Asam asetat

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Asam asetat merupakan salah satu produk industri yang banyak dibutuhkan di Indonesia. Asam asetat dapat dibuat dari substrat yang mengandung alkohol, yang diperoleh dari berbagai macam bahan seperti buah buahan, kulit nanas, pulp kopi, dan air kelapa. Hasil dari fermentasi asam asetat sering disebut sebagai vinegar yang berarti sour wine. Pada saat ini cuka atau vinegar dibuat dari bahan kaya gula seperti buah anggur apel, nira kelapa, malt, gula sendiri seperti sukrosa dan glukosa, dimana pembuatannya melibatkan proses fermentasi alokohol dan fermentasi asetat secara berimbang.

Teknologi pembuatan asam asetat mungkin beragam dari pembuatan semua bahan kimia organik industri. Ada beberapa teknik yang digunakan dalam pembuatan asam asetat, diantaranya ialah; karbonilasi methanol, sintesis gas metan, oksidasi asetaldehida, oksidasi etilena, oksidasi alkana, oksidatif fermentasi, dan anaerob fermentasi. Produksi asam asetat dalam dunia industry menggunakan bantuan mikroorganisme menggunakan teknik oksidatif fermentasi dan anaerob fermentasi.

Oleh karena itu, untuk mengetahui lebih lanjut mengenai produk mikrobiologi industry yaitu asam asetat yang dapat diproduksi menggunakan mikroorganisme dengan metode fermentasi aerob dan fermentasi anaerob, maka dibuatlah makalah ini.

B.     Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari pembuatan makalah ini antara lain:

1.      Apa itu asam asetat?

2.       

C.    Tujuan

Tujuan dari pembuatan makalah ini antara lain:

D.    Manfaat

Manfaat dari pembuatan makalah ini adalah untuk menambah ..

BAB II

ISI

A.    Tinjauan Umum Asam Asetat

Asam asetat merupakan salah satu produk industri yang banyak dibutuhkan di Indonesia. Asam asetat dapat dibuat dari substrat yang mengandung etanol, yang dapat diperoleh dari berbagai macam bahan seperti buah-buahan, kulit nanas, pulp kopi, dan air kelapa. Tersedianya air kelapa dalam jumlah besar di Indonesia, yaitu lebih dari 900 juta liter per tahun merupakan potensi yang belum dimanfaatkan secara maksimal (Nurika dan Nur, 2001).

Asam asetat merupakan salah satu produk industri yang banyak dibutuhkan di Indonesia. Saat ini di Indonesia harus mengimpor asam asetat dalam jumlah yang besar, pada tahun 1993 jumlah impornya sebesar 31.613.115,200 M ton dengan nilai $14.945.208,41 (Anonim, 1994).

B.     Struktur Kimia Asam Asetat

Rumus kimia asam asetat adalah CH₃COOH atau C₂H₄O_2.. Asam asetat memiliki berat molekul sebesar 60,05. Asam asetat atau lebih dikenal dengan nama asam cuka adalah golongan asam karboksilat yang sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari yaitu digunakan sebagai pemberi rasa asam pada makanan, selain itu asam cuka digunakan untuk menurunkan pH dan sebagai zat pengawet. Asam asetat biasa digunakan pada pembuatan serat selulosa asetat, plastik, zat warna, dan obat-obatan (Sutresna, 2007).

Gambar 1. Struktur Kimia Asam Asetat

C.    Sifat Asam Asetat

Sifat-sifat dari asam asetat adalah (Kausuka, 2013):

1.      Asam asetat merupakan senyawa organik yang mengandung gugus asam karboksilat

2.      Nama : Asam etanoat, Asam asetat, Asam metanakarboksilat, Asetil hidroksida (AcOH), Hidrogen asetat (HAc), Asam cuka

3.      Pada kadar 2-12% disebut vinegar (cuka)

4.      Merupakan senyawa kimia organik yang memberikan rasa asam dan bau tajam pada vinegar

5.       Merupakan asam lemah yang bersifat korosif

6.       Dapat menyebabkan iritasi pada mata dan hidung

D.    Manfaat Asam Asetat

Kegunaan asam asett antara lain (Abdullah, 2013):

a.       Penambah rasa pada makanan dalam industri makanan

b.      Memperbaiki flavor pada pembuatan mayonaise

c.       Memperbaiki flavor dan pengawet pada pembuatan acar

d.      Antiseptic

e.       Mencegah tumbuhnya jamur pada roti

E.     Mikroorganisme Fermentasi

Bakteri asam asetat terdiri dari sekelompok gram negatif, aerobik, batang kecil motil yang mengeluarkan oksidasi tidak sempurna alkohol dan gula, menyebabkan akumulasi asam organik sebagai produk akhir. Bakteri asam asetat adalah kumpulan organisme heterogen (Fitryanita 2013).

Bakteri asam asetat yang saat ini termasuk ke dalam famili Acetobacteraceae diklasifikasikan ke dalam enam genera, yaitu (Fitryanita 2013):

1.       Acetobacter,

2.       Gluconobacter,

3.       Acidomonas,

4.       Gluconacetobacter,

5.       Asaia, dan

6.       Kozakia.

Sebagian besar bakteri asam asetat adalah mesofilik. Tetapi baru-baru ini strain yang tidak diketahui telah terisolasi yang dapat menolerir hingga 40 ^oC. Jenis strain ini dapat digunakan untuk produksi industri cuka di daerah dengan iklim yang hangat. Dari enam genera di atas, bakteri asam asetat yang biasa digunakan untuk fermentasi cuka adalah genera Acetobacter (genus I), Gluconacetobacter (genus VIII) dan Gluconobacter (genus IX). Genus Acetobactermerupakan gram negatif, bakteri batang atau kokus aerob obligat dengan ukuran 0,6-0,8 × 1,0-4,0 µ, motil atau nonmotil dengan flagela peritrichous dan biokimia oksidase negatif – katalase positif (Fitryanita 2013).

Dalam genus Gluconacetobacter, produksi cuka bakteri asam asetat dipisahkan secara pylogenetical hanya untuk sublineage B (1-3) yang terdiri dari Gluconacetobacter xylinus, Gluconacetobacter hansenii, Glunacetobacter europaeus, Gluconacetobacter oboediens, Gluconacetobacter intermedius dan Gluconacetobacter entanii. Ada beberapa faktor penting yang mempengaruhi pertumbuhan dan kelangsungan hidup bakteri asam asetat, antara lain konsentrasi etanol, konsentrasi asam asetat, oksigen, suhu, dan ketersediaan unsur hara (Fitryanita 2013).

Namun apabila fermentasi berlangsung dalam kondisi anaerob atau tidak membutuhkan oksigen, maka fermentasi brlangsung dengan bantuan bakteri yang termasuk anggota dari genus Clostridium, yang dapat mengubah gula menjadi asam asetat secara langsung, tanpa menghasilkan etanol sebagai produk perantara (Ulil dan Paramitha, 2011).

F.     Starter Asetat

Dalam proses fermentasi asetat memerlukan pembiakan murni Acetobacter yang disebut juga dengan starter. Starter adalah populasi mikroba dalam jumlah dan kondisi fisiologis yang siap diinokulasikan dengan biakan murni. Starter baru dapat digunakan 8 hari setelah diinokulasikan dengan biakan murni. Pemakaian starter tidak diizinkan terlalu banyak karena tidak ekonomis (Abdullah, 2013).

G.    Fermentasi Asam Asetat

Fermentasi adalah perubahan  kimia dalam bahan pangan yang  disebabkan oleh enzim. Enzim yang berperan dapat dihasilkan oleh  mikroorganisme atau enzim yang telah ada dalam bahan pangan. (Buckle, K.A., 1985). Proses fermentasi dapat meningkatkan ketersediaan zat-zat makanan seperti protein dan energi metabolis serta mampu memecah komponen kompleks menjadi komponen sederhana(Kompiang et al.,1994).

Fermentasi merupakan suatu  reaksi oksidasi atau reaksi dalam  system biologi yang menghasilkan  energi di mana donor dan aseptor  adalah senyawa organik. Senyawa  organik yang biasa digunakan adalah  zat gula. Senyawa tersebut akan diubah oleh reaksi reduksi dengan katalis enzim  menjadi senyawa lain. (Fardiaz & Winarno, 1984).

Pembuatan asam asetat dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu secara sintesis/khemis dan secar mikrobiologis atau fermentasi, namun demikian cara fermentasi lebih disukai, karena lebih murah, lebih praktis dan resiko kegagalan relatif lebih kecil. Pada fermentasi asam asetat dari substrat cair umumnya hanya dilakukan dua tahap fermentasi yaitu fermentasi alkohol dan fermentasi asam asetat. Fermentasi alcohol dilakukan jika bahan yang digunakan kaya akan gula namun tidak mengandung alkohol. Pada bahan yang miskin gula maka penambahan alkohol secar langsung dianggap lebih efektif daripada menambahkan gula untuk diubah menjadi alkohol (Nurika dan Nur, 2001).

Menurut Ulil dan Paramitha (2011), ada dua jalur produksi asam asetat menggunakan mikroorganisme, yaitu:

1.      Oksidatif fermentasi (fermentasi aerob)

Dalam sejarah manusia, asam asetat dalam bentuk cuka, telah dibuat melalui metode fermentasi dengan bantuan bakteri asam asetat dari genus Acetobacter. Dengan membutuhkan sedikit oksigen, bakteri ini dapat menghasilkan cuka dari berbagai bahan makanan beralkohol. Umumnya bahan yang digunakan adalah bahan makanan termasuk apel, anggur, dan fermentasi biji-bijian, gandum, beras, atau kentang mashes. Reaksi kimia keseluruhan difasilitasi oleh bakteri ini adalah:

	C2H5OH +     O2     →      CH3COOH   +  H2O   (etanol)    (oksigen)         (asam asetat)      (air)

 

Sebuah larutan alkohol dimasukan dalam reaktor dehodrogenasi dan diinokulasi dengan Acetobacter sehingga dalam beberapa bulan kemudian akan menjadi cuka. Dalam industri, proses pembuatan cuka akan berlangsung cepat dengan meningkatkan pasokan oksigen ke bakteri.

Dalam pengolahan asam asetat melalui fermentasi aerob, terjadi dua kali fermentasi yaitu (Salle, A.J., 1974) : 

a.      Fermentasi pertama

Fermentasi pembentukan alkohol  dengan yeast Saccharomyces  cerevisiae.  Pada fermentasi ini terjadi perombakan  glukosa menjadi alkohol dan gas CO₂  dengan reaksi sebagai berikut :

	C6H12O6     →      C2H5OH   + CO2

 

Etanol  adalah hasil utama fermentasi tersebut  di atas, di samping asam laktat,  asetaldehid, gliserol dan asam asetat.  Etanol yang diperoleh maksimal hanya  sekitar 15 %. Untuk memperoleh etanol  95 % dilakukan proses distilasi. Etanol  digunakan untuk minuman, zat pembunuh kuman, bahan bakar dan pelarut.

b.      Fermentasi kedua

Acetobacter aceti C2H5OH +     O2     →      CH3COOH   +  H2O

Fermentasi perubahan etanol menjadi asam asetat dan air dengan  bakteri Acetobacter aceti. Reaksi  pembentukan asam asetat dituliskan  sebagai berikut :

Reaksi yang terjadi adalah reaksi aerob karena menggunakan oksigen.  Pada fermentasi pembentukan asam asetat tersebut terjadi perubahan etanol menjadi asam asetat melalui pembentukan asetaldehid dengan reaksi sebagai berikut :

CH₃CH₂OH + ½ O₂  → CH₃CHO + H₂O

    (etanol)                      (asetaldehid)

CH₃CHO + ½ O₂   →  CH₃COOH

(Asetaldehid)                 (asam asetat)

2.      Fermentasi Anaerob

Clostridium C6H12O6         →         3CH3COOH

Metode ini menggunakan bakteri anaerob, termasuk anggota dari genus Clostridium, yang dapat mengubah gula menjadi asam asetat secara langsung, tanpa menghasilkan etanol sebagai produk perantara. Reaksi kimia secara keseluruhan dilakukan oleh bakteri ini bisa direpresentasikan sebagai (Ulil dan Paramitha, 2011):

Hal yang menguntungkan dari penggunaan metode ini dalam sudut pandang kimia industry ialah bakteri acetogenic ini dapat menghasilkan asam asetat dari satu senyawa karbon, seperti metanol, karbon monoksida, atau campuran karbon dioksida dan hidrogen. Reaksinya dapat dituliskan (Ulil dan Paramitha, 2011):

2CO₂ + 4H₂ → CH₃COOH + 2H₂O

Karena Clostridium dapat mengubah gula secara langsung menghasilkan asam asetat maka dapat menekan biaya produksi dalam artian penggunaan metode ini lebih efisien jika dibandingkan dengan metode oksidasi etanol dengan bantuan bakteri Acetobacter. Namun, yang menjadi kendala ialah bakteri Clostridium kurang toleran terhadap asam dibandingkan dengan Acetobacter sehingga ketika asam asetat terbentuk maka bakteri Clostridium akan mengalami gangguan pertumbuhan yang dapat menyebabkan kematian. Bahkan yang paling toleran asam-strain Clostridium cuka hanya dapat menghasilkan beberapa persen asam asetat, dibandingkan dengan strain Acetobacter cuka yang dapat menghasilkan hingga 20% asam asetat. Saat ini, penggunaan Acetobacter lebih efektif untuk memproduksi asam asetat dibandingkan memproduksi asam asetat dengan menggunakan Clostridium. Akibatnya meskipun bakteri acetogenic telah dikenal sejak 1940, penggunaannya dalam industri tetap dibatasi (Ulil dan Paramitha, 2011).

Uji kualitatif asam asetat dilakukan  dengan melarutkannya dalam asam  sulfat encer yang dapat memberikan  bau khas cuka saat dipanaskan,  sedangkan dengan besi (III) khlorida membentuk warna merah tua dari ion Fe3(OH)2 (CH3COO)6+ yang bila  dipanaskan akan terurai dan membentuk endapan besi (III) yang berwarna merah kecoklatan (Vogel,A.I.,1985).

Sedangkan uji kuantitatif asam asetat dilakukan dengan alkalimetri yaitu titrasi dengan larutan NaOH dengan indicator pp. Cara ini umum digunakan dalam analisa kuantitatif asam asetat (Vogel, A.I., 1961).

H.    Produk asam asetat

Salah satu produk asam asetat dalam dunia industri adalah vinegar (asam cuka). Badan urusan makanan dan obat di Amerika menggolongkan vinegar menurut bahan baku (Abdullah, 2013):

a.       Vinegar, cider vinegar, apple vinegar dibuat dari alkohol hasil fermentasi buah apel

b.      Wine vinegar, grape vinegar, produk ini dibuat dari alkohol hasil fermentasi buah anggur

c.       Malt vinegar dibuat dari fermentasi larutan glukosa

d.      Vinegar yang dibuat dengan mencampur spirit vinegar dengan perbandingan tertentu

e.       Vinegar yang dibuat dari dried apple, apple cores, dan apple peels.

f.       White destilled vinegar dan grain vinegar dibuat dengan alkohol yang terdestilasi.

Jenis jenis vinegar yang popular (Abdullah, 2013):

a.       White destilled vinegar (etanol yang telah didestilasi sebagai bahan baku)

b.      Cider vinegar (dibuat dari apple yang telah difermentasi)

c.       Wine vinegar (dibuat dari anggur kualitas rendah)

d.      Malt vinegar (dibuat dari fermentasi alkohol dann aseton terhadap mult mush atau malt yang mengandung corn atau barley yang ditambahkan pada malt)

I.       Pembuatan Vinegar

Proses pembuatan vinegar adalah sebagai berikut (Abdullah, 2013) :

1.      Filtrasi dan klasifikasi

Vinegar hasil destilasi dari tricking generator lebih besar dari bahan bahan yang tidak larut sehingga filter yang digunakan mempunyai lubang kecil. Namun vinegar lain memerlukan filter untuk mendapatkan vinegar yang jernih. Filter dengan kapasitas besar dengan klasifikasi bila ada zat aditif yang digunakan.

2.      Pembotolan

Bertujuan untuk mencegah bakteri maka harus dipasteurisasi. Botol beisi ditutup rapat lalu dipanaskan pada suhu 60-65 ^oC. Kadang vinegar dipanaskan hingga suhu 65-70 ^oC dan dengan segera botol dengan vinegar panas ditutup.

3.      Konsentrasi vinegar

Vinegar dapat dikosentrasikan dengan proses freezing. Vinegar didinginkan untuk mengetahui kadar alkohol. Sistem ini dapat dipakai tutup sp 0,2% dan lalu 25% produk diambil. Waktu cycle 12% vinegar masing masing 335 jam, vinegar yang dihasilkan dari submerged proses sangat keruh karena berisi bakteri. Untuk filtrasi kapasitas besar diperlukan filter agent dengan tangki filtering, sebaliknya jika digunakan dalam sharing vinegar tidak mengandung mikroorganisme karena telah tersaring.

J.      Faktor-Faktor dalam Produksi Asam Asetat

Faktor-faktor yang mempngaruhi produksi asam asetat adalah (Abdullah, 2013):

1.      Pemilihan mikroba

Bakteri yang dapat memenuhi syarat yaitu yang produktivitasnya tinggi dan mempunyai rasa enak. Sebagai contoh Bacterium schutzen bachil / Baterium cuvrum biasanya dipakai untuk memproduksi asam cuka biasanya dipakai asam cuka dari etanol dengan quick vinegar process, sedang Bacteruim orleanense pada proses Orleans (proses lambat)

2.      Kualitas bahan dasar

Sebagai bahan dasar adalah semua bahan yang dapat difermentasikan menjadi alkohol.bisa dari jus buah buahan seperti buah apel, anggur, jeruk, bahan bahan bergula , beer, anggur/ wine.

3.      Fermentasi oleh yeast

Sebelum fermentasi asam cuka, gula yang berasal dari bahan dasar difermentrasikan menjadi alkohol, sehingga yeast yang dipakai harus diseleksi, demikian juga faktor faktor yang mempengaruhi selama fermentasi menjadi alkohol harus diperhatikan.

4.      Keasaman (pH)

Kadar alkohol terbaik dan dapat segera difermrntasikan 10-13%. Bila kadar alkohol 14% atau lebih maka oksidasi alkohol menjadi asam cuka tidak atau kurang sempurna sebab perkembangan bakteri asam cuka terhambat. Sedang bila kadar alkohol rendah mungkin akan banyak vinegar yang hilang bahkan pada konsentrasi alkohol 1-2% ester dan asam cuka akan dioksidasi yang mengakibatkan hilangnya aroma dan flavor (aroma dan flavor menjadi jelek).

5.      Oksigen

Proses fermentasi asam cuka menjadi alkohol adalah proses oksidasi maka perlu diaerasi.

Etanol                           asetaldehid

6.      Supporting medium/ bahan penyangga

Bahan penyagga ini dimaksudkan untuk memperluas permukaan yang berhubungan dengan udara serta tempat melekatnya koloni bakteri bakteri asam cuka sehingga proses fermentasinya menjadi lebih cepat. Sebagai bahan penyangga dapat dipakai chips/ pasahan/ tatal kayu, arang, ranting anggur, tongkol jagung, dan sebagainya. Bahan penyangga tersebut tidak boleh bersifat racun, serta tidak boleh mengandung besi, tembaga, sulfur, atau ion ion lainnya yang mempengaruhi vinegar.

7.      Suhu

Suhu selama fermentasi mempengaruhi pertumbuhan dari bakteri asam cuka. Bila suhu:

a.       12-15 ^oC : pertumbuhan bakteri lambat, sel selnya menjadi gemuk, pendek.

b.      42-45 ^oC: sel bakteri akan memanjang membentuk semacam mycelium yang tidak bersekat

c.       15-34 ^oC: pertumbuhan sel normal dan cepat

Untuk fermentasi asam cuka suhu yang paling sesuai 26,7-29,4 oC, sebab bila suhu rendah fermentasi akan berjalan lambat sedang bila suhu tinggi akan banyak alkohol yang menguap bersama-sama dengan bahan bahan volatile yang membentuk flavor dan aroma dari asam cuka, sehingga asam cuka yang dihasilkan akan mempunyai flavor ataupun aroma yang kurang sedap/ enak.

BAB III

PENUTUP

A.    Kesimpulan

Kesimpulan dari penulisan makalah ini adalah :

B.     Saran

Saran yang dapat diberikan yaitu

DAFTAR PUSTAKA

Abdullah, 2013. Diktat Mikrobiologi Industri. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Semarang.

Anonim, 1994. Statistik Indonesia. Biro Pusat Statistik, Jakarta.

Buckle, K.A., 1985. Ilmu Pangan. Universitas Indonesia Press, Jakarta.

Fardiaz, Winarno, 1984. Biofermentasi dan Biosintesa Protein. Penerbit Angkasa, Bandung.

Fitryanita, N.A., 2013. Peranan Bakteri Azetobacter dalam Pembuatan Cuka Ceri. http://ayufitryanita.blogspot.com/ diakses pada tanggal 23 Desember 2013, pukul 22.13 WITA, Makassar.

Kausuka, 2013. Cara Membuat Asam Asetat dengan Fermentasi. http://kausuka.com/ diakses pada tanggal 23 Desember 2013, pukul 22.27 WITA, Makassar.

Kompiang, L.P., J. Dharma, T. Purwadaria, A. Sinurat, dan Supriyati., 1994. Protein enrichment: Study cassava enrichment melalui bioproses biologi untuk ternak monogastrik. Kumpulan Hasil-Hasil Penelitian APBN Tahun Anggaran 1993/1994. Balai Penelitian Ternak, Ciawi, Bogor.

Nurika, I., dan Nur H., 2001. Pembuatan Asam Asetat dari Air Kelapa secara Fermentasi Kontinyu menggunakan Kolom Bio-oksidasi. Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Brawijaya, Surabaya.

Salle, A.J., 1974. Fundamental Principles of Bacteriology. Tata Mc Graw Hill, New Delhi.

Sutresna, Nana., 2007. Cerdas Belajar Kimia. Grafindo Media Pratama, Bandung.

Ulil, M.A., dan Paramitha S.B.U., 2011. Tugas Prarancangan Pabrik Etil Asetat dengan Reactive Distillation Kapasitas 30.000 ton per Tahun. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Semarang.

Vogel, A.I., 1961. Vogel Text Book of Quantitatif Chemical Analysis. Longman Singapore Publisher  Ltd., Singapore.

Vogel, A.I., 1985. Buku Text Analisa  Anorganik Kualiatif Makro dan  Semi Mikro. Kalman Media  Pustaka, Jakarta.