Membuat Asam Cuka

Asam asetat atau asam cuka adalah salah satu bahan banyak digunakan dalam industri pengolahan pangan, industri farmasi dan industri kimia. Pada industri makanan, asam cuka biasa digunakan sebagai bahan pembangkit flavor asam dan pengawet, penyedap rasa (edible vinegar). Selain itu asam cuka banyak digunakan dalam industry untuk memproduksi  asam alifatis, bahan warna (indigo) dan parfum, 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 memiliki sifat antara lain: Berat molekul  60,05, titik didih : 118,1 ^oC, mempunyai titik beku    : 16,7 ^oC, Spesific grafity : 1,049, 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.

Proses pembuatan asam asetat dilakukan dengan cara fermentasi dengan memanfaatkan mikroba. Fermentasi asam asetat adalah fermentasi aerobik atau respirasi oksidatif, yaitu respirasi dengan oksidasi berlangsung tidak sempurna dan menghasilkan produk-produk akhir berupa senyawa organik seperti asam asetat. Proses ini dilakukan oleh bakteri dari genus Acetobacter dan Glucobacter. Kondisi respirasi oksidatif ini dapat dilakukan dengan kultur murni, tetapi kondisinya tidak selalu aseptis oleh karena pH yang rendah serta adanya alcohol dalam media merupakan faktor penghambat bagi mikroorganisme lain selain Acetobacter acetii. Mekanisme fermentasi asam asetat ada 2 yaitu fermentasi alkohol dan fermentasi asam asetat. Pada fermentasi alkohol mula-mula gula yang terdapat pada bahan baku akan dibongkar oleh khamir menjadi alkohol dan gas O2 yang berlangsung secara anaerobik. Setelah alkohol dihasilkan maka dilakukan fermentasi asam asetat, dimana bakteri asam asetat akan mengubah alkohol menjadi asam asetat. Setelah terbentuk asam asetat fermentasi harus segera dihentikan supaya tidak terjadi fermentasi lebih lanjut oleh bakteri pembusuk yang dapat menimbullkan kerusakan.

 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 alcohol. Mikroba yang digunakan adalah khamir untuk proses sakarifikasi mengubah bahan yang mengandung gula menjadi alcohol. Serta mikroba yang berperan mengoksidasi etanol menjadi asam asetat yaitu Acetobacter aceti atau Gluconobacter. 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 negative, Sel bergerak dan tidak bergerak, tidak mempunyai endospora, tidak bersifat pathogen, 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.

Proses fermentasi pembuatan asam asetat atau vinegar :

A). Fermentasi secara Aerob

Aceto Bacteri

C6H12O6 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 dicegahdengan memasang lapisan yang dapat mengapungkan lapisan tipis agar-agar dari bakteri vinegar.

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 : 1)  Bagian atas, tempat alkohol dimasukkan; 2) Bagian tengah, terdapat bahan isian (berupa:kayu, tongkol jagung, rottan) di bagian ini untuk memperluas bidang kontak rektan (etanol dan oksigen). Bahan isian mulamula disiram dengan larutan vinegar yang mengandung bakteri asetat sehingga dipermukaan bahan isian akan tumbuh bakteri asetat; 3)   Bagian 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 terkumpul 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.

B). Fermentasi secara Anaerob

Clostridium thermoaceticum

C6H12O6 CH3OOH + Q

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 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) Konsentrasi asam asetat lebih rendah dibandingkan dengan proses aerob.

b) Biaya proses lebih mahal dibandingkan dengan proses aerob.

D. Pemurnian

Distilasi/penyulingan

Dari 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,

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. Setelah air kelapa dimasukkan dalam gentong lalu wadah tersebut diletakkan di tempat yang memiliki aerasi yang cukup baik selama 1 – 2 bulan.Selama penyimpanan tersebut, senyawa gula yang terdapat di dalam air kelapa mengalami proses fermentasi menjadi alkohol dan berlanjut menjadi asam cuka yang diperjual belikan.