Teknologi Fermentasi Universitas Dr. Soetomo Sutrisno Adi Prayitno Jalan Semolowaru 84 Surabaya

Fermentasi Vinegar (CH3COOH)

Vinegar berasal dari kata vinaigre (bahasa Perancis) yang artinya anggur yang telah asam, merupakan suatu produk yang dihasilkan dari fermentasi bahan yang mengandung gula atau pati menjadi alkohol, yang kemudian difermentasi lebih lanjut menjadi vinegar yang mempunyai kandungan asam asetat minimal 4 gram/100mL 

SEJARAH Produksi asam asetat dari larutan mengandung alcohol telah dikenal sejak lama Bangsa romawi dan Yunani menggunakan Vinegar encer sebagai minuman penyegar yang dihasilkan dengan cara membiarkan anggur di tempat terbuka Produksi vinegar secara industry yang pertama kali dilakukan menggunakan bejana datar yang terbuka Proses produksi vinegar cara ini berlangsung lambat Karena harus menunggu terbentuknya lapisan film bakteri mengapung di permukaan minuman anggur untuk digunakan sebagai bahan baku

SIFAT VINEGAR Berat molekul : 60,05 mempunyai 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

Faktor Yang Mempengaruhi Proses Fermentasinya  Suhu  Suhu optimum 15 – 340C,  pH  Bakteri asam asetat dapat tumbuh secara optimal pada pH antara 5,4 – 6,3 Kecepatan Reaksi Konsentrasi oksigen terlarut sangat penting untuk pertumbuhan sel mikroba dalam menghasilkan asam asetat. Kecepatan aerasi diperlukan untuk mengatur konsentrasi oksigen terlarut pada medium fermentasi. Udara pada tekanan 1 atm merupakan sumber oksigen baik, tetapi konsentrasi oksigen yang terlalu tinggi akan meracuni bakteri, begitu pula bila terlalu rendah 

Faktor Yang Mempengaruhi Proses Fermentasinya Konsentrasi Alkohol  Konsentrasi alkohol yang digunakan berbeda- beda (5 – 7 % ) Jumlah Inokulum  Seleksi terhadap jenis dan jumlah inokulum yang akan ditambahkan akan menentukan kualitas hasil fermentasi. Kriteria penting bagi kultur mikroba agar dapat digunakan sebagai inokulum yaitu sehat dan berada dalam keadaan aktif, tersedia dalam jumlah yang cukup, berada dalam bentuk morfologi yang sesuai, bebas dari kontaminan dan kemampuannya dalam membentuk produk

Faktor Yang Mempengaruhi Proses Fermentasinya Lama Fermentasi   Lama fermentasi akan mempengaruhi produk fermentasi yang dihasilkan. Waktu fermentasi yang terlalu pendek akan menghasilkan produk yang sedikit karena substrat tidak seluruhnya terdegradasi sedang waktu fermentasi yang lama, asam asetat akan teroksidasi menjadi karbondioksida dan air (Soeharto, 1986). Proses fermentasi ini berkisar pada jangka waktu 12 hari dan menghasilkan asam asetat 3,5 %.

Kelebihan Proses Anaerob Mengubah gula menjadi asam 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 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.

Kekurangan Proses Anaeron Konsentrasi asam asetat lebih rendah dibandingkan dengan proses aerob. Biaya proses lebih mahal dibandingkan dengan proses aerob.

METODA LAMBAT (SLOW METHODS) 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 Etanol yang ada di permukaan tangki terfermentasi menjadi asam asetat

METODA LAMBAT (SLOW METHODS)…………...cont’ Bakteri vinegar di permukaan larutan yang membentuk lapisan agar-agar tipis mengubah etanol menjadi asam asetat atau vinegar (asetifikasi) Temperatur 21- 29 oC

METODA LAMBAT (SLOW METHODS) Kelebihan Metoda lambat (Slow Methods) : Proses sangat sederhana Kekuranagan Metoda lambat (Slow Methods) : Proses relative lama berminggu-minggu atau berbulan-bulan Jatuhnya lapisan tipis agar-agar dari bakteri vinegar akan memperlambat asetifikasi

METODA CEPAT (QUICK METHODS) ATAU GERMAN PROCESS 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

METODA CEPAT (QUICK METHODS) ATAU GERMAN PROCESS 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.

METODA CEPAT (QUICK METHODS) ATAU GERMAN PROCESS Mendistribusikan campuran etanol cair (10,5 %), vinegar(1 %), dan nutrisi melalui bagian atas tangki dengan alat sparger Udara dialirkan secara countercurrent melalui bagian bawah tangki 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 Bahan baku 2.500 gal dengan produk 10,5 % asam asetat memerlukan waktu proses 8-10 hari

METODA CEPAT (QUICK METHODS) ATAU GERMAN PROCESS Kelebihan proses Metoda Cepat : Biaya proses rendah Konsentrasi produk asam asetat besar Tangki proses membutuhkan sedikit tempat peletakannya Penguapan sedikit

METODA CEPAT (QUICK METHODS) ATAU GERMAN PROCESS Kekurangan Metoda cepat (Quick Methods) atau German process : Waktu tinggal terlalu lama bila dibandingkan Metoda Perendaman (Submerged Method) Pembersihan tangki cukup sulit

METODA PERENDAMAN (SUBMERGED METHOD) Umpan yang mengandung 8-12 % etanol diinokulasi dengan Acetobacter acetigenum Temperatur proses 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 Temperatur proses dipertahankan dengan menggunakan koil pendingin stainless steel Defoamer yang terpasang di bagian atas tangki membersihkan busa yang terbentuk dengan sistem mekanik

METODA PERENDAMAN (SUBMERGED METHOD) 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

KELEBIHAN PROSES ANAEROB : Mengubah gula menjadi asam 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

Kelebihan proses anaerob…..Cont’ 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

KEKURANGAN PROSES ANAEROB : Kosentarasi asam asetat lebih rendah dibandingkan dengan proses aerob Biaya proses lebih mahal dibandingkan dengan proses aerob

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 %

Selain itu MANFAAT ASAM ASETAT juga memiliki manfaat 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