BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Asam asetat atau acetic acid atau ethanoic acid adalah senyawa organic yang termasuk

dalam golongan carboxylic acid dengan gugus fungsinya (RCOOH) dan rumus kimia

(CH3COOH) (Triharto, 2010). 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.

Pada proses pembuatannya dengan fermentasi aerob hal-hal yang perlu diperhatikan adalah

pemilihan mikroba, kualitas bahan dasar, fermentasi oleh yeast, keasaman, dan suhu (Waluyo,

1984). 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. Starter yang dapat digunakan yaitu air legen yang memiliki kandungan gula

antara 10-15 % dan air kelapa (Rukmana, 1998).

I.2 Tujuan Percobaan

1. Membuat inokulum sebagai bahan dasar pembuatan asam asetat.

2. Membiakan starter asam asetat dengan menggunakan mikroba.

3. Membuat asam asetat dengan fermentasi aerob.

4. Membandingkan produk asam asetat yang terbentuk dengan variabel sari buah, pH,

starter, serta waktu fermentasi.

I.3 Manfaat Percobaan

1. Mahasiswa dapat membuat inokulum sebagai bahan dasar pembuatan asam asetat.

2. Mahasisiwa dapat membiakan starter asam asetat dengan menggunakan mikroba.

3. Mahasiswa dapat membuat asam asetat dengan fermentasi aerob

4. Mahasiswa dapat membandingkan produk asam asetat yang terbentuk dengan variabel

sari buah, pH, starter, serta waktu fermentasi.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Definisi Asam Asetat

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. Pada proses

pembuatannya dengan fermentasi aerob hal-hal yang perlu diperhatikan adalah pemilihan

mikroba, kualitas bahan dasar, fermentasi oleh yeast, keasaman, dan suhu (Waluyo, 1984).

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.

Starter yang dapat digunakan yaitu air legen yang memiliki kandungan gula antara 10-15 % dan

air kelapa (Rukmana, 1998).

Bila asam asetat difermentasi akan menghasilkan produk yang disebut vinegar atau sour

wine. Dalam keadaan murni asam asetat bebas dari air (asam asetat glasial) merupakan cairan

berwarna bening yang menyerap air dari lingkungan (bersikap higroskopis) dan membeku di

bawah suhu 16,70C (620F) menjadi sebuah kristal padat tidak berwarna (Wirtanto, 2013).

II.2 Karakteristik Asam Asetat

1. Sifat Fisika

Rumus molekul : CH3COOH

Berat molekul : 60,053 g/gmol

Titik didih : 117,87°C

Titik leleh : 16,635 ± 0,002°C

Densitas (20°C) : 1,04928 g/ml

2. Sifat Kimia

Dengan alcohol menjadi reaksi esterifikasi

2CH3OH + CH3COOH CH3COOCH3 + H2O

Pembentukan garam keasaman

2CH3COOH + Zn (CH3COO)2Zn2 + H+

II.3 Kegunaan Asam Asetat

a. Sebagai pengatur keasaman, pemberi rasa asam dan aroma dalam makanan, serta untuk

menambah rasa sedap pada masakan pada industry makanan.

b. Sebagai pereaksi kimia untuk menghasilkan berbagai senyawa kimia. Sebagian besar (40-

45%) dari asam asetat dunia digunakan sebagai bahan untuk memproduksi monomer

vinil asetat (vinyl acetate monomer, VAM).

c. Sebagai bahan dalam pembuatan anhidrida asetat dan juga ester.

d. Sebagai reagen untuk analisa.

e. Sebagai pemutih timbal.

f. Antiseptic.

g. Mencegah tumbulnya jamur roti.

II.4 Faktor-faktor yang Diperhatikan dalam Pembuatan Asam Asetat

1. Pemilihan mikroba

Pemilihan bakteri yang tepat sangat diperlukan karena dapat menghasilkan produk yang

enak dan jumlah yang maximal. Sebagai contoh Bacterium schutzen bachil / Baterium

cuvrum biasanya dipakai untuk memproduksi asam asetat biasanya dipakai asam asetat

dari etanol dengan quick vinegar process, sedang Bacteruim orleanense pada proses

Orleans (proses lambat) (Nina, 2012).

2. Kualitas bahan dasar

Bahan dasar ialah semua bahan yang dapat difermentasikan menjadi alcohol. Misalnya

jus buah-buahan, alcohol, dan anggur/ wine.

3. Keasaman

Kadar alkohol yang tepat untuk melakukan fermentasi yakni 10-13%. Bila kadar yang

digunakan lebih besar maka oksidasi alkohol menjadi asam cuka tidak atau kurang

sempurna sebab perkembangan bakteri asam cuka terhambat. Sedangkan bila kadar

yang digunakan lebih rendah maka akan banyak vinegar yang hilang sehingga aroma

dan flavor menjadi jelek.

4. Media fermentasi

Bahan penyagga digunakan untuk memperluas permukaan yang berhubungan dengan

udara serta tempat melekatnya koloni bakteri asam cuka sehingga proses fermentasi

menjadi lebih cepat. Contoh benda yang dapat dijadikan media fermentasi yakni chips/

pasahan/ tatal kayu, arang, ranting anggur, tongkol jagung, dan sebagainya.

Media yang digunakan tidak boleh bersifat racun, serta tidak boleh mengandung

besi, tembaga, sulfur, atau ion-ion lain yang dapat mempengaruhi vinegar.

5. Suhu

Suhu yang paling sesuai dalam fermentasi asam asetat yakni berkisar 26,7-29,4oC, sebab

bila suhu terlalu rendah fermentasi akan berjalan lambat. Sedangkan bila suhu terlalu

tinggi maka akan banyak alkohol yang menguap bersama bahan volatile yang

membentuk flavor dan aroma dari asam asetat, sehingga asam asetat yang

dihasilkan akan memiliki flavor dan aroma yang kurang sedap.

6. Penambahan alcohol

Alkohol dalam konsentrasi tinggi akan melemahkan aktivitas bakteri Acetobacter aceti

pada proses fermentasi asam asetat. Adapun konsentrasi alkohol yang digunakan adalah

antara 6-12%. Pada proses pembuatan asam asetat terdapat dua tahap pembentukan yaitu

pembentukan etanol dan asam asetat. Alkohol sangat berperan aktif dalam pembentukan

etanol sehingga tahap pembentukan etanol dapat lebih cepat terjadi. Hal ini menyebabkan

asam asetat yang terbentuk juga semakin cepat (Hardoyo, 2007).

7. Waktu fermentasi

Salah satu factor pengaruh fermentasi asam asetat yaitu waktu fermentasi. Semakin lama

waktu fermentasi, maka konsentrasi gula reduksi akan semakin rendah, konsentrasi

ethanol yang dihasilkan akan semakin besar, dan semakin besar pula konsentrasi asam

asetat yang dihasilkan (Hardoyo, 2007).

II.5 Starter Asam Asetat

Starter adalah populasi mikroba dalam jumlah dan kondisi fisiologis yang siap

diinokulasikan dengan biakan murni. Pada pembuatan asam asetat dipergunakan starter air legen

dan air kelapa. Legen adalah cairan yang disadap dari bunga pohon siwalan, cairan ini

mengandung gula antara 10-15 %. Glukosa yang terkandung dalam nira menunjang pertumbuhan

aktif organisme-organisme fermentative (Rukmana, 1998). Legen (nira siwalan) yang disimpan

pada suhu kamar akan mengalami proses fermentasi atau peragian gula karena adanya proses

enzimatis. Agar starter dapat digunakan maka perlu dilakukan inokulasi dengan biakan murni

selama 8 hari.

II. 6 Mekanisme Reaksi Asam Asetat

Asam asetat dapat dihasilkan dari senyawa C2H5OH (etanol) atau buah buahan yang

mengandung senyawa tersebut melalui proses oksidasi biologis yang menggunakan

mikroorganisme. Etanol dioksidasikan menjadi acetaldehid dan air. Asetaldehid dihidrasi yang

kemudian dioksidasi menjadi

asam asetat dan air.

Mekanisme pembentukan asam asetat yaitu:

Bakteri asam asetat dapat menggunakan oksigen sebagai penerima elektron, urutan reaksi

oksidasi biologis mengikuti pemindahan hidrogen dari substrat etanol. Enzim etanol

dehidrogenase dapat melakukan reaksi ini karena mempunyai seistem sitokhrom yang menjadi

kofaktornya. Bakteri bakteri asam asetat, khususnya dari genus Acetobacter adalah

mikroorganisme aerobik yang mempunyai enzim intraselular yang berhubungan dengan sistem

bioksidasi mempergunakan sitokhrom sebagai katalisatornya.

Reaksi:

II. 7 Pembuatan Asam Asetat Secara Fermentasi

Proses Produksi

Produksi asam asetat dengan cara :

a. Fermentasi Aerob

C6H12O6 2 C2H5OH 2 CH3COOH + H2O + 116 kal

glukosa etanol cuka asam cuka

b. Fermentasi Anaerob

C6H12O6 CH3COOH + Q

glukosa cuka asam cuka

c. Sintetis

Karbonilasi methanol

CH3OH + CO → CH3COOH

Oksidasi asetaldehida

2 CH3CHO + O2 → 2 CH3COOH

Pembahasan ditekankan pada produksi asam asetat dengan cara fermentasi aerob dan

fermentasi anaerob.

Bahan Baku dalam proses fermentasi pembuatan asam asetat :

- Buah-buahan, kentang, biji-bijian, bahan yang mengandung cukup

banyak gula, atau alkohol

- Bakteri asetat (Bacterium aceti) yaitu Acetobacter untuk proses

aerob dan bakteri dari genus Clostridium

Clostridium

Gambar 1. Acetobacter aceti

Proses fermentasi pembuatan asam asetat atau vinegar :

I. Fermentasi secara Aerob

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-

bulan

b) 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 dimasukkan

b) 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 mengontrol

b) Konsentrasi produk asam asetat besar

c) Tangki proses membutuhkan sedikit tempat peletakannya

d) 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

Gambar 2. Frings Generator

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 fermentasi

b) Kontak antar reaktan dan bakteri semakin besar

- Kekurangan Metoda Perendaman (Submerged Method):

a) Biaya operasi relatif mahal

Gambar 3. Pengolahan secara Submerged

II. Fermentasi secara Anaerob

- 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 langkah

b) Bakteri tumbuh dengan baik pada temperatur 60 oC.

Perbedaan temperatur yang besar antara suhu media dengan suhu air pendingin

memudahkan dalam pembuangan panas

c) Kontaminasi dengan organisme yang membutuhkan bisa

diminimalisasi karena bekerja pada kondisi anaerob

d) 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 aerob

b) Biaya proses lebih mahal dibandingkan dengan proses

aerob

BAB III

METODE PERCOBAAN

III. 1. Bahan

III.1.1. Bahan Utama

1. Air Legen 600 ml

2. Sari buah tomat segar 1000 ml

3. Sari buah tomat busuk 1000 ml

4. Ragi roti (0,5% w)

III.1.2. Bahan Pendukung

1. Glukosa anhidris

2. Alkohol (etanol) @5 ml

3. Indikator PP

4. HCl

5. NaOH 0,05 N

III. 2. Alat

1. Erlenmeyer

2. Gelas ukur

3. Beaker glass

4. Buret, statif, klem

5. Aerator

6. Pipet tetes

7. Kompor listrik

8. autoclave

9. Pengaduk

III.3. Gambar Alat

III.4. Cara Kerja

1. Pembuatan Starter

a. Sterilisasi peralatan yang akan digunakan dengan menggunakan autoclave hingga

suhu 121oC

b. Air legen dipanaskan dalam beaker glass pada suhu 60oC selama 30 menit kemudian

didinginkan hingga 30oC.

c. Tambahkan glukosa anhidris dan alkohol (etanol) @5 ml ke dalamnya, atur pH = 7

dengan menggunakan HCl atau NaOH.

d. Masukkan ke dalam erlenmeyer, tutup rapat menggunakan aluminium foil, pasang

selang aerator.

e. Lakukan aerasi selama 7 hari dan jaga aerasi berjalan lancar.

2. Persiapan Bahan

a. Sterilisasi peralatan yang akan digunakan dengan menggunakan autoclave hingga

suhu 121oC

b. Sari buah tomat segar maupun tomat busuk dipanaskan dalam beaker glass pada suhu

60oC selama 30 menit, kemudian didinginkan hingga suhu 30oC.

c. Tambahkan sukrosa 5 gram dan atur pH = 4 dengan menggunakan HCl atau NaOH.

d. Tambahkan yeast sebanyak 0,5%w.

e. Tutup rapat bahan dan diamkan selama 7 hari.

3. Pembuatan Asam Asetat

a. Mengukur volume sari buah tomat segar maupun tomat busuk, alkohol, dan

starter(10%, 20%, 30%, 40%, 50% w).

b. Menambahkan alkohol ke dalam sari buah tomat sebagai media fermentasi.

c. Mengatur pH fermentasi sesuai dengan variable.

d. Mencampurkan starter ke dalam media sesuai dengan variabel.

e. Mengukur volume awal, densitas awal, serta kadar asam awal dengan titrasi asam

basa (catat volume titran) dan pH.

DAFTAR PUSTAKA

Anonym, 2012. Tentang Pengolahan Pangan. Menegristek Bidang Pendayagunaan dan

Pemasyarakatan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Gedung II BPP Teknologi .

Jakarta.

Arsyad, M. Natsir, 2001, Kamus Kimia: ArtidanPenjelasanIstilah. Jakarta:

GramediaPustakaUtama

Buckle, K. A, Edwards, R.A, Fleet, G.H. and Wooton, M. 1985. IlmuPangan. UI-Press.

Jakarta.

Hardoyo, dkk. 2007. Kondisi Optimum Fermentasi Asam Asetat Menggunakan

Acetobacter Aceti B166. Balai Besar Teknologi Pati.

Kailaku, Sari Intan, dkk. 2006. Potensi Likopen Dalam Tomat Untuk Kesehatan. Balai Besar

Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian.

Kusnadi, dkk. 2003. Kultur Campuran dan Faktor Lingkungan Mikroorganisme yang

Berperan dalam Fermentasi “Tea-Cider”.Institut Teknologi Bandung.

Mariska, VirandaPutri. 2009. Pengujian Kandungan Fenol Total Tomat Secara In Vitro.

Universitas Indonesia.

Nina. 2012. Vinegar. http://www.slideshare.net diakses tanggal 21 Maret 2015.

Pramuka,Yudha,2013. Kegunaan Asam Asetat.

Rukmana. 1998. Ganyong Budidaya dan Pasca Panen. Yogyakarta: Kanisius Triharto, Dandi

Panggih.

Triharto.,2010. Studi Ketahanan Korosi SUS 316L, SUS 317L,

SUS 329J dan Hastelloy C-276 dalam Asam Asetat yang Mengandung Ion

Bromida, Universitas Indonesia.

Waluyo, Sugeng, 1984, Beberapa Aspek Tentang Pengolahan Vinegar, Dewaruci Press:

Jakarta.

Winarno, F.G., S. Fardiaz, dan D. Fardiaz. 1980. Pengantar Teknologi Pangan. Gramedia,

Jakarta.

Wirtanto, Eric., 2013. Pembuatan N-Butyl Asetat dari Asam Asetat dan Butadiene dengan

Kapasitas 5.000 Ton/Tahun, Universitas Sumatera utara