PEMBUATAN ASAM ASETAT

( CH3COOH )

A. PENDAHULUAN

Cuka telah dikenal manusia sejak dahulu kala. Cuka dihasilkan oleh berbagai bakteria

penghasil asam asetat, dan asam asetat merupakan hasil samping dari pembuatan bir atau anggur.

Penggunaan asam asetat sebagai pereaksi kimia juga sudah dimulai sejak lama. Pada abat

ke-3 Sebelum Masehi, Filsuf Yunani kuno Theophrastos menjelaskan bahwa cuka bereaksi

dengan logam-logam membentuk berbagai zat warna, misalnya timbal putih (timbal karbonat),

dan verdigris, yaitu suatu zat hijau campuran dari garam-garam tembaga dan mengandung

tembaga (II) asetat. Bangsa Romawi menghasilkan sapa, sebuah sirup yang amat manis, dengan

mendidihkan anggur yang sudah asam. Sapa mengandung timbal asetat, suatu zat manis yang

disebut juga gula timbal dan gula Saturnus. Akhirnya hal ini berlanjut kepada peracunan dengan

timbal yang dilakukan oleh para pejabat Romawi.

Pada abad ke-8, ilmuwan Persia Jabir ibnu Hayyan menghasilkan asam asetat pekat dari

cuka melalui distilasi. Pada masa renaisans, asam asetat glasial dihasilkan dari distilasi kering

logam asetat. Pada abad ke-16 ahli alkimia Jerman Andreas Libavius menjelaskan prosedur

tersebut, dan membandingkan asam asetat glasial yang dihasilkan terhadap cuka. Ternyata asam

asetat glasial memiliki banyak perbedaan sifat dengan larutan asam asetat dalam air, sehingga

banyak ahli kimia yang mempercayai bahwa keduanya sebenarnya adalah dua zat yang berbeda.

Ahli kimia Prancis Pierre Adet akhirnya membuktikan bahwa kedua zat ini sebenarnya sama.

Pada 1847 kimiawan Jerman Hermann Kolbe mensintesis asam asetat dari zat anorganik

untuk pertama kalinya. Reaksi kimia yang dilakukan adalah klorinasi karbon disulfida menjadi

karbon tetraklorida, diikuti dengan pirolisis menjadi tetrakloroetilena dan klorinasi dalam air

menjadi asam trikloroasetat, dan akhirnya reduksi melalui elektrolisis menjadi asam asetat.

Sejak 1910 kebanyakan asam asetat dihasilkan dari cairan piroligneous yang diperoleh dari

distilasi kayu. Cairan ini direaksikan dengan kalsium hidroksida menghasilkan kalsium asetat

yang kemudian diasamkan dengan asam sulfat menghasilkan asam asetat.

B. Proses Fermentasi

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. (Perry, 1999)

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 diinginkan

2. Organisme ini harus berpropagasi secara cepat dan dapat mempertahankan

keseragaman biologis, sehingga memberikan yield yang dapat diprediksi.

3. Raw material sebagai substrat ekonomis

4. Yieldnya dapat diterima

5. Fermentasi cepat

6. 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 (Perry, 1999):

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

C. PENAMAAN

Asam etanoat, Asam asetat, Asam metanakarboksilat, Asetil hidroksida (AcOH),

Hidrogen asetat (HAc), Asam cuka adalah senyawa kimia asam organik yang dikenal sebagai

pemberi rasa asam dan aroma dalam makanan. Asam cuka memiliki rumus empiris C2H4O2.

Rumus ini seringkali ditulis dalam bentuk CH3-COOH, CH3COOH, atau CH3CO2H. Asam asetat

murni (disebut asam asetat glasial) adalah cairan higroskopis tak berwarna, dan memiliki titik

beku 16.7°C.Asam asetat merupakan salah satu asam karboksilat paling sederhana, setelah asam

format. Larutan asam asetat dalam air merupakan sebuah asam lemah, artinya hanya terdisosiasi

sebagian menjadi ion H+ dan CH3COO-.

Asam asetat merupakan nama trivial atau nama dagang dari senyawa ini, dan merupakan

nama yang paling dianjurkan oleh IUPAC. Nama ini berasal dari kata Latin acetum, yang berarti

cuka. Nama sistematis dari senyawa ini adalah asam etanoatAsam asetat Singkatan yang paling

sering digunakan, dan merupakat singkatan resmi bagi asam asetat adalah AcOH atau HOAc

dimana Ac berarti gugus asetil, CH3−C(=O)−. Pada konteks asam-basa, asam asetat juga sering

disingkat HAc, meskipun banyak yang menganggap singkatan ini tidak benar. Ac juga tidak boleh

disalahartikan dengan lambang unsur Aktinium (Ac).

D. BIOKIMIA

Gugus asetil yang terdapat pada asam asetat merupakan gugus yang penting bagi biokimia

pada hampir seluruh makhluk hidup. Gugus asetil yang terikat pada koenzim A (Asetil-KoA),

merupakan enzim utama bagi metabolisme karbohidrat dan lemak. Namun demikian, asam asetat

bebas memiliki konsentrasi yang kecil dalam sel, karena asam asetat bebas dapat menyebabkan

gangguan pada mekanisme pengaturan pH sel. Berbeda dengan asam karboksilat berantai panjang

(disebut juga asam lemak), asam asetat tidak ditemukan pada trigliserida dalam tubuh makhluk

hidup. Sekalipun demikian, trigliserida buatan yang memiliki gugus asetat, triasetin (trigliserin

asetat), adalah zat aditif yang umum pada makanan, dan juga digunakan dalam kosmetika dan

obat-obatan.

Asam asetat diproduksi dan diekskresikan oleh bakteri-bakteri tertentu :

genus Acetobacter, misal Acetobacter aceti

Clostridium acetobutylicum .

Clostridium thermoaceticum

Bakteri-bakteri ini terdapat pada makanan, air, dan juga tanah, sehingga asam asetat secara

alami diproduksi pada buah-buahan/makanan yang telah basi. Asam asetat juga terdapat pelumas

vagina manusia dan primata lainnya, berperan sebagai agen anti-bakteri.

E. PROSES PRODUKSI

Asam asetat diproduksi melalui beberapa cara :

Fermentasi Aerob

Fermentasi Anaerob

Sintetis

Reaksi fermentasi :

Fermentasi Aerob

C6H12O6 2 C2H5OH Acetobacter aceti 2 CH3COOH + H2O + 116 kal

glukosa etanol cuka asam

Fermentasi Anaerob

C6H12O6Clostridium thermoaceticum 3 CH3COOH

glukosa asam asetat

Fermentasi aerob :

Metoda lambat (Slow Methods)

Metoda cepat (Quick Methods) atau German process

Metoda Perendaman (Submerged Method)

1.1 METODA LAMBAT (SLOW METHODS)

Bahan baku berupa buah-buahan, jus buah,yeast,bakteri asam asetat

Temperatur 21- 29 oC

» Kelebihan Metoda lambat (Slow Methods) :

Proses sangat sederhana

» Kekurangan Metoda lambat (Slow Methods) :

Proses relative lama berminggu-minggu atau berbulan-bulan

Jatuhnya lapisan tipis agar-agar dari bakteri vinegar akan memperlambat asetifikasi

1.2 METODA CEPAT (QUICK METHODS)

Bagian-bagian dari tangki pembentukan :

» Bagian atas, tempat alkohol dimasukkan

» Bagian tengah, terdapat bahan isian (berupa: kayu, tongkol jagung, rottan)

» Bagian bawah, digunakan sebagai tempat mengumpulkan produk vinegar.

Bahan dan alat :

Pada metode ini, cairan etanol tidak bergerak selama fermentasi berlangsung

Memasukan jus buah, yeast, dan bakteri vinegar ke dalam tangki

Sebagian jus buah terfermentasi menjadi etanol (11-13 % alkohol) setelah beberapa hari

Asam asetat yang telah jadi akan dikeluarkan melalui lubang pada dasar suatu tangki batch

Bakteri asam asetat di permukaan larutan yang membentuk lapisan agar-agar tipis mengubah etanol

menjadi asam asetat atau vinegar (asetifikasi)

» 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

» Proses fermentasi terjadi di dalam tangki pembentukan (Frings generator) yang

terbuat dari kayu atau besi

Kelebihan proses Metoda Cepat :

» Biaya proses rendah

» Konsentrasi produk asam asetat besar

» Tangki proses membutuhkan sedikit tempat peletakannya

» Penguapan sedikit

Kekurangan Metoda cepat (Quick Methods) atau German process :

» Waktu tinggal terlalu lama bila dibandingkan Metoda Perendaman (Submerged

Method)

» Pembersihan tangki cukup sulit

Mendistribusikan campuran etanol cair (10,5 %), vinegar(1 %), dan nutrisi melalui bagian atas tangki

dengan alat spargerTemperatur 27- 30 oC

Cairan merembes turun melalui bagian tengah

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

Panas yang timbul akibat reaksi oksidasi diambil dengan pendingin. 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

Udara dialirkan secara countercurrent melalui bagian bawah tangki

FRINGS GENERATOR

1.3 METODA PERENDAMAN (SUBMERGED METHOD)

Umpan yang mengandung 8-12 % etanol diinokulasi dengan Acetobacter acetigenum

Temperatur 24- 29 oC

Bakteri tumbuh di dalam suspensi(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

bagian atas tangki

Defoamer yang terpasang di bagian atas tangki membersihkan busa yang terbentuk dengan sistem

mekanik

Kelebihan Metoda Perendaman (Submerged Method):

» Hampir disemua bagian tangki terjadi fermentasi

» Kontak antar reaktan dan bakteri semakin besar

Kekurangan Metoda Perendaman (Submerged Method):

» Biaya operasi relatif mahal

ASETOR

2.1 FERMENTASI ANAEROB

– 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

2.2 KELEBIHAN PROSES ANAEROB :

» Mengubah gula menjadi sama asetat dengan satu langkah

» Bakteri tumbuh dengan baik pada temperatur 60 oC. Perbedaan temperatur yang besar

antara suhu media dengan suhu air pendingin memudahkan dalam pembuangan panas

» Kontaminasi dengan organisme yang membutuhkan O2 bisa diminimalisasi karena

bekerja pada kondisi anaerob

» Organisme yang hanya dapat hidup dalam kondisi mendekati pH netral akan mati

karena operasi fermentasi dilakukan pada kondisi asam pH 4,5

2.2 KEKURANGAN PROSES ANAEROB :

» Kosentarasi asam asetat lebih rendah dibandingkan dengan proses aerob

» Biaya proses lebih mahal dibandingkan dengan proses aerob

E. PEMURNIAN

» Dari distilasi bertingkat akan dihasilkan beberapa jenis asam asetat :

» Asam asetat glacial (99,5 %)

» Asam asetat teknis (80 %)

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

F. MANFAAT ASAM ASETAT

» Asam asetat digunakan dalam produksi polimer seperti polietilena tereftalat, selulosa

asetat, dan polivinil asetat, maupun berbagai macam serat dan kain.

» Pengatur keasaman pada industri makanan

» Pelunak air

» Minuman fungsional misal: cuka apel

» Sebagai bahan baku Vinil asetat, Selulosa asetat, Asetat Anhidrit, Ester Asetat, dan

Garam Asetat

Gambar 4. Kegunaan asam asetat