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
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
iii
HALAMAN PENGESAHAN
OPTIMASI PARAMETER PEMBUATAN
NATA DE LERI
MENGGUNAKAN
STATISTICAL EXPERIMENTAL DESIGN
GISWANTARA1103020014
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.
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
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
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
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
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
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
DAFTAR ISI
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
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 leridari 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
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 moisturenata de leri ... 58
xii
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
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
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
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
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