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