Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Pemanfaatan Pulpa Kakao Untuk Memproduksi Asam Asetat Dengan Menggunakan Ragi Roti Dan Aerasi adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, Januari 2009
Margaretha Haumasse
ABSTRACT
MARGARETHA HAUMASSE. Cacao Pulp Exploitation to Produce Acetic Acid Using Yeast and Aeration. Under the direction of I WAYAN BUDIASTRA and SUROSO
Cacao is one of important export commodity for Indonesia. Most of exported cacao is in the form of cacao nut. Cacao processing from the fruit to cacao nut produced pulp. The cacao pulp might be processed to acetic acid since the pulp contains some sugar. The general objective of this research is to increase the cacao pulp process to produce acetic acid. The specific objective of research is to study the influenceof sugar and yeast concentration to the production of alcohol and influence of aeration to the production of acetic acid from cacao pulp. The results showed that the sugar concentration of 15% and bread yeast of 20% could produce alcohol level of 10%, the minimum level for producing acetic acid. The optimum time of fermentation to produce alcohol level is 12 days. The highest acetic acid is obtained (4.31 %) with aeration treatment of 14 days.
Key words: Cacao pulp, alcohol content, acetic acid contents, aeration treatment, yeast
RINGKASAN
MARGARETHA HAUMASSE. Pemanfaatan Pulpa Kakao Untuk Memproduksi Asam Asetat Dengan Menggunakan Ragi Roti Dan Aerasi. Dibimbing oleh I WAYAN BUDIASTRA dan SUROSO (Alm).
Kakao merupakan salah satu komoditas ekspor non migas yang cukup bekontribusi bagi perekonomian Indonesia. Potensi pengembangan kakao di Indonesia cukup besar, baik dari sumberdaya yang dimiliki, teknologi yang dikuasai, maupun peluang pasar yang terus berkembang pada masa yang akan datang. Total ekspor kakao Indonesia tahun 2006 sebesar 612.123,53 ton dan nilainya mencapai 855.047,12 ribu US$ (Statistik dan Informasi 2007). Pengolahan kakao mempunyai hasil sampingan, yang belum diperhatikan oleh masyarakat dan cenderung dianggap sebagai sampah atau limbah. Salah satu hasil sampingan yang diperoleh dari proses pengolahan awal kakao adalah pulpa. Pulpa kakao mengandung glukosa dan sukrosa antara 12-15%, asam-asam organik dan beberapa asam amino (Effendi 2002 dan Opeke 1984). Komposisi demikian cukup baik digunakan dalam proses fermentasi untuk menghasilkan asam asetat.
Secara umum penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pemanfaatan pulpa kakao sebagai bahan untuk memproduksi asam asetat. Sedangkan secara khusus penelitian ini bertujuan untuk 1) menentukan pengaruh konsentrasi gula dan starter ragi roti terhadap kadar alkohol. 2) menentukan waktu atau lama fermentasi yang optimum untuk menghasilkan kadar alkohol. 3) mempelajari pengaruh aerasi terhadap kadar asam asetat yang dihasilkan.
Rancangan acak lengkap (RAL) digunakan dalam penelitian ini apabila terdapat perbedaan antar perlakuan dilanjutkan dengan uji Duncan Multiple Range Test (DMRT). Pada fermentasi alkohol pulpa kakao diencerkan 1 : 4 ditambahkan gula 5%, 10%, 15% dan starter ragi roti sebanyak 10% dan 20% (v/v). Pengamatan yang dilakukan pada tahap ini adalah pengukuran kadar alkohol, Total Padatan Terlarut (TPT) dan nilai pH, yang dilakukan pada hari ke- 0, 4, 8 dan 12. Selanjutnya alkohol yang terbentuk difermentasi lebih lanjut dengan menambahkan starter Acetobacter aceti (10% v/v) dengan perlakuan aerasi (dengan dan tanpa aerasi). Pengamatan yang dilakukan pada tahap ini adalah pengukuran kadar asam asetat, kadar alkohol, Total Padatan Terlarut (TPT) dan nilai pH, yang dilakukan pada hari ke- 0, 7, 14 dan 21.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa konsentrasi gula 15% dan starter ragi roti 20% diperoleh kadar alkohol sebanyak 10% pada hari ke-12. Selama fermentasi (hari ke-12) terjadi penurunan TPT (15.9% brix – 6.4% brix) dan nilai pH (4.00 – 3.71). Hasil asam asetat yang tertinggi adalah 4.31% dengan perlakuan aerasi selama 14 hari fermentasi dan akan menurun pada hari ke-21 yaitu 2.14% dan kadar alkohol mencapai 4 %. Perlakuan tanpa aerasi pada hari ke 14 menghasilkan asam asetat yaitu sekitar 2.63 % dan pada hari ke-21 menurun menjadi 1.71%. Penurunan kadar asam asetat ini disebabkan, karena asam asetat yang telah terbentuk dioksidasi lebih lanjut oleh A. aceti menjadi H2O dan CO2.
Total padatan terlarut selama fermentasi menurun dari 4.8% brix menjadi 2.0% brix (dengan aerasi) dan 6.4% brix menjadi 0.9% brix (tanpa aerasi). Nilai pH akan menurun pada hari ke-14 fermentasi. Penurunan pH disebabkan oleh akumulasi asam asetat yang dihasilkan selama proses fermentasi alkohol, dimana
semakin tinggi asam asetat yang dihasilkan, maka semakin rendah pH yang didapatkan dan produk yang dihasilkan juga semakin asam.
Simpulan dari penelitian ini adalah 1) konsentrasi gula 15% dan starter ragi roti 20% dapat menghasilkan kadar alkohol sebanyak 10% dan merupakan kadar kondisi terbaik untuk dilanjutkan dalam fermentasi asam asetat. 2) dari kadar alkohol yang dihasilkan, maka waktu atau lama fermentasi yang optimum untuk menghasilkan kadar alkohol adalah pada hari ke-12. 3) dengan perlakuan aerasi, pada hari ke-14 diperoleh hasil asam asetat dengan kadar 4.31% sedangkan tanpa aerasi kadar asam asetat yang dihasilkan adalah 2.63%.
Hak cipta milik IPB, tahun 2009
Hak cipta dilindungi Undang-undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
PEMANFAATAN PULPA KAKAO UNTUK
MEMPRODUKSI ASAM ASETAT DENGAN
MENGGUNAKAN RAGI ROTI DAN AERASI
MARGARETHA HAUMASSE
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada
Program Studi Teknologi Pascapanen
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
Judul Tesis : Pemanfaatan Pulpa Kakao Untuk Memproduksi Asam Asetat Dengan Menggunakan Ragi Roti Dan Aerasi
Nama : Margaretha Haumasse
NIM : F051060011
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. I Wayan Budiastra, M.Agr. Dr. Ir. Suroso, M.Agr (Alm). Ketua Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Dekan Sekolah Pascasarjana Teknologi Pascapanen
Dr. Ir. I Wayan Budiastra, M.Agr. Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, MS.
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus yang selalu memberikan Berkat dan AnugerahNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini dengan judul Pemanfaatan Pulpa Kakao Untuk Memproduksi Asam Asetat Dengan Menggunakan Ragi Roti Dan Aerasi.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr. Ir. I Wayan Budiastra, M.Agr dan Dr. Ir. Suroso, M.Agr (Alm) selaku komisi pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing dan mengarahkan selama penulisan tesis. Terima kasih kepada Dra. Suliantari, M.S atas kesediaannya untuk membantu dan mengarahkan penulis selama penelitian dan penulisan tesis serta kesediaannya selaku penguji luar komisi. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Prof. Dr. Ir. Hadi. K. Purwadaria, M.Sc yang telah memberikan bantuan sehingga penelitian ini dapat berjalan dengan baik.
Ucapan terima kasih tak lupa penulis sampaikan kepada Beasiswa Yayasan Satyabhakti Widya dan Yayasan DAMANDIRI yang telah memberikan bantuan selama penelitian dan penulisan tesis. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada pegawai dan laboran pada Laboratorium TPG FATETA-IPB, teman-teman angkatan 2006 Almarhumah Darmayanti, ibu Ros, ibu Nona, Kakak Deva dan Venty atas bantuan, Doa dan semangat yang diberikan kepada penulis. Angkatan 2007 terutama buat mba Vera terima kasih atas bantuannya semoga kita semua tetap bersahabat dan menjadi saudara dalam suka dan duka. Ucapan terima kasih yang tak terhingga kepada Papa dan Mama, Kakak En serta Isteri, adik Ache, adik Aji dan tunanganku Andre juga keluarga besar Haumasse/Latumahina dan keluarga bpk. E. Pariury atas dukungan Doa, semangat dan kasih sayangnya. Bagi semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu terima kasih atas bantuannya selama ini semoga sukses dan diberkati oleh Tuhan Yesus Kristus. AMIN.
Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi yang membutuhkannya.
Bogor, Januari 2009
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Ambon pada tanggal 31 Desember 1981 dari ayah Drs. Jantje Haumasse, Msi dan ibu Oktovina Haumasse/Latumahina. Penulis merupakan anak kedua dari tiga bersaudara.
Tahun 2000 penulis lulus dari SMU Negeri 2 Ambon. Pendidikan sarjana ditempuh di Program Studi Agronomi, Fakultas Pertanian, Universitas Pattimura, lulus pada tahun 2005. Pada tahun 2006 penulis diterima di Program Studi Teknologi Pascapanen Pascasarjana IPB.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiv
PENDAHULUAN Latar Belakang ... 1 Tujuan Penelitian ... 3 TINJAUAN PUSTAKA Pulpa Kakao ... 4 Asam Asetat ... 5 Fermentasi Alkohol ... 6 Fermentasi Asam Asetat ... 7 Mikroorganisme Yang Berperan Dalam Fermentasi ... 8 Khamir ... 8 Bakteri (Acetobacter aceti) ... 10 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Proses Fermentasi ... 11 Karbohidrat (gula) ... 11 Suhu ... 12 pH ... 12 Unsur Hara ... 13 Kadar Alkohol ... 13 Pengaruh Aerasi (oksigen) ... 13
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat ... 15 Bahan dan Alat ... 15 Tahapan Penelitian ... 15 Penyegaran Kultur ... 15 Pembuatan Starter ... 16 Starter Khamir ... 16 Starter Acetobacter aceti ... 17 Produksi Asam Asetat ... 18 Fermentasi Alkohol ... 18 Fermentasi Asam Asetat ... 19 Peubah yang Diukur ... 21 Kadar Asam Asetat ... 22 Kadar Alkohol ... 22 Total Padatan Terlarut (TPT) ... 22 Nilai pH ... 22 Rancangan Percobaan ... 23 Rancangan Percobaan untuk Fermentasi Alkohol ... 23 Rancangan Percobaan untuk Fermentasi Asam Asetat ... 23
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kadar Alkohol... 26 Total Padatan Terlarut (TPT) ... 28 Nilai pH ... 30 Fermentasi Asam Asetat ... 31
Kadar Asam Asetat ... 32 Kadar Alkohol ... 34 Total Padatan Terlarut (TPT) ... 35 Nilai pH ... 37
SIMPULAN DAN SARAN ... 40
DAFTAR PUSTAKA ... 41
DAFTAR TABEL
Halaman 1. Perkembangan asam asetat Indonesia Tahun 1996 - 2000 ... 2 2. Perubahan kadar alkohol pulpa kakao selama fermentasi ... 26 3. Perubahan total padatan terlarut pulpa kakao selama fermentasi ... 28 4. Perubahan nilai pH pulpa kakao selama fermentasi ... 30 5. Perubahan kadar asam asetat pulpa kakao selama fermentasi ... 32 6. Perubahan kadar alkohol pulpa kakao selama fermentasi ... 34 7. Perubahan total padatan terlarut (TPT) selama fermentasi ... 36 8. Perubahan nilai pH pulpa kakao selama fermentasi ... 37 9. Klasifikasi keasaman berdasarkan nilai pH dan bahan pangan ... 39
DAFTAR GAMBAR
Halaman 1 Penampang melintang buah kakao ... 4 2. Penyegaran kultur A. aceti pada media cair ... 16 3. Diagram alir pembuatan starter Khamir (ragi roti) ... 17 4. Pembuatan starter A. aceti ... 18 5. Diagram alir fermentasi alkohol ... 20 6. Proses fermentasi asam asetat ... 21 7. Grafik perubahan kadar alkohol pulpa kakao selama fermentasi ... 27 8. Grafik perubahan total padatan terlarut pulpa kakao selama
fermentasi ... 28 9 Grafik perubahan nilai pH pulpa kakao selama fermentasi ... 31 10. Grafik perubahan kadar asam asetat pulpa kakao selama fermentasi .... 33 11. Grafik perubahan kadar alkohol pulpa kakao selama fermentasi ... 35 12. Grafik perubahan total padatan terlarut pulpa kakao selama fermentasi
fermentasi ... 36 13. Grafik perubahan nilai pH pulpa kakao selama fermentasi ... 38
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman 1. Analisis ragam pengaruh lama fermentasi dan konsentrasi gula
serta starter terhadap kadar alkohol selama fermentasi alkohol ... 46 2. Hasil uji lanjut Duncan’s untuk perubahan kadar alkohol selama
fermentasi alkohol ... 47 3. Analisis ragam pengaruh lama fermentasi dan konsentrasi gula
serta starter terhadap total padatan terlarut (TPT) selama fermentasi
alkohol ... 49 4. Hasil uji lanjut Duncan’s untuk perubahan total padatan terlarut (TPT)
selama fermentasi alkohol ... 50 5. Analisis ragam pengaruh lama fermentasi dan konsentrasi gula
serta starter terhadap nilai pH selama fermentasi alkohol ... 52 6. Hasil uji lanjut Duncan’s untuk perubahan nilai pH selama fermentasi
alkohol ... 53 7. Analisis ragam pengaruh lama fermentasi dan perlakuan terhadap
kadar asam asetat selama fermentasi asam asetat ... 55 8. Hasil uji lanjut Duncan’s untuk perubahan kadar asam asetat selama
fermentasi asam asetat ... 56 9. Analisis ragam pengaruh lama fermentasi dan perlakuan terhadap
kadar alkohol selama fermentasi asam asetat ... 58 10. Hasil uji lanjut Duncan’s untuk perubahan kadar alkohol selama
fermentasi asam asetat ... 59 11. Analisis ragam pengaruh lama fermentasi dan perlakuan terhadap
total padatan terlarut (TPT) selama fermentasi asam asetat ... 61 12. Hasil uji lanjut Duncan’s untuk perubahan total padatan terlarut (TPT)
selama fermentasi asam asetat ... 62 13. Analisis ragam pengaruh lama fermentasi dan perlakuan terhadap
nilai pH selama fermentasi asam asetat ... 64 14. Hasil uji lanjut Duncan’s untuk perubahan nilai pH selama fermentasi
asam asetat ... 65 15. Perubahan kadar alkohol selama fermentasi alkohol ... 67 16. Rata-rata perubahan kadar alkohol selama fermentasi alkohol ... 68 17. Perubahan total padatan terlarut (TPT) selama fermentasi alkohol ... 69 18. Rata-rata perubahan total padatan terlarut (TPT) selama fermentasi
alkohol ... 70 19. Perubahan nilai pH selama fermentasi alkohol ... 71
20. Rata-rata perubahan nilai pH selama fermentasi alkohol ... 72 21. Perubahan titrasi selama fermentasi asam asetat ... 73 22. Perubahan berat sampel selama fermentasi asam asetat ... 74 23. Perubahan titrasi dan berat sampel selama fermentasi asam asetat ... 75 24. Rata-rata perubahan kadar asam asetat selama fermentasi asam
asetat ... 76 25. Perubahan kadar alkohol selama fermentasi asam asetat ... 77 26. Rata-rata perubahan kadar alkohol selama fermentasi asam asetat ... 78 27. Perubahan total padatan terlarut (TPT) selama fermentasi asam
asetat ... 79 28. Rata-rata perubahan total padatan terlarut (TPT) selama fermentasi
asam asetat ... 80 29. Perubahan nilai pH selama fermentasi asam asetat ... 81 30. Rata-rata perubahan nilai pH selama fermentasi asam asetat ... 82
I.
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Kakao merupakan salah satu komoditas ekspor non migas yang cukup berkontribusi bagi perekonomian Indonesia. Potensi pengembangan kakao di Indonesia cukup besar, baik dari sumberdaya yang dimiliki, teknologi yang dikuasai, maupun peluang pasar yang terus berkembang pada masa yang akan datang. Total ekspor kakao Indonesia tahun 2006 sebesar 612.123.53 ton dan nilainya mencapai 855.047.12 ribu US$ (Statistik dan Informasi 2007).
Tujuan pengembangan kakao di Indonesia adalah untuk memanfaatkan sumberdaya alam, memenuhi konsumsi dan meningkatkan pendapatan produsen serta meningkatkan devisa negara. Kakao telah lama dikenal dan dimanfaatkan oleh masyarakat dengan mengolahnya menjadi bahan minuman, penambah rasa, aroma dan bahan makanan. Selain itu lemaknya kakao digunakan untuk bahan kosmetik dan obat-obatan.
Pengolahan kakao mempunyai hasil sampingan, yang belum diperhatikan oleh masyarakat dan cenderung dianggap sebagai sampah atau limbah. Salah satu hasil sampingan yang diperoleh dari proses pengolahan awal kakao adalah pulpa. Pulpa merupakan lapisan berwarna putih yang melapisi permukaan biji kakao. Pulpa dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan asam asetat, dengan cara pulpa tersebut harus diinokulasikan dengan khamir. Pulpa kakao mengandung glukosa dan sukrosa antara 12-15%, asam-asam organik dan beberapa asam amino (Effendi 2002 dan Opeke 1984). Komposisi demikian cukup baik digunakan dalam proses fermentasi untuk menghasilkan asam asetat. Khamir (ragi roti) merupakan bagian dari mikroorganisme yang mempunyai peranan penting dalam proses fermentasi, dimana selama fermentasi berlangsung khamir (ragi roti) akan mengubah gula pada pulpa menjadi alkohol dan CO2, kemudian dengan penambahan bakteri (Acetobacter aceti) maka akan diubah menjadi asam asetat.
Effendi (2002), menghasilkan asam asetat sebesar 4.24% dengan kecepatan pengadukan terbaik adalah 400 rpm pada inokulum 10% v/v. Hasil tersebut lebih baik dibandingkan proses pembuatan asam asetat yang di survei oleh Kozaki et al. (1998) secara tradisional di Indonesia dan Philipina yang menghasilkan sekitar 2% asam asetat.
Industri asam asetat merupakan salah satu industri kimia yang berprospek di Indonesia, hal ini ditunjukkan dengan perkembangan produksi dan ekspor asam asetat (Tabel 1).
Tabel 1. Perkembangan Asam Asetat Indonesia Tahun 1996 – 2000 ( dalam ton )
Tahun Produksi Ekspor
1996 28.840 2.106 1997 23.540 0 1998 26.500 1.000 1999 29.680 136 2000 32.210 588 Sumber : Anonim (2008)
Asam asetat merupakan senyawa yang cukup penting dalam pengolahan bahan pangan baik sebagai bumbu maupun sebagai pengawet, penggunaan asam asetat sebagai bumbu antara lain dalam mayonais, saus, acar disebabkan adanya senyawa-senyawa volatil yang menghasilkan flavor dan aroma, sedangkan sebagai pengawet pada kadar asam asetat 0.1% dapat menghambat pertumbuhan bakteri pembusuk dan bakteri pembentuk spora dan kadar asam asetat 0.3% dapat menghambat pertumbuhan jamur penghasil mikotoksin (Luwihana, 1998). Kegunaan lain dari asam asetat adalah dapat mengatur keasaman pada industri makanan, sebagai pelunak air dalam rumah tangga, sebagai minuman (cuka apel) dan sebagai bahan baku untuk pembuatan bahan kimia seperti vinil asetat, selulosa asetat, asetat anhidrit, ester asetat dan garam asetat.
Proses pemanfaatan pulpa kakao belum banyak diketahui oleh masyarakat secara umum, sehingga sering terjadi permasalahan limbah pada saat proses pengolahan awal kakao. Melalui kasus ini, maka dilakukan
penelitian dengan harapan dapat mengurangi limbah pulpa kakao, dengan menghasilkan produk asam asetat yang tentunya sangat bermanfaat bagi kelangsungan hidup manusia.
B. Tujuan
Secara umum penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pemanfaatan pulpa kakao sebagai bahan untuk memproduksi asam asetat. Sedangkan secara khusus penelitian ini bertujuan untuk :
1. Menentukan pengaruh konsentrasi gula dan starter ragi roti terhadap kadar alkohol.
2. Menentukan waktu atau lama fermentasi yang optimum untuk menghasilkan kadar alkohol.