Post on 26-Dec-2019
i
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
ii
Optimasi Parameter Pembuatan …, Tri Nurchasanah, Fakultas Teknik UMP, 2017
iii
Optimasi Parameter Pembuatan …, Tri Nurchasanah, Fakultas Teknik UMP, 2017
iv
Optimasi Parameter Pembuatan …, Tri Nurchasanah, Fakultas Teknik UMP, 2017
v
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.
Optimasi Parameter Pembuatan …, Tri Nurchasanah, Fakultas Teknik UMP, 2017
vi
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 (K2HPO4), 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 K2HPO4 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
Optimasi Parameter Pembuatan …, Tri Nurchasanah, Fakultas Teknik UMP, 2017
vii
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 (K2HPO4), 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 K2HPO4 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
Optimasi Parameter Pembuatan …, Tri Nurchasanah, Fakultas Teknik UMP, 2017
viii
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 !!!
Optimasi Parameter Pembuatan …, Tri Nurchasanah, Fakultas Teknik UMP, 2017
ix
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
Optimasi Parameter Pembuatan …, Tri Nurchasanah, Fakultas Teknik UMP, 2017
x
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 ........................................................ 1
1.2. Perumusan Masalah ............................................................... 3
1.3. Tujuan Penelitian ................................................................... 4
1.4. Manfaat Penelitian ................................................................. 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Nanas ..................................................................................... 5
2.2. Fermentasi ............................................................................. 7
2.3. Bakteri Acetobacter xylinum ................................................. 11
2.4. Nata ....................................................................................... 15
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Rancangan Penelitian ............................................................ 17
3.2. Penentuan Variabel ............................................................... 19
3.3. Alat dan Bahan ...................................................................... 20
3.4. Prosedur Kerja ....................................................................... 21
Optimasi Parameter Pembuatan …, Tri Nurchasanah, Fakultas Teknik UMP, 2017
xi
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
Optimasi Parameter Pembuatan …, Tri Nurchasanah, Fakultas Teknik UMP, 2017
xii
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 ...................................... 22
Tabel 3.2. Rancangan Placket-Burman Screening Method ........................ 23
Tabel 3.3. Rentang Variabel dan Levelnya ................................................. 24
Tabel 3.4. Tempuhan Berdasarkan Design Eksperimental Menggunakan
Central Composite Design ......................................................... 25
Tabel 3.5. Skala Numerik dan Hedonik dalam Uji Organoleptis (Rasa) .... 28
Tabel 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 Fermentasi
Nata De Pina .............................................................................. 33
Tabel 4.3. Analysis of Variance for Yield (Coded Units) ........................... 34
Tabel 4.4. Rentang dan Level Variabel Berdasarkan Central Composite
Design ........................................................................................ 41
Tabel 4.5. Matriks Percobaan dan Hasil Percobaan ................................... 42
Tabel 4.6. Estimasi Koefisien Regresi Terhadap Model ............................ 42
Tabel 4.7. Hasil ANOVA Terhadap Model ................................................ 43
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 .......................................................... 53
Optimasi Parameter Pembuatan …, Tri Nurchasanah, Fakultas Teknik UMP, 2017
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Scanning electronmicrograph of freeze-dried surface of
bacterial cellulose gel .............................................................. 11
Gambar 2.2. Tahan-tahap pertumbuhan bakteri Acetobacter xylinum dalam
kondisi Normal ........................................................................ 13
Gambar 3.1. Bagan rancangan penelitian ..................................................... 18
Gambar 4.1. Efek tiap parameter yang dikaji terhadap yield yang
dihasilkan dalam fermentasi nata de pina ............................... 35
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 (K2HPO4)
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 (K2HPO4)
berdasarkan hasil dari experimental central composite design 49
Gambar 4.8. Tingkat penilaian terhadap aspek rasa dan tekstur nata de
pina .......................................................................................... 51
Optimasi Parameter Pembuatan …, Tri Nurchasanah, Fakultas Teknik UMP, 2017
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Estimasi efek dan koefisien terhadap yield nata de pina dari
metode Placket-Burman menggunakan software Minitab 11 . 61
Lampiran 2 Hasil Model Placket-Burman dengan Respon yield ................ 62
Lampiran 3 Estimasi koefisien regresi terhadap yield nata de pina dari
Metode Respon Surface menggunakan Software Minitab 11 .. 63
Lampiran 4 Hasil model Respon Surface Method nata de pina dengan
Respon yield, ketebalan, dan moisture .................................... 64
Lampiran 5 Analisa yield basal nata de coco, optimasi nata de coco, dan
optimasi nata de pina, menggunakan software IBM SPSS
Statistics 19 .............................................................................. 65
Lampiran 6 Analisa tebal basal nata de coco, optimasi nata de coco, dan
optimasi nata de pina menggunakan software IBM SPSS
Statistics 19 .............................................................................. 66
Lampiran 7 Analisa moisture basal nata de coco, optimasi nata de coco,
dan optimasi nata de pina menggunakan software IBM SPSS
Statistics 19 .............................................................................. 67
Lampiran 8 Hasil uji organoleptis aspek tekstur dan rasa .......................... 68
Lampiran 9 Dokumentasi hasil percobaan dengan metode Placket-
Burman .................................................................................... 70
Lampiran 10 Dokumentasi hasil percobaan dengan metode Respon Surface 72
Lampiran 11 Dokumentasi hasil optimasi nata de pina ............................... 74
Optimasi Parameter Pembuatan …, Tri Nurchasanah, Fakultas Teknik UMP, 2017