A.    Definisi Asam AsetatAsam asetat dalam ilmu kimia disebut juga acetid acid atau acidum aceticum, akan tetapi 

dikalangan masyarakat asam asetat biasa disebut cuka atau asam cuka. Asam cuka merupakan cairan yang rasanya masam yang pembuatanya melalui proses fermentasi alcohol dan fermentasi asetat yang didapat dari bahan kaya gula seperti anggur, apel, nira kelapa, malt, gula dan sebagainya. Asam asetat dengan kadar kurang lebih 25% beredar bebas dipasaran dan biasanya ada yang bermerek dan ada yang tidak bermerek.

Fermentasi merupakan proses mikrobiologi yang dikendalikan oleh manusia untuk memperoleh produk yang berguna, dimana terjadi pemecahan karbohidrat dan asam amino secara anaerob. Peruraian dari kompleks menjadi sederhana dengan bantuan mikroorganisme sehingga menghasilkan energi

Industri fermentasi di negara-negara maju sudah berkembang sedemikian pesatnya, termasuk dalam produksi hasil-hasil pemecahan atau metabolit primer oleh mikroba (asam, asam amino, alkohol), hasil metabolit sekunder (antibiotik, toksin), produksi masa sel (protein sel tunggal), enzim, dan sebagainya. Mikroba yang umum digunakan dalam industri fermentasi termasuk dalam bakteri dan fungi tingkat rendah yaitu kapang dan khamir.             Berdasarkan Silcox dan Lee, proses fermentasi yang baik adalah:1.      Mikroorganisme dapat membentuk produk yang diinginkan2.      Organisme ini harus berpropagasi secara cepat dan dapat mempertahankan keseragaman         biologis, sehingga memberikan yield yang dapat diprediksi.3.      Raw material sebagai substrat ekonomis4.      Yieldnya dapat diterima5.      Fermentasi cepat6.      Produk mudah diambil dan dimurnikan

Asam asetat memiliki beberapa nama antara lain asam etanoat, vinegar (mengandung minimal 4 gram asam asetat per 100 larutan), atau asam cuka. Asam asetat merupakan senyawa organik yang mengandung gugus asam karboksilat. Rumus molekul dari asam asetat adalah C2H4O2. Rumus ini seringkali ditulis dalam bentuk CH3-COOH, CH3COOH, atau CH3CO2H. Asam asetat memiliki sifat antara lain :

 Berat molekul 60,05  berupa cairan jernih (tidak berwarna)  berbau khas  mudah larut dalam air, alkohol, dan eter  larutan asam asetat dalam air merupakan sebuah asam lemah (korosif)  asam asetat bebas-air membentuk kristal mirip es pada 16,7°C, sedikit di bawah suhu ruang  mempunyai titik didih 118,1 oC  mempunyai titik beku 16,7 oC  Spesific grafity 1,049

B. Bahan Baku dalam proses fermentasi pembuatan asam asetat

Berbagai produk hasil pertanian yang mengandung gula yang tinggi dapat digunakan sebagai bahan baku untuk memproduksi cuka, misalnya, buah-buahan, kentang, biji-bijian, bahan yang mengandung cukup banyak gula, atau alcohol1. Bakteri Asam Asetat

Golongan bakteri yang mengoksidasi etanol menjadi asam asetat diklasifikasikan menjadi 2 genera yaitu:

1.Gluconobacter   Mengoksidasi etanol menjadi asam asetat.2.Acetobacter   Mengoksidasi asam asetat lebih lanjut menjadi O2 dan H2O.

Bakteri asam asetat mempunyai kemampuan membentuk asam dari alkohol secara oksidasi diekspresikan ke dalam medium.Bakteri ini termasuk bakteri gram negatif yang bergerak lambat dengan flagella peritrik,memiliki toleransi terhadap asam yang tinggi,dan aktivitas peptolitik yang rendah. Fermentasi asam asetat dilakukan oleh bakteri asam asetat terhadap larutan yamg mengandung alkohol.Bakteri asam asetat tersebut termasuk dalam famili Pseudomonadaceae yang memiliki ciri-ciri sebagai berikut:

● Sel berbentuk batang pendek atau bola● Bakteri gram negatif● Sel bergerak dan tidak bergerak● Tidak mempunyai endospora● Tidak bersifat patogen● Bersifat aerob● Energi diperoleh dari oksidasi etanol menjadi asam asetat● Mampu hidup dalam air, padatan, daun, buah, dan lain-lain.

Bakteri asam asetat digolongkan menjadi peroksidan jika mampu menumpuk asetat. Contoh peroksidan:Acetobacter acetii dan Acetobacter pasterinum. Acetobacter acetii merupakan bakteri gram negatif yang bergerak menggunakan peritrich flagella,merupakan bakteri aerob obligat,tidak membentuk endospora dan dapat tumbuh dimana-mana.

Gambar 1.    Acetobacter aceti   

2. Buah-buahan, kentang, biji-bijian, bahan yang mengandung cukup banyak gula, atau alkohol

C. Proses Fermentasi Pembuatan Asam Asetat atau VinegarA).     Fermentasi secara Aerob

    AcetobacteriC6H12O6       +      2C2H5OH                   2CH3COOH + H2O +116 kal(Glukosa)               (Etanol)                      (Asam cuka)

a.       Metoda lambat (Slow Methods) Biasanya untuk bahan baku berupa buah-buahan Etanol tidak banyak bergerak atau mengalir karena proses dilakukan pada suatu tangki 

batch  Memasukan jus buah, yeast, dan bakteri vinegar  ke dalam tangki  Sebagian jus buah terfermentasi menjadi etanol (11-13 % alkohol) setelah beberapa hari Fermentasi etanol menjadi asam asetat terjadi pada permukaan tangki Bakteri vinegar di permukaan larutan yang membentuk lapisan agar-agar tipis mengubah 

etanol menjadi asam asetat atau vinegar (asetifikasi) Proses ini memerlukan temperatur 21- 29 oC

Jatuhnya lapisan tipis agar-agar dari bakteri vinegar akan memperlambat asetifikasi. Permasalahan ini bisa dicegah dengan memasang lapisan yang dapat mengapungkan lapisan tipis agar-agar dari bakteri vinegar.

Kelebihan Metoda lambat (Slow Methods) :a) Proses sangat sederhana

Kekuranagan Metoda lambat (Slow Methods) :a) Proses relative lama berminggu-minggu atau berbulan-bulanb) Jatuhnya lapisan tipis agar-agar dari bakteri vinegar akan memperlambat asetifikasi

b.      Metoda cepat (Quick Methods) atau German process Biasanya untuk bahan baku berupa etanol cair Bahan baku untuk basis 1 ton asam asetat(100%) :

Alkohol(95 %) sebanyak 1.950 lb Sedikit nutrisi Udara sebanyak 11.000 lb

Etanol mengalami perpindahan selama proses  Proses fermentasi terjadi di dalam tangki pembentukan (Frings generator) yang terbuat dari 

kayu atau besi.

Bagian-bagian dari tangki pembentukan :a) Bagian atas, tempat alkohol dimasukkanb) Bagian tengah, terdapat bahan isian (berupa: kayu, tongkol jagung, rottan) di bagian ini 

untuk memperluas bidang kontak rektan (etanol dan oksigen). Bahan isian mula-mula disiram dengan larutan vinegar yang mengandung bakteri asetat sehingga dipermukaan bahan isian akan tumbuh bakteri asetat.

c) Bgian bawah, digunakan sebagai tempat mengumpulkan produk vinegar. Mendistribusikan campuran etanol cair (10,5 %), vinegar(1 %), dan nutrisi   melalui bagian 

atas tangki dengan alat sparger Campuran mengalir turun melalui bahan isian dengan sangat lambat  Udara dialirkan secara countercurrent melalui bagian bawah tangki Panas yang timbul akibat reaksi oksidasi diambil dengan pendingin. Pendingin dipasang 

pada aliran recycle cairan campuran(yang mengandung vinegar,etanol, dan air) dari bagian bawah tangki. Temperatur operasi dipertahankan pada rentang suhu 30-35 oC

Produk yang terkumpuk di bagian bawah tangki mengandung asam asetat optimum sebesar 10- 10,5 %. Sebagian produk direcycle dan sebagian yang lain di keluarkan dari tangki

Bakteri asetat akan berhenti memproduksi asam asetat jika kadar asam asetat telah mencapai 12-14 %

Bahan baku 2.500 gal dengan produk 10,5 % asam asetat memerlukan waktu proses 8-10 hari

Kelebihan Metoda cepat (Quick Methods) atau German process :a)      Biaya proses rendah, relatif sederhana dan kemudahan dalam mengontrolb)      Konsentrasi produk asam asetat besarc)      Tangki proses membutuhkan sedikit tempat peletakannyad)      Penguapan sedikit

Kekurangan Metoda cepat (Quick Methods) atau German process :a)      Waktu tinggal terlalu lama bila dibandingkan Metoda Perendaman (Submerged

Method)b)      Pembersihan tangki cukup sulit

c.       Metoda Perendaman (Submerged Method) Umpan yang mengandung 8-12 % etanol diinokulasi dengan Acetobacter acetigenum Temperatur proses dipertahankan pada rentang suhu 24-29 oC

Bakteri tumbuh di dalam suspensi antara gelembung udara dan cairan yang difermentasi Umpan di masukan melewati bagian atas tangki Udara didistribusikan dalam cairan yang difermentasi sehingga membentuk gelembung- 

gelembung gas. Udara keluar tangki melewati pipa pengeluaran di bagian atas tangki Temperatur proses dipertahankan dengan menggunakan koil pendingin stainless steel 

yang terpasang di dalam tangki Defoamer yang terpasang di bagian atas tangki membersihkan busa yang terbentuk 

dengan sistem mekanik Kelebihan Metoda Perendaman (Submerged Method):

a)      Hampir disemua bagian tangki terjadi fermentasib)      Kontak antar reaktan dan bakteri semakin besar

Kekurangan Metoda Perendaman (Submerged Method):a)      Biaya operasi relatif mahal

B). Fermentasi secara Anaerob

Clostridium thermoaceticumC6H12O6                    3 CH3OOH      (glukosa)                  (asam asetat)

Menggunakan bakteri Clostridium thermoaceticum Mampu mengubah gula menjadi asam asetat Temperatur proses sekitar 45- 65 oC; pH 2-5 Memerlukan nutrisi yang mengandung karbon, nitrogen dan senyawa anorganik Kelebihan proses anaerob :

a) Mengubah gula menjadi sama asetat dengan satu langkahb) Bakteri tumbuh dengan baik pada temperatur 60 oC. Perbedaan temperatur yang besar 

antara suhu media dengan suhu air pendingin memudahkan dalam pembuangan panasc) Kontaminasi dengan organisme yang membutuhkan bisa diminimalisasi karena bekerja 

pada kondisi anaerobd) Organisme yang hanya dapat hidup dalam kondisi mendekati pH netral akan mati 

karena operasi fermentasi dilakukan pada kondisi asam pH 4,5 Kekurangan proses anaerob :

a)      Kosentarasi asam asetat lebih rendah dibandingkan dengan proses aerobb)      Biaya proses lebih mahal dibandingkan dengan proses aerob

C).       Sintetis Karbonilasi methanol

CH3OH + CO → CH3COOH

Oksidasi asetaldehida 

2 CH3CHO + O2 → 2 CH3COOH 

D. Pemurnian

Distilasi/penyulinganDari distilasi bertingkat akan dihasilkan beberapa jenis asam asetat :

Asam asetat glasial(99,5%) Asam asetat teknis(80%)

Secara komersial kadar asam asetat sebesar 6,28,30,36,60,70,dan 80 %

E. Pengendalian Fermentasi

Dalam proses pembuatan cuka, ada beberapa langkah pengendalian fermentasi yang perlu dilakukan sehingga hasil fermentasi yang berupa vinegar sesuai yang diinginkan.

a) Pada saat fermentasi alkohol, nutrisi yang dibutuhkan oleh khamir untuk melakukan fermentasi harus dipenuhi. Selain gula dan sebagian merupakan padatan cider, substansi yang dinyatakan oleh keasaman dan abu sangat diperlukan oleh khamir. Demikian pula dengan kebutuhan mineral dalam abu yang penting untuk pertumbuhan mikroba.

b) Suhu  75  –  80oF merupakan  suhu  yang  sesuai   yang  harus  dipertahankan  selama   fermentasi alkohol.  Pada   suhu  mendekati   100oF   fermentasi  menjadi   terhambat   dan  berhenti   pada   suhu 105oF.

c) Fermentasi  alkohol  harus  dilakukan  dalam kemasan,   sehingga sari  buah   tidak   terkena  udara secara berlebihan. Suatu tong diletakkan secara horizontal dengan lubang tong ditutup kapas atau perangkap udara.  Untuk sejumlah kecil  dapat  digunakan botol  besar  yang mulutnya disumbat dengan kapas.Kemasan jangan ditutup rapat,sebab dapat meledak. Peristiwa ini  terjadi karena adanya tekanan dari gas yang dihasilkan.

d) Untuk mencegah pertumbuhan organisme yang tidak dikehendaki  ialah dengan menambahkan cuka   yang   kuat   yang   belum   dipasteurisasikan   kedalam   sari   buah   yang   diperoleh   sesudah fermentasi   alkohol   selesai.   Penambahan   cuka   tersebut   dimaksudkan   sebagai   inokulasi   yang penuh dengan bakteri asam cuka pada sari buah beralkohol tersebut.

e) Sesudah fermentasi asetat berjalan sempurna, cuka tidak boleh kontak dengan udara, sebab cuka dapat teroksidasi lebih lanjut menjadi karbondioksida dan air, sehingga kadar asam menurun agak lebih cepat sampai pada suatu kondisi yang tidak diinginkan. Untuk mengatasi hal ini cuka harus ditempatkan dalam kemasan yang tertutup rapat dengan isi yang penuh.

f) Fermentasi asam asetat terjadi sangat cepat, bila cider mengandung 6 – 8 % alkohol, tetapi 12 % alkohol masih dapat ditolerir. Kegiatan fermentasi berjalan lambat bila alkohol yang ada hanya 1 – 2 %. Selama kegiatan fermentasi, dihasilkan panas yang cukup untuk menaikkan suhu generator (metode cepat). Aktivitas fermentasi akan terus berlangsung pada suhu antara 68 – 96oF.

F. Cara Pembuatan Asam Cuka yang Biasa Digunakan di Indonesia

Proses pembuatan vinegar (asam asetat) dilakukan melalui proses asetifikasi dari alkohol menjadi asam asetat. Untuk memproduksi secara tradisional yang biasa dilakukan di Indonesia yaitu dengan menggunakan metode lambat. Pada pembuatan vinegar dengan cara ini biasanya menggunakan bahan baku air kelapa yang mengalami peragian (fermentasi) secara spontan.

Cara pembuatannya adalah sebagai berikut,

1. Air kelapa dimasukkan ke dalam gentong tanah (guci) yang biasa dipakai dalam pembuatan cuka.

Gentong-gentong tersebut tidak pernah dicuci atau dibersihkan sejak pertama kali digunakan dalam pembuatan cuka. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan sisa biang cuka dari pembuatan asam cuka sebelumnya.

2. Setelah air kelapa dimasukkan dalam gentong lalu wadah tersebut diletakkan di tempat yang memiliki aerasi yang cukup baik selama 1 – 2 bulan.

3. Selama penyimpanan tersebut, senyawa gula yang terdapat di dalam air kelapa mengalami proses fermentasi menjadi alkohol dan berlanjut menjadi asam cuka yang diperjual belikan.

G. KEGUNAAN ASAM ASETAT

Cuka banyak digunakan dalam industri pengolahan pangan, industri farmasi dan industri kimia. Pada industri makanan:

1. Sebagai bahan pembangkit flavor asam dan pengawet.2. Sebagai bahan penyedap rasa (edible vinegar).

Cuka banyak digunakan dalam industri:1. Memproduksi asam alifatis terpenting.2. Bahan warna (indigo) dan parfum.3. Bahan dasar pembuatan anhidrat yang sangat diperlukan untuk asetilasi, terutama 

dalam pembuatan selulosa asetat. Dalam industri farmasi cuka /asam asetat digunakan untuk untuk pembuatan obat-obatan 

(aspirin). Asam asetat digunakan dalam produksi polimer seperti polietilena tereftalat, selulosa 

asetat, dan polivinil asetat, maupun berbagai macam serat dan kain. Pelunak air    dalam rumah tangga Minuman fungsional misal: cuka apel Sebagai bahan baku untuk pembuatan bahan kimia lain :

a. Vinil asetatb. Selulosa asetatc. Asetat Anhidritd. Ester Asetate. Garam Asetat

Beberapa negara di benua Amerika dan Eropa menggunakan sari buah dari berbagai jenis buah-buahan sebagai bahan bakunya.Di Jepang,cuka diproduksi dengan menggunakan bahan baku beras yang telah mengalami sakarifikasi.Di Indonesia,nira aren sering digunakan oleh masyarakat pedesaan untuk membuat cuka lahang,yaitu sejenis cuka yang dibuat secara tradisional melalui proses fermentasi spontan.