Post on 30-Jun-2015
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