan dengan kayu asalnya, papan partikel
mempunyai beberapa kelebihan antara lain papan partikel bebas cacat seperti mata
kayu, pecah maupun retak, ukuran dan kerapatan papan partikel dapat disesuaikan
dengan kebutuhan, tebal dan kerapatan papan partikel seragam serta mudah
dikerjakan, mempunyai sifat isotrofis, serta sifat dan kualitasnya dapat diatur.
Tipe-tipe papan partikel cukup beragam, tergantung pada perbedaan dalam
hal ukuran dan bentuk partikel, jumlah resin yang digunakan, dan kerapatan panel
yang dihasilkan. Perbedaan ini juga berdampak pada sifat-sifat dan kegunaan
potensial papan partikel (Haygreen dan Bowyer 1996).
Berdasarkan kerapatannya, Maloney (1993) membagi papan partikel ke
dalam tiga golongan yaitu :
a) Papan partikel berkerapatan rendah (Low Density Particleboard), yaitu
papan yang memiliki kerapatan kurang dari 0,4 g/cm3.
b) Papan partikel berkerapatan sedang (Medium Density Particleboard), yaitu
papan yang mempunyai kerapatan antara 0,4 – 0,8 g/cm3.
c) Papan partikel berkerapatan tinggi (High Density Particleboard), yaitu
papan yang mempunyai kerapatan lebih dari 0,8 g/cm3.
Menurut Maloney (1993) ada beberapa faktor yang mempengaruhi sifat
papan partikel antara lain :

7
a) Binder. Resin yang digunakan dalam komposisi papan adalah Urea
Formaldehida (UF) dan Phenol Formaldehida (PF). PF cocok digunakan
pada produk tipe eksterior, sedangkan UF disukai karena murah, mudah
penggunaannya dan cepat mengeras ketika dikempa.
b) Aditif. Aditif yang banyak digunakan yaitu lilin untuk menghasilkan papan
yang tahan terhadap penyerapan air.
c) Particle alignment. Bentuk partikel penyusun papan seperti fiber dan flake
dapat diatur arahnya untuk menghasilkan papan dengan bending strength
dan stiffness yang tinggi.
d) Homogenitas partikel, semakin homogen ukuran partikel yang digunakan,
sifat–sifat papan partikel yang dihasilkan semakin baik.
Pada umumnya proses pembuatan papan partikel menggunakan perekat
sintetis seperti urea formaldehida, phenol formaldehida, dan melamine
formadehida. Perekat sintetis lebih banyak dipilih karena memiliki keunggulan
dari segi harga yang lebih murah dan daya rekat yang cukup baik. Akan tetapi,
penggunaan perekat sintetis tersebut dapat menghasilkan emisi formaldehida yang
dapat mengganggu kesehatan manusia. Beberapa penyakit yang telah terdeteksi
sebagai akibat dari emisi formaldehida yang berlebihan antara lain iritasi mata,
penyakit saluran pernafasan bagian atas, gangguan pencernaan, dan sakit kepala.
Pembuatan papan partikel atau biokomposit tanpa perekat sintetis telah
dilakukan oleh beberapa peneliti dengan memanfaatkan senyawa lignin pada kayu
melalui proses kempa panas. Menurut Widyorini et al. (2005), perlakuan
pemanasan mengaktifkan komponen kimia yang akan meningkatkan kekuatan
papan partikel tanpa bahan perekat sintetis. Okuda dan Sato (2004) juga
mengungkapkan bahwa bahan berlignoselulosa dapat dibentuk menjadi papan
hanya dengan kempa panas, tanpa tambahan perekat. Hal ini diakibatkan oleh
perubahan komponen kimia seperti hidrolisis hemiselulosa dan melunaknya
lignin. Lignin merupakan komponen utama penyusun kayu selain selulosa dan
hemiselulosa. Lignin terdiri dari molekul-molekul senyawa polifenol yang
berfungsi sebagai pengikat antar sel-sel kayu satu sama lain, sehingga menjadi
keras dan kaku (Santoso dan Jasni 2003). Selain memanfaatkan senyawa lignin
pada kayu, beberapa studi mengenai pembuatan papan partikel tanpa perekat
sintetis telah dilakukan dengan memanfaatkan perekat alami seperti protein nabati
(Tabel 3).
Rouilly et al. (2005) membuat biokomposit yang berasal dari ampas bunga
matahari melalui metode injection-molding. Proses ekstruksi ampas bunga
matahari dengan menggunakan alat twin screw extruder pada kondisi suhu barrel
100-150 oC dengan kecepatan screw maksimum mencapai 200 rpm. Ampas hasil
ektruksi selanjutnya dicampur dengan sodium sulfit dan di-conditioning pada
wadah kedap udara selama 12 jam pada suhu 25 oC. Hasil ekstruksi dan
pencampuran dengan sodium sulfit selanjutnya dicetak dengan menggunakan alat
injection molding pada suhu 200 oC selama 5, 15, 30 dan 60 menit. Produk
komposit yang dihasilkan memiliki nilai sifat mekanis yang cukup tinggi yaitu
MOR 125 kgf/cm2, dan MOE 20.000 kgf/cm2. Hasil penelitian yang dilakukan
Rouilly et al. (2005) menunjukkan bahwa suhu menyebabkan terjadinya reaksi
ikatan yang melibatkan fraksi protein, senyawa fenol, dan lignin. Selain itu,
reduksi kimia yang dilakukan dengan penambahan sodium sulfit sebanyak 5 %

8
berpengaruh meningkatkan viskositas ampas hasil esktruksi sehingga
mempengaruhi kemampuan pembentukan biokomposit melalui injection-molding.
Penambahan sodium sulfit berperan dalam mereduksi ikatan disulfida yang
merupakan ikatan terkuat dalam mempertahankan struktur tersier pada protein.
Modifikasi kimia dapat menyebabkan pecahnya ikatan internal pada molekul
protein yang mendorong kemampuan adhesi protein komplek dan menyebabkan
grup reaktifnya dapat berinteraksi dengan bahan selulosa (Mo et al. 2004).
Tabel 3 Penelitian pembuatan papan partikel/biokomposit dengan menggunakan
protein nabati sebagai perekat alami
Peneliti
Bahan
Perekat
Kondisi proses
Hasil
Rouilly et Ampas
Protein
Ekstruksi
dengan MOR
125
al. (2005)
bunga
biji bunga menggunakan alat twin kgf/cm2, MOE
matahari matahari
screw extruder pada 20.000 kgf/cm2
suhu barrel 100 – 150
o
C, kecepatan screw
20-200
rpm
dan
penambahan sodium
sulfit 5 %, kondisi
proses
injection
molding
dilakukan
pada kadar air bahan
20 %, suhu 200 oC
dengan taraf waktu 5,
15, 30, dan 60 min.
Li et al. Serat
Protein
Kadar
air
bahan MOR
337
(2009)
kayu
kedelai
sebesar 35%, suhu kgf/cm2, MOE
pengempaan 130-200 28.500 kgf/cm2,
o
C
dan
waktu pengembangan
pengempaan 1,6 – 18 tebal 23,9% dan
min.
daya serap air
64,3%.
Evon et al. Ampas
Protein
Proses
suhu MOR : 113–115
(2010)
tanaman biji bunga pengempaan 180–200 kgf/cm2
dan
o
bunga
matahari
C, tekanan kempa 320 MOE : 21.100–
matahari
kgf/cm2 dan waktu 22.200 kgf/cm2
pengempaan 60 s
Ciannamea Sekam
Konsentrat Pengempaan
pada MOE
28.440
o
2
et
al. padi
protein
suhu 140 C selama 10 kgf/cm , MOR
(2010)
kacang
menit dengan tekanan 184 kgf/cm2 dan
kedelai
29 kgf/cm2. Kadar air IB 4,5 kgf/cm2.
bahan mencapai 40 %
Li et al. (2009) melakukan penelitian pembuatan papan partikel dengan
densitas medium menggunakan serat kayu dan perekat dari protein kedelai.
Kondisi proses produksi papan partikel yaitu kadar air bahan 35 %, suhu
pengempaan 130 - 200 oC selama 1,6 - 18 menit. Papan partikel yang dihasilkan
memiliki nilai sifat mekanik yaitu MOR 337 kgf/cm2 dan MOE 28.500 kgf/cm2.

9
Hasil penelitian Li et al. (2009) menunjukkan bahwa air pada bahan dengan kadar
yang optimum (35%) dapat membantu proses terbentuknya ikatan antara protein
dan serat. Air berperan sebagai plastisizer yang berfungsi mengurangi suhu
eksotermik protein (Mo et al. 1999) dan meningkatkan pergerakan rantai
polipeptida protein yang memungkinkannya untuk berinteraksi lebih mudah
dengan polimer yang lain (Li et al. 2009). Selain kadar air, faktor lain yang
dipelajari adalah waktu dan suhu pengepresan. Pada rentang antara suhu
denaturasi dan eksotermik, suhu dan waktu pengepresan memiliki pengaruh yang
signifikan terhadap sifat papan. Pada umumnya, waktu kempa yang lama dan suhu
yang tinggi meningkatkan interaksi antara polimer protein dan permukaan serat
sehingga mengakibatkan kekuatan mekanis lebih tinggi. Waktu kempa yang lebih
singkat menyebabkan masih banyaknya air pada papan yang tidak ikut menguap
pada saat proses pengempaan sehingga kadar air pada papan partikel yang
dihasilkan masih tinggi dibandingkan dengan papan yang diproduksi dengan
waktu yang lebih lama. Kandungan air yang masih tinggi berdampak menurunkan
sifat mekanis pada papan partikel.
Evon et al. (2010) telah melakukan penelitian pembuatan produk
biodegradable yaitu panel dari ampas biji bunga matahari. Panel diproduksi
dengan kondisi proses pengempaan dengan suhu 180-200 oC dengan tekanan
kempa 320 kgf/cm2 selama 60 s. Pengaruh suhu dan tekanan selama proses
pembuatan papan partikel menyebabkan struktur makromolekul protein berubah
secara sempurna karena sensibilitas protein terhadap suhu yang membawa kepada
glas transisi protein. Glas transisi menunjukkan terjadinya pergerakan molekul
polimer yang pada awalnya sangat terbatas menjadi sangat bebas pada suatu suhu
tertentu atau dikenal dengan istilah suhu glas transisi. Panel terbaik yang
dihasilkan memiliki sifat mekanik yaitu MOR sebesar 115 kgf/cm2 dan MOE
sebesar 22.200 kgf/cm2.
Penelitian pembuatan papan partikel dari ampas biji jarak pagar tanpa
perekat (binderless) telah dilakukan oleh Lestari dan Kartika (2012), Kartika et al.
(2013) dan Hidayat et al. (2014). Lestari dan Kartika (2012) memproduksi papan
partikel pada kondisi proses kadar air 10 - 20 %, suhu kempa 140 - 180 0C selama
8 - 12 menit. Pada penelitian Kartika et al. (2013), kondisi proses produksi
dilakukan melalui perlakuan pengukusan (0 - 60 menit) dan penambahan gliserol
(0 - 4%) dengan pengempaan pada suhu 200 0C dan tekanan 200 kgf/cm2 selama
10 menit. Penelitian yang dilakukan Hidayat et al. (2014) menghasilkan papan
partikel dari ampas biji jarak pagar dengan kondisi proses kadar air ampas 5 - 20
%, suhu kempa 120-200 oC, tekanan 100 bar dan waktu kempa 30-60 menit.
Tabel 4 Mutu papan partikel ampas biji jarak pagar
Sifat Fisik dan
Lestari dan
Kartika et al.
Mekanis
Kartika (2012)*
(2013)*
Kerapatan (g/cm3)
0,79 - 0,91
0,7 - 0,9
Kadar air (%)
7,07 - 10,06
6-9
Pengembangan tebal
14,88 - 30,60
20 - 28
(%)
Daya serap air (%)
51,67 - 82,93
50 - 100
2
MOR (kgf/cm )
20 – 65
15 - 66
2
MOE (kgf/cm )
2.300 - 5.100
2.700 - 8.000

Hidayat et al.
(2014)
19
74
200
43.000

Keterangan : * Ampas yang digunakan hasil samping produksi biodiesel secara in situ

10
Perekat Papan Partikel
Penggunaan perekat dalam pembuatan papan partikel bertujuan untuk
mengikat partikel-partikel bahan sehingga papan partikel yang dihasilkan
memiliki sifat fisik dan mekanik yang lebih baik. Saat ini, produksi papan partikel
pada umumnya menggunakan perekat sintetis karena memiliki beberapa
keunggulan diantaranya adalah harga yang relatif murah dan sifat daya rekat yang
dihasilkan cukup baik. Kategori perekat papan partikel yang baik menurut
Ruhendi et al. (2007) harus memiliki beberapa persyaratan diantaranya adalah
harga relatif murah, mampu membentuk ikatan yang baik dalam jangka waktu
yang panjang , cepat mengeras dan matang pada temperatur yang rendah,
memiliki ketahanan yang tinggi terhadap kelembaban dan mikroorganisme.
Sutigno (1994) membagi macam-macam perekat ke dalam dua kategori.
Pertama adalah berdasarkan sifat perekatnya, yaitu interior dan eksterior, dan
yang kedua berdasarkan macam perekat yaitu tipe U (urea formadehida atau yang
setara), tipe M (melamine urea formaldehia atau yang setara) dan tipe P (phenol
formaldehida atau yang setara). Penggolongan perekat yang banyak dikenal pada
umumnya berdasarkan macam perekat yang digunakan.
Perekat sintetis berbasis formaldehida seperti urea formaldehida, phenol
formaldehida, dan melamine formaldehida selain memiliki keunggulan juga
memiliki kelemahan yaitu emisi yang dihasilkan dapat mencemari lingkungan dan
berdampak mengganggu kesehatan manusia. Selain itu, perekat sintetis bersifat
non renewable yang artinya ketersediaannya terbatas. Saat ini selain perekat
sintetis telah mulai banyak digunakan perekat alami sebagai upaya untuk
mengurangi pencemaran lingkungan dan kesehatan manusia. Perekat alami
memiliki keunggulan dibandingkan perekat sintetis yaitu tidak menghasilkan
emisi dan ketersediaanya dapat diperbarui (renewable). Perekat alami yang telah
dimanfaatkan dalam pembuatan biokomposit/papan partikel diantaranya adalah
protein pada biji bunga matahari (Rouilly 2005 ; Evon et al. 2010), protein kedelai
(Li et al. 2009; Ciannamea et al. 2010), protein pada ampas biji jarak pagar
(Lestari dan Kartika 2012; Kartika et al. 2013; Hidayat et al. 2014) dan Pati
jagung (Moubarik et al. 2010). Perekat alami merupakan biopolimer yang mampu
membentuk ikatan kimia antara polimer yang satu dengan polimer yang lainnya
melalui mekanisme parubahan secara fisik dan kimiawi pada strukut polimer
tersebut dengan bantuan proses secara mekanis misalnya dengan menggunakan
tekanan, fisik dengan menggunakan suhu dan kimiawi dengan menggunakan
asam/basa atau senyawa kimia lainnya.

Respon Surface Method (RSM)
Response Surface Method (RSM) merupakan suatu metode gabungan antara
teknik matematika dan teknik statistik yang digunakan untuk membuat model dan
menganalisis suatu respon Y yang dipengaruhi oleh beberapa variabel bebas X
dengan tujuan untuk mengoptimalkan respon tersebut. Hubungan antara respon Y
dan variabel bebas X adalah (Montgomery 2001) :

11
Y = f(X1, X2,...., Xk) + ε
dimana:
Y = variabel respon
Xi = variabel bebas/ faktor ( i = 1, 2, 3,...., k )
ε = error
Tujuan dari optimasi adalah untuk memilih atau mencari kombinasi taraf
dari beberapa faktor yang dapat mengoptimalkan respon (Montgomery 2001).
Untuk mengetahui kondisi proses yang optimum dipengaruhi oleh sejumlah
variabel dan diperlukan unit percobaan yang banyak untuk menghasilkan datadata percobaan dalam jumlah besar. Hal ini berdampak pada kebutuhan waktu
yang lebih lama dan secara otomatis akan memerlukan biaya dan tenaga dalam
jumlah yang lebih banyak. Dengan RSM, unit percobaan yang dilakukan lebih
sedikit dibandingkan rancangan percobaan yang lain seperti Rancangan Acak
Lengkap Faktorial (RAL) sehingga dapat menghemat biaya dan waktu.
Rancangan percobaan seperti RAL hanya mampu memberikan gambaran data
pada unit-unit percobaan berdasarkan taraf-taraf faktor yang diujikan saja
sedangkan RSM mempunyai kelebihan yaitu mampu memberikan gambaran
respon yang maksimum atau minimum pada rentang taraf yang diuji.
Bentuk hubungan antara respon dengan variabel independen dalam RSM
biasanya tidak diketahui. Oleh karena itu, langkah pertama dalam RSM adalah
mencari bentuk hubungan antara respon dengan variabel independen melalui
pendekatan yang sesuai. Bentuk hubungan linier merupakan bentuk hubungan
yang dicobakan pertama kali karena merupakan bentuk hubungan yang paling
sederhana. Jika ternyata bentuk hubungan antara respon dengan variabel
independen adalah fungsi linier, pendekatan fungsinya disebut first-order model
(model orde kesatu).
k

Y   0    i X i , dimana β = koefisien regresi
i 1

Jika bentuk hubungan antara respon dan variabel independen adalah kuadratik
maka pendekatan fungsinya second-order model ( model orde kedua).
k

k

i 1

i 1

Y   0    i X i    ii X i2    ij X i X j  
i j

Keterangan :
Y = Respon pengamatan
 0 = Titik potong

 i = Koefisien linier
 ii = Koefisien kuadratik
 ij = Koefisien interaksi perlakuan
Xi = Kode perlakuan untuk faktor X ke i
Xj = Kode perlakuan untuk faktor X ke j
ε
= Galat
Beberapa penelitian mengenai optimasi menggunakan RSM telah dilakukan
diantaranya adalah optimasi produksi plastik pada perusahaan injection molding
(Rahardjo dan Iman 2002). Dalam penelitian yang dilakukan, kondisi proses yang
dioptimasi adalah inject pressure, inject time, dan suhu dengan tujuan
meminimumkan kecacatan pada produk. Hasil optimasi menunjukkan terjadi

12
penurunan nilai kecacatan. Pada kondisi awal kecacatan sebesar 9,7% dan setelah
kondisi proses dioptimasi dan divalidasi turun menjadi 1,2 %. Penelitian optimasi
dengan menggunakan RSM juga dilakukan oleh Hidayat et al. (2008) yang
mengoptimasi kondisi proses esterifikasi asam oleat dan methanol dengan variabel
kondisi proses suhu, lama reaksi, dan rasio molar substrat. desain percoban terdiri
dari 3 faktor dan 3 taraf (box-behnken). Hasil verifikasi menunjukkan bahwa
respon (yield metil oleat) mendekati hasil prediksi dengan RSM. Metode optimasi
dengan menggunakan RSM juga dilakukan dalam bidang kesehatan sebagaimana
penelitian yang dilakukan oleh Hadiningsih (2004) yang melakukan optimasi
dengan tujuan mendapatkan kombinasi campuran sumber protein dan lemak yang
terbaik untuk formulasi Makanan Pendamping ASI (MPASI) dengan kandungan
gizi yang mendekati kualitas air susu ibu (mutu protein, asam lemak dan padat
energi). Hasil optimasi menunjukkan bahwa kombinasi dari campuran sumber
protein dan lemak hasil optimasi dengan menggunakan RSM memenuhi kriteria
formulasi MPASI yang terbaik.

Central Composite Design (CCD)
Rancangan percobaan RSM yang sering digunakan adalah Rancangan
Gabungan Terpusat, Rancangan Box-Behnken, dan Rancangan D‟optimal (Yang
dan Haik 2009). Salah satu rancangan percobaan RSM yang populer adalah
Rancangan Gabungan Terpusat (Central Composite Design). Rancangan ini
digunakan ketika eksperimen orde pertama telah tidak cocok dalam eksperimen
baru. Rancangan ini sangat berguna dalam RSM untuk membangun model orde
kedua tanpa perlu menggunakan percobaan faktorial tiga taraf lengkap.
Rancangan ini memiliki sifat rotasibilitas (rotatability), pengelompokkan
orthogonal, dan orthogonalitas (Dean dan Voss 1999).
Menurut John (1997), setiap rancangan CCD terdiri dari rancangan dengan
titik-titik faktorial orthogonal, titik pusat dan ditambah dengan titik aksial (Tabel
5). Rancangan faktorial pada faktor yang diteliti masing-masing mempunyai dua
taraf yang diidentikan dengan nilai tertinggi (+1) dan nilai terendah (-1). Titik ini
biasanya disebut titik kubus atau faktorial. Banyaknya percobaan adalah 2k
dimana „k‟ adalah banyaknya faktor. Titik pusat (0) adalah nilai tengah diantara
taraf tertinggi dan taraf terendah titik faktorial. Pada umumnya, suatu desain harus
memuat setidaknya dua atau tiga titik pusat agar terbuat beberapa replikasi untuk
mengestimasi eksperimen error pada model. Titik aksial (α) memuat nilai di
bawah dan di atas rata-rata dari dua taraf faktorial, dimana α = 2k/4.
Tabel 5. Central Composite Design (CCD)
k

Titik faktorial ( 2 )
Titik aksial (2k)
α = 2k/4
Titik pusat
Total unit percobaan

2
4
4
1,414
nc
8 + nc

Keterangan : nc : Jumlah titik pusat (> 3)

Jumlah Variabel (k)
3
4
5
8
16
32
6
8
10
1,682
2,000
2,378
nc
nc
nc
14+ nc
24+ nc
42+ nc

6
64
12
2,828
nc
76+ nc

13

3 BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat
Bahan baku yang digunakan dalam pembuatan papan partikel adalah ampas
biji jarak pagar hasil ekstraksi minyak secara mekanis. Bahan baku diperoleh dari
PT. JEDO INDONESIA, Mojokerto. Bahan lain yang digunakan adalah bahan
kimia untuk uji proksimat diantaranya adalah uji kadar minyak menggunakan
pelarut heksan, uji kadar serat kasar menggunakan H2SO4 0,325 N dan NaOH
1,25 N, dan uji kadar protein menggunakan katalis yang terdiri dari CuSO4 dan
Na2SO4 dengan perbandingan 1:12, H2SO4 pekat, NaOH 50%, HCl 0,02 N, dan
NaOH 0,02 N. Alat-alat yang digunakan yaitu mesin kempa panas, Universal
Testing Machine (UTM) dengan merk INSTRON, jangka sorong, timbangan, alat
pemotong papan, peralatan untuk uji proksimat (gelas ukur, gelas piala, cawan
alimunium, cawan porselen, oven, tanur, desikator, dan lain-lain).

Metode
Rancangan Percobaan
Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian ini adalah
rancangan gabungan terpusat (Central Composite Design, CCD) dengan faktor –
faktor yang diteliti meliputi kadar air bahan (X1), suhu kempa (X2), waktu kempa
(X3) dan waktu kukus (X4). Dalam rancangan ini, nilai taraf terendah diidentikkan
dengan kode -1 dan +1 untuk yang paling tinggi, kode 0 untuk nilai taraf tengah
atau titik pusat. Titik aksial yang ditambahkan untuk memperoleh permukan
respon diidentikkan dengan kode -2 untuk nilai titik aksial bawah dan kode +2
untuk nilai titik aksial atas. Nilai taraf masing-masing faktor secara keseluruhan
dapat dilihat pada Tabel 5. Dengan 4 varibel faktor maka jumlah percobaan yang
dilakukan adalah 29 percobaan dengan 2 kali ulangan.
Tabel 6 Rancangan percobaan Central Composite Design (CCD)
Taraf
Original
Coded
Satuan
Variable
Variable
-2
-1
0
1
Kadar air
X1
%
10
15
20
25
ampas
Suhu
o
X2
120 140 160 180
C
pengempaan
Waktu
X4
Min
2
4
6
8
pengempaan
Waktu
X5
Min
0
15
30
45
pengukusan

2
30
200
10

Respon
Kerapatan
Kadar air
Daya
serap air
MOR
MOE

60

Pembuatan papan partikel
Ampas biji jarak pagar dikeringkan dan digiling dengan menggunakan
willey mill untuk mendapatkan serbuk yang lolos saringan 50 mesh. Ampas biji

14
jarak pagar selanjutnya dikarakterisasi dengan menganalisis kadar air, kadar
minyak, kadar protein, kadar abu, kadar serat kasar, dan kadar karbohidratnya
(SNI 01-2891-1992). Prosedur lengkap analisis proksimat ampas biji jarak pagar
dapat dilihat pada Lampiran 1.
Pembuatan papan partikel ampas biji jarak pagar melalui beberapa tahapan
yaitu perlakuan pendahuluan pada bahan yang meliputi peningkatan kadar air dan
pengukusan, pembuatan lembaran, dan proses pengempaan papan (Gambar 2).
Ampas
biji jarak
pagar

Peningkatan kadar air ampas
(10,15,20,25, dan 30%)

Pengukusan
(0, 15, 30, 45, 60 menit)

Pengempaan
(suhu : 120, 140, 160,
180, dan 200 oC ; waktu
: 2, 4, 6, 8, 10 menit)

Papan
partikel

Gambar 2 Diagram alir proses produksi papan partikel ampas biji jarak pagar
Sebelum proses pencetakan papan partikel, ampas biji jarak pagar diberikan
perlakuan peningkatan kadar air 10, 15, 20, 25, dan 30 % dan pengukusan selama
0, 15, 30, 45 dan 60 min. Papan partikel ampas biji jarak pagar yang diproduksi
berukuran 10 cm x 10 cm x 0,5 cm. Kerapatan papan partikel ditargetkan sebesar
0,9 g/cm3 dengan cara mengatur jumlah bahan dan dimensi cetakan papan. Jumlah
bahan yang digunakan sebanyak 45 g dengan target dimensi papan partikel 50
cm3. Pembentukan lembaran (mat forming) papan partikel dilakukan dengan
menempatkan ampas pada cetakan. Pada proses ini, diusahakan pendistribusian
campuran pada alat pencetak tersebar secara merata agar diperoleh kerapatan yang
seragam. Proses pengempaan dilakukan setelah lembaran papan partikel
terbentuk. Proses pengempaan dilakukan dengan menggunakan mesin kempa
panas pada suhu 120 – 200 oC selama 2 – 10 min dan tekanan sebesar 200
kgf/cm2. Setelah pengempaan, papan partikel dikondisikan selama 14 hari pada

15
suhu 30oC untuk menghilangkan tegangan-tegangan pada papan setelah
pengempaan.
Pengujian Papan Partikel
Papan partikel ampas biji jarak pagar selanjutnya dipotong-potong menjadi
contoh uji (Gambar 3). Ukuran contoh uji mengacu pada ASTM D 143:2007,
sedangkan pengujian sifat fisik dan mekaniknya mengacu pada JIS A 5908 : 2003.
Parameter-parameter fisik dan mekanik yang diuji meliputi kadar air, kerapatan,
daya serap air, keteguhan patah (MOR), dan kekuatan lentur (MOE). Prosedur
lengkap analisis sifat fisik dan mekanik papan partikel dapat dilihat pada
Lampiran 2.
10 cm

aa
bb

1

2.5 cm
5 cm

2

10 cm

c
c
5 cm

d
d

Gambar 3. Pola pemotongan contoh uji
Keterangan :
a dan b : uji MOR dan MOE
c
: uji daya serap air
d
: uji kadar air
Analisis Data dan Optimasi
Data hasil pengujian selanjutnya dianalisis dan dioptimasi dengan metode
RSM menggunakan program design expert 9.0.8. Adapun langkah-langkah
analisis dan optimasi dengan metode RSM tersaji pada Gambar 4.
Validasi Hasil Optimasi
Validasi dilakukan untuk mengetahui ketepatan hasil optimasi yaitu dengan
cara membandingkan nilai prediksi dengan nilai pengamatan hasil optimasi.
Kesesuaian model dapat dilihat dari keakuratan nilai hasil pengamatan terhadap
nilai prediksi.

16

Tentukan variabel
respon dan variabel
input
Percobaan orde I
Orde
Pertama
Model orde
I
Tidak

Ya

Uji I lack
of fit
Ya
Percobaan orde
II

Orde
kedua

Model orde
II

Transformasi
dari variabel

Apakah masih
ada lack of fit
?

Uji II
lack of fit
Ya

Tidak

Tentukan
titik
stasioner

Karakteristik
Permukaan respon

Gambar 4 Prosedur RSM (Box dan Hunter 1978)

17

4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Ampas Biji Jarak Pagar
Ampas biji jarak pagar yang diperoleh dari PT JEDO INDONESIA
merupakan hasil samping ekstraksi minyak biji jarak pagar secara mekanis.
Ampas yang dihasilkan berupa campuran kulit dan daging biji jarak pagar dalam
bentuk gumpalan–gumpalan padat yang berwarna coklat gelap. Ampas tersebut
selanjutnya dihaluskan hingga ukuran 50 mesh. Pengecilan ukuran ampas hingga
50 mesh bertujuan agar komposisi perbandingan antara protein dengan serat
meningkat. dengan semakin meningkatnya proporsi protein diharapkan mampu
meningkatkan peran protein sebagai perekat dalam pembuatan papan partikel.

(a)
(b)
Gambar 5 Ampas biji jarak pa