Asam sitrat adalah pengatur keasaman (acidulant) yang sangat populer, dikenal karena memberikan rasa asam segar pada minuman, permen, dan makanan olahan. Meskipun mayoritas asam sitrat komersial diproduksi melalui fermentasi jamur Aspergillus niger, menarik untuk diketahui bahwa sumber aslinya adalah buah-buahan sitrus, terutama lemon dan jeruk. Secara historis, asam sitrat diekstraksi langsung dari jus jeruk. Artikel ini akan mengulas langkah-langkah konseptual mengenai cara membuat asam sitrat dari jeruk, mengacu pada metode ekstraksi tradisional dan dasar-dasar kimia yang terlibat.
Memahami Peran Jeruk dalam Produksi Asam Sitrat
Buah-buahan sitrus seperti jeruk, lemon, dan limau mengandung konsentrasi asam sitrat yang tinggi, biasanya berkisar antara 5% hingga 8% dari berat keringnya. Asam sitrat (C₆H₈O₇) adalah asam trikarboksilat lemah yang secara alami melindungi buah dari hama dan memberikan karakteristik rasa asamnya. Untuk memisahkannya dari komponen lain seperti gula, pektin, dan air, diperlukan proses pemurnian yang terstruktur.
Langkah 1: Pengekstrakan Jus Jeruk Berkonsentrasi Tinggi
Proses awal adalah mendapatkan sebanyak mungkin larutan asam sitrat murni dari buah. Metode ini memerlukan bahan baku dalam jumlah yang sangat besar karena konsentrasi asam sitrat dalam jus segar relatif rendah dibandingkan dengan total volume cairan.
- Pemilihan Bahan Baku: Gunakan jeruk dengan tingkat kematangan optimal atau yang sedikit asam (misalnya, lemon atau jeruk nipis jika menginginkan hasil yang lebih pekat).
- Pengepresan: Jeruk dipres menggunakan mesin pres hidrolik industri untuk menghasilkan jus murni. Proses harus cepat untuk meminimalkan oksidasi enzimatis.
- Penyaringan Awal: Jus mentah kemudian disaring secara kasar untuk menghilangkan ampas, kulit, dan biji.
- Evaporasi (Penguapan): Jus perlu dipekatkan. Dalam skala industri kuno, ini dilakukan dengan pemanasan ringan di bawah vakum untuk menghilangkan sebagian besar air tanpa mendegradasi asam sitrat. Hasilnya adalah sirup jeruk yang sangat pekat.
Langkah 2: Presipitasi Kalsium Sitrat
Asam sitrat murni sulit diisolasi langsung dari larutan karena sangat larut dalam air. Oleh karena itu, teknik kimia klasik digunakan untuk "mengendapkannya" dalam bentuk garam yang kurang larut, yaitu Kalsium Sitrat.
Perhatian Penting: Metode ini membutuhkan penambahan zat kimia (kapur/kalsium hidroksida). Ini bukan proses "murni" alami dan memerlukan keahlian kimia untuk keamanan dan kemurnian produk akhir.
- Netralisasi dengan Kalsium Hidroksida (Kapur): Sirup jeruk yang pekat direaksikan dengan kalsium hidroksida (Ca(OH)₂) atau kalsium karbonat (CaCO₃) dalam jumlah stoikiometri yang tepat.
- Pembentukan Endapan: Reaksi ini menghasilkan Kalsium Sitrat, yang mengendap keluar dari larutan karena kelarutannya yang rendah dalam kondisi tertentu. Persamaan dasarnya adalah:
$2 \text{ Asam Sitrat} + 3 \text{ Ca(OH)}_2 \rightarrow \text{Kalsium Sitrat} + 6 \text{ H}_2\text{O}$
- Pemisahan Padatan: Endapan kalsium sitrat kemudian dipisahkan dari cairan residu (yang sekarang sebagian besar mengandung gula dan pengotor lain) melalui filtrasi atau sentrifugasi.
Langkah 3: Pembebasan Asam Sitrat dari Garamnya
Setelah kalsium sitrat murni berhasil diisolasi, langkah selanjutnya adalah mengubahnya kembali menjadi asam sitrat bebas (bentuk kristal yang kita kenal).
- Pengasaman (Acidification): Kalsium sitrat direaksikan kembali dengan asam kuat, biasanya Asam Sulfat ($\text{H}_2\text{SO}_4$).
- Pembentukan Produk dan Endapan Samping: Reaksi ini akan melepaskan Asam Sitrat ke dalam larutan, sementara Kalsium Sulfat ($\text{CaSO}_4$, gipsum) akan mengendap.
$\text{Kalsium Sitrat} + \text{Asam Sulfat} \rightarrow \text{Asam Sitrat} + \text{Kalsium Sulfat (Endapan)}$
- Filtrasi Akhir: Larutan kemudian disaring untuk menghilangkan endapan Kalsium Sulfat. Cairan yang tersisa adalah larutan Asam Sitrat yang relatif murni.
Langkah 4: Kristalisasi dan Pengeringan
Untuk mendapatkan asam sitrat dalam bentuk bubuk kristal, larutan harus dikonsentrasikan lebih lanjut dan didinginkan.
- Kristalisasi: Larutan dipanaskan kembali untuk menghilangkan sisa air (evaporasi vakum sangat disukai). Ketika larutan mencapai titik jenuh super, larutan didinginkan secara terkontrol, memungkinkan kristal asam sitrat monohidrat atau anhidrat terbentuk.
- Pemisahan dan Pengeringan: Kristal yang terbentuk dipisahkan dari sisa cairan induk (mother liquor) dan dikeringkan dalam pengering untuk menghilangkan kelembaban sisa, menghasilkan bubuk kristal asam sitrat yang siap digunakan.
Mengapa Metode Fermentasi Lebih Dominan Saat Ini?
Meskipun ekstraksi langsung dari jeruk adalah metode asli, cara membuat asam sitrat dari jeruk secara langsung sangat tidak efisien dan mahal untuk produksi skala besar. Kebutuhan global untuk asam sitrat sangat tinggi, sehingga industri beralih ke fermentasi menggunakan jamur (seperti yang disebutkan di awal) karena:
- Efisiensi Biaya: Menggunakan substrat yang lebih murah (seperti molase tebu atau jagung) daripada buah sitrus dalam jumlah tonase.
- Kontrol Proses: Fermentasi memungkinkan kontrol yang lebih baik terhadap hasil dan kemurnian produk akhir.
- Skalabilitas: Proses fermentasi bioreaktor jauh lebih mudah diskalakan daripada memproses jutaan liter jus jeruk secara manual atau semi-otomatis.
Namun, memahami metode ekstraksi historis ini memberikan apresiasi mendalam terhadap bagaimana bahan kimia alami dapat diisolasi dari sumber pangan melalui serangkaian proses kimia dan fisika.