Upload
lenhu
View
223
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
i
OPTIMASI PARAMETER PEMBUATAN
NATA DE LERI
MENGGUNAKAN STATISTICAL EXPERIMENTAL DESIGN
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Syarat
Mencapai Derajat Sarjana S-1
Oleh:
GISWANTARA
1103020014
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO
2015
i
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
OPTIMASI PARAMETER PEMBUATAN
NATA DE LERI
MENGGUNAKAN STATISTICAL EXPERIMENTAL DESIGN
GISWANTARA
1103020014
Telah diperiksa dan disetujui oleh:
Pembimbing I
Alwani Hamad, ST., M.Sc.
NIP. 198104262005011001
Pembimbing II
Endar Puspawiningtyas, ST., MT.
NIDN. 0605117801
ii
Optimasi Parameter Pembuatan..., Giswantara, Fak Teknik UMP, 2015
iii
HALAMAN PENGESAHAN
OPTIMASI PARAMETER PEMBUATAN
NATA DE LERI
MENGGUNAKAN STATISTICAL EXPERIMENTAL DESIGN
GISWANTARA
1103020014
Telah dipertahankan di depan Panitia Ujian Skripsi
pada hari Sabtu tanggal 2 Mei 2015
Susunan Panitia Ujian
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik
Tito Pinandita, S.Si., M.Kom.
NIK. 2160312
Ketua,
Tito Pinandita, S.Si., M.Kom.
NIK. 2160312
Sekretaris,
Anwar Ma’ruf, ST., MT.
NIDN. 0604027501
Penguji I,
Abdul Haris M., ST.,MT.
NIDN. 0615106601
Penguji II,
Anwar Ma’ruf., ST.,MT.
NIDN. 0604027501
Optimasi Parameter Pembuatan..., Giswantara, Fak Teknik UMP, 2015
iv
PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini saya:
Nama : Giswantara
NIM : 1103020014
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
Optimasi Parameter Pembuatan..., Giswantara, Fak Teknik UMP, 2015
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 Optimasi Parameter Pembuatan..., Giswantara, Fak Teknik UMP, 2015
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 Optimasi Parameter Pembuatan..., Giswantara, Fak Teknik UMP, 2015
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
Optimasi Parameter Pembuatan..., Giswantara, Fak Teknik UMP, 2015
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 Optimasi Parameter Pembuatan..., Giswantara, Fak Teknik UMP, 2015
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
Optimasi Parameter Pembuatan..., Giswantara, Fak Teknik UMP, 2015
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i
HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... iii
PERNYATAAN .............................................................................................. iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ………………………………………….. v
ABSTRAK ...................................................................................................... vi
ABSTRACT ....................................................................................................... vii
KATA PENGANTAR ..................................................................................... viii
DAFTAR ISI .................................................................................................... x
DAFTAR TABEL ............................................................................................ xii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiii
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah ......................................................... 1
1.2. Perumusan Masalah ............................................................... 3
1.3. Tujuan Penelitian ................................................................... 3
1.4. Manfaat Penelitian ................................................................. 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Nata ........................................................................................ 5
2.2. Acetobacter xylinum ............................................................... 6
2.3. Fermentasi .............................................................................. 8
2.4. Air leri .................................................................................... 12
2.5. Hasil Penelitian Nata de Leri yang telah dilakukan ............... 13
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Penentuan Variabel ................................................................ 14
3.2. Alat dan Bahan ....................................................................... 15
3.3. Prosedur ................................................................................ 16
3.4. Rancangan Percobaan ............................................................ 17
3.5. Matriks rancangan Percobaan ................................................ 26
x
Optimasi Parameter Pembuatan..., Giswantara, Fak Teknik UMP, 2015
xi
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Menyeleksi variabel yang paling berpengaruh pada
pembuatan nata de leri menggunakan Plackett burman
screening method .................................................................. 27
4.2. Optimasi variabel yang paling berpengaruh pada pembuatan
nata de leri menggunakan Respon surface method ............... 39
4.3. Optimasi Yield produk nata de leri ....................................... 44
4.4. Uji organoleptis nata de leri dari hasil optimasi…………… 54
4.5. Perbandingan hasil optimasi nata de leri dengan basal nata
de leri dan optimasi nata de coco terhadap yield, tebal dan
moisture ................................................................................. 58
4.6. Perbandingan penambahan konsentrasi urea terhadap yield,
tebal dan moisture nata de leri .............................................. 58
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ............................................................................ 60
5.2. Saran ....................................................................................... 61
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xi
Optimasi Parameter Pembuatan..., Giswantara, Fak Teknik UMP, 2015
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Level Tiap Variabel yang Akan Dikaji .................................... 18
Tabel 3.2. Rancangan Placket-Burman Screening Method ....................... 18
Tabel 3.3. Rentang Variabel dan Levelnya ............................................... 21
Tabel 3.4. Tempuhan Berdasarkan Design Eksperiment Menggunakan
Central Composite Design ....................................................... 21
Tabel 3.5. Skala Numerik dan Hedonik dalam Uji Organoleptis (Rasa) .. 25
Tabel 3.6. Skala Numerik dan Hedonik dalam Uji Organoleptis
(Tekstur) ................................................................................... 25
Tabel 4.1. Matriks Rancangan dan Hasil Percobaan menggunakan
Placket-Burman dengan Respon Yield ..................................... 27
Tabel 4.2. Hasil analisis parameter yang berpengaruh dalam fermentasi
nata de leri dan Analysis of Variance for Yield ....................... 31
Tabel 4.3. Rentang dan Level Variabel Berdasarkan Central Composite
Design ....................................................................................... 39
Tabel 4.4. Matriks Percobaan dan Hasil Percobaan .................................. 40
Tabel 4.5. Estimasi Koefisien Regresi Terhadap Model ........................... 41
Tabel 4.6. Hasil ANOVA terhadap Model ................................................ 42
Tabel 4.7. Perbandingan hasil analisis optimasi nata de leri dengan
basal nata de leri dan opimasi nata de coco terhadap yield,
tebal dan moisture..................................................................... 58
Tabel 4.8. Perbandingan hasil analisis penambahan konsentrasi urea
terhadap yield, tebal dan moisture nata de leri ......................... 58
xii
Optimasi Parameter Pembuatan..., Giswantara, Fak Teknik UMP, 2015
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 .......................................................................... 10
Gambar 4.1. Efek tiap parameter yang dikaji terhadap yield yang
dihasilkan dalam fermentasi nata de leri .................................. 33
Gambar 4.2. Tahap Pertumbuhan bakteri Acetobacter xylinum .................... 37
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 ... 44
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 ... 45
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 ... 46
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 ... 47
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 ... 48
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 ... 49
xiii
Optimasi Parameter Pembuatan..., Giswantara, Fak Teknik UMP, 2015
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 ........................ 49
Gambar 4.10. Surface plot persentase Respon Yield sebagai Fungsi dari LF
(lama fermentasi, hari) dan jumlah nitrogen (N) berdasarkan
hasil dari experiment central composite design ........................ 50
Gambar 4.11. Contour plot persentase Respon Yield sebagai Fungsi dari
jumlah stater (JS) dan jumlah nitrogen (N) berdasarkan hasil
dari experiment central composite design ................................ 51
Gambar 4.12. Surface plot persentase Respon Yield sebagai Fungsi dari
jumlah stater (JS) dan jumlah nitrogen (N) berdasarkan hasil
dari experiment central composite design ................................ 52
Gambar 4.13. Contour plot persentase Respon Yield sebagai Fungsi dari
jumlah stater (JS) dan lama fermentasi (LF) berdasarkan hasil
dari experiment central composite design ................................ 53
Gambar 4.14. Surface plot persentase Respon Yield sebagai Fungsi dari
jumlah stater (JS) dan lama fermentasi (LF) berdasarkan hasil
dari experiment central composite design ................................ 53
Gambar 4.15. Tingkat Penilaian terhadap Aspek Rasa dan Tekstur Nata de
Coco .......................................................................................... 56
xiv
Optimasi Parameter Pembuatan..., Giswantara, Fak Teknik UMP, 2015
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Estimasi efek dan koefisien terhadap yield nata de leri dari
metode Placket-Burman menggunakan software Minitab
11… ......................................................................................... 62
Lampiran 2 Hasil Model Placket-Burman dengan Respon Yield ................ 63
Lampiran 3 Estimasi koefisien regresi terhadap yiel nata de leri dari
metode Response Surface menggunakan software Minitab
11… .......................................................................................... 64
Lampiran 4 Hasil Model Response Surface Method nata de leri dengan
Respon Yield, Berat Basah, Berat Kering, Moisture, dan
Ketebalan .................................................................................. 65
Lampiran 5 Analisa yield nata de leri dari hasil optimasi menggunakan
software IBM SPSS Statistics 19 ............................................. 66
Lampiran 6 Analisa Tebal nata de leri dari hasil optimasi menggunakan
software IBM SPSS Statistics 19 ............................................. 68
Lampiran 7 Analisa moisture nata de leri dari hasil optimasi
menggunakan software IBM SPSS Statistics 19 ...................... 70
Lampiran 8 Analisa yield nata de leri dari variabel penambahan
konsentrasi urea menggunakan software IBM SPSS Statistics
19 .............................................................................................. 72
Lampiran 9 Analisa tebal nata de leri dari variabel penambahan
konsentrasi urea menggunakan software IBM SPSS Statistics
19 .............................................................................................. 74
Lampiran 10 Analisa moisture nata de leri dari variabel penambahan
konsentrasi urea menggunakan software IBM SPSS Statistics
19 .............................................................................................. 76
xv
Optimasi Parameter Pembuatan..., Giswantara, Fak Teknik UMP, 2015
xvi
Lampiran 11 Hasil Uji Organoleptis Aspek Tekstur dan Rasa ...................... 78
Lampiran 12 Dokumentasi Hasil Percobaan dengan Metode Placket-
Burman ..................................................................................... 82
Lampiran 13 Dokumentasi Hasil Percobaan dengan Metode Response
Surface ...................................................................................... 83
Lampiran 14 Dokumentasi Hasil Optimasi Nata de leri................................ 84
xvi
Optimasi Parameter Pembuatan..., Giswantara, Fak Teknik UMP, 2015