PENENTUAN VISKOSITAS PADA PROSES PEMUTIHAN PULP (BLEACHING) DI PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk SOSOR LADANG PORSEA KARYA ILMIAH DESWENTY SINAGA

Transkripsi

1 PENENTUAN VISKOSITAS PADA PROSES PEMUTIHAN PULP (BLEACHING) DI PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk SOSOR LADANG PORSEA KARYA ILMIAH DESWENTY SINAGA PROGRAM D-3 KIMIA ANALIS DEPARTEMEN KMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008

2 PENENTUAN VISKOSITAS PADA PROSES PEMUTIHAN PULP (BLEACHING) DI PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk SOSOR LADANG PORSEA KARYA ILMIAH Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat untuk mendapat ijazah Ahli Madya pada program Diploma-3 Kimia Analis Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. DESWENTY SINAGA PROGRAM D-3 KIMIA ANALIS DEPARTEMEN KMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008

3 PERSETUJUAN Judul : PENENTUAN VISKOSITAS PADA PROSES PEMUTIHAN PULP (BLEACHING) DI PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk. SOSOR LADANG PORSEA Kategori : KARYA ILMIAH Nama : DESWENTY SINAGA Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : D3 KIMIA ANALIS Departemen Fakultas : KIMIA : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (MIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Disetujui di Medan, Juni 2008 Diketahui/Disetujui oleh Departemen Kimia FMIPA USU Ketua, Pembimbing, Dr. Rumondang Bulan Nasution, MS Dra. Nurhaida Pasaribu, MSi NIP NIP

4 PERNYATAAN PENENTUAN VISKOSITAS PADA PROSES PEMUTIHAN PULP (BLEACHING) DI PT.TOBA PULP LESTARI, Tbk. SOSOR LADANG PORSEA KARYA ILMIAH Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Juni 2008 DESWENTY SINAGA

5 PENGHARGAAN Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yesus Kristus atas segala kelimpahan Rahmat dan Karunia-Nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan karya ilmiah ini yang berjudul Penentuan Viskositas Pada Proses Pemutihan Pulp (Bleaching) di PT. Toba Pulp Lestari,Tbk Sosor Ladang Porsea. Karya ilmiah ini merupakan hasil kerja praktek di PT. TOBA PULP LESTARI Tbk.Porsea. Karya ilmiah ini merupakan salah satu persyaratan akademik mahasiswa untuk memperoleh ijazah Ahli Madya Diploma-3 untuk program studi Kimia Analis di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Dengan selesainya karya ilmiah ini, penulis mengucapkan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dan membimbing penulis untuk menyelesaikan karya ilmiah ini terutama kepada Orang tua penulis Ayahanda dan Ibunda yang tercinta (T. Sinaga dan R. Napitu) yang telah memberikan kasih sayang, doa serta dukungan yang tulus kepada penulis, yang selalu mengharapkan keberhasilan penulis. Selanjutnya penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada Ibu Dra. Nurhaida Pasaribu, MSi selaku dosen pembimbing yang telah bersedia membimbing penulis serta memberikan masukan kepada penulis sampai selesainya penulisan karya ilmiah ini, terimakasih juga kepada Ibu Dr. Rumondang Bulan, MS selaku Ketua Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Bapak Dr.Edy Marlianto, MSc selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Ibu Dr. Marpongahtun, MSc selaku Ketua Program Studi Kimia Analis, Bapak Drs. Firman Sebayang, MS selaku Dosen Wali penulis, serta seluruh Dosen dan Staf Pengajar Departemen Kimia serta Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Pada kesempatan ini penulis juga ingin mengucapkan terimakasih kepada seluruh Staf dan Karyawan PT.TOBA PULP LESTARI,Tbk yang membimbing dan membantu penulis saat melakukan praktek kerja lapangan. Terimakasih selanjutnya untuk abang penulis (Fernando Sinaga) dan kakak serta adik penulis (Patris Sinaga, Yon Ivan Sinaga & Adri Fridolin Sinaga) yang selalu memberi semangat dan dukungan serta doa kepada penulis dalam menyelesaikan karya ilmiah ini. Penulis juga tidak lupa mengucapkan terimakasih kepada seluruh keluarga besar penulis yang tidak bisa disebutkan satu-persatu, terimakasih atas dukungan dan doanya.rekan rekan Kimia Analis khususnya angkatan tahun 2005 terkhusus kepada teman-teman seperjuangan selama praktek kerja lapangan (Febrianty, Junita, Indri, Ediatur) serta Erista dan Desona (terimakasih atas dukungan dan doanya). Tidak lupa juga penulis mengucapkan terimakasih kepada teman-teman satu kost yang selalu memberi semangat, dukungan serta doa kepada penulis (Veronika alias si Pudan, K Men, K Natal, Riyong, Vanya, Mirna) serta teman-teman yang tidak dapat disebutkan satu-persatu. Dengan rendah hati penulis menyadari bahwa penulisan karya ilmiah ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang sifatnya membangun demi penyempurnaan karya ilmiah ini. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat dan menambah pengetahuan serta wawasan bagi semua pihak.

6 ABSTRAK Kualitas pulp yang dihasilkan pada proses pembuatan pulp sulfat (kraft) dipengaruhi oleh beberapa faktor, salah satu diantaranya adalah viskositas. Tujuan dilakukannya analisa viskositas adalah untuk mengetahui kekuatan serat yang dimiliki oleh pulp setelah dilakukan proses pemutihan (bleaching). Dari hasil analisis yang dilakukan dapat diketahui bahwa viskositas dari pulp sulfat (kraft) yang diperoleh telah memenuhi standar yang digunakan oleh PT.Toba Pulp Lestari,Tbk Sosor Ladang Porsea yaitu untuk kertas A4 adalah dan untuk kertas A2 adalah dan berdasarkan data hasil analisis, viskositas untuk kertas A4 adalah 15,7-16,4 dan untuk kertas A2 adalah 12,9-14,1.

7 DEFINING VISCOSITY FOR BLEACHING PROCESS AT PT.TOBA PULP LESTARI,Tbk SOSOR LADANG PORSEA ABSTRACT The quality of pulp produced at process of sulphate pulp (kraft) may be influenced by several factors, one of them is viscosity. The purpose of viscocity analysis is to know the power of pulp after bleaching. Based on result of analysis, it shows that viscosity of pulp sulphate (kraft) has that viscosity the standart of PT.Toba Pulp Lestari,Tbk Sosor Ladang Porsea is that for A4 paper is and for A2 paper is Based on data is result analysis, viscosity for A4 paper is 15,7-16,4 and for A2 paper is 12,9-14,1.

8 DAFTAR ISI Persetujuan Pernyataan Kata Pengantar Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Lampiran Halaman i ii iii iv v vi viii ix BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Permasalahan Tujuan Penulisan Manfaat 3 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Pengertian Kayu Sifat-sifat Umum Kayu Sifat Fisik Kayu Sifat Kimia Kayu Bahan Baku Pembuatan Pulp Komponen Kimia Kayu Selulosa Hemiselulosa Lignin Zat-zat Ekstraktif Proses Pembuatan Pulp Proses Mekanis Proses semi-kimia Proses Kimia Proses Pemutihan Bahan Kimia Proses Pemutihan Tahap Pemutihan Viskositas 19 BAB 3 METODOLOGI 3.1 Metodologi Percobaan Alat dan Bahan Alat Bahan Prosedur Kerja 23 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN Data 25

9 4.2 Pembahasan Perhitungan 26 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 28 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

10 DAFTAR TABEL Tabel 2.3. Karakteristik serat kayu lunak dan kayu keras 7 Tabel 2.4. Komponen kimia menurut golongan kayu 8

11 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Tabel Konversi Viskositas Lampiran 2. Gambar Alat Penentuan Viskositas

12 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kayu adalah hasil utama dari pohon yang dapat digunakan untuk berbagai maksud keperluan manusia. Kayu adalah bagian xylem dari pohon yang tersusun dari berbagai macam sel kayu. Sel kayu terdiri dari komponen-komponen yang berbeda, baik jumlah maupun sifat fisik, kimia dan mekaniknya. Proporsi komponen dan sifat-sifat kimia kayu sangat bervariasi menurut umur kayu, jenis kayu, dan posisi kayu di dalam pohon. Komponen penyusun kayu terdiri dari komponen penyusun dinding sel dan komponen pengisi rongga sel. (Dumanauw, J.F. 1990) Jauh sebelum teknologi pemanfaatan kayu seperti sekarang ini, manusia sebenarnya telah memanfaatkan kayu secara tradisional. Laju kebutuhan manusia yang semakin meningkat dan beragam terhadap berbagai produk kayu seperti kertas, mendorong para pengusaha untuk mendirikan industri pengolahan kayu untuk kebutuhan yang lebih bermanfaat. Hal inilah yang mendorong PT. Toba Pulp Lestari, Tbk Sosor Ladang Porsea Kabupaten Toba Samosir untuk mengolah kayu menjadi produk yang lebih bermanfaat. Secara garis besar, proses pengolahan kayu pada industri ini adalah dimulai dari pengumpulan kayu (wood yard), pengelupasan (debarking), pemotongan (chipping), pemasakan (digester),

13 pencucian (washing/screening), pemutihan (bleaching), serta pembentukan lembaran pulp dengan mesin (pulp machine). Proses pemutihan pulp atau disebut juga proses pengelantangan pulp bertujuan untuk menghilangkan warna coklat pada pulp yang disebabkan oleh lignin sebagai salah satu komponen penyusun kayu. Pada proses ini dilakukan dengan menggunakan senyawa klor sebagai bahan pemutih. Banyak sedikitnya klor yang digunakan pada proses ini akan mempengaruhi viskositas daripada pulp yang dihasilkan. Penggunaan ClO 2 yang berlebih menyebabkan degradasi selulosa sehingga mengurangi kekuatan serat. Bahkan pada kondisi yang baik kemungkinan masih terjadi penurunan kekuatan serat. Dengan demikian harus ada hubungan antara bahan kimia pemutih yang digunakan dengan pulp yang akan diputihkan. (Anonim. 2000) Mengingat begitu pentingnya penentuan viskositas untuk mengetahui kualitas pulp yang dihasilkan setelah proses pemutihan, maka penulis merasa tertarik untuk menjadikan masalah ini sebagai pembahasan dalam Karya Ilmiah dengan Judul Penentuan Viskositas Pada Proses Pemutihan Pulp (Bleaching) di PT.Toba Pulp Lestari,Tbk Sosor Ladang Porsea. 1.2 Permasalahan Viskositas merupakan salah satu variabel dasar pada proses pengelantangan/pemutihan pulp. Pengujian atau penentuan viskositas dilakukan untuk mengetahui kekuatan serat yang dimiliki oleh pulp. Yang menjadi

14 permasalahan dalam pembahasan ini adalah apakah viskositas yang dihasilkan telah sesuai dengan standar yang ditetapkan oleh industri. 1.3 Tujuan 1).Untuk mengetahui cara penentuan viskositas pada proses pulp sulfat di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk Sosor Ladang Porsea sehingga menghasilkan pulp dengan kualitas yang sesuai dengan standar yang telah ditetapkan industri. 2).Untuk memperoleh/menghasilkan pulp yang sesuai dengan standar yang ditetapkan dengan menggunakan bahan kimia pemutih yang sekecil-kecilnya. 1.4 Manfaat 1). Melalui penentuan viskositas dapat diketahui kekuatan serat yang dimiliki oleh pulp serta hubungannya terhadap jumlah bahan pemutih yang diperlukan untuk proses pengelantangan/pemutihan pulp. 2). Melalui penentuan viskositas dapat diketahui perbandingan kekuatan serat yang dimiliki oleh pulp pada proses pemutihan pulp tahap pertama (D 1 ) dan proses pemutihan pulp tahap kedua (D 2 ).

15 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Kayu Kayu merupakan hasil hutan dari sumber kekayaan alam, merupakan bahan mentah yang mudah diproses untuk dijadikan barang yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan maksud manusia sesuai dengan kemajuan teknologi. Kayu terdiri atas beberapa macam sel yang menyusun jaringan-jaringan, memiliki pola tersendiri dalam hal bentuk, susunan serta pengaturannya di dalam kayu. Kayu dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu: 1. Kayu daun lebar 2. Kayu daun jarum Kayu daun lebar mempunyai struktur lebih lengkap daripada kayu daun jarum, memiliki pori-pori (sel-sel pembuluh). Sedangkan kayu daun jarum tidak memiliki pori-pori melainkan sel trakeida, yaitu sel yang berbentuk panjang dengan ujung-ujung yang kecil sampai meruncing. Kayu daun jarum mempunyai struktur yang lebih sederhana daripada kayu daun lebar. Pada kayu daun jarum, jumlah jenis selnya lebih sedikit dan jumlah kombinasi bentuk-bentuk jaringannya juga lebih sederhana. Jumlah jenis kayu daun jarum di Indonesia hanya sedikit dibandingkan jenis kayu daun lebar. Yang termasuk kayu daun jarum yaitu: Pinus atau Tusam, Agathis (Damar), Jamuju. Kayu daun lebar antara lain: Jati, Meranti, Mahoni dan lain sebagainya.

16 Sifat-sifat Umum Kayu Kayu berasal dari berbagai jenis pohon memiliki sifat yang berbeda-beda. Bahkan kayu yang berasal dari satu pohon memiliki sifat agak berbeda, jika dibandingkan bagian ujung dan pangkalnya. Dalam hubungan itu maka ada baiknya jika sifat-sifat kayu tersebut diketahui lebih dahulu, sebelum kayu dipergunakan sebagai bahan bangunan, industri kayu maupun untuk pembuatan perabot. Sifat yang dimaksud antara lain yang bersangkutan dengan sifat anatomi kayu, sifat fisik, sifat mekanik dan sifat kimianya. Sifat Fisik Kayu Beberapa hal yang tergolong dalam sifat fisik kayu adalah berat jenis, warna, higroskopik dan lain-lain. a. Berat Jenis Kayu memiliki berat jenis yang berbeda-beda. Makin berat kayu itu, umumnya makin kuat juga kayunya. Semakin ringan suatu jenis kayu, akan berkurang juga kekuatannya. Berat jenis ditentukan oleh tebal dinding sel, kecilnya rongga sel yang membentuk pori. Umumnya berat jenis kayu ditentukan berdasarkan berat kayu kering tanur atau kering udara dan volume kayu pada posisi kadar air tersebut. b. Warna Warna sesuatu jenis kayu dapat dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut: tempat di dalam batang, umur pohon, kelembaban udara. Pada umumnya warna

17 sesuatu jenis kayu bukanlah warna yang murni, tetapi warna campuran beberapa jenis warna. Ada beraneka macam, antara lain warna kuning, coklat, keputihputihan, kehitam-hitaman dan lain sebagainya. Hal ini disebabkan oleh zat-zat pengisi warna dalam kayu yang berbeda-beda. c. Higroskopik Kayu mempunyai sifat higroskopik yaitu, dapat menyerap atau melepaskan air atau kelembaban. Makin lembab udara di sekitarnya akan makin tinggi pula kelembaban kayu sampai tercapai keseimbangan dengan lingkungannya. Dengan masuknya air ke dalam kayu, maka berat kayu itu akan bertambah. Sifat Kimia Kayu Komponen kimia di dalam kayu mempunyai arti yang penting, karena menentukan kegunaan sesuatu jenis kayu. Susunan kimia kayu digunakan sebagai bahan pengenal ketahanan kayu terhadap serangan makhluk perusak kayu.selain itu dapat pula menentukan pengerjaan dan pengolahan kayu, sehingga didapat hasil yang maksimal. Umumnya komponen kimia kayu daun lebar dan kayu daun jarum terdiri dari 3 unsur: - unsur karbohidrat terdiri dari selulosa - unsur non-karbohidrat terdiri dari lignin - unsur yang diendapkan dalam kayu selama proses pertumbuhan dinamakan zat ekstraktif. Distribusi komponen kimia tersebut di dalam dinding sel kayu tidak merata. Komposisi unsur-unsur kimia dalam kayu adalah: - karbon 50%

18 - hidrogen 6% - nitrogen 0,04-0,10% - abu 0,20-0,50% - sisanya adalah oksigen (Dumanauw,J.F. 1990) 2.3 Bahan Baku Pembuatan Pulp Bahan baku yang digunakan untuk membuat pulp ialah bahan-bahan yang mengandung banyak selulosa seperti bambu, kayu, jerami, merang, dan lain-lain. Jenis kayu yang banyak digunakan dalam pembuatan pulp adalah: - Kayu lunak (softwood), adalah kayu dari tumbuhan konifer contohnya pohon pinus. - Kayu keras (hardwood), adalah kayu dari tumbuhan yang menggugurkan daunnya setiap tahun. Kayu lunak yang memiliki panjang dan kekasaran lebih besar digunakan untuk memberi kekuatan pada kertas. Kayu keras lebih halus dan kompak sehingga menghasilkan permukaan kertas yang halus. Kayu keras juga lebih mudah diputihkan hingga warnanya lebih terang karena memiliki lebih sedikit lignin. Kertas umumnya tersusun atas campuran kayu keras dan kayu lunak untuk mencapai kekuatan dan permukaan cetak yang diinginkan pembeli. Tabel 2.3. Karakteristik serat dari kayu lunak dan kayu keras Kayu lunak Kandungan (%) Kayu keras Kandungan (%) Selulosa 42 Selulosa 45 Lignin 28 Lignin 20 Ekstraktif 3 Ekstraktif 5 Panjang serat 2, 6mm Panjang serat 0,6 mm

19 ( 2.4 Komponen Kimia Kayu Komponen kimia kayu sangat bervariasi, karena dipengaruhi oleh faktor tempat tumbuh, iklim dan letaknya di dalam batang atau cabang. Sepanjang menyangkut komponen kimia kayu, maka perlu dibedakan antara komponenkomponen makromolekul utama dinding sel selulosa, poliosa (hemiselulosa) dan lignin, yang terdapat pada semua kayu, dan komponen-komponen minor dengan berat molekul kecil (ekstraktif dan zat-zat mineral) yang biasanya lebih berkaitan dengan jenis kayu tertentu. Perbandingan dan komposisi kimia lignin dan poliosa berbeda pada kayu lunak dan kayu keras, sedangkan selulosa merupakan komponen yang seragam pada semua kayu. Tabel.2.4. Komponen kimia menurut golongan kayu Komponen kimia Golongan kayu Kayu daun lebar (%) Kayu daun jarum (%) Selulosa Lignin Hemiselulosa Zat ekstraktif ,03 Abu 0,22 6 0,89 Sumber: Vademecum Kehutanan 1976 (Dumanauw,J.F. 1990) Selulosa

20 Selulosa ialah suatu polimer yang mengandung unit-unit glukosa jenis anomer β yang membolehkan selulosa membentuk satu rantai yang sangat panjang. Selulosa merupakan konstituen utama kayu. Kira-kira 40-45% bahan kering dalam kebanyakan spesies kayu adalah selulosa, terutama terdapat dalam dinding sel sekunder. Berat molekul selulosa sangat bervariasi ( ,5 juta) tergantung pada asal sampel. Selulosa merupakan polimer linier dengan unit-unit dan ikatan-ikatan yang seragam. Ukuran rantai molekul lazim dinyatakan sebagai derajat polimerisasi, yaitu hasil bagi dari berat molekul selulosa dengan berat molekul satu unit glukosa. Struktur Selulosa Selulosa terdapat pada semua tanaman dari pohon bertingkat tinggi hingga organisme primitif seperti rumput laut. Di dalam kayu, selulosa tidak hanya disertai dengan poliosa dan lignin, tetapi juga terikat erat dengannya, dan pemisahannya memerlukan perlakuan kimia yang intensif. Perlakuan kimia secara intensif seperti pembuatan pulp dan pengelantangan,akan sangat menurunkan harga derajat polimerisasi (DP). Selulosa merupakan bahan dasar dari banyak produk teknologi (kertas, film, serat, aditif, dan sebagainya) dan karena itu diisolasi terutama dari kayu dengan proses pembuatan pulp dalam skala besar. Dengan menggunakan berbagai bahan

21 kimia dalam pembuatan pulp, pada keadaan asam, netral atau alkalis, diperoleh pulp dengan sifat-sifat yang berbeda. Untuk beberapa tujuan pulp harus dimurnikan dengan proses tambahan pengelantangan Hemiselulosa Di samping selulosa dalam kayu maupun dalam jaringan tanaman yang lain terdapat sejumlah polisakarida yang disebut poliosa atau hemiselulosa. Hemiselulosa berbeda dari selulosa karena komposisi berbagai unit gula, karena rantai molekul yang lebih pendek, dan karena percabangan rantai molekul. Selulosa merupakan homopolisakarida sedangkan hemiselulosa merupakan heteropolisakarida. Struktur Hemiselulosa Seperti halnya selulosa kebanyakan hemiselulosa berfungsi sebagai bahan pendukung dalam dinding-dinding sel. Hemiselulosa relatif mudah dihidrolisis oleh asam menjadi komponen-komponen monomernya yang terdiri dari D- glukosa, D-manosa, D-galaktosa, D-xilosa, L-arabinosa, dan sejumlah kecil L- ramnosa di samping menjadi asam D-glukuronat, asam D-galakturonat. Kebanyakan hemiselulosa mempunyai derajat polimerisasi hanya 200. Jumlah hemiselulosa dari berat kayu kering biasanya antara 20 dan 30%.

22 (Sjostrom,E. 1995) Lignin Setelah selulosa, lignin merupakan zat organik polimer yang banyak dan yang penting dalam dunia tumbuhan. Lignin adalah jaringan polimer fenolik tiga dimensi yang berfungsi merekatkan serat selulosa sehingga menjadi kaku. Jumlah lignin yang terdapat dalam tumbuhan yang berbeda sangat bervariasi. Dalam kayu, kandungan lignin berkisar antara 20 hingga 40%. Kayu lunak normal mengandung 26-32% lignin, sedangkan kandungan lignin kayu keras adalah 35-40%. Lignin yang terdapat dalam kayu keras sebagian larut selama hidrolisis asam. Struktur Lignin Dalam kebanyakan penggunaan kayu, lignin digunakan sebagai bagian integral kayu. Hanya dalam hal pembuatan pulp dan pengelantangan lignin dilepaskan dari kayu dalam bentuk terdegradasi dan berubah, dan merupakan sumber karbon lebih dari 35 juta ton tiap tahun di seluruh dunia yang sangat potensial untuk keperluan

23 kimia dan energi. Pulping kimia dan proses pemutihan akan menghilangkan lignin tanpa mengurangi serat selusosa secara signifikan. (Fengel,D. 1995) Zat zat Ekstraktif Zat ekstraktif umumnya adalah zat yang mudah larut dalam pelarut seperti eter, alkohol, bensin dan air. Banyaknya rata-rata 3 8% dari berat kayu kering tanur. Termasuk di dalamnya minyak minyakan, resin, lilin, lemak, tanin, gula, pati dan zat warna. Zat ekstraktif tidak merupakan bagian struktur dinding sel, tetapi terdapat dalam rongga sel. (Dumanauw,J.F. 1990) 2.5 Proses Pembuatan Pulp Pulp adalah produk utama kayu, terutama digunakan untuk pembuatan kertas, tetapi juga diproses menjadi berbagai turunan selulosa, seperti sutera rayon dan selofan. Tujuan utama pembuatan pulp kayu adalah untuk melepaskan seratserat selulosa dari bahan baku. Ada 3 macam proses pembuatan pulp, yaitu: 1. Proses Mekanis 2. Proses semi-kimia 3. Proses Kimia Proses Mekanis Pada proses ini tidak menggunakan bahan-bahan kimia. Bahan baku digiling dengan mesin sehingga selulosa terpisah dari zat-zat lain Proses semi-kimia

24 Proses pembuatan pulp secara semi-kimia pada dasarnya ditandai dengan perlakuan kimia yang didahului dengan tahap penggilingan secara mekanik, sehingga serat-serat selulosa mudah terpisah dan tidak rusak Proses Kimia Pada proses ini, bahan baku dimasak dengan bahan kimia tertentu untuk menghilangkan zat lain yang tidak perlu dari serat-serat selulosa. Dengan proses ini, dapat diperoleh selulosa yang murni dan tidak rusak Berdasarkan larutan pemasak yang digunakan, proses kimia dapat dibagi dua, yaitu: - proses soda - proses sulfat (kraft) Dalam proses pulping secara kimiawi ditambahkan panas dan zat kimia pada serpihan kayu yang dimasukkan ke dalam tabung bertekanan yang disebut digester. Dalam larutan tersebut dimasukkan larutan pemasak: - NaOH 7% untuk proses soda. - NaOH, Na 2 S dan Na 2 CO 3 untuk proses sulfat. Pemasakan ini berguna untuk memisahkan selulosa dari zat-zat yang lain. Reaksi sebenarnya rumit sekali, tetapi secara sederhana dapat ditulis : Kayu laru tan pemasak pulp (selulosa) + senyawa-senyawa alkohol + senyawasenyawa asam + merkaptan + zat-zat pengotor lainnya.

25 Pembuatan pulp dengan proses kraft menggunakan larutan putih (white liquor), yaitu larutan campuran natrium hidroksida dan natrium sulfida yang secara selektif akan melarutkan lignin dan membuatnya lebih larut dalam cairan pengolah. Setelah 2-4 jam, campuran antara pulp, sisa zat kimia dan limbah kayu dikeluarkan dari digester. Pulp kemudian dicuci untuk memisahkannya dari cairan hitam (sisa zat kimia dan limbah). Larutan yang mengandung serat kayu terlarut kemudian masuk ke digester dan dipanaskan. Larutan hasil pemanasan yang berwarna hitam (black liquor) dipisahkan dari pulp (brownstock) setelah proses pemanasan. Dalam batch digester, pulp (brownstock) diambil dari dasar digester tabung untuk dilanjutkan dengan pencucian. Pada digester bersinambungan, pencucian dilakukan di dalam digester untuk menghilangkan larutan lain dan mendinginkan pulp. Kraft pulping adalah proses dengan hasil rendah yaitu hanya 45% dari kayu akan menjadi pulp yang dapat digunakan. Pulp atau disebut brownstock pada tahap ini siap untuk diputihkan. Reaksi kimia yang penting dalam pengolahan kembali sisa larutan tersebut adalah: Na 2 SO C > Na 2 S + 2 CO 2 (gas) Na 2 CO 3 + Ca(OH) 2 > 2 NaOH + CaCO 3 endapan putih 2.6 Proses Pemutihan Proses pemutihan (bleaching) dapat dianggap sebagai suatu lanjutan proses pemasakan yang dimaksudkan untuk memperbaiki brightness dan kemurnian dari pulp. Hal ini dicapai dengan cara menghilangkan atau mengelantang bahan

26 pewarna yang tersisa pada pulp. Metoda pemutihan dipilih berdasarkan atas sifatsifat yang dikehendaki, salah satu dari pengelantangan secara delignify. Pengelantangan secara delignify dilakukan dengan menggunakan bahan kimia klorin (klorin, hipoklorit, dan klorin dioksida) serta alkali. Tujuan utama proses pengelantangan secara umum adalah sebagai berikut: 1. Memperbaiki brightness 2. Memperbaiki kemurnian 3. Degradasi serat selulosa seminimum mungkin Prinsip proses pemutihan adalah mereaksikan lignin dengan bahan pemutih. Lignin sangat reaktif yang berarti bahwa lignin mudah dipengaruhi oleh bahan pemutih yang digunakan. Kemudian molekul lignin terurai menjadi partikelpartikel yang lebih kecil, yang larut dalam air, dan dapat dihilangkan dari pulp. Dissolving Pulp (DKP) merupakan suatu pulp yang diproses secara khusus yang digunakan dalam pabrik serat rayon, diputihkan dengan tujuan khusus, termasuk pengendalian viskositasnya dan pengurangan abu dan zat-zat pengotor lainnya. (Sirait,S. 2003) Bahan Kimia Proses Pemutihan 1. Klorin (Cl 2 ) Klorin merupakan bahan kimia yang paling cocok untuk mengubah banyak lignin dan bahan-bahan yang bukan selulosa di dalam pulp yang larut, di samping klorin yang sangat murah. Klorin merupakan gas yang berwarna kuning

27 kehijauan, bersifat racun serta klorin yang lembab (basah) sangat korosif terhadap kebanyakan logam. Klorinasi mengubah warna dan sifat-sifat dasar yang dimiliki oleh pulp dan membuat lignin serta resin makin larut di dalam air dan kaustik encer. Pada tahap klorinasi, lignin diklorinasi menjadi klorolignin sehingga terjadi proses delignifikasi. Klorin bereaksi dengan lignin secara oksidasi dan substitusi. Reaksi ini mengeluarkan lignin dan beberapa akan larut dalam tahap klorinasi. Reaksinya adalah sebagai berikut: Substitusi: Cl 2 + (Lignin) (Lignin) Cl + HCl Oksidasi: Cl 2 + (Lignin) Lignin teroksidasi + 2 HCl Kebanyakan lignin yang terklorinasi dan teroksidasi akan larut di dalam tahap ekstraksi selanjutnya setelah hidrolisa dengan pembentukan Natrium Phenolat. 2. Natrium Hidroksida (NaOH) Pada saat klorin bereaksi dengan lignin, sebagian besar saja yang dihasilkan larut dengan air, karena klorinat lignin sangat mudah larut dalam larutan alkali, perlakuan alkali menyusul setelah proses klorinasi. Natrium Hidroksida merupakan salah satu alkali kuat. Pada proses pemutihan biasanya digunakan alkali encer dengan konsentrasi kira-kira 120 gram/liter. 3. Oksigen (O 2 )

28 Gas O 2 digunakan sebagai suatu zat pemutih bersama-sama dengan alkali pada tahap ekstraksi. Gas O 2 memperkuat sifat-sifat pulp yang diputihkan. Hal ini mungkin membuat berkurangnya emisi yang dapat mengganggu terhadap lingkungan. Pengaruh penambahan O 2 mencerminkan terhadap penghematan klorin dioksida pada tahap selanjutnya. 4. Natrium Hipoklorit (NaOCl) Hipoklorit adalah persenyawaan klorin yang pertama digunakan untuk proses pemutihan (biasanya disebut hypo ). Senyawa ini merupakan yang sangat tidak stabil dan cenderung terurai yang meningkat dengan kenaikan konsentrasi dan temperatur serta berkurangnya sifat alkali. Tujuan utama perlakuan dengan menggunakan hipoklorit adalah untuk meningkatkan brightness pada pulp. Ini dicapai dengan tindakan oksidasi dari hipoklorit pada lignin dan bahan-bahan berwarna yang lain yang terdapat pada pulp dengan cara mengubahnya menjadi tak berwarna. Bagaimanapun, reaksi ini sangat serius merusak serat selulosa kecuali bila kondisi-kondisi operasi seperti ph, temperatur, waktu tinggal dan jumlah hipoklorit yang digunakan dikendalikan secara hati-hati. Degradasi ini dikendalikan bertujuan untuk mencapai kekuatan pulp yang dikehendaki (kendali viskositas). 5. Klorin Dioksida (ClO 2 ) Klorin dioksida adalah salah satu bahan kimia pengoksidasi kuat, kerja dari proses pemutihan umumnya dengan cara oksidasi terhadap lignin dan bahan-bahan berwarna yang lainnya. Ini digunakan untuk memutihkan pulp yang berkualitas sebab ini memiliki keunikan yang sanggup mengoksidasi bahan yang bukan selulosa yang minimum. Pada bleaching plant klorin dioksida digunakan sebagai suatu larutan gas di dalam air. Larutan gas dalam air bersifat asam.

29 (Anonim. 2000) Tahap Pemutihan Proses bleaching dilakukan dalam beberapa tahap dengan tujuan menghilangkan lignin tanpa merusak selulosa. Dalam industri kertas terdapat beberapa tahap dalam proses pemutihan. Masing-masing tahapan dijabarkan di bawah ini. C : tahap klorinasi, menggunakan C1 2 dalam media asam E : Ekstraksi Alkali, untuk melarutkan hasil degradasi lignin yang terbentuk pada tahap sebelumnya dengan larutan NaOH. D : Klorin dioksida, mereaksikan ClO 2 dengan pulp pada kondisi asam O : Oksigen, digunakan pada tekanan tinggi dan suasana basa H : Hipoklorit, mereaksikan NaClO dalam media basa P : Peroksida, reaksi dengan hidrogen peroksida (H 2 O 2 ) dalam kondisi basa Proses bleaching biasanya melibatkan 4-6 tahap. Standar industri hingga beberapa tahun lalu adalah bleaching dengan urutan CEDED yaitu tahap klorinasi yang diikuti ekstraksi alkali, pengolahan dengan klorin dioksida, ekstraksi alkali dan pengolahan akhir klorin dioksida. Proses yang lebih modern telah beralih dari penggunaan klorin (C-stage) karena menghasilkan senyawa toksik aromatik terklorinasi (dioksin dan dibenzofurans) dalam efluen instalasi bleaching, contohnya menerapkan urutan OXED yaitu menggunakan pemutih oksigen yang diikuti penerapan enzim xilanase, ekstraksi alkali dan klorin dioksida.

30 Tahapan dalam bleaching disimbolkan dengan DED dimana D melambangkan klorin dioksida (ClO 2 ) dan E melambangkan ekstraksi alkali. Dalam tahap ini, brownstock dicampur dengan ClO 2 dalam reaktor D 1 yang akan bereaksi dengan lignin. Pencucian mengikuti tahap ini untuk menghilangkan senyawa lignin yang berikatan dengan klor dari bubur kayu. NaOH ditambahkan pada aliran pulp dalam menara E dan diikuti dengan pencucian. Ekstraksi berfungsi untuk menetralisasi pulp dan memperbaiki proses pencucian sebelumnya. Menara D 2 adalah tahap akhir dari proses bleaching dimana ClO 2 memberikan pemutihan terakhir pada pulp. Klorin biasanya diperoleh melalui proses elektrolisis dari NaCl yang menghasilkan Cl 2 dan NaOH. NaOH yang dihasilkan dapat digunakan pada tahap E. Reaksi kimia elektrolisis dari NaCl diuraikan berikut ini: 2 NaCl + e - ====> 2 NaOH + Cl 2 Klorin dioksida diperoleh dari natrium klorat dengan katalis asam sulfit. Produk lainnya adalah Na 2 SO 4 yang dapat digunakan dalam proses kraft pulping. Reaksinya diuraikan berikut ini: 2NaClO 3 + SO 2 ====> 2 ClO 2 + Na 2 SO 4 ( 2.7 Viskositas Viskositas adalah ukuran yang menyatakan kekentalan suatu cairan atau fluida. Kekentalan merupakan sifat cairan yang berhubungan erat dengan hambatan untuk mengalir. Jadi viskositas dilakukan untuk menentukan kecepatan

31 mengalirnya suatu cairan. Viskositas (kekentalan) cairan akan menimbulkan gesekan antara bagian-bagian atau lapisan-lapisan cairan yang bergerak satu terhadap yang lain. Dalam fluida ideal (fluida tidak kental) tidak ada kekentalan yang menghambat lapisan-lapisan cairan ketika bergeser satu di atas lainnya. Dalam suatu pipa dengan luas penampang yang sama, setiap lapisan bergerak dengan kecepatan yang sama. Pada fluida kental, antara lapisan-lapisan cairan mengalami gesekan, sehingga kecepatan aliran tidak seluruhnya sama. Pada bagian tengah di sekitar sumbu cairan mengalir lebih cepat karena lebih leluasa. Sebaliknya di sekitar dinding pipa cairan mengalir lebih lambat, bahkan yang melekat pada dinding sama sekali tidak bergerak. Secara umum, viskositas cairan dapat ditentukan dengan dua metode, yaitu: a). Viskometer Ostwald Metode ini ditentukan berdasarkan hukum Poiseuille menggunakan alat Viskometer Ostwald. Penetapannya dilakukan dengan jalan mengukur waktu yang diperlukan untuk mengalirnya cairan dalam pipa kapiler dari atas ke bawah. Sejumlah cairan yang akan diukur viskositasnya dimasukkan ke dalam viskometer yang diletakkan pada termostat. Cairan kemudian diisap dengan pompa ke dalam bola sampai di atas tanda garis atas. Cairan dibiarkan mengalir ke bawah dan waktu yang diperlukan dari batas atas ke batas bawah dicatat menggunakan stopwatch. b). Viskometer Bola Jatuh

32 Viskositas cairan dapat ditentukan dengan metode bola jatuh berdasarkan hukum Stokes. Penetapannya diperlukan bola kelereng dari logam dan alat gelas silinder berupa tabung. Bola kelereng dengan rapatan d dan jari-jari r dijatuhkan ke dalam tabung berisi cairan yang akan ditentukan viskositasnya. Waktu yang diperlukan bola untuk jatuh melalui cairan dengan tinggi tertentu kemudian dicatat dengan stopwatch. Faktor - Faktor yang Mempengaruhi Viskositas Setiap fluida mempunyai viskositas yang berbeda-beda yang harganya bergantung pada jenis cairan dan suhu. Cairan mempunyai viskositas lebih besar daripada gas, karena mempunyai gaya gesek untuk mengalir lebih besar. Pada kebanyakan cairan viskositasnya turun dengan naiknya suhu. Sebaliknya viskositas akan naik dengan turunnya suhu. Viskositas cairan naik dengan bertambahnya tekanan. Sebaliknya viskositas cairan turun dengan berkurangnya tekanan. Untuk larutan viskositasnya bergantung pada konsentrasi atau kepekatan larutan. Umumnya larutan yang konsentrasinya tinggi, viskositasnya juga tinggi. Sebaliknya larutan yang konsentrasinya rendah viskositasnya juga akan rendah. (Yazid,E. 2005)

33 BAB 3 METODOLOGI 3.1 Metodologi Percobaan - Pengambilan sampel dilakukan pada pukul 09.00; dan WIB. - Analisis dilakukan pada tanggal 11 Februari 2008 sampai dengan 17 Februari Penentuan viskositas pulp dilakukan dengan menggunakan alat viskometer. 3.2 Alat dan Bahan Alat - Oven - Neraca Analitis - Viskometer Ostwald - Viskometer bath

34 - Desikator - Buret Digital - Alat Penyaring (30-40 mesh) - Stopwatch - Shaker - Vakum sheet - Corong Buchner - Bola Karet - Erlenmeyer viskositas 250 ml - Termometer 100 o C - Peralatan gelas - Lampu Infra Red Bahan - Air demineralisasi - Larutan CED (Cupri Ethylen Diamine) - Etanol 3.3 Prosedur Kerja Cara kerja penyediaan sampel - Disobek (dikoyak) sekitar 5-7 gram dari lembar sampel pulp dari washer 4 (konsistensinya 0,5%) - Semua sampel disintegrasi dalam disintegrator dengan menggunakan 200 rpm (putaran per menit) - Diambil 100 ml untuk membuat satu lembar

35 - Dibuat lembaran tipis kecil/hand sheet dengan menggunakan buchner funnel dengan kertas saring setelah pemotongan per diameter buchner funnel - Dikeringkan dengan menggunakan lampu Infra Red Penentuan Viskositas - Ditentukan kadar air dari lembar sampel yang disediakan dengan mengeringkan dari ½ lembaran pulp - Ditimbang sampel pulp sama dengan 0,125 gram berat kering pulp - Diletakkan sampel dalam tabung dissolving/pelarut dan ditambahkan 12,5 ml air destilat dengan menggunakan buret dan beberapa potongan copper wire, dikocok dengan perlahan sekitar 30 detik - Ditambahkan sekitar 12,5 ml larutan Cupri Ethylen Diamine (CED) - Dilanjutkan mengocok untuk 15 menit berikutnya - Diisi viskometer dengan mencelupkan ujung viskometer yang berdiameter ke dalam larutan dan ditarik liquid ke dalam instrument dengan menggunakan sedotan ke ujung yang lainnya - Ditarik level liquid ke tanda goresan yang kedua kemudian dibersihkan dan dikembalikan viskometer ke posisi vertikalnya masing-masing - Ditempatkan viskometer pada temperatur bath yang tetap 25,0 o C ± 0,1 o C dan dibiarkan selama 5 menit untuk menstabilkan temperatur viskometer - Ditarik larutan ke dalam measuring leg dari viskometer dengan sebuah bulb

36 - Ditentukan waktu alir dengan menarik liquid ke tanda bagian atas dan diukur waktu yang dibutuhkan untuk melewati miniskus antara kedua tanda tersebut - Diukur waktu alir dari tanda garis atas ke tanda garis bawah BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Praktek Tabel. 4.1 Data analisa tanggal Februari 2008 No Tanggal Waktu Viskositas Viskositas ratarata analisa D 1 D 2 D 1 D ,7 14,2 13,2 13,0 14,2 13,1

37 ,7 13,2 17,5 12,0 15,8 14,5 13,7 13,5 13,7 13,8 14,0 17,5 16,0 15,8 14,2 13,9 12,7 15,3 16,4 17,2 15,5 15,3 15,0 13,0 11,0 14,2 12,5 14,7 12,0 14,0 13,0 11,7 13,7 12,2 13,5 13,0 14,5 14,7 15,7 13,3 13,8 12,9 16,4 13,1 13,6 12,9 16,3 13,1 15,3 14,1 Catatan: D 1 D 2 : Pemutihan pulp tahap pertama : Pemutihan pulp tahap kedua 4.2 Pembahasan Berdasarkan data analisis maka diperoleh nilai viskositas dengan menggunakan perhitungan sebagai berikut: Viskositas = C T D Keterangan: V = Viskositas dari CED pada 25 o C C = Konstanta Viskometer T = Waktu alir (sekon) D = Densitas larutan pulp (1,052)

38 4.3 Perhitungan Misalkan diketahui; Konstanta viskometer (C) = 0,0125 Waktu alir (T) = 567 sekon Maka viskositasnya dapat dihitung sebagai berikut: V = C T D V = x 567 x = 14.2 (lihat tabel konversi viskositas) Untuk perhitungan yang lain dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya diperoleh seperti pada tabel 4.1. Dari hasil analisis yang dilakukan dapat dinyatakan bahwa viskositas dari pulp sulfat (kraft) setelah diputihkan pada proses pengelantangan (bleaching) telah memenuhi standar yang telah ditetapkan yaitu untuk kertas A2 dan untuk kertas A4. Dimana pada data analisis diperoleh viskositas pada D 1 yaitu sedangkan viskositas pada D 2 yaitu Dalam penentuan viskositas bertujuan untuk mengetahui kekuatan serat yang dimiliki oleh pulp setelah diputihkan. Viskositas daripada pulp dapat dipengaruhi berbagai faktor salah satu diantaranya adalah konsentrasi dari bahan pemutih yang digunakan. Pemakaian bahan pemutih yang terlalu sedikit akan menyebabkan pulp berwarna gelap (kurang cerah). Sebaliknya bila konsentrasi bahan pemutih yang berlebihan akan berpengaruh terhadap kekuatan serat pulp yang dihasilkan. Penggunaan bahan kimia pemutih (ClO 2 ) yang berlebih menyebabkan degradasi selulosa sehingga mengurangi kekuatan serat. Bahkan pada kondisi yang baik kemungkinan masih terjadi penurunan kekuatan serat. Dengan kata lain,

39 banyaknya bahan pemutih yang digunakan berbanding terbalik dengan kekuatan serat pulp (viskositas pulp). Oleh karena itu bahan pemutih yang digunakan, diusahakan sekecil mungkin untuk mendapatkan viskositas yang tinggi serta derajat keputihan (brightness) yang dimiliki pulp tinggi. Reaksi lignin selama pembuatan pulp merupakan reaksi yang sangat kompleks dan belum diketahui secara pasti. Para ahli menduga degradasi karbohidrat juga merupakan faktor penghambat utama dalam delignifikasi yang dapat dicapai dalam penghilangan lignin. Hal ini terjadi terutama oleh perpecahan acak molekul selulosayang menyebabkan berkurangnya rantai panjang selulosa. Jika dibiarkan berlangsung pada titik tertentu, maka akan menyebabkan menurunnya kekuatan pulp. BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Dari hasil analisis yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa : 1. Hasil analisis viskositas dari pulp sulfat (kraft) pada D 1 dan D 2 pada proses pemutihan pulp (bleaching) telah memenuhi standar yang ditetapkan. Standar viskositas untuk kertas A4 adalah dan kertas A2 adalah 11-

40 14, dari data hasil analisis yang diperoleh untuk kertas A4 adalah 15,7-16,4 dan untuk kertas A2 adalah 12,9-14,1. 2. Dari hasil analisis yang diperoleh berdasarkan data dapat disimpulkan bahwa viskositas pada D 1 lebih besar daripada viskositas pada D 2, hal ini disebabkan jumlah pemakaian bahan pemutih (ClO 2 ) yang semakin besar. 5.2 Saran Perlu dilakukan metode lain dalam penentuan viskositas pulp selain dengan metode Ostwald sehingga dapat dibandingkan metode mana yang lebih praktis dan lebih tepat. DAFTAR PUSTAKA -Anonim Bleaching Plant. Porsea: PT.Toba Pulp Lestari, Tbk. Training and Development Centre. -Dumanauw, J.F Mengenal Kayu. Yogyakarta: Kanisius. -Fengel, D. dan Wegener, G Kimia Kayu Ultrastruktur Reaksi Reaksi. Terjemahan Hardjono Sastrohamidjojo. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.

41 -Sirait Suhunan Bleaching. Toba Samosir: PT.Toba Pulp Lestari, Training and Development Centre. -Sjostrom, E Kimia Kayu Dasar Dasar dan Penggunaan. Terjemahan -Hardjono Sastrohamidjojo. Yogyakarta: Gadjah Mada University. -Yazid Estien Kimia Fisika untuk Paramedis. Yogyakarta: Andi Yogyakarta. - Diakses Jun 23, '07 10:15 AM -