## PEMBUATAN ALKOHOL MENGGUNAKAN BAHAN BAKU KULIT BUAH NANAS DENGAN CARA FERMENTASI
( APLIKASI RESPONSE SURFACE METHODOLOGY )
Ahmad Shobib, St. Muryanto
1 Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas 17 Agustus 1945 Semarang Jl. Pawiyatan Luhur Bendan Duwur Semarang 50235
Email : ahmadshobib@gmail.com

## ABSTRAK
Fermentasi buah nanas melalui proses hidrolisa dapat menghasilkan alkohol dan hasil samping  berupa  ampas  yang  dapat  digunakan  sebagai  pakan  ternak.  Alkohol  yang dihasilkan  dapat  digunakan  sebagai  bahan  pelarut  obat  –  obatan,  kosmetik  maupun sebagai bahan minuman seperti anggur. Tujuan dari penelitian ini untuk mempelajari variabel yang berpengaruh secara signifikan dan tidak signifikan serta kondisi optimal yang  dapat  diperoleh  selama  fermentasi  kulit  buah  nanas  menggunakan  ragi sacharomyces  cereveceae.  Metode  yang  digunakan  dalam  perancangan    penelitian yaitu  metode  Box-Bhenken  Design  dan  menggunakan  analisa  Response  Surface Methodology  untuk menghitung hasil penelitian. Dari hasil penelitian diketahui bahwa variabel yang berpengaruh secara signifikan yaitu % starter, sedangkan variabel waktu dan  pH  tidak  berpengaruh  secara  signifikan.  Kadar  alkohol  yang  dihasilkan  yaitu 3,83304  dengan  kondisi  optimal  pada  waktu  48,6370  jam,  pH  5,3182  dan  14,5910  % yeast .

## Kata kunci: alkohol, Box-Bhenken Design

## 1. PENDAHULUAN
Dengan makin berkembangnya industri-industri pengolahan hasil pertanian seperti pabrik pengalengan  buah-buahan,  makin  meningkat  pula permasalahan yang harus dihadapi dalam mengatasi  menumpuknya  hasil  samping  atau limbah dari pabrik-pabrik tersebut. Sebagian besar hasil  limbah  pertanian  bisa  dimanfaatkan  sebagai pakan  ternak,  tetapi  kebanyakan  hanya  dibuang dan  menjadi  sampah.  Salah  satu  limbah  hasil pertanian  adalah  limbah  buah  nanas  yang merupakan buangan dari limbah pabrik pengolahan buah  dan  pasar  buah.  Limbah  dari  jumlah  limbah nanas  ini  cukup  besar,  karena  buah  nanas merupakan  salah  satu  komoditi  buah  yang  cukup penting  dan  menarik.  Penelitian  ini  dilakukan dengan cara  fermentasi kulit buah nanas menggunakan  ragi sacharomyces  cereveceae. Metode  yang  dipilih  yaitu  metode  Box-Bhenken Design  dengan  jumlah  15  percobaan,  metode  ini dipilih  karena  meminimalkan  jumlah  percobaan dan mengotimalkan efek variabel yang digunakan. Manfaat  dari  penelitian  ini  yaitu  untuk  membuat alternatif  lain  dalam  industri  pembuatan  alkohol, untuk mengurangi limbah pabrik  pengolahan buah dan    limbah  dari  pasar  buah.  hasil  samping pembuatan alkohol dari kulit nanas  berupa ampas kulit  nanas  bisa  dimanfaatkan  kembali  sebagai pakan  ternak  sehingga  tidak  ada  bahan  yang terbuang. Alkohol yang dihasilkan dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan senyawa
organik  antara  lain  seperti  asam  asetat, pelarut  pembuatan  pernis,  minyak  wangi, sprirtus  dan  sebagai  bahan  bakar  (Ani Melani, 2012).

## 2.  METODOLOGI
Untuk meminimalkan jumlah  percobaan, Box-Bhenken Design dari percobaan digunakan  untuk  mengoptimalkan  efek  dari variabel  yang  digunakan.  Matriks  desain dari  berbagai  proses,  15  percobaan,  serta tingkat  masing-masing  faktor  ditunjukkan dalam  tabel  1  .  Menurut  Box-Bhenken Design,  kondisi  optimal  diestimasikan menggunakan fungsi polinomial orde kedua dimana  korelasi  antara  faktor  yang  diteliti dan  respon  dihasilkan.  bentuk  umum  dari persamaan ini adalah:
E(y) = β0 + ∑ 𝜷 𝟑 𝒊 = 𝟏 iXi + ∑ 𝟑 𝒊 = 𝟏 ∑ 𝜷 𝟑 𝒋 = 𝟏 ijXiXj + ∑ 𝜷 𝟑 𝒊 = 𝟏 iiXi 2
Dimana y = perkiraan variabel respon Xi = variabel bebas β0, βi, βii,dan βij = parameter regresi
Software  package,  design-expert  6.1, state ease, Inc., Minneapolis, USA, digunakan  untuk  analisis  regresi  data eksperimen  dan  untuk  plot  permukaan respons. Analisis varians (anova) digunakan
untuk  memperkirakan  parameter  statistik. Tingkat  kesesuaian  hasil  eksperimen  dengan persamaan  model  polinomial  dinyatakan  oleh koefisien determinasi, r2. Uji-f digunakan untuk memperkirakan  signifikansi  semua  istilah dalam  persamaan  polinomial  dalam  interval kepercayaan  95%  (Said  M.El-Sheikh  dkk, 2014).

## Tabel 1. Rancangan Percobaan Three - Factorial Box – Bhenken Experimental
Design
Faktor 1     faktor 2      faktor 3
Formula A. Waktu      B.pH C. % Yeast 1 -1 -1 0
2 1 -1 0 3 -1 1 0 4 1 1 0 5 -1 0 -1 6 1 0 -1 7 -1 0 1 8 1 0 1
9 0 -1 -1 10      0 1 -1 11      0 -1 1 12      0 1 1 13       0 0 0 14      0 0 0 15       0 0 0 Tabel 2. Variabel Berubah kompone n variabel -1 0 1 1 waktu ( JAM) 24 48 72 2 pH 4 5 6 3 % yeast 5%  10% 15%
Langkah-langkah percobaan
a. Pembuatan Starter
- kulit buah nanas dicuci sampai bersih
- timbang  100  gr,  tambahkan  aquadest  200 ml lalu blender
- hidrolisa dengan HCl 0,3 N 10 % dari berat media selama 30 menit
- dinginkan,  tambahkan  nutrien  berupa  125 mg (NH 4 ) 2 SO 4 dan 125 mg KH 2 PO 4. - filtrat diatur pH 4,0
- Pindahkan  kedalam  erlenmeyer  yang  telah disterilkan  dan  ditambah  1  gram  ragi (sacharomyces cereviceae)
b. Pembuatan Substrat
- kulit buah nanas dicuci sampai bersih
- timbang  100  gr,  tambahkan  aquadest  200 ml lalu blender
- hidrolisa dengan HCl 0,3 N 100 % dari berat media selama 30 menit
- dinginkan, tambahkan nutrien berupa 125 mg (NH 4 ) 2 SO 4 dan 125 mg KH 2 PO 4.
c. Fermentasi - Larutan substrat diatur pH sesuai kebutuhan (4,5,6) - Tambah dengan larutan starter ( 5%, 10%,
15%)
- Masukkan kedalam alat fermentasi
- Fermentasi selama ( 24 jam, 48 jam, 72 jam)
- Hasil fermentasi disaring
d. Analisa Hasil
- Hasil fermentasi yang sudah disaring dimasukkan kedalam labu destilasi - Destilasi pada suhu 78 o C - Hasil destilasi dimasukkan kedalam pignometer  dan  ditimbang  untuk  mengetahui berat dan densitasnya
- Dari densutas diketahui kadar alkohol dengan cara  interpolasi  pada  tabel  hubungan  densitas dengan kadar alkohol pada campuran alkohol- air

## 3.  HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari  analisa  hasil  yang  dilakukan,  diperoleh kadar alkohol pada tabel 3.
Formula Faktor 1 Faktor 2 Faktor 3 Hasil Waktu ( jam ) pH % Yeast Kadar alkohol ( % ) 1 24 4 10 1.2
2 72 4 10 3.9
3 24 6 10 1.7 4
72 6 10 3 5
24 5 5 1 6 72 5 5 4.2 7 24 5 15 1.4
8 72 5 15 4.4
9 48 4 5 2.3
10
48 6 5 2.5
11
48 4 15 2.8
12 48 6 15 3.5 13
48 5 10 3.2 14
48 5 10 3.2
15 48 5 10 3.2 (perry’s, 2008 )

## 1.1 Analisa  Optimasi  Variabel  Dengan  Respon Surface Methodologi
Sesuai  dengan  hasil  eksperimen  di  atas  dapat dibuat  persamaan  optimasi,  sehingga  persamaan sebagai berikut :
Kadar alkohol (%) = -2.8719 + 0.01724X - 0.0006407X 2 + 1.2899Y -   0.1039Y 2
+ 0.2616Z - 0.0006209Z 2 + 0.005208XY + 0.002291XZ - 0.0412YZ
Dimana : X : Waktu (Jam); Y: pH; Z: %Yeast
Dengan  memasukkan  nilai  variabel  optimum ke  dalam  persamaan  optimasi,  maka  nilai prediksi  kadar  alkohol  (%)  optimum  dapat
ditemukan.  Hasil  perhitungan  kadar  alkohol optimum dapat dilihat pada Tabel 4.

## Tabel 4. Kadar Alkohol Optimum
Gambar 1. Grafik 3D Optimasi Variabel Dengan Respon Kadar Alkohol (%)
Grafik 3D optimasi menggambarkan hubungan  antar  variabel  dengan  respon  kadar alkohol  (%).    Berdasarkan  grafik  3D  optimasi tersebut  kita  dapat  melihat  hubungan  antar variable (pH dan waktu, pH dan Yeast (%) dan waktu  dan  yeast)  terhadap  kadar  alkohol  (%). Optimasi grafik tiga dimensi terdiri dari sumbu x,y,  dan  z,  dimana  sumbu  x  dan  y  adalah variabelnya  sedangkan  sumbu  z  menunjukan nilai konversi  yang dapat dicapai dari interaksi dua  variabel.  Berdasarkan  grafik  maka  dapat dilihat  titik-titik  interaksi,  dimana  interaksi paling banyak optimal diwilayah merah tua.

## 1.2 Analisa Anova
Analisa
ANOVA
digunakan untuk
mengetahui  keseluruhan  variable  berpengaruh secara  signifikan  atau  tidak. Analisis  Variance (ANOVA)  untuk  respon  kadar  alkohol  (%) disajikan  pada  Tabel  6. Pengaruh  signifikansi suatu  faktor  dari  Tabel    6  dilihat    dari  F  dan  p value.  p-    value  adalah  probabilitas  menolak hipotesis nol dari penelitian ketika hipotesis nol itu sebenarnya benar, nilai  dari p-value kurang dari  0,05  dengan  ketelitian  95%  menunjukkan variabel  tersebut  berpengaruh  signifikan.  F- value  merupakan  rasio  antara  MSF  (Mean Squares    of    Factor)  terhadap  MSE  (Mean Squares  of  Error).  Sebuah  faktor  dikatakan memiliki  pengaruh  signifikan  apabila  F-  value lebih  besar  dari  F-tabel.(  Zivorad  R.  Lazic, 2004 ).
Tabel 5. ANOVA (Analysis of Variance) optimasi variabel dengan respon kadar alkohol (%)
Kesesuaian  persamaan  model  untuk  massa timbangan  respon  dapat  dinilai  oleh  beberapa kriteria.  Hasil  ANOVA  menunjukkan  respon kadar alkohol (%) memiliki koefisien determinasi diperoleh R 2 = 0,964. Ini menunjukkan hanya 3,6 %  dari  total  variasi  yang  tidak  sesuai  dengan model kesetaraan, sedangkan kesesuaian persamaan  model  dengan  respon  kadar  alkohol (%)  diuji  dengan  statis  Fisher  (F).  Nilai  dari model  -nilai  F  dibandingkan  dengan  F  -  tabel, menyediakan  bahwa  F  -nilai  (13.1761)  untuk setiap  efek  dan  untuk  F  -  tabel  (9;  6;  0,05) diperoleh  4,1.  Berdasarkan  hasil  untuk  respon kadar  alkohol.  ANOVA,  F  -nilai  lebih  besar  dari F  -  tabel  .  Ini  membuktikan  efek  yang  signifikan pada variabel respon kadar alkohol (%). Perkiraan serupa  dapat  dilihat  pada  Bagan  Pareto,  seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar  2. Grafik  Pareto  optimasi  variabel dengan respons kadar alkohol (mg)
Grafik  pareto  digunakan  untuk  mengetahui variable  yang  paling  berpengaruh  dan  tidak
berpengaruh  secara  signifikan.  Nilai  p  -  value lebih  dari  0,05  menunjukkan  bahwa  variabel memiliki  efek  yang  signifikan,  semakin  pendek batang  maka  semakin  tidak  signifikan  karena semakin  menjauhi  nilai  dari  p  =  0,05.  Pareto chart  menunjukkan  variabel-variabel  optimasi pada  respon  kadar  alkohol  (mg).  Variabel  yang memiliki  pengaruh  yang  signifikan  adalah  Yeast (%)  sedangkan  pengaruh  Waktu  (jam)  dan  pH dan  interaksi  variabelnya  memberikan  pengaruh yang  tidak  signifikan  pada  respon  kadar  alkohol (%).

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  uji  yang  diperoleh  maka dapat  disimpulkan  bahwa  variable  waktu  (jam) dan  pH  memberikan  pengaruh  yang  tidak signifikan  pada  respon  kadar  alkohol  (%) sedangkan  Variabel  yang  memiliki  pengaruh paling  signifikan  adalah  Yeast  (%).  Dengan memasukkan  nilai  variabel  optimum  ke  dalam persamaan  optimasi,  maka  kadar  alkohol  (%) optimum  dapat  ditemukan  sebesar  3.83304  %
ISSN 2527-614X, e-ISSN 2541-5891
dengan  kondisi  optimum  waktu  (  jam  )(X) 48.6370,  pH  (  Y  )  5.3182,  dan  yeast  (%)(Z) 14.5910.

## SARAN
Perlu  dilakukan  penelitian  lebih  lanjut dengan  menggunakan  katalisator  asam  lain  dan menggunakan  alat  destilasi  yang  lebih  sesuai seperti  destilasi  vacum  agar  alkohol  yang dihasilkan lebih tinggi kadarnya.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Dengan  segala  kerendahan  hati  penyusun mengucapkan terimakasih kepada Jajaran Dekanat Fakultas Teknik Universitas 17 Agustus 1945 Semarang yang memberikan support dalam hal  pendanaan,  Program  Studi  Teknik  Kimia Universitas  17  Agustus  1945  Semarang  yang telah memfasilitasi Laboratorium sehingga kami dapat  melakukan  dan  menyelesaikan  penelitian. Tak  lupa  teman  teman  yang  selalu  memberikan motivasi  serta  semua  pihak  yang  tidak  bisa penyusun sebutkan satu persatu.

## DAFTAR PUSTAKA
Melani  ani,  2012, Fermentasi  Limbah  Buah Nanas  Dengan  Scharomyces  Cereviceae Menggunakan  Proses  Hidrolisis ,  Berkala
Teknik  Vol.  2  No.  4  Maret  2012, Universitas Muhammadiyah Palembang.
S.M.  El-Sheikh  et  al,  2014,  Preparation  Of Superhydropobic Nanocalcite Cristals Using Box-Bhenken  Design,  Arabian  Jurnal  of Chemistry, King Saud University.
Lazic, Zivorad R. 2004 Design of Experiments in  Chemical  Engineering,  Lenzing  Fibers Corporation. Morristown.
Perry,  R.H,  and  Green,  D.W.  2008.  Perry’s Chemical  Engineers,  7th  ed.  McGraw  Hill Companies Inc. USA.
Widayat  et  al,  2012,  Optimization  Process  of Biodiesel  Production  From  Nyamplung Seed ( calaphyllum inophyllum L ) Using In
Situ  Process  and  Ultrasonic  Assisted, Diponegoro University.