## KINETIKA FERMENTASI ASAM ASETAT (VINEGAR) OLEH
BAKTERI Acetobacter aceti B 127 DARI ETANOL HASIL FERMENTASI LIMBAH CAIR PULP KAKAO
[Kinetics of Acetic Acid (Vinegar) Fermentation By Acetobacter aceti B 127 from Ethanol Produced by Fermentation of Liquid Waste of Cacao Pulp]
M. Supli Effendi 1)
1) Peneliti dan staf pengajar Fakultas Teknik Jurusan Teknologi Pangan Universitas Pasundan .

## ABSTRACT
Acetic  acid concentration  is  one  of vinegar’s  quality  parameter.  Acetic acid  concentration    in  vinegar  is influenced  by  the  activity  of acetic acid bacteria. This research studied the kinetics of anaerobic fermentation of liquid waste of cacao pulp by Saccharomyces cerevisiae R 60 to produce ethanol and the kinetics of acetic acid fermentation from ethanol by Acetobacter aceti B 127 . The kinetics of acetic acid fermentation from  ethanol  by  Acetobacter  aceti  B 127 can  be  used  as  a  basic  of  bioprocess  design  for  aerobic  fermentation  in  general  and  acetic  acid fermentation from ethanol by Acetobacter aceti B 127 in particular. Fermentation medium used was liquid waste of cocoa pulp with sugar content of 12.85%, and the addition of sucrosa and urea. The parameter observed was growth of Saccharomyces cerevisiae R 60 and Acetobacter aceti B 127 , and chemical analysis including  concentration of ethanol, total sugar  and acetic acid, content. The research result showed that the  value was 0.048 hour -1 , Y P was 0.676, Qp value was 0.033 hour - , and K La value was 0.344, Q O2 .Cx value was 0.125 (mgO 2 L -1 jam -1 ), Y X was s                                                                                                                                                                                                                                                                  O2 0.378 (x 10 8 selmL -1 g -1 O 2 ),  and dCT was 0.150 mgL -1 hour -1 . Concentration of acetic acid in the product was  4.24% or 42.4 gL -1 . dt
Key words : Acetic acid – Cacao pulp.

## PENDAHULUAN
Vinegar  atau  dikenal  cuka  makan  adalah  cairan yang  mengandung  asam  asetat,  dibuat  dari  buah-buahan atau  hasil  pertanian  lainnya  melalui  proses  fermentasi bertingkat.  Limbah  cair  pulp  kakao  dengan  kadar  gula  12 sampai  15  persen potensial  untuk  dimanfaatkan  sebagai bahan baku berbagai produk proses kimia industri melalui pendekatan  bioteknologi  (  Effendi,  1995).  Produksi  asam asetat atau vinegar dilakukan melalui jalur :
I. pulp S.cerevisiae etanol
II. etanol A.  aceti asam. Asetat .
Proses ini merupakan  salah satu usaha pemanfaatan dan sekaligus  penanggulangan  pencemaran  lingkungan. Produk  vinegar  atau  cuka  makan  secara  tradisional  di Indonesia,  selain  mengandung  asam  asetat  juga  asam organik  lain  dengan  kadar  total  asam  hanya  sekitar  2  % (Kozaki et. al., 1998). Sementara dalam FAO/WHO (1982) ditentukan berbagai syarat produk vinegar antara lain harus mengandung asam asetat minimal 50 gL -1 . Semua mikroba memerlukan  nutrien  dasar  tertentu  seperti  air,  karbon, mineral, vitamin, dan oksigen jika kondisi aerob. Komposisi dan  jenis  sumber  nutrien      dasar    dalam    medium  harus
sesuai  bagi  setiap  proses  fermentasi  sehingga  diperoleh medium  yang  paling  baik.  Komposisi  kimia  alami  dari limbah  cair  pulp  kakao  bukan  merupakan  komposisi medium  optimal  untuk pertumbuhan  Saccharomyces cerevisiae R 60 sehingga  perlu  dilakukan  penambahan nutrien  ke  dalam  limbah  cair  pulp  kakao  agar  formulasi medium  yang  berbasis  limbah  cair  pulp  kakao  menjadi optimum  untuk  pertumbuhan Saccharomyces  cerevisiae R 60 dan produksi etanol. Substrat etanol dengan kadar 5% melalui  fermentasi  oleh  berbagai  bakteri Acetobacter  sp , dapat  menghasilkan  asam  asetat  dengan  konsentrasi maksimum.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  menentukan  kinetika fermentasi  etanol  menjadi  asam  asetat  yang  digunakan sebagai landasan rancang bangun bioreaktor skala industri, berdasarkan laju spesifik pertumbuhan bakteri Acetobacter aceti B 127 (  ), laju spesifik penurunan substrat etanol (Qs), laju  spesifik  pembentukan  asam  asetat  (Qp),  dan  laju pengambilan oksigen oleh sel mikroba (Qo 2 .Cx).

## METODOLOGI
Bahan dan Alat Bahan  baku  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  limbah  sesuai  bagi  setiap  proses  fermentasi
sehingga  diperoleh  medium  yang  paling  baik.  Komposisi kimia alami dari limbah cair pulp kakao yang diperoleh dari kebun  kakao  Perkebunan  Panglejar  P.T  Perkebunan Nusantara  VII,  Rajamandala  Cianjur,  Jawa  Barat. Kultur Saccharomyces  cerevisiae R 60 dan bakteri Acetobacter  aceti B 127 diperoleh  dari  koleksi  Laboratorium Mikrobiologi  dan  Teknologi  Fermentasi  Jurusan  Teknik Kimia ITB.
Peralatan  yang  digunakan  adalah  fermentor  jenis Bioflo New Brunswick kapasitas 1.5 L dengan volume kerja 1 L, serta peralatan untuk analisis kimia dan mikrobiologis.

## Metode
Tiga  tahap  percobaan  telah  dilaksanakan  di laboratorium Teknologi Fermentasi Pusat Antar Universitas Institut Teknologi Bandung. Analisis yang berkaitan dengan ketiga  percobaan  dilakukan  di  laboratorium  Teknologi Pangan  Universitas  Pasundan,  Lembaga  Kimia  Nasional, dan  laboratorium  Teknologi  Fermentasi  Pusat  Antar Universitas Institut Teknologi Bandung.
Percobaan  tahap  pertama mengkaji  fermentasi anaerob  medium  berbasis  limbah  cair  pulp  kakao  (LCPK) oleh Saccharomyces  cerevisiae R 60 dengan    variasi penambahan  urea  dan  sukrosa.    Masing-masing  medium yang  dikaji  adalah  filtrat  atau  substrat  yang  ditambah suplementasi urea (CO(NH 2 ) 2 sebanyak 0 g L -1 (SN O ), 1,0 g L -1 (SN 1 ),  dan  2,0  g  L -1 (SN 2 ),  dan  juga  ditambahkan sukrosa  sesuai  dengan  kadar  gula  total  yang  terkandung dalam limbah cair pulp kakao sebesar 12.85 persen (KG O ) dan  sukrosa  dengan  kadar  gula  total  sampai  15  persen (KG 15 ).  Sebagai  kontrol  tidak  ditambahkan  sukrosa. Variabel  respons  yang  ditetapkan  dilakukan  perhitungan dengan  persamaan  kinetika  fermentasi,  yaitu  persamaan pertumbuhan Saccharomyces  cerevisiae R 60 (  ), growth yield (Y) berupa Y X dan Y P , product yield (Q) berupa Q P S                 S dan  Q S. Data  dianalisis  secara  statistika  berdasarkan rancangan acak lengkap dan uji BNT (Gomez dan Gomez, 1995).  Data  dinamik  dipresentasikan  dengan  kurva  dan kurva  yang  dihasilkan  diuji  dengan  uji  kesejajaran– keberimpitan pada taraf  = 0,05 (Draper dan Smith 1981). Berdasarkan evaluasi pembentukan etanol dan perhitungan kinetika,  dapat  ditentukan  suplementasi  urea  dan  kadar gula  terbaik  untuk  dijadikan  formula  pembuatan  etanol sebagai substrat untuk percobaan selanjutnya.
Percobaan  tahap  kedua mengkaji  substrat  etanol hasil  fermentasi  LCPK  untuk  dijadikan  asam  asetat (vinegar)  dengan  menggunakan Acetobacter  aceti B 127 konsentrasi  5  (I 1 ),  10  (I 2 ),  dan  15%  v/v  (I 3 ),  kecepatan aerasi  0.5  vvm,  dan  kecepatan  pengadukan  200  rpm  (P 1 ) dan  400  rpm  (P 2 ).    Terhadap  variabel  respons  dilakukan analisis  sama  seperti  percobaan  pertama.  Berdasarkan evaluasi  produksi  kadar  asam  asetat  dan  perhitungan
efisiensinya  dapat  ditentukan  konsentrasi  inokulum Acetobacter  aceti B 127 dan  kecepatan  pengadukan  yang terbaik untuk digunakan pada percobaan selanjutnya.
Percobaan tahap ketiga mengkaji substrat etanol hasil  fermentasi  LCPK  untuk  dijadikan  asam  asetat (vinegar)  dengan  konsentrasi  inokulan Acetobacter  aceti B 127 10  %  v/v  dengan  transmitan  11.5  %,  dan  kecepatan pengadukan 400 rpm dengan variasi kecepatan aerasi 0.5, 1.0 dan 1.5 vvm. Percobaan ini untuk mengetahui kinetika produksi  asam  asetat  dan  dianalisis  secara  statistika berdasarkan rancangan acak lengkap dan uji BNT (Gomez dan Gomez, 1995). Data hasil percobaan adalah produksi kadar  asam  asetat  (Cp),  kecepatan  spesifik  pertumbuhan sel Acetobacter aceti B 127 (  ), growth yield (Y) berupa Y P S dan Y P , kecepatan spesifik pembentukan produk (Q P ), S kecepatan  spesifik  penurunan  substrat  etanol  (Q S ), konstanta  kecepatan  pertumbuhan  sel  mikroba  (k x ), konstanta  kecepatan  pembentukan  produk  pada  fase pertumbuhan (k p1 ) dan konstanta kecepatan pembentukan produk  fase  nonpertumbuhan  (k p2 ),  serta  persentase oksigen  terlarut  (C L ).  Untuk  menjelaskan  hasil  percobaan utama  dengan  kecepatan  aerasi  terbaik  dan  hubungan antara  pertumbuhan  sel Acetobacter  aceti B 127 versus oksigen  terlarut  (O T )  terhadap  kadar  asam  asetat  yang diproduksi (Cp), dilakukan perhitungan persamaan kinetika dengan parameter ( dt dCl ), koefisien volume perpindahan oksigen (KLa), Y x dan Qo 2 .C X dan pengaruhnya pada O2 ancang bangun bioreaktor.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis limbah cair pulp kakao .
Hasil analisis kimia menunjukkan bahwa cairan pulp kakao  mengandung  gula  total  dengan  kadar  cukup  tinggi, yaitu  sekitar  12.85  persen,  sehingga  cukup  potensial dijadikan  sebagai  substrat  fermentasi  etanol  oleh Saccharomyces  cerevisiae R 60 .  Menurut  Noyes  (1980) serta  Barlina  dan  Lay  (1994),  kadar  gula  yang  digunakan dalam  substrat  fermentasi  etanol  10  sampai  12  persen dapat menghasilkan etanol sebesar 5-6 persen.

## Efek  penambahan  urea  dan  sukrosa  kedalam medium berbasis limbah cair pulp kakao terhadap produksi etanol
Efek  interaksi  penambahan  gula  pada  limbah  cair pulp  kakao  dengan  penambahan  urea  terhadap  produksi etanol  teruji  nyata  yang  ternyata  tidak  bergantung  pada
waktu  fermentasi  walaupun  efek  masing-masing  faktor bergantung  pada  waktu  fermentasi.  Semakin  lama  waktu fermentasi,  dengan  atau  tanpa  penambahan  kadar  gula dan  tanpa  atau  dengan  penambahan  urea,  terjadi peningkatan  etanol  secara  sinergistik  walaupun peningkatan  itu  pada  waktu  fermentasi  yang  satu dibandingkan  dengan  yang  lainnya  bersifat  proporsional. Keadaan  seperti  dinyatakan  di  atas  sebagaimana disimpulkan  berdasarkan  Gambar  1  dan  Gambar  2, walaupun  ternyata  dengan  suplementasi  urea  bervariasi, perbedaan  kadar  etanol  yang  diproduksi  pada  berbagai waktu fermentasi tidak teruji nyata (semua kurva berimpit), baik tanpa maupun dengan penambahan gula.
Kadar  etanol  maksimum  yang  dihasilkan  rata-rata 53.3  gL -1 .  Pembentukan  produk etanol  (Cp),  pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae R 60 (Cx), dan penurunan  kadar gula total (Cs) selama fermentasi ditunjukkan pada Gambar 3.  Kenaikan  kadar  etanol  dari  medium  limbah  cair  pulp kakao yang disebabkan oleh aktivitas mikroorganisme jenis kamir  yang  dominan  pada  awal  fermentasi  sangat memungkinkan  untuk  pertumbuhan  kamir  tersebut.  Etanol yang  dihasilkan  selama  fermentasi  berasal  dari perombakan  gula  dalam  limbah  cair  pulp  kakao.  Menurut Noyes  (1980)  dan  Kozaki  et  al.,  (1998),  produk  yang dihasilkan  dari  fermentasi,  selain    etanol  dan  gas  CO 2 ,
adalah  asam  asetat,  asam  butirat,  asam  laktat, asetaldehida, dan  lain-lain.  Hal tersebut di atas pula yang mengakibatkan  bahwa  pada  suatu  saat,  semakin  lama fermentasi, kadar etanol yang dihasilkan akan optimum dan akhirnya  akan  menurun.  Untuk  fermentasi  pembentukan asam  asetat  dibutuhkan  medium  dengan  kadar  etanol  5  - 6%.  Dari  perhitungan  kinetika  pada  fase  eksponensial pertumbuhan Saccharomyces  cerevisiae R 60 (Cx), pembentukan  etanol  (Cp),  dan  penurunan  substrat  gula dalam  limbah  cair  pulp  kakao  (Cs),  dapat  ditentukan pembentukan  etanol  terbaik  hasil  fermentasi  limbah  cair pulp  kakao  oleh Saccharomyces  cerevisiae R 60 dengan urea:  0  gL -1 ,  1  gL -1 ,  2  gL -1 ,  dan  tanpa  atau  dengan pertambahan sukrosa sampai kadar gulanya 15 %.
Dari  pola  kinetika  pada  fase  eksponensial  itu, didapat  data  yang  terukur  besaran  kinetika  fermentasi limbah cair pulp kakao seperti pada Tabel 1. Laju spesifik pertumbuhan  mikroba  (  )  berkurang  akibat  penambahan sukrosa  dan  lebih  berkurang  akibat  pemberian  urea    dan berkurangnya  pertumbuhan  mikroba  itu  proporsional dengan angka terendah sebesar 0.032 mg mg -1 jam -1 (kadar gula substrat 15% dan tambahan 2 gL -1 urea) dan tertinggi 0.043 mg mg -1 jam -1 (tanpa tambahan sukrosa dan urea).
Keterangan :
G 0 = Tanpa penambahan sukrosa
SN 0 = tanpa  urea SN 1 = 1 gL -1 urea SN 2 = 2 gL -1 urea
Keterangan :
Semua  kurva  berimpit  (/)  menurut  uji  kesejajaran-keberimpitan  pada  taraf nyata 0.05 sebagaimana diindikasikan dalam matriks perbandingan.
Matriks Perbandingan kurva
YSN 0 KG 0 = -0.0202 X 2 + 2.362 X – 14.993     (R 2 = 0.9566) Y/Y
SN 1 SN 2
YSN 1 KG 0 = -0.0194 X 2 + 2.2856 X - 12.633    (R 2 = 0.9432) SN 0
/            /
YSN 2 KG 0 = -0.0185 X 2 + 2.1951 X – 10.033    (R 2 = 0.9368) SN 1 -              /
Gambar 1. Kadar etanol hasil fermentasi Saccharomyces cerevisiae R 60 pada medium berbasis limbah cair pulp kakao dengan suplementasi urea tanpa penambahan sukrosa.
0 10 20 30 40 50 60 12 24 36 48 60 72 Waktu fermentasi (jam) K a d a r e ta n o l ( g /L ) Poly. (SNo-KGo)
Poly. (SN1-KGo) Poly. (SN2-KGo)
Keterangan  : KG 15 = Penambahan sukrosa hingga 15%
SN 0 = tanpa urea SN 1 = 1 gL -1 urea SN 2 = 2 gL -1 urea
Keterangan : Semua  kurva  berimpit  (/)  menurut  uji  kesejajaran-keberimpitan  pada  taraf nyata 0.05 sebagaimana diindikasikan dalam matriks perbandingan.
Matriks
Perbandingan kurva
YSN 0 KG 15 = -0.0187 X 2 + 2.1454 X - 7.703     (R 2 = 0.9818) Y/Y SN 1 SN 2
YSN 1 KG 15 = -0.0173 X 2 + 2.0106 X – 3.520    (R
2 = 0.9629) SN 0
/               /
YSN 2 KG 15 = -0.0177 X 2 + 2.0658 X – 4.240    (R 2 = 0.9405) SN 1 -                /
Gambar  2.  Kadar  etanol  hasil  fermentasi Saccharomyces  cerevisiae R 60 medium  berbasis  limbah  cair  pulp  kakao  dengan suplementasi urea dan penambahan sukrosa hingga  15%.
Gambar 3. Pembentukan etanol, penurunan kadar gula, dan perubahan biomassa sel selama fermentasi etanol pada medium berbasis limbah cair pulp kakao dengan penambahan urea dan sukrosa.
0 20 40 60 80 100 120 140 0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 Waktu fermentasi (jam) ka d a r e ta n o l, ( g /L ) 0 2 4 6 8 10 12 14 B io ma ssa se l (g /L ) etanol (g/L) Kd. Gula (g/L) Biomassa (g/L) 0 20 40 60 80 100 120 140 0 ka d a r g u la (g /L ) KG-SN 0 10 20 30 40 50 60 12 24 36 48 60 72 84 Waktu fermentasi (jam) K a d a r e ta n o l (g /L ) Poly. (SNo-KG15) Poly. (SN1-KG15) Poly. (SN2-KG15)
Tabel 1. Parameter kinetika fermentasi limbah cair pulp kakao dengan penambahan urea dan sukrosa.
Parameter Kinetika Tambahan gula Pada medium Suplementasi Nutrisi (urea) 0 gL -1 1 gL -1 2 gL -1  (mg mg -1 jam –1 ) Tanpa tambahan gula (KG 0 ) 0.043 B b 0.041 B b 0.036 B a 15% Kadar gula (KG 15 ) 0.038 A b 0.038 A b 0.032 A a
S X Y Tanpa tambahan gula (KG 0
) 0.088 D c 0.099 D d 0.085 D c 15% Kadar gula (KG 15 ) 0.072 C c 0.082 C d 0.071 C c Y P S
Tanpa tambahan gula (KG 0 ) 0.370 F c 0.376 F f 0.369 F e 15% Kadar gula (KG 15 ) 0.288 E f 0.295 E f 0.285 E e
Q S (mg mg -1 jam -1 )
Tanpa tambahan gula (KG 0 ) 0.489 G h 0.414 G h 0.424 G h 15% Kadar gula (KG 15 ) 0.528 G h 0.458 G h 0.450 G h
Q P (mg mg -1 jam -1 )
Tanpa tambahan gula (KG 0 ) 0.016 N m 0.015 N m 0.13 N m 15% Kadar gula (KG 15 ) 0.011 M m 0.011 M m 0.009 M m Kadar etanol (gL -1 ) Tanpa tambahan gula (KG 0 ) 52.5 K k 54.0 K k 53.0 K k 15% Kadar gula (KG 15 ) 53.0 K k 53.5 K k 54.0 K k
Keterangan : Angka-angka yang ditandai dengan huruf kecil yang sama ke arah horizontal dan dengan huruf besar yang sama ke arah vertikal untuk setiap parameter kinetika tidak berbeda menurut uji BNT  = 0.05.
Dari  keseluruhan  data  yang  diperoleh  diketahui bahwa  fermentasi  etanol  oleh Saccharomyces  cerevisiae R 60 yang paling baik adalah pada medium substrat limbah cair  pulp  kakao  yang  tidak  ditambahkan  sukrosa  maupun urea  yang  menghasilkan  produk  sebesar  52.5  gL -1. Walaupun demikian, parameter yang lain seperti Y x , lebih S rendah  dibandingkan  pada  medium  substrat  limbah  cair pulp  kakao  yang  tidak  atau  ditambahkan  sukrosa  dan ditambahkan urea sebanyak 1 gL -1. Hal itu disebabkan oleh faktor-faktor  lingkungan,  baik  internal  maupun  eksternal. Faktor-faktor  lingkungan  yang  mempengaruhi  fermentasi etanol  adalah  suhu,  pH,  substrat,  oksigen,  kadar  etanol, faktor pertumbuhan, dan nutrisi.
Limbah  cair  tanpa  penambahan  sukrosa  dan  urea menghasilkan produk etanol sebesar 52.5 gL -1 atau 5.25% dengan laju spesifik pertumbuhan (  ) sebesar 0.43 mg mg - 1 jam -1 yang merupakan laju spesifik paling tinggi sehingga etanol  yang  dihasilkan  dapat  dipergunakan  sebagai medium untuk percobaan berikutnya.
Efek  konsentrasi Acetobacter  aceti B 127 dan kecepatan  pengadukan  pada  fermentasi  asam asetat dengan kecepatan aerasi 0.5 vvm
Kadar  etanol  substrat  fermentasi  untuk  produksi asam  asetat  adalah  kadar  etanol  hasil  limbah  cair  pulp kakao  yang  telah  difermentasi  kamir,  yaitu  sebesar  5.0%. Pengamatan selanjutnya adalah proses fermentasi substrat etanol  hasil  fermentasi  limbah  cair  pulp  kakao menggunakan konsentrasi inokulum Acetobacter aceti B 127 5, 10 dan 15% v/v dengan pengadukan 200 dan 400 rpm terhadap  pembentukan  asam  asetat(%),  penurunan substrat etanol(%) dan efisiensi produk selama fermentasi. Efek  interaksi  penambahan  konsentrasi  inokulum Acetobacter aceti B 127 pada substrat etanol hasil fermentasi limbah  cair  pulp  kakao  dengan  kecepatan  pengadukan selama fermentasi tak teruji nyata, walaupun efek masing- masing  faktor  bergantung  pada  waktu  fermentasi.  Selama fermentasi  etanol  hasil  fermentasi  limbah  cair  pulp  kakao, pengaruh  kecepatan  pengadukan  200  dan  400  rpm umumnya menyebabkan peningkatan produksi asam asetat dan  umumnya  peningkatan  tersebut  akibat  penambahan konsentrasi  inokulum Acetobacter  aceti B 127 ,  walaupun pada penambahan konsentrasi inokulum Acetobacter aceti
B 127 yang lebih tinggi lagi terjadi penurunan produksi asam asetat  (Gambar  4  dan  Gambar  5).  Hasil  terbaik  diperoleh dengan  kecepatan  pengadukan  400  rpm  dengan penambahan  inokulum  sebanyak  10%  v/v  yang menghasilkan 4.01 % asam asetat. Hasil tersebut lebih baik dibandingkan  proses  pembuatan  asam  asetat  yang  di survey  oleh  Kozaki  et  al.,  (1998)  secara  tradisional  di Indonesia  dan  Philipina  yang  menghasilkan  sekitar  2  % asam asetat.
Efisiensi  selama  fermentasi  dengan  kecepatan pengadukan  400  rpm  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan kecepatan  pengadukan  200  rpm,  tetapi  pada  pemberian starter  10  %  v/v  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan  5%  v/v dan 15 % v/v. Hal ini disebabkan oleh over oxidation yaitu perubahan  asam  asetat  menjadi  CO 2 dan  H 2 O,  yang disebabkan  oleh  habisnya  substrat  dalam  medium, sedangkan  fermentasi  berlangsung  terus  (Ebner,  dan Follman, 1983).
Ternyata  efisiensi  produksi  asam  asetat  relatif rendah,  yaitu  berkisar  antara  55.88%  sampai  71.20% dibandingkan  dengan  secara  teoritis.  Umumnya  secara teoritis  efisiensi  produk  asam  asetat  dari  vinegar  berkisar antara  85  –  99%  dan  sisanya  terbawa  udara  keluar.  Dari asumsi  tersebut  berarti  seluruh  etanol  dalam  substrat diubah  menjadi  asam  asetat.  Pada  kenyataannya,  tidak mungkin  semua  etanol  dalam  substrat  dapat  diubah menjadi  asam  asetat  sebab  etanol  juga  digunakan  oleh bakteri  sebagai  sumber  karbon  untuk  pertumbuhan  atau perbanyakan  sel.  Dari  data-data  produksi  asam  asetat, penurunan kadar etanol dan efisiensi produk asam asetat, untuk  percobaan  selanjutnya  digunakan  kecepatan pengadukan  400  rpm  dengan  pemberian  inokulum sejumlah 10% v/v.
Keterangan : P 2 =Pengadukan 200 rpm Penambahan Inokulum: I 5 =  5 % v/v I 10 = 10 % v/v
I 15 = 15 % v/v Semua kurva berimpit (/) menurut uji kesejajaran-keberimpitan pada taraf  nyata  0.05  sebagaimana  diindikasikan  dalam  matriks perbandingan.
Matriks Perbandingan kurva YP 2 –I 5 = - 0.0004 X 2 + 0.0686 X – 0.0069 (R 2 = 0.8621)
Y/Y I 10 I 15
YP 2 – I 10 = -0.0003 X 2 + 0.0590 X + 0.2839  (R 2 = 0.9459) I 5
/             /
YP 2 – I 15 = -0.0003 X 2 + 0.0579 X + 0.3344 (R 2 = 0.9665)              I 10 -          /
Gambar 4. Kadar asam asetat hasil fermentasi Acetobacter aceti B 127 (5, 10, 15 %) pada kecepatan pengadukan 200 rpm
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 0 24 48 72 96 120 144 Waktu fermentasi (jam) K ad a r as am as et at (% ) P2-I5 P2-I10 P2-I15
Keterangan:
P 4 = Pengadukan 400 rpm Penambahan Inokulum:       I 5 =  5 % v/v I 10 = 10 % v/v I 15 = 15 % v/v
Semua kurva berimpit (/) menurut uji kesejajaran-keberimpitan pada taraf nyata 0.05 sebagaimana diindikasikan dalam matriks perbandingan.
Matriks
Perbandingan kurva
YP 4 –I 5 = - 0.0004 X 2 + 0.0723 X – 0.0115 (R 2 = 0.8589) Y/Y I 10 I 15
YP 4 –I 10 = -0.0003 X 2 + 0.0672 X + 0.3438(R 2 = 0.9577) I 5
/          /
YP 4 –I 15 = -0.0003 X 2 + 0.0657 X + 0.3292(R 2 = 0.944)                 I 10 -         /
Gambar 5. Kadar asam asetat hasil fermentasi Acetobacter aceti B 127 (5, 10, 15%)  pada kecepatan pengadukan 400 rpm
Kinetika  produksi  asam  asetat  oleh Acetobacter aceti B 127 dengan  konsentrasi  10%  v/v  diaduk dengan  kecepatan  400  rpm  dan  diaerasi  dengan berbagai kecepatan
Untuk  mendapatkan  hasil  yang  optimal,  maka fermentasi dilakukan pengaturan kondisi operasi fermentasi asam asetat dari limbah  cair pulp kakao oleh Acetobacter aceti B 127 dan diamati berdasarkan perhitungan kinetika  , Y x , Y x , Q S, , Q P, k X, k P1 , dan k P2 pada berbagai kecepatan S        S aerasi  terhadap  pembentukan  produk  asam  asetat  dan pertumbuhan sel Acetobacter aceti B 127 .
Pola  kinetika  hubungan  antara  pertumbuhan  sel Acetobacter  aceti B 127 dengan  produk  asam  asetat  yang terbentuk  selama  proses  fermentasi  dengan  perhitungan kinetika  pada  fase  eksponensial,  digambarkan  dalam bentuk kurva seperti Gambar 6, dan didapatkan data-data parameter  kinetika  seperti  pada  Tabel  2.  Ternyata hubungan  kadar  sel  mikroba  dengan  kadar  produk fermentasi pada beberapa fase menunjukkan bahwa pada fase  penyesuaian  sel Acetobacter  aceti B 127 terbentuk produk  asam  asetat  dalam  jumlah  yang  sedikit,  dan sesudah  sel Acetobacter  aceti B 127 melewati  fase penyesuaian  terjadi  kenaikan  pembentukan  produk  asam asetat. Kemudian sel Acetobacter aceti B 127 tumbuh sampai mencapai kadar sel maksimal. Pada fermentasi jam ke 72, kadar  asam  total  yang  dihasilkan  dengan  aerasi  0.5  vvm
sebesar  3.75%,  1.0  vvm  sebesar  4.24%,  dan  1.5  vvm sebesar  3.23%.  Dari  data-data  yang  terukur  besaran kinetika  fermentasi  etanol  menjadi  asam  asetat  ternyata kecepatan  aerasi  1.0  vvm  mempunyai  keunggulan terhadap  pembentukan  asam  asetat  setelah  diuji  statistik dengan  uji  BNT  =  0.05  seperti  pada  Tabel  2, dibandingkan  dengan  kecepatan  aerasi  0.5  vvm  dan  1.5 vvm.  Perhitungan  parameter  kinetika  kecepatan pertumbuhan sel Acetobacter aceti B 127 dengan konsentrasi oksigen  terlarut    pada  kecepatan  aerasi  1  vvm  pada  fase eksponensial  ditunjukkan  pada  Gambar  6.  Pada  waktu konsentrasi oksigen terlarut turun berarti tg  = 2 O Q . Cx,
dengan nilai       dt dCl yang diperoleh pada kondisi oksigen
terlarut menaik kembali. 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 0 24 48 72 96 120 144 Waktu fermentasi (jam) K a d a r a s a m a s e ta t (% ) P4-I5 P4-I10 P4-I15
Tabel 2. Parameter kinetika produksi asam asetat dari etanol hasil  fermentasi limbah cair pulp kakao oleh Acetobacter aceti B 127 pada berbagai kecepatan aerasi.
Parameter kinetika Kecepatan Aerasi 0.5(vvm) 1.0(vvm) 1.5(vvm)  (jam -1 ) 0.047 b
0.048 b
0.036 a
S X Y         1 1 8 ) 10 ( gL selmL 0.073 c 0.115 d
0.097 d S P Y S P Y      
  1 1 8 ) 10 ( gL selmL
0.24 e
0.676 f 0.317 f Q S          1 8 1 1 10 ) )( ( selmL jam gL 0.644 h 0.418 h 0.371 g Q P Jam -1 0.011 i 0.033 j 0.011 I k X   ) )( ( 1 1   jam selmL 0.037 k 0.033 k 0.036 k K P2          1 8 1 1 10 ) )( ( selmL jam gL 1.83 n 0.458 m 1.33 n
K P1          1 8 1 1 10 ) )( ( selmL jam gL 0.157
o 0.226 p 0.163 o Asam asetat (gL -1 ) 37.5 r 42.4 r 32.3 q
Keterangan  :      Angka-angka  yang  ditandai  dengan  huruf  kecil  yang  sama  ke  arah  horizontal  tidak  berbeda  menurut  uji  BNT  = 0.05.
Gambar 6. Kurva oksigen terlarut O T [mg/L] dengan kecepatan aerasi 1.0 vvm, dengan kondisi pH awal 4, suhu 30 o C, kecepatan pengadukan 400 rpm dan konsentrasi inokulum 10 % v/v.
Tabel 3.  Parameter kinetika produksi asam asetat oleh Acetobacter aceti B 127 dengan kecepatan aerasi 1.0 vvm.
No. Parameter kinetika
Kecepatan aerasi 1.0 vvm 0 1 2 3 4 5 6 0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 Waktu fermentasi O k s ig e n t e rl a ru t, O T ( m g /l ) 0 100 200 300 400 500 600 K o n s e n tr a s i s e l m ik ro b a , OT (vvm) CS (%) CP (%) CX (x 106sel/ml) 0 1 2 3 4 5 6 0 0 K o n s e n tr a s i a s a m a s e ta t, C p ( % ) 0 1 2 3 4 5 6 K o n s e n tr a s i e ta n o l, C s ( % ) O T 1 Cs 1 Cx 1 Cp 1 Cx 2 Cs 2 O T 2 Cp 2 Cx m Cp m t 1 t 2 t c t m O T (mg/l) K o n s e n tr a s i s e l m ik ro b a , C x ( x 1 0 6 s e l/ m l) Aerasi 1,0 vvm
Waktu fermentasi (jam)
Cx ( x 10 6 sel/ml)
1 Q O2. Cx (mgO 2 L -1 jam -1 ) 0.125 2 dCl (mgL -1 jam -1 ) dt 0.150 3 K La 0.344 4 Y x (10 8 selmL -1 g -1 O 2 ) 0.378 5 Q S          1 8 1 1 10 ) )( ( selmL jam gL 0.418
6 Q P          1 8 1 1 10 ) )( ( selmL jam gL
0.033
7 Asam asetat (%) 4.24 Nilai Q O2 .Cx diperoleh pada saat oksigen terlarut menurun drastis karena di konsumsi oleh Acetobacter aceti B 127 ,  kemudian  konsentrasi  oksigen  terlarut  meningkat kembali  karena  aerasi  terus  berlangsung  sampai  dicapai konsentrasi  oksigen  terlarut  jenuh.  Nilai       dt dCl
diperoleh  pada  kondisi  oksigen  terlarut.  Perhitungan parameter  kinetika  fermentasi  pada  aerasi  1.0  vvm
didapatkan  nilai-nilai  Q O2 .  Cx,       dt dCl ,  Q O2 .  Cx
+       dt dCl ,  K La dan
2 O X Y seperti  disajikan  pada  Tabel  3.
Dari  hasil  perhitungan  tersebut  diambil  kesimpulan  bahwa perpindahan oksigen akan mempengaruhi rancang bangun bioreaktor.

## Rancang Bangun Bioreaktor
Rancang  bangun  alat  fermentor  untuk  fermentasi etanol  hasil  fermentasi  limbah  cair  pulp  kakao  oleh Acetobacter aceti B 127 menjadi asam asetat yang dilengkapi dengan  alat  pengendali  suhu,  nilai  pH,  aerasi  dan kecepatan  pengadukan  dibuat  berdasarkan  perbesaran dari skala laboratorium ke skala niaga.
Variabel  kimia  yang  dikendalikan  dan  diukur  yaitu konsentrasi  substrat  etanol  hasil  fermentasi  limbah  cair pulp kakao (Cs), konsentrasi oksigen terlarut (C L ), nilai pH,
disamping kekentalan substrat (  ), konsentrasi sel mikroba Acetobacter aceti B 127 (Cx), dan konsentrasi produk asam asetat  (Cp)  yang  diukur.  Variabel  fisika  yang  dikendalikan dan diukur yaitu tekanan, kecepatan alir udara (vvm), tinggi permukaan media fermentor, kecepatan pengadukan (rpm), busa  dan  tenaga  pengerak  pengaduk.  Dari  komponen- komponen tersebut dapat dihitung kecepatan pengambilan oksigen  oleh Acetobacter  aceti B 127 (Q O2 .  C X), kecepatan penurunan  substrat  (Q S ),  koefisien  volume  perpindahan oksigen (K La ), kecepatan spesifik pertumbuhan mikroba (  ), dan kecepatan spesifik pembentukan produk asam asetat. Hasil  perhitungan  perbesaran  skala  laboratoriun  ke  skala niaga ditunjukkan pada Tabel 4.
Tabel 4.   Hasil perhitungan rancang bangun skala pilot plant dengan kapasitas 1000 L No. Komposisi Parameter Bioreaktor Skala Laboratorium, 1 L Skala pilot plant,1000L 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Tinggi bioreaktor ( H f ), cm Diameter (D t ), cm Tinggi substrat (H m ),cm Diameter impeller (D i ), cm Tinggi impeller (L i ), cm Lebar impeller (W i ), cm Jarak dari dasar (H i ), cm Kecepatan pengadukan, rpm K L a, menit -1 Volume substrat (V L ), Liter 19,9 9,85 14 4.6 1.5 1.0 2.0 400 0,422 1 194.40 96.20 136.70 44.90 14.60 9.70 19.54 87.00 0,422 1000

## KESIMPULAN
Fermentasi substrat limbah cair pulp kakao dengan kadar  gula  12.63  %  baik  tanpa  maupun  dengan penambahan  urea  oleh Saccharomyces  cerevisiae R 60 dengan konsentrasi inokulum 10  % v/v, suhu 30 o C, waktu fermentasi  selama  48  jam  tanpa  maupun  dengan penambahan sukrosa dihasilkan kadar etanol rata-rata 5.3 %. Untuk menghasilkan kadar etanol sebesar 5.0 % sampai 6.0%  diperlukan  waktu  fermentasi  antara  48  sampai  50 jam.  Pada  fase  eksponensial  fermentasi  limbah  cair  pulp kakao  oleh Saccharomyces  cerevisiae R 60 dihasilkan  laju spesifik  pertumbuhan Saccharomyces  cerevisiae B 60 (  ) tanpa  tambahan  gula  adalah  0,043  jam -1 ,  lebih  tinggi dibandingkan  dengan  penambahan  gula  yaitu  0.041  dan 0.036 jam -1 .
Pada fermentasi etanol hasil fermentasi limbah cair pulp kakao oleh Acetobacter aceti B 127 dengan kondisi suhu 30 o C,  nilai  pH  awal  4,  konsentrasi  etanol  5,0  %  v/v  , inokulum  10  %  v/v,  diperoleh  kecepatan  pengadukan terbaik  adalah  400  rpm  dengan  hasil  asam  asetat  4,24% dengan efisiensi 71,20%.
Berdasarkan  kinetika  produksi  asam  asetat  dari etanol  hasil  fermentasi  limbah  cair  pulp  kakao  oleh Acetobacter  aceti B 127 dengan  kecepatan  aerasi  1.0  vvm sebesar 4.24% lebih tinggi dibandingkan dengan kecepatan aerasi 0.5 vvm dan 1.5 vvm.
Hasil terbaik untuk produksi asam asetat diperoleh dengan  kecepatan  aerasi  1.0  vvm,  dengan  dasar  formula oksigen terlarut yang masuk (C i ) pada waktu t 1 dan oksigen terlarut  yang  keluar  (C l )  pada  waktu  t 2 didapatkan  nilai kecepatan  pengambilan  oksigen  (Qo 2 .Cx)  sebesar  0,125 mgO 2 L -1 jam -1 ,  nilai  K La atau  kofisien  volum  perpindahan oksigen  (jam -1 )  0.344  jam -1 ,  dan  dengan  dasar  formula, dCl Qo 2 .Cx, K La , (C i ) dan (C l ) didapatkan nilai  Y x  sebesar dt O2
0.378    (x  10 8 sel  mL -1 g -1 O 2 )  yang  berpengaruh  terhadap rancang bangun bioreaktor.
Pembesaran  skala  laboratorium  dari  volume  1  L menjadi skala pilot plant atau niaga dengan volume 1000 L, harus memperhatikan faktor-faktor berat jenis bahan yang merupakan  data  untuk  menghitung  volume,  jari-jari diameter,  tinggi  bioreaktor  (H f ),  diameter  (Dt),  tinggi substrat  (Hm),  diameter  impeller  (Li),  lebar  impeller  (Wi), jarak dari dasar (Hi), kecepatan pengadukan (rpm), kofisien volum  perpindahan  oksigen  (K La )  dan  melalui  program Delphi  5  dapat  ditentukan  ukuran  pembesaran  dari  skala laboratorium ke skala industri.

## DAFTAR  PUSTAKA
Barlina,  R.,  dan  A.  Lay  1994 .  Pengolahan  Nira  Kelapa untuk  Produk  Fermentasi  Nata  de  Coco,  Alkohol dan Asam Cuka. Jurnal Penelitian Kelapa 7: 21-23.
Draper,  N.,  and  H.  Smith  1981 .  Applied  Regression Analysis. 2 nd ed. John Wiley & Sons, Singapore.
Ebner,  H.,  and  H.  Follman  1983 .  Acetic  Acid Biotechnology. Vol.3. The Avi Publishing Company, Inc., Wesport, CT.
FAO/WHO  (Food  and  Agriculture  Organization  of  the United  Nations/World  Health  Organization /Codex  Alimentarius  Commision)  1982, Draft European Regional Standard for Vinegar. Appendix II.
Gomez,  K.A.,  dan  A.A  Gomez  1995 .  Prosedur  Statistik untuk  Penelitian  Pertanian.  Penterjemah  Endang Sjamsudin  dan  S.B.  Justika.  Penerbit  Universitas Indonesia, Jakarta.
Kozaki,  M.,  Lino,  H.  Matsumoto,  T.    E.I.  Dizon,    K. Rahayu  and  P.C.  Sanchez  1998. Studies  on  the Acid-producing    Bacteria  of  Traditional  Vinegars from the Philippinnes and Indonesia. Proc. Int. Conf. on  Asian  Network  on  Microbial  Research,  Gadjah Mada  University,  Yogyakarta,  Indonesia.  p.  451- 464.
Noyes,  Paul  1980 .  Large  and  Small  Scale  Ethyl  Alcohol Manufacturing  Prospect  from  Agriculture  Raw Materials. Pata Corp., Park Ridge, NJ.
Effendi S.  1995. Pembuatan Nata dari Lendir Biji Kakao di Perkebunan  Rajamandala.  Warta  Pusat  Penelitian Bioteknologi Perkebunan 1: 20-23.