PENGARUH SUHU DAN LAMA DISTILASI TERHADAP RENDEMEN DAN KARAKTERISTIK CUKA FERMENTASI DARI CAIRAN PULPA HASIL SAMPING FERMENTASI BIJI KAKAO
SKRIPSI
OLEH : NI KADEK WIJI ASTUTI 1111205046
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2015
i
PENGARUH SUHU DAN LAMA DISTILASI TERHADAP RENDEMEN DAN KARAKTERISTIK CUKA FERMENTASI DARI CAIRAN PULPA HASIL SAMPING FERMENTASI BIJI KAKAO
SKRIPSI
Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknologi Pertanian di Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana
OLEH : NI KADEK WIJI ASTUTI NIM : 1111205046
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2015
ii
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS UDAYANA Ni Kadek Wiji Astuti. 1111205046. Pengaruh Suhu dan Lama Distilasi terhadap Rendemen dan Karakteristik Cuka Fermentasi dari Cairan Pulpa Hasil Samping Fermentasi Biji Kakao. Dibawah bimbingan Prof. Dr. Ir. GP. Ganda Putra, MP. sebagai pembimbing I dan Prof. Ir. Nyoman Semadi Antara, MP., Ph.D. sebagai pembimbing II.
ABSTRAK Limbah cairan pulpa adalah produk sampingan yang dihasilkan selama proses fermentasi biji kakao. Cairan ini mengandung asam asetat yang dapat dimanfaatkan sebagai cuka. Metode distilasi dapat dilakukan untuk mendapatkan asam sebagai cuka kakao. Dalam penelitian ini, percobaan dilakukan untuk menentukan pengaruh suhu dan lama distilasi terhadap rendemen dan karakteristik cuka kakao dari limbah cair fermentasi kakao. Percobaan ini dirancang dengan rancangan acak kelompok dengan dua faktor percobaan, yaitu suhu dan lama distilasi. Karakteristik terbaik dari cuka kakao diuji dengan uji efektivitas. Interaksi suhu dan lama distilasi berpengaruh secara nyata terhadap rendemen cuka, tapi interaksi tidak mempengaruhi karakteristik cuka kakao. Namun, faktor tunggal suhu distilasi atau lama distilasi secara nyata mempengaruhi rendemen dan karakteristik cuka. Dengan menggunakan uji efektivitas cuka kakao yang terbaik ditemukan dengan lama distilasi 150 menit pada 90±2oC. Rendemen cuka kakao adalah 22,83% dengan total asam, kandungan asam asetat, pH, kadar alkohol, dan jumlah padatan terlarut berturut-turut adalah 0,0808 meq NaOH / g, 0,49% (w/w), 2,72 , 5,39%, dan 4,33oBrix. Kata kunci: kakao, cairan pulpa, distilasi, cuka fermentasi.
iii
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS UDAYANA Ni Kadek Wiji Astuti. 1111205046. The Effect of Distillation Temperature and Time on The Yield and Characteristics of Fermentation Vinegar from Liquid Waste of Cacao Beans Fermentation. Supervised by Prof. Dr. Ir. GP. Ganda Putra, MP. and Prof. Ir. Nyoman Semadi Antara, MP., Ph.D.
ABSTRACT Pulp liquid waste is the by-product produced during process of cacao bean fermentation. This liquid contains acetic acid which could be utilized as vinegar. Distillation method can be done to recover the acid as cacao vinegar. In present work, the experiment was done to determine the effect of distillation temperature and time on the yield and characteristics of cacao vinegar recovered from liquid waste of cacao fermentation. The experiment was designed by randomized block design with two factors of experiment, namely temperature and time of distillation. The best characteristic of cacao vinegar was examined by the test of effectiveness. The interaction of temperature and time of distillation affected significantly the yield of vinegar, but the interaction did not affect the characteristics of cacao vinegar. However, the single factor of distillation temperature or distillation time significantly affected the yield and the characteristics of vinegar as well. By using effectiveness test the best of cacao vinegar was found on distillation time of 150 minute at 90±2oC. The yield of cacao vinegar was 22.83% with the total of acid, acetic acid content, pH, alcohol content, and total of soluble solid were 0.0808 meq NaOH/g, 0.49% (w/w), 2.72, 5.39%, and 4.33oBrix, respectively. Keyword : cacao, watery sweatings, distillation, cacao vinegar.
iv
RINGKASAN
Kakao (Theobroma cacao Linn) atau lazim pula disebut tanaman cokelat, merupakan komoditas perkebunan andalan yang terus dipacu pengembangannya, terutama untuk meningkatkan ekspor non migas. Selain itu juga digunakan untuk memenuhi kebutuhan beberapa industri dalam negeri, seperti : industri makanan dan minuman, farmasi dan kosmetika. Dewasa ini, perkebunan kakao berkembang cukup pesat, baik peningkatan luas areal tanaman maupun peningkatan mutu produksi biji kakao kering. Sampai dengan tahun 2014 luas areal perkebunan kakao Indonesia telah mencapai 1.732.641 ha, dengan produksi mencapai 712.231 ton biji kakao kering (Ditjen Perkebunan, 2014). Tahapan pengolahan yang dianggap paling dominan mempengaruhi mutu hasil biji kakao kering adalah fermentasi (Alamsyah, 1991). Fermentasi biji kakao bertujuan untuk menghancurkan pulpa dan mengusahakan kondisi untuk terjadinya reaksi kimia dan biokimia dalam keping biji yang berperan bagi pembentukan prekursor cita rasa dan warna coklat. Pulpa yang telah hancur akan mudah lepas dari biji, sehingga membentuk cairan pulpa (watery sweatings) yang menetes keluar dari tumpukan biji dan biji kakao menjadi bersih dan cepat kering (Haryadi dan Supriyanto, 1991). Pulpa biji kakao adalah selaput berlendir berwarna putih yang membungkus biji kakao, terdapat sekitar 25-30% dari berat biji, diantaranya mengandung gula dengan kadar yang relatif tinggi, sekitar 1013% (Lopez, 1986). Selama fermentasi dapat dihasilkan cairan pulpa 15-20% dari berat biji kakao yang difermentasi (Ganda-Putra et al., 2008). Cairan pulpa sebagai hasil samping selama fermentasi biji kakao mengandung asam asetat atau asam cuka, asam laktat dan alkohol. Asam-asam organik tersebut terbentuk dari fermentasi gula yang terkandung dalam pulpa biji kakao. Asam asetat sebagai salah satu kandungan cairan pulpa mempunyai nilai ekonomis yang tinggi apabila digunakan sebagai bahan baku cuka fermentasi. Potensi cairan pulpa yang cukup besar tersebut selama ini belum diketahui oleh masyarakat umum, sehingga sering terjadi permasalahan limbah pada saat proses pengolahan awal kakao. Melalui kasus ini, maka dilakukan penelitian dengan harapan dapat mengurangi limbah pulpa kakao dengan menghasilkan produk cuka
v
fermentasi yang tentunya sangat bermanfaat. Limbah cairan pulpa hasil fermentasi tersebut dapat didistilasi untuk memproduksi cuka fermentasi. Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan. Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu. Tujuan penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh suhu dan lama distilasi terhadap rendemen dan karakteristik cuka fermentasi yang dihasilkan dari cairan pulpa limbah hasil samping fermentasi biji kakao, serta menentukan suhu dan lama distilasi untuk menghasilkan rendemen dan karakteristik cuka fermentasi terbaik. Penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan nilai tambah hasil perkebunan kakao. Disamping itu, pengolahan ini dapat memberdayakan industri pengolahan kakao Indonesia agar sebesar-besarnya memanfaatkan hasil samping dari proses pengolahan kakao dalam rangka menunjang program ketahanan dan keamanan pangan. Percobaan dalam penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Kelompok pola faktorial 2 faktor. Faktor I adalah suhu proses distilasi yang terdiri dari 2 taraf yaitu 90±2oC, 100±2oC dan faktor II adalah lama proses distilasi yang terdiri dari 5 taraf yaitu 30, 60, 90, 120, 150 menit. Dari faktor-faktor tersebut diperoleh 10 kombinasi perlakuan, yang dikelompokkan menjadi 3, sehingga diperoleh 30 unit percobaan. Data yang diperoleh dianalisis dengan analisis variansi dan dilanjutkan dengan uji Duncan 5% bila perlakuan berpengaruh signifikan (p<0,05). Indek efektivitas digunakan untuk menentukan suhu dan lama distilasi yang menghasilkan rendemen dan karakteristik cuka fermentasi terbaik. Variabel yang diamati pada penelitian ini adalah rendemen, total asam, kadar asam asetat, pH, kadar alkohol, dan total padatan terlarut. Hasil penelitian menunjukkan perlakuan suhu distilasi berpengaruh terhadap rendemen distilat, pH, alkohol, total asam, asam asetat, dan total padatan terlarut. Perlakuan lama distilasi berpengaruh terhadap rendemen distilat, alkohol, dan total padatan terlarut, tetapi tidak berpengaruh terhadap pH, total asam, dan
vi
asam asetat. Interaksi perlakuan suhu dan lama distilasi berpengaruh terhadap rendemen distilat, tetapi tidak berpengaruh terhadap pH, alkohol, total asam, asam asetat, dan total padatan terlarut. Berdasarkan uji efektivitas perlakuan suhu distilasi 90±2oC dengan lama distilasi 150 menit mampu menghasilkan cuka fermentasi dengan proses distilasi terbaik. Perlakuan suhu distilasi 90±2oC dan lama distilasi 150 menit menghasilkan rendemen distilat sebesar 22,83% v/v, kadar total asam 0,08 meq NaOH/g, persentase kadar asam asetat 0,49% b/b, pH 2,72, kadar alkohol 5,39%, dan total padatan terlarut 4,33.
vii
Skripsi ini telah mendapatkan persetujuan pembimbing
Dosen pembimbing I
Dosen pembimbing II
Prof. Dr. Ir. GP. Ganda Putra, MP. NIP. 19620930 198803 1 001
Prof. Ir. N. Semadi Antara, MP., Ph.D. NIP. 19610923 198702 1 001
Mengesahkan, Dekan Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana
Dr. Ir. I Dewa Gede Mayun Permana, MS NIP. 19591107 198603 1 004
Tanggal Lulus :……………
viii
………
RIWAYAT HIDUP
Ni Kadek Wiji Astuti dilahirkan di Mendoyo pada tanggal 24 Maret 1992. Penulis merupakan anak kedua dari 2 bersaudara pasangan I Gung Wiasa (ayah) dengan Ni Luh Suji (ibu). Penulis memulai pendidikan sekolah dasar di SD Negeri 2 Mendoyo Dangin Tukad dari tahun 1998 sampai 2004, kemudian melanjutkan ke SMP di SMP Negeri 2 Mendoyo dari tahun 2004 sampai dengan tahun 2007. Penulis kemudian melanjutkan pendidikan ke jenjang pendidikan menengah atas di SMA Negeri 1 Negara dan tamat pada tahun 2010. Melalui jalur PMDK I pada tahun 2011 penulis diterima menjadi mahasiswi di Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana. Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif sebagai panitia pelaksana maupun panitia pengarah pada kegiatan-kegiatan kemahasiswaan di lingkungan Fakultas Teknologi Pertanian.
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadiran Tuhan Yang Maha Esa, Ida Sang Hyang Widhi Wasa yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi yang berjudul “Pengaruh Suhu dan Lama Distilasi terhadap Rendemen dan Karakteristik Cuka Fermentasi dari Cairan Pulpa Hasil Samping Fermentasi Biji Kakao” ini diajukan sebagai salah satu syarat dalam memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian, di Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana, Bali. Pada kesempatan ini dengan segala kerendahan hati penulis ingin mengucapkan rasa terimakasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada ; 1. Bapak Prof. Dr. Ir. GP. Ganda Putra, MP. dan Prof. Ir. Nyoman Semadi Antara, MP., Ph.D. selaku dosen pembimbing I dan II yang telah banyak memberi bimbingan, arahan, dan saran dalam penyelesaian skripsi ini. 2. Kepada penyandang dana Hibah Penelitian Unggulan Perguruan Tinggi yang diketuai oleh Bapak Prof. Dr. Ir. GP. Ganda Putra, MP. yang telah membantu dana untuk penelitian ini. 3. Bapak Dr. Ir. I Dewa Gede Mayun Permana, MS. selaku Dekan Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana. 4. Ibu Ir. Amna Hartiati, MP. selaku Ketua Jurusan Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana. 5. Bapak dan Ibu dosen di Jurusan TIP, Ibu Dr. Ir. Ni Made Wartini, MP., Ibu Dewa Ayu Anom Yuarini, S.TP., M.Agb., dan Bapak Ir. Ida Bagus Wayan Gunam, MP., Ph.D. selaku dosen penguji yang telah banyak memberi saran, masukkan dalam penyempurnaan skripsi ini. 6. Keluarga yang telah banyak memberi doa, motivasi, dan dukungan moral maupun material dalam menyelesaikan skripsi ini. 7. Yunix Citra Widari, S.S., Hendra Darma, S.TP., dan Donny Artawan, S.Kom., terimakasih atas segala bantuannya dan dukungannya selama perkuliahan hingga penyusunan skripsi ini. 8. Bapak/Ibu dosen, Kepala laboran beserta staf, seluruh pegawai Fakultas Teknologi Pertanian, teman-teman angkatan 2009, 2010 dan 2011, serta x
semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu penulis. Tentunya apa yang penulis kemukakan dalam skripsi ini sangat terbatas dan belumlah sempurna. Maka dari itu, penulis mohon saran maupun kritik yang bertujuan memperbaiki dan bersifat membangun dari pembaca sekalian yang nantinya dapat berguna bagi penyempurnaan skripsi ini. Namun demikian, penulis tetap berharap agar skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Bukit Jimbaran, Agustus 2015
Penulis
xi
DAFTAR ISI Halaman JUDUL ............................................................................................................... i HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... ii ABSTRAK ........................................................................................................ iii RINGKASAN .................................................................................................... v HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... viii RIWAYAT HIDUP ......................................................................................... ix KATA PENGANTAR ....................................................................................... x DAFTAR ISI .................................................................................................... xii DAFTAR TABEL ........................................................................................... xv DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xvi I. PENDAHULUAN .......................................................................................... 1 1.1. Latar Belakang ........................................................................................... 1 1.2. Rumusan Masalah ..................................................................................... 3 1.3. Hipotesis .................................................................................................... 3 1.4. Tujuan ........................................................................................................ 3 1.5. Manfaat ...................................................................................................... 4 II. TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................... 5 2.1. Tanaman Kakao ....................................................................................... 5 2.2. Buah Kakao .............................................................................................. 6 2.3. Pengolahan Kakao ................................................................................... 7 2.4. Mekanisme Fermentasi Kakao ................................................................. 9 2.5. Penghancuran Pulpa .............................................................................. 11
xii
2.6. Hasil Samping Fermentasi...................................................................... 13 2.7. Cuka Fermentasi ..................................................................................... 14 2.8. Proses Distilasi ...................................................................................... 17 III. METODE PENELITIAN ......................................................................... 20 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian .............................................................. 20 3.2. Bahan dan Alat .................................................................................... 20 3.2.1. Bahan .......................................................................................... 20 3.2.2. Alat ............................................................................................. 20 3.3. Rancangan Penelitian .......................................................................... 21 3.4. Pelaksanaan Penelitian ......................................................................... 21 3.5. Variabel yang Diamati ......................................................................... 23 3.5.1. Rendemen cuka fermentasi ........................................................ 24 3.5.2. Penentuan pH cuka fermentasi .................................................. 24 3.5.3. Kadar alkohol ............................................................................. 24 3.5.4. Total asam ................................................................................. 25 3.5.5. Kadar asam asetat ..................................................................... 25 3.5.6. Total padatan terlarut ................................................................ 26 3.6. Analisis Data ....................................................................................... 26 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................. 27 4.1. Rendemen Distilat ............................................................................... 27 4.2. Total Asam ......................................................................................... 28 4.3. Asam Asetat ........................................................................................ 28 4.4. pH ........................................................................................................ 29 4.5. Alkohol ............................................................................................... 30
xiii
4.6. Total Padatan Terlarut ......................................................................... 32 4.7. Hasil Uji Efektivitas ............................................................................ 33 V. KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................... 36 5.1. Kesimpulan ............................................................................................. 36 5.2. Saran ...................................................................................................... 36 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 37 LAMPIRAN ..................................................................................................... 41
xiv
DAFTAR TABEL
No.
Judul
Halaman
1.
Perubahan komposisi pulpa.................................................................... 10
2.
Standar mutu cuka fermentasi menurut SNI 01 - 4371 – 1996 ............. 16
3.
Sifat fisika dan sifat kimia asam asetat ................................................. 17
4.
Nilai rata-rata rendemen distilat cuka fermentasi dengan perlakuan suhu dan perlakuan lama distilasi (% v/v) ............................ 27
5.
Nilai rata-rata total asam distilat cuka fermentasi dengan perlakuan suhu dan perlakuan lama distilasi (meq NaOH/g) ................ 28
6.
Nilai rata-rata asam asetat distilat cuka fermentasi dengan perlakuan suhu dan perlakuan lama distilasi (% b/b) ............................ 29
7.
Nilai rata-rata pH distilat cuka fermentasi dengan perlakuan suhu dan perlakuan lama distilasi .......................................... 30
8.
Nilai rata-rata persentase alkohol distilat cuka fermentasi dengan perlakuan suhu dan perlakuan lama distilasi (%) .................................. 31
9.
Nilai rata-rata total padatan terlarut distilat cuka fermentasi dengan perlakuan suhu dan perlakuan lama distilasi ......................................... 32
10.
Hasil pengujian efektifitas untuk menentukan perlakuan terbaik distilat cuka fermentasi ........................................................................... 34
xv
DAFTAR LAMPIRAN
No.
Judul
Halaman
1.
Tabel konversi bj dengan kadar alkohol ................................................ 41
2.
Analisis statistik rendemen distilat ........................................................ 42
3.
Analisis statistik total asam .................................................................... 52
4.
Analisis statistik asam asetat .................................................................. 55
5.
Analisis statistik pH distilat ................................................................... 58
6.
Analisis statistik alkohol ........................................................................ 61
7.
Analisis statistik total padatan terlarut ................................................... 65
8.
Uji efektivitas ........................................................................................ 69
9.
Kuisioner uji efektivitas ......................................................................... 70
10.
Hasil uji efektivitas ................................................................................. 71
11.
Foto penelitian ........................................................................................ 72
xvi
