OPTIMASI PARAMETER PEMBUATAN NATA DE PINA MENGGUNAKAN STATISTICAL EXPERIMENTAL DESIGN
OPTIMASI PARAMETER PEMBUATAN
NATA DE PINA
MENGGUNAKAN STATISTICAL EXPERIMENTAL DESIGN
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Syarat Mencapai Derajat Sarjana S-1
Oleh:
TRI NURCHASANAH
1303020013
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO
2017
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”
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.
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 . Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa Placket-Burman
coco 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
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 HPO ), source of vitamins
2
4 (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
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 !!!
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
DAFTAR ISI
2.1. Nanas ..................................................................................... 5
3.3. Alat dan Bahan ...................................................................... 20
3.2. Penentuan Variabel ............................................................... 19
3.1. Rancangan Penelitian ............................................................ 17
BAB III METODE PENELITIAN
2.4. Nata ....................................................................................... 15
2.3. Bakteri Acetobacter xylinum ................................................. 11
2.2. Fermentasi ............................................................................. 7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
HALAMAN JUDUL ....................................................................................... i HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................ ii HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................... iii PERNYATAAN .............................................................................................. iv MOTTO DAN PERSEMBAHAN .................................................................. v ABSTRAK ...................................................................................................... vi
1.4. Manfaat Penelitian ................................................................. 4
1.3. Tujuan Penelitian ................................................................... 4
1.2. Perumusan Masalah ............................................................... 3
1.1. Latar Belakang Masalah ........................................................ 1
BAB I PENDAHULUAN
KATA PENGANTAR .................................................................................... viii DAFTAR ISI ................................................................................................... x DAFTAR TABEL ........................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiii DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xiv
ABSTRAK ....................................................................................................... vii
3.4. Prosedur Kerja ....................................................................... 21
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Menyeleksi variabel yang paling berpengaruh pada pembuatan nata de pina menggunakan Placket-Burman
Screening Method .................................................................. 29
4.2. Optimasi variabel yang paling berpengaruh pada pembuatan
nata de pina menggunakan Respon Surface Method ............ 41
4.3. Optimasi yield produk nata de pina ...................................... 45
4.4. Uji organoleptis nata de pina dari hasil optimasi ................. 50
4.5. Perbandingan hasil optimasi nata de pina dengan basal nata
de coco dan optimasi nata de coco terhadap yield, tebaldan
moisture ................................................................................. 53
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ............................................................................ 55
5.2. Saran ...................................................................................... 56 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 57 LAMPIRAN ... ................................................................................................ 61
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Hasil Analisis Proksimat Limbah Kulit Nanas BerdasarkanBerat Basah ................................................................................ 5
Tabel 2.2. Karakteristik Filtrat Limbah Kulit dan Bonggol Nanas ............. 6Tabel 3.1. Level Tiap Variabel yang Akan Dikaji ...................................... 22Tabel 3.2. Rancangan Placket-Burman Screening Method ........................ 23Tabel 3.3. Rentang Variabel dan Levelnya ................................................. 24Tabel 3.4. Tempuhan Berdasarkan Design Eksperimental MenggunakanCentral Composite Design ......................................................... 25
Tabel 3.5. Skala Numerik dan Hedonik dalam Uji Organoleptis (Rasa) .... 28Tabel 3.6. Skala Numerik dan Hedonik daam Uji Organoleptis (Tekstur)28 Tabel 4.1. Hasil Percobaan Menggunakan Placket-Burman dengan Respon Yield .............................................................................. 29
Tabel 4.2. Hasil Analisis Parameter yang Berpengaruh dalam FermentasiNata De Pina .............................................................................. 33 Tabel 4.3.
........................... 34
Analysis of Variance for Yield (Coded Units)
Tabel 4.4. Rentang dan Level Variabel Berdasarkan Central CompositeDesign ........................................................................................ 41
Tabel 4.5. Matriks Percobaan dan Hasil Percobaan ................................... 42Tabel 4.6. Estimasi Koefisien Regresi Terhadap Model ............................ 42Tabel 4.7. Hasil ANOVA Terhadap Model ................................................ 43Tabel 4.8. Perbandingan Hasil Analisa Optimasi Nata De Pina denganBasal Nata De Coco dan Optimasi Nata De Coco Terhadap
Yield , Tebal dan Moisture .......................................................... 53
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Scanning electronmicrograph of freeze-dried surface ofbacterial cellulose gel .............................................................. 11
Gambar 2.2. Tahan-tahap pertumbuhan bakteri Acetobacter xylinum dalam kondisi Normal ........................................................................ 13Gambar 3.1. Bagan rancangan penelitian ..................................................... 18Gambar 4.1. Efek tiap parameter yang dikaji terhadap yield yang dihasilkan dalam fermentasi nata de pina ............................... 35Gambar 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 (K2 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 (K2 HPO 4 )
berdasarkan hasil dari experimental central composite design 49
Gambar 4.8. Tingkat penilaian terhadap aspek rasa dan tekstur nata depina .......................................................................................... 51