i

ii

Sanksi Pelanggaran Pasal 113

Undang-Undang No. 28 Tahun 2014 Tentang Hak Cipta

1. Setiap Orang yang dengan tanpa hak melakukan pelanggaran hak ekonomi sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf i untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan pidana penjara paling lama 1 (satu) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp100.000.000 (seratus juta rupiah).

2. Setiap Orang yang dengan tanpa hak dan/atau tanpa izin Pencipta atau pemegang Hak Cipta melakukan pelanggaran hak ekonomi Pencipta sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf c, huruf d, huruf f, dan/atau huruf h untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan pidana penjara paling lama 3 (tiga) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp500.000.000,00 (lima ratus juta rupiah).

3. Setiap Orang yang dengan tanpa hak dan/atau tanpa izin Pencipta atau pemegang Hak Cipta melakukan pelanggaran hak ekonomi Pencipta sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf a, huruf b, huruf e, dan/atau huruf g untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan pidana penjara paling lama 4 (empat) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp1.000.000.000,00 (satu miliar rupiah).

4. Setiap Orang yang memenuhi unsur sebagaimana dimaksud pada ayat (3) yang dilakukan dalam bentuk pembajakan, dipidana dengan pidana penjara paling lama 10 (sepuluh) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp4.000.000.000,00 (empat miliar rupiah).

iii

RANCANGAN PERCOBAAN

UNTUK TEKNOLOGI

PANGAN

Oleh:

Prof.Ir. Simon Bambang Widjanarko, MAppSc, PhD

Dr.Ir. Sudarminto Setyo Yuwono, MAppSc

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

2020

iv

RANCANGAN PERCOBAAN UNTUK TEKNOLOGI PANGAN

Penulis:

Prof. Ir. Simon Bambang Widjanarko, M. App. Sc., Ph.D

Dr. Ir. Sudarminto Setyo Yuwono, M. App. Sc.

ISBN: 978-623-93942-1-9

Perancang Sampul:

Destiana Adinda Putri

Penerbit:

FTP UB

Dilarang keras memfotokopi atau memperbanyak

sebagian atauseluruh buku ini tanpa seijin tertulis dari

penerbit

v

PENGANTAR PENULIS

الرّحِيم الرّحْمَنِِ الّلَِِ بسِْمِِ

Segala puji bagi Allah SWT Dzat yang menguasai alam dan

segala isinya. Buku ini bisa disusun berkat Rahmat dan Taufik dari

Allah SWT. Solawat dan salam semoga selalu tercurah pada Nabi

akhir jaman Nabi Muhammad SAW. Buku ajar berjudul:

RANCANGAN PERCOBAAN UNTUK TEKNOLOGI PANGAN ditulis

sebagai amal penulis berdua, agar bisa bermanfaat terutama bagi

mahasiswa baik S1 yang akan merancang eksperiment,

menghitung data hasil eksperiment. Masyarakat umum juga dapat

memanfaatkan buku ini apabila berkaitan dengan optimasi proses

optimasi, verifikasi dan membandingkan hasil eksperiment dengan

produk komersial di bidang ilmu dan teknologi pangan atau bidang

lainnya yang terkait dengan ilmu biologi, kimia, kedokteran,

farmasi, perikanan, peternakan dan bidang ilmu terkait lainnya.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Dekan Fakultas

Teknologi Pertanian dan jajarannya yang membantu terbitnya

buku ajar. Ucapan terima kasih juga disampaikan pada sdr. Putri

Satika Dewi, mahasiswa magister Jurusan Teknologi Hasil

Pertanian, yang membantu pengetikan buku ajar ini. Penulis juga

mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang membantu

buku ajar ini dapat diselesaikan dengan baik.

Buku ajar ini tentu masih jauh dari sempurna, maka penulis

mengharapkan kritik dari pembaca, agar buku ini jauh dari

kesalahan yang fatal.

Malang 24 Oktober 2019

Penulis.

vi

DAFTAR ISI

Cover ......................................................................................................................... i

Pengantar Penulis ............................................................................................ iii

Daftar Isi ............................................................................................................... iv

Daftar Gambar ................................................................................................... v

Daftar Tabel ........................................................................................................ vi

Tinjauan Mata Kuliah ...................................................................................... vii

Modul 1 Pendahuluan ........................................................................................ 1

Modul 2 RAL, RAK (Minitab) .......................................................................... 4

Modul 3 RAK Faktorial, Nested (Minitab) .............................................. 27

Modul 4 CCD, Verifikasi (Design Expert), dan T-Test........................ 53

Modul 5 BBD, Verifikasi (Design Expert), dan T-Test ....................... 79

Modul 6 RAL (Excel)..................................................................................... 103

Modul 7 RAK (Excel) .................................................................................... 112

Modul 8 RAK Faktorial (Excel) ................................................................ 120

Modul 9 Nested Design (Excel) ................................................................ 127

Modul 10 Uji Lanjut ...................................................................................... 132

Daftar Pustaka ................................................................................................ 141

Glosarium ......................................................................................................... 142

Biografi Penulis .............................................................................................. 143

Cek Plagiasi ...................................................................................................... 167

SK Mengajar ..................................................................................................... 168

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Interaksi dalam RAK Faktorial ........................................... 120

Gambar 2 F-tabel ........................................................................................... 120

Gambar 3 Rancangan Tersarang............................................................. 127

Gambar 4 t- Tabel ......................................................................................... 133

Gambar 5 Tukey Tabel ................................................................................ 120

Gambar 6 q-Tabel .......................................................................................... 138

Gambar 7 Rendemen vs Total Padatan ................................................ 139

Gambar 8 Rendemen vs Protein ............................................................. 140

Gambar 9 Korelasi Kadar Protein dan Total Padatan .................... 140

viii

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Data Hasil Analisa Sianida ............................................................... 4

Tabel 2 Data Hasil Analisa Rendemen ..................................................... 18

Tabel 3 Data Hasil Analisa Aktivitas Air ................................................. 28

Tabel 4 Data Hasil Analisa Total Klorofil ................................................ 40

Tabel 5 Cara Menentukan Batas Atas dan Bawah .............................. 55

Tabel 6 Data Respon Kadar Etanol dan Rendemen CCD .................. 59

Tabel 7 Data Hasil Verifikasi CCD .............................................................. 74

Tabel 8 Cara Menentukan Batas Atas dan Bawah ............................. 81

Tabel 9 Data Respon Rendemen dan Kekuatan Gel BBD ................. 28

Tabel 10 Data Hasil Verifikasi BBD ........................................................... 40

Tabel 11 Denah Rancangan RAL ................................................................ 55

ix

TINJAUAN MATA KULIAH

Buku ajar dengan judul: RANCANGAN PERCOBAAN ini

disusun berisi 2 teori metode rancangan percobaan yakni: metode

konvensional dan metode canggih sesuai dengan perkembangan

ilmu pada jaman digital sekarang ini. Rancangan percobaan dengan

metode konvensional yang dimaksud adalah: metode rancangan

percobaan membandingkan antar perlakuan percobaan seperti:

rancangan acak lengkap (RAL) dan rancangan acak kelompok

(RAK) dll yang menggunakan prinsip acak dan ulangan dalam

rancangan percobaan yang digunakan. Metode konvensional

rancangan percobaan ini ditargetkan untuk mahasiswa yang

menghitung data mentah tanpa menggunakan software. Sedangkan

rancangan percobaan metode canggih adalah: mahasiswa

merancang percobaan dengan memakai software dan menghitung

data mentah dengan software. Menghitung data mentah hasil

percobaan memakai Software MINITAB untuk rancangan

percobaan konvensional dan untuk percobaan optimasi

mahasiswa menghitung memakai software Design Expert (State-

Ease Inc. USA).

Deskripsi singkat mata kuliah, Capaian Pembelajaran

Lulusan (CPL) dan Capaian Pembelajaran Mata Kuliah (CPMK)

adalah sebagai berikut:

x

Hubungan antar materi kuliah dapat dilihat pada diagram berikut:

Capaian Pembelajaran Umum

1. Mampu menggunakan computer untuk memecahkan

permasalahan bidang ilmu pangan dan mampu menerapkan

prinsip-prinsip statistic dalam aplikasi ilmu pangan.

2. Mampu menentukan variable bebas dan variable tergantung dalam

suatu kegiatan penelitian dalam ilmu pangan.

3. Mampu melakukan perhitungan secara manual dalam beberapa

macam jenis rancangan percobaan

4. Mampu melakukan perhitungan data dengan memakai software

Modul 1: Pendahuluan Capaian Pembelajaran: menjelaskan ruang lingkup mata kuliah, sumber bacaan, e-learning bahan kuliah, kontrak kuliah, proporsi kuis, latihan tugas mata kuliah, proporsi nilai UTS dan UAS

Modul 6: RAL (Excel) Capaian Pembelajaran: Menjelaskan cara perhitungan data untuk RAL

Modul 2: RAL, RAK (Minitab) Capaian Pembelajaran: menjelaskan minitab untuk menganalisis data RAL dan RAK

Modul 7: RAK (Excel) Capaian Pembelajaran: Menjelaskan cara perhitungan data untuk RAK

Modul 3: RAK Faktorial, Nested (Minitab) Capaian Pembelajaran: Menjelaskan minitab dalam factorial, menjelaskan--

Modul 8: RAK Faktorial (Excel) Capaian Pembelajaran: Menjelaskan cara perhitungan data untuk --

xi

(lanj.) minitab dalam nested design

(lanj.) RAK Faktorial

Modul 4: CCD, Verifikasi (Design Expert), T-Test (Minitab) Capaian Pembelajaran: menjelaskan pemakaian software Design Expert (DE) dalam analisa Central Composite Design (CCD)

Modul 9: Nested Design (Excel) Capaian Pembelajaran: Menjelaskan cara perhitungan data dengan Nested Design

Modul 5: BBD, Verifikasi (Design Expert), T-Test (Minitab) Capaian Pembelajaran: menjelaskan pemakaian software Design Expert (DE) dalam analisa Box Behnken Design (CCD)

Modul 10: Uji Lanjut Capaian Pembelajaran: Menjelaskan uji lanjut BNT, menjelaskan uji lanjut DMRT, dan menjelaskan uji lanjut kualitatif

2

MODUL 1: PENDAHULUAN

MINGGU KE -1: PENDAHULUAN

Mata kuliah Rancangan percobaan mengupas tentang

metode rancangan percobaan yang digunakan dalam suatu

penelitian. Rancangan percobaan yang akan diajarkan meliputi:

rancangan acak lengkap (RAL), rancangan acak kelompok (RAK),

RAL/RAK FAKTORIAL dan rancangan tersarang (nested design).

Cara merancang eksperiment untuk RAL/RAK, RAL/RAK Faktorial

maupun nested dengan contoh-contoh sesuai dengan ilmu pangan

dan teknologi/bioteknologi. Cara menghitung rancangan

percobaan menggunakan perangkat lunak MINITAB dan

menggunakan excel. Disamping itu juga diajarkan optimasi

prosesing pengolahan pangan atau formulasi produk pangan

dengan menggunakan rancangan percobaan kurva respon

permukaan. Rancangan kurva respon permukaan ini menggunakan

perangkat lunak Design Expert (DX) versi \Trial (Stat-Ease Inc.

USA). Ada 2 jenis rancangan percobaan yang diajarkan antara lain:

metode Central Composite Design (CCD) dan Box Behnken-Design

(BBD) (Leiviskä, 2013). Ada 2 dan 3 faktor variabel bebas untuk

CCD dan 3 variable bebas untuk metode BBD.

Materi kuliah dan praktek pemakaian minitab untuk

pemecahan soal-soal rancangan percobaan untuk metode

RAL/RAK, RAL/RAK FAKTORIAL dan Nested menyangkut

perhitungan analysis of varians atau ANOVA dan dilanjutkan

dengan uji beda untuk variabel bebas yang berbeda nyata efeknya

terhadap respon. Sedangkan untuk optimasi proses dan formula

dilakukan tahapan analysis data dan optimasi data. Dilanjutkan

dengan tahapan verifikasi data hasil prediksi optimasi software DX.

Kemudian dilanjutkan dengan uji beda dengan Ttes berpasangan

pada nilai p=0,05.

Kontrak kuliah: Kuliah dimulai tepat waktu dan diakhiri tepat

waktu sesuai dengan jumlah sks mata kuliah. Pertemuan ke 1 batas

3

toleransi 10 menit, kuliah kuliah berikutnya batas toleransi

terlambat 5 menit. Apabila mahasiswa terlambat, tidak

diperkenankan ikut kuliah. Demikian pula dosen apabila terlambat

datang tanpa memberitahu kelas, mahasiswa dapat meninggalkan

jam kuliah.

Nilai mata kuliah terdiri dari: kuis 15%, tugas terstruktur 15% dan

nilai UTS 70%.

RAL banyak digunakan dalam penelitian yang dilakukan di

laboratorium, dimana faktor lingkungan penelitian lebih terkontrol

dibandingkan dengan penelitian di lapang. Dimana bahan

penelitian syaratnya homogen, sedangkan yang berbeda hanya

perlakuan variabel bebas. Variabel bebas adalah: faktor penelitian

yang bebas dan dikontrol oleh peneliti. Contoh variabel bebas:

suhu, tekanan, konsentrasi bahan, lama waktu, pH dan lain lain.

Disamping itu ada variabel tergantung atau biasa disebut

parameter atau respon penelitian. Jenis variabel tergantung atau

respon seperti: kadar air, kadar protein, kadar glukosa, jumlah

mikroba, aktivitas antioksidan dan lain lain. Disamping itu dikenal

dalam penelitian adanya obyek atau sampel penelitian.

RAK dipilih sebagai metode rancangan percobaan apabila

bahan atau sampel penelitian tidak homogen. Metode RAL/RAK

Faktorial digunakan apabila ada 2 atau lebih jumlah variabel bebas

dan diperkirakan ada korelasi antar faktor perlakuan penelitian

seperti: antara suhu dan lama pengeringan, pH dan lama

fermentasi, ratio bahan dan lama ekstraksi bahan dan lain lain.

Metode Nested dipilih apabila ada 2 faktor variabel bebas dan ada

faktor mayor dan minor dalam perlakuan yang dipilih atau yang

akan diteliti. Dimana faktor perlakuan minor akan bersarang pada

faktor perlakuan mayor. Metode ini dipilih karena peneliti ingin

mengetahui faktor perlakuan minor dalam mayor mana yang

terbaik. Metode ini tidak mencari atau membandingkan faktor

perlakuan mayor mana yang terbaik. Hal ini harus menjadi FOKUS

atau perhatian mahasiswa dalam memilih metode rancangan

4

percobaan yang ada. Oleh karena salah memilih metode akan salah

kesimpulan penelitian yang akan dilakukan. Metode rancangan

percobaan dipilih untuk memecahkan permasalah penelitian

dalam rangka menjawab tujuan penelitian.

Pada pertemuan berikutnya akan dibahas detail ciri-ciri

khas dari tiap jenis rancangan percobaan yang akan diajarkan.

Kompetensi mahasiswa yang diharakan oleh dosen antara lain:

kemampuan mahasiswa untuk melakukan perhitungan data

mentah baik secara manual menggunakan rumus rumus excel atau

kemampuan mahasiswa untuk mengoperasikan perangkat lunak

dalam rancangan percobaan untuk mengetahui efek variabel bebas

terhadap respon, mencari perlakuan terbaik dari penelitian yang

dilakukan atau mencari optimasi proses pengolahan pangan atau

optimasi formula dari suatu produk pangan atau optimasi substrat

dalam menumbuhkan mikroba untuk menghasilkan produk hasil

fermentasi dari mikroba dalam substrat.