OPTIMASI PARAMETER PROSES PEMBUATAN NATA DE COCO DARI AIR KELAPA

MENGGUNAKAN STATISTICAL EXPERIMENTAL DESIGN

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Syarat Mencapai Derajat Sarjana S-1

Oleh: NONI INDRIANTI

0703020003

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO 2012

Optimasi Parameter Proses..., Noni Indrianti, Fakultas Teknik UMP, 2012

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

Motto:

“Hidup adalah mempersembahkan yang terbaik,

yang bermakna bagi dunia dan akhirat”

(AA Gym)

“If u can’t do a great things.. Do small things with a great way. .”

“Dan carilah pada apa yang telah dianugerahkan Allah kepadamu (kebahagiaan) negeri

akhirat, dan janganlah kamu melupakan bagianmu dari (kenikmatan) duniawi dan

berbuat baiklah (kepada orang lain) sebagaimana Allah telah berbuat baik kepadamu”

(QS. Al Qashas 77)

“Berpikirlah dengan benar, pikiranmu akan memberi makan kelaparan dunia”

(Horatio Bonar)

“Jika kau ingin bermimpi, pejamkan matamu terlebih dahulu.

Saat matamu telah tertutup bagaimana cara orang lain melihatmu bukan menjadi

sesuatu yang penting lagi”

(Dream High2)

Persembahan:

Allah SWT dan rasulNya

Bapak, Ibu dan adikku

Teman-teman Teknik 2007

Adik-adik Teknik Kimia

Optimasi Parameter Proses..., Noni Indrianti, Fakultas Teknik UMP, 2012

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 kelapa, bakteri ini menghasilkan lapisan putih nata yang terapung-apung di permukaan media tersebut. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menyeleksi variabel yang berpengaruh dari variabel sumber karbon (gula), sumber nitrogen (urea), sumber phospat (K2HPO4), sumber vitamin (vitamin B syrup), lama fermentasi, pH dan jumlah starter dalam fermentasi nata de coco menggunakan Placket-Burman Screening Design kemudian mengoptimasi tiga variabel yang paling berpengaruh dalam fermentasi tersebut menggunakan Response Surface Method. Dari hasil Placket-Burman Screening Design diperoleh bahwa lama fermentasi (LF) dan jumlah sumber karbon (C) merupakan variabel yang sangat berpengaruh terhadap hasil yield fermentasi. Sedangkan interaksi variabel yang berpengaruh yaitu jumlah sumber karbon (C), jumlah asam cuka (pH), dan lama fermentasi (LF). Sedangkan hasil uji Response Surface Method menggunakan Central Composite Design (CCD) untuk mendapatkan yield yang optimum adalah dengan jumlah sumber karbon (C) sebanyak 17,5 gr/500 ml air kelapa, kondisi medium pada pH 5 dan lama fermentasi selama 10 hari, dengan hasil yield yang didapat sebanyak 90,365% dan hasil uji organoleptis rata-rata responden menyukai rasa dan tekstur nata de coco.

Kata kunci: nata de coco, Placket-Burman Screening Design, Response Surface Method, Central Composite Design

Optimasi Parameter Proses..., Noni Indrianti, Fakultas Teknik UMP, 2012

ABSTRACT

Nata is a layer of extracellular polysaccharides (cellulose) that is formed by the capsule-forming microbes. It is a fermented food that is created by Acetobacter xylinum, when it is grown in a liquid media containing sugar such as coconut water, it will produce a white layer of nata that floated on the surface media. The objective of this study is firstly to screen the variables that influence such as the amount of the carbon source using sugar (C), amount of the nitrogen source using urea, (N), amount of phosphate source using K2HPO4, (P), amount of the source of vitamins using vitamin B syrup,(V), fermentation time (LF), pH and the starter volume (JS) of nata de coco using Placket-Burman Screening Design, secondly optimalize the three most influential variables in the fermentation using the Response Surface Method. The result of Placket-Burman Screening Design show that the fermentation time (LF) and the amount of carbon source (C) are main factor that influence to yield, whereas the main interaction variable are C, pH, and LF. Meanwhile the result of Central Composite Design (CCD) show that the optimum yield for the amount of the carbon source using sugar at 17.5 gr/500 ml of coconut water, pH 5, and fermentation time for 10 days, it is obtained yield at 90.365% and the organoleptis test result show that respondents like taste and texture of it’s nata. Keywords: nata de coco, Placket-Burman Screening Design, Response Surface

Method, Central Composite Design

Optimasi Parameter Proses..., Noni Indrianti, Fakultas Teknik UMP, 2012

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 Proses Pembuatan Nata de Coco dari

Air Kelapa 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 orangtua serta keluarga yang telah memberikan motivasi.

2. Bapak Anwar Ma’ruf, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Teknik

3. Ibu Endar Puspawiningtiyas, S.T., MT. selaku Kaprodi Teknik Kimia serta

Pembimbing Akademik.

4. Bapak Alwani Hamad, S.T., M. Sc. Selaku Dosen Pembimbing I

5. Bapak A. Haris Mulyadi, S.T., M.T. 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.

Optimasi Parameter Proses..., Noni Indrianti, Fakultas Teknik UMP, 2012

8. Vivi, Heru, Haryo (yang udah ikut bantuin waktu penelitian…), Ndis (nyusul

sidang say…), 3 serangkai Betty, Mira, Ghina (pesennya cuma 1.. kuliahnya

yang rajin, biar ga nyesel nduk…..).

9. Teman-teman angkatan 2007 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, Juli 2012

Penulis

Optimasi Parameter Proses..., Noni Indrianti, Fakultas Teknik UMP, 2012

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 ……………………………………………………... xiv

BAB I PENDAHULUAN ……………………………………………… 1

1.1 Latar Belakang Masalah …………..………………………... 1

1.2 Perumusan Masalah …...……………………………………. 4

1.3 Tujuan Penelitian ………...……………………………….… 5

1.4 Luaran yang Diharapkan ………………………………….… 6

1.5 Kegunaan …………………………………………………… 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ……………………….……………….. 7

2.1 Kelapa …………………………………..………………….. 7

2.2 Air Kelapa ……..……………………………………………. 8

2.3 Acetobacter xylinum ………………………………………... 9

2.4 Nata de Coco ……………………..……………………....… 15

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ………….…………………….. 16

3.1 Penentuan Variabel ………………………………………….

3.2 Alat dan Bahan ……………………………………………...

3.3 Prosedur ……………………………………………………..

16

17

18

Optimasi Parameter Proses..., Noni Indrianti, Fakultas Teknik UMP, 2012

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ………………………………… 29

4.1 Hasil …………………….…………………………………... 29

4.2 Pembahasan ……………..………………………………….. 47

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN …….…………………………... 65

5.1 Kesimpulan …….…………..……………………………….. 65

5.2 Saran …………………..……………………………………. 66

DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………. 68

Optimasi Parameter Proses..., Noni Indrianti, Fakultas Teknik UMP, 2012

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Komposisi Kimia Air Buah Kelapa ..………………………..…. 65

Tabel 3.1 Level Tiap Variabel yang Akan Dikaji ........................................

Tabel 3.2 Rancangan Placket-Burman Screening Method ……..………… 21

Tabel 3.3 Rentang dan Level Variabel Bebas ……………………………. 23

Tabel 3.4 Tempuhan Berdasarkan Design Eksperiment Menggunakan

Central Composite Design ………………………………..........

23

Tabel 3.5 Skala Numerik dan Hedonik dalam Uji Organoleptis (Rasa) ...... 28

Tabel 3.6 Skala Numerik dan Hedonik dalam Uji Organoleptis (Tekstur).. 28

Tabel 4.1 Matriks Rancangan dan Hasil Percobaan menggunakan Placket-

Burman dengan Respon Yield ……………..…………………...

29

Tabel 4.2 Estimasi Efek dan Koefisien Terhadap Yield ………………….. 32

Tabel 4.3 Analysis of Variance for Yield …………………………...…….. 33

Tabel 4.4 Interaksi Antar Variabel ………………………………...……… 33

Tabel 4.5 Model Placket-Burman dengan Respon WHC, Berat Basah,

Berat Kering, Moisture, dan Ketebalan ………………..……….

36

Tabel 4.6 Rentang dan Level Variabel Bebas Berdasarkan Hasil

Screening dengan Metode Placket-Bruman …………………….

37

Tabel 4.7 Matriks Rancangan Percobaan dan Hasil Percobaan ................... 37

Tabel 4.8 Estimasi Koefisien Regresi Terhadap Model ……...…………... 39

Tabel 4.9 Hasil ANOVA terhadap Model ………………………………... 39

Optimasi Parameter Proses..., Noni Indrianti, Fakultas Teknik UMP, 2012

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Tahap-tahap pertumbuhan bakteri Acetobacter xylinum

dalam kondisi normal …………...…………………………...

11

Gambar 4.1 Contour plot persentase Respon Yield sebagai Fungsi dari

pH dan Jumlah sumber karbon, gula (C) berdasarkan hasil

dari experiment central composite design …………………...

41

Gambar 4.2 Surface Plot persentase Respon Yield sebagai Fungsi dari

pH dan jumlah sumber karbon, gula (C) berdasarkan hasil

dari experiment central composite design ….…………………

41

Gambar 4.3 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 ………………………………….…………………….

42

Gambar 4.4 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 ..

42

Gambar 4.5 Contour plot persentase Respon Yield sebagai Fungsi dari

LF (lama fermentasi, hari) dan pH berdasarkan hasil dari

experiment central composite design ……………………......

43

Gambar 4.6 Surface plot persentase Respon Yield sebagai Fungsi dari LF

(lama fermentasi, hari) dan pH berdasarkan hasil dari

experiment central composite design ………...……………...

43

Gambar 4.7 Tingkat Penilaian terhadap Aspek Rasa dan Tekstur Nata de

Coco ………………………………………………...……….

46

Gambar 4.8 Fase Pertumbuhan Bakteri Acetobacter xylinum ……..…….. 49

Gambar 4.9 Main Effect Respon Yield ………………………………...… 53

Optimasi Parameter Proses..., Noni Indrianti, Fakultas Teknik UMP, 2012

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Analisa yield nata de coco dari metode Placket-Burman

menggunakan software IBM SPSS Statistics 19 ……...……

70

Lampiran 2 Analisa WHC nata de coco dari metode Placket-Burman

menggunakan software IBM SPSS Statistics 19 ………..….

72

Lampiran 3 Analisa berat basah nata de coco dari metode Placket-

Burman menggunakan software IBM SPSS Statistics 19 ….

74

Lampiran 4 Analisa berat kering nata de coco dari metode Placket-

Burman menggunakan software IBM SPSS Statistics 19 ….

76

Lampiran 5 Analisa moisture nata de coco dari metode Placket-Burman

menggunakan software IBM SPSS Statistics 19 ……………

78

Lampiran 6 Analisa ketebalan nata de coco dari metode Placket-Burman

menggunakan software IBM SPSS Statistics 19 …………….

80

Lampiran 7 Estimasi efek dan koefisien terhadap yield nata de coco dari

metode Placket-Burman menggunakan software

Minitab 11 ………………………………….............................…

82

Lampiran 8 Hasil Model Placket-Burman dengan Respon Yield, WHC,

Berat Basah, Berat Kering, Moisture, dan Ketebalan ……...

84

Lampiran 9 Contoh Perhitungan Yield, WHC, Berat Basah, Berat

Kering, Moisture, dan Ketebalan …………………………...

85

Lampiran 10 Analisa yield nata de coco dari metode Response Surface

menggunakan software IBM SPSS Statistics 19 …………...

90

Lampiran 11 Analisa WHC nata de coco dari metode Response Surface

menggunakan software IBM SPSS Statistics 19 …………...

92

Lampiran 12 Analisa berat basah nata de coco dari metode Response

Surface menggunakan software IBM SPSS Statistics 19 …..

94

Lampiran 13 Analisa berat kering nata de coco dari metode Response

Surface menggunakan software IBM SPSS Statistics 19 …..

96

Optimasi Parameter Proses..., Noni Indrianti, Fakultas Teknik UMP, 2012

Lampiran 14 Analisa moisture nata de coco dari metode Response

Surface menggunakan software IBM SPSS Statistics 19 ….

98

Lampiran 15 Analisa ketebalan nata de coco dari metode Response

Surface menggunakan software IBM SPSS Statistics 19 ….

100

Lampiran 16 Estimasi koefisien regresi terhadap yiel nata de coco dari

metode Response Surface menggunakan software Minitab

11 ……………………………………………………………

102

Lampiran 17 Hasil Model Response Surface Method dengan Respon

Yield, WHC, Berat Basah, Berat Kering, Moisture, dan

Ketebalan …………………………………………………...

103

Lampiran 18 Hasil Uji Organoleptis Aspek Tekstur dan Rasa …………... 104

Lampiran 19 Dokumentasi Hasil Percobaan dengan Metode Placket-

Burman ……………………………………………………...

107

Lampiran 20 Dokumentasi Hasil Percobaan dengan Metode Response

Surface ……………………………………………………...

108

Optimasi Parameter Proses..., Noni Indrianti, Fakultas Teknik UMP, 2012