BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. kompleks. Kayu tersusun atas sel-sel yang mungil, masing-masing memiliki struktur

Transkripsi

1 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Bahan Baku Pulp Sebagai bahan bangunan, kayu adalah salah satu produk yang paling sederhana, paling mudah digunakan ; kayu dapat dipotong dan dibentuk dengan mudah, digunakan ; dan mudah dipasang. Pada saat yang sama, kayu adalah salah satu bahan kita yang paling kompleks. Kayu tersusun atas sel-sel yang mungil, masing-masing memiliki struktur lubang-lubang kecil, selaput dan dinding-dinding yang berlapis-lapis rumit. Kemudahan kayu untuk diubah menjadi suatu produk dan dapat lama dipergunakan tergantung pada pengetahuan praktis akan strukturnya. Kayu adalah suatu karbohidrat yang tersusun terutama atas karbon, hidrogen dan oksigen. Tabel 2.1 merinci komposisi kimia suatu kayu dari Amerika Utara yang khas dan terlihat bahwa karbon merupakan elemen yang dominan atas berat. Tabel 2.1 Komposisi Unsur Kayu Unsur % berat kering Karbon 49 Hidrogen 6 Oksigen 44 Nitrogen Sedikit Abu 0,1 (Haygreen, 1989)

2 2.2. Sifat Kimia Kayu Komponen kimia di dalam kayu mempunyai arti yang penting karena menentukan kegunaan sesuatu jenis kayu. Juga dengan mengetahuinya, kita dapat membedakan jenisjenis kayu. Susunan kimia kayu digunakan sebagai pengenal ketahanan kayu terhadap serangan makhluk perusak kayu. Selain itu dapat pula menentukan pengerjaan dan pengolahan kayu sehingga didapat hasil yang maksimal (Dumanauw,1990)/ Sel kayu terutama terdiri dari komponen karbohidrat seperti Selulosa, Hemiselulosa dan komponen non karbohidrat yaitu Lignin, zat ekstraktif seperti mineral, abu dan yang lainnya Selulosa Sellulosa dibuat langsung dari unit-unit glukosa. Sebagai langkah pertama dari proses tersebut, pohon mengangkut glukosa ke pusat-pusat pengolahan yang terletak pada pucuk-pucuk cabang dan akar (meristem ujung) dan ke lapisan kambium yang menyelubungi batang utama, cabang dan akar. Kemudian dalam suatu proses yang kompleks, glukosa mengalami modifikasi secara kimia dengan dipindahkannya suatu molekul air dari setiap unit dan terbentuklah suatu anhidrid glukosa: C 6 H 12 O 6 (glukosa) H 2 O = C 6 H 10 O 5 (anhidrid glukosa). Unit-unit anhidrid glukosa kemudian saling bersambungan ujung-ujungnya membentuk polimer berantai panjang yaitu sellulosa (C 6 H 10 O 5 ) n dengan n (derajat polimerisasi) sama dengan (Haygreen,1989).

3 Hemisellulosa Glukosa adalah gula yang terpenting yang dihasilkan oleh proses fotosintesis, namun bukanlah satu-satunya gula. Gula-gula lain dengan 6-karbon seperti galaktosa dan mannose dan gula-gula dengan 5-karbon seperti xilosa dan arabinosa juga diproduksi di dalam daun. Gula-gula ini dan gula-gula yang lain, bersama-sama dengan glukosa dipergunakan untuk mensintesiskan polimer-polimer dengan berat molekul yang relatif rendah yang disebut hemisellulosa. Sebagian terbesar hemisellulosa merupakan polimerpolimer dengan rantai bercabang berbeda dengan polimer sellulosa yang berantai lurus dan umumnya tersusun atas 150 anhidrid gula sederhana atau kurang (artinya derajat polimerisasinya umumnya kurang dari 150) (Haygreen, 1989) Lignin Lignin adalah suatu polimer yang kompleks dengan berat molekul tinggi tersusun atas unit-unit fenilpropana. Meskipun tersusun atas karbon, hidrogen, dan oksigen, lignin bukanlah suatu karbohidrat dan bahkan tidak ada hubungannya dengan golongan senyawa tersebut. Sebaliknya, lignin pada dasarnya adalah suatu fenol. Lignin sangat stabil dan sukar dipisahkan dan mempunyai bentuk yang bermacam-macam karenanya susunan lignin yang pasti di dalam kayu tetap tidak menentu. Lignin terdapat di antara sel-sel dan di dalam dinding sel. Di antara sel-sel, lignin berfungsi sebagai perekat untuk mengikat sel-sel bersama. Dalam dinding sel, lignin sangat erat hubungannya dengan sellulosa dan berfungsi untuk memberikan ketegaran

4 pada sel. Lignin juga berpengaruh dalam memperkecil perubahan dimensi sehubungan dengan perubahan kandungan air kayu dan juga dikatakan bahwa lignin mempertinggi sifat racun kayu yang membuat kayu tahan terhadap serangan cendawan dan serangga. Ketegaran yang diberikan oleh lignin merupakan faktor penentu sifat-sifat kayu. Mengingat sifat kapas yang sangat lunak (hampir sellulosa murni) dapat dibayangkan betapa kayu akan menjadi tidak kaku tanpa adanya bahan-bahan pengeras. Di dalam kayu, lignin merupakan bahan yang tidak berwarna. Apabila lignin bersentuhan dengan udara, terutama dengan adanya sinar matahari maka (bersama-sama dengan karbohidrat tertentu) lama kelamaan lignin cenderung menjadi kuning. Karenanya kertas koran yang terbuat dari serat-serat yang diperoleh secara mekanis dengan lignin yang belum dipisahkan, tidak berumur panjang karena kecenderungannya untuk menjadi kuning. Kertas koran juga kasar, massanya besar dan kekuatannya rendah karena serat-seratnya yang kaku memiliki ikatan antar serat yang lemah. Lignin bersifat termoplastik artinya lignin akan menjadi lunak dan dapat dibentuk pada suhu yang lebih tinggi dan keras kembali apabila menjadi dingin. Sifat termoplastik lignin menjadi dasar pembuatan papan keras (hardboard) dan lain-lain produk kayu yang dimampatkan (Haygreen, 1989) Zat Ekstraktif Beraneka ragam komponen kayu, meskipun biasanya merupakan bagian kecil, larut dalam pelarut pelarut organik netral atau air. Mereka disebut ekstraktif. Ekstraktif terdiri atas jumlah yang sangat besar dari senyawa-senyawa tunggal tipe lipofil maupun

5 hidrofil. Ekstraktif dapat dipandang sebagai konstituen kayu yang tidak struktural, hampir seluruhnya terbentuk dari senyawa-senyawa ekstraselluler dan berat molekul rendah. Tipe konstituen yang mirip terdapat dalam yang disebut eksudat, yang dibentuk oleh pohon melalui metabolisme sekunder setelah kerusakan mekanik atau penyerangan oleh serangga atau jamur. Meskipun ada kesamaan terdapatnya ekstraktif kayu di dalam famili, ada perbedaan yang jelas dalam komposisi bahkan di antara spesies spesies kayu yang sangat dekat. Biasanya, kayu tidak banyak mengandung senyawa-senyawa yang larut dalam air, meskipun jumlah yang tinggi dari tanin dan arabinigalaktan terdapat dalam beberapa spesies. Namun, arabinogalaktan merupakan konsituen hemisellulosa dan tidak dipandang sebagai ekstraktif (Eero Sjostrom,1995) Kayu Keras (hard wood) dan Kayu lunak (soft wood) Perbedaan utama antara soft wood dengan hard wood adalah panjang seratnya. Hard wood memiliki panjang serat sekitar 1/3-1/5 dari panjang serat soft wood. Perbedaan lainnya adalah jumlah tipe-tipe sel yang berbeda. Soft wood memiliki fraksi serat yang lebih tinggi dari pada hard wood. Sel parenkim dalam soft wood maupun hard wood sangat kecil sehingga biasanya hampir semuanya terdegradasi dalam pengolahan pulp dan bleaching. Jika tidak, sel parenkim menghasikan ukuran chip yang lebih kecil. Sel parenkim menghasilkan fines (abu) yang lebih tinggi dalam hard wood. Sel parenkim juga menimbulkan masalah pitch (getah) yang membutuhkan proses tambahan untuk menghilangkan getah ini. Umumnya, pulp dari soft wood menghasilkan pulp yang lebih

6 kuat dari pada hard wood karena serat soft wood lebih panjang. Soft wood biasanya memberikan yield (rendemen) yang lebih rendah dari pada hard wood dalam kondisi pengolahan yang sama. Hal ini disebabkan karena soft wood lebih mudah larut dari pada hemisellulosa pada hard wood. Selain itu, soft wood umumnya mengandung lebih banyak lignin dari pada hard wood. Pulp dari kraft hard wood yang diputihkan menghasilkan kertas dengan kualitas print yang bagus yang membutuhkan formasi lembaran dan permukaan untuk printing yang bagus. Kekuatan yang tinggi tidak terlalu dibutuhkan. Serat hard wood memiliki permukaan yang halus Karena ukurannya yang kecil. Komposisi kimia kayu bervariasi untuk setiap spesies. Secara umum, hard wood (kayu keras) mengandung lebih banyak sellulosa, hemisellulosa, dan ekstraktif dibanding dengan soft wood ( kayu lunak) tetapi kandungan ligninnya lebih sedikit. Tabel 2.2 Perbandingan Komponen Kimia antara Jenis Hardwood dan Softwood Komponen Hardwood Softwood Sellulosa 45% (±2%) 42% (±2%) Hemisellulosa 30% (±5%) 27% (±2%) Lignin 20% (±4%) 28% (±2%) Ekstraktif 5% (±3%) 3% (±2%) (Anonim,2003)

7 2.4. Pembuatan Pulp Proses pemisahan serat sellulosa dari bahan bahan yang bukan serat di dalam kayu dapat dilakukan dengan berbagai macam cara atau proses, yaitu : Pembuatan pulp dengan Proses Mekanik (mechanical pulping) Dalam proses pembuatan pulp secara mekanik, pemisahan serat dilakukan dengan cara menggunakan tenaga mekanik. Proses ini dilakukan dengan menggerinda kayunya menjadi serat pulp dan menghasilkan rendemen sebesar % tetapi menyebabkan kerusakan pada serat. Penggunaan pulp yang dihasilkan pada proses mekanik ini nilainya kecil sekali, juga pulp itu masih mengandung banyak lignin dan serat - seratnya tidak murni sebagai serat. Serat yang utuh dan bahan kayu yang dirobek-robek dalam bentuk bagian serat yang rusak merupakan dampak dari penggunaan proses mekanik. Kerusakan serat secara fisik ini tidak dapat dihindari oleh karena itu kekuatan kertas yang dibuat akan rendah (Anonim, 2003) Proses Semikimia (semi-chemical pulping) Proses semi kimia meliputi pengolahan cara kimia yang diikuti dengan perbaikan secara mekanik dan beroperasi pada rendemen yang tingginya di bawah proses mekanik. Biasanya bahan kimia yang digunakan pada proses ini adalah natrium sulfat.

8 2.4.3 Proses Kimia Pada proses kimia, bahan - bahan yang terdapat di tengah lapisan kayu akan dilarutkan agar serat dapat terlepas dari zat - zat yang mengikatnya. Hal yang merugikan pada proses ini adalah rendemen yang rendah yaitu %. Proses kimia dibagi menjadi tiga kategori yaitu : 1. Soda process 2. Sulphite process 3. Sulphate process Dalam proses soda, kayu dimasak dengan larutan natrium hidroksida. Larutan sisa pemasakan dipekatkan dan kemudian dibakar yang akan menghasilkan natrium karbonat dan apabila diolah dengan menambahkan batu kapur akan menghasilkan natrium hidroksida. Nama proses soda karena bahan kimia yang ditambahkan ke dalam prosesnya berupa natrium karbonat. Proses ini sekarang sudah tidak dipakai lagi. Pada proses sulfit, larutan pemasak yang dipakai adalah asam - asam yang mengandung sulfur dari logam alkali atau alkali tanah berupa bisulfit (Anonim, 2003) Proses Kraft Proses pembuatan pulp yang paling banyak dipakai saat ini adalah proses sulfat atau disebut juga proses kraft. Kraft berasal dari bahasa Jerman yang berarti kuat. Kekuatan proses kraft ini dikarenakan adanya bahan kimia yang terkandung dalam larutan pemasak yang disebut sulfidity.

9 Keuntungan keuntungan dari proses sulfat ini yaitu : 1. Pulp yang dihasilkan mempunyai kekuatan yang tinggi. 2. Dapat dipakai untuk proses pembuatan pulp dari bahan baku kayu dari spesies yang berbeda. 3. Tersedianya bahan kimia pengganti dengan berbagai alternatif dan harganya tidak mahal. 4. Tersedianya peralatan - peralatan operasi yang standard. 5. Banyak pilihan yang dapat dipakai untuk proses pemucatan. 6. Dampak pencemarannya bisa dikatakan sangat rendah. 7. Pendaurulangan bahan kimia yang sangat efisien. 8. Pendaurulangan panas yang begitu efisien. 9. Masalah getah (pitch) dari kayu yang mengandung resin - resin sangat berkurang. 10. Dapat dihasilkan berbagai jenis pulp. Adapun yang menjadi target pada proses pembuatan pulp dengan proses kraft adalah untuk memisahkan serat - serat yang terdapat dalam kayu secara kimia dan melarutkan sebanyak mungkin lignin yang terdapat pada dinding-dinding serat. Pemisahan serat terjadi karena larutnya lignin yang ada di antara atau di tengah- tengah lamella yang berfungsi sebagai pengikat serat. Bahan kimia yang terdapat dalam larutan pemasak juga merembes atau terserap ke dinding serat dan melarutkan lignin yang ada pada kayu (Anonim, 2003).

10 Proses kraft masih memiliki kelemahan antara lain : 1. Bau gas yang tidak enak. 2. Kebutuhan bahan pengelantang yang tinggi Proses Produksi Pulp (Kraft Pulping) Proses persiapan kayu (wood preparation) Proses produksi pulp dimulai dari proses penebangan kayu sebagai bahan baku pada pembuatan pulp. Di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk saat ini menggunakan Eucallyptus sebagai bahan baku dalam pembuatan pulp. Perusahaan memiliki departemen kehutanan dimana tanamannya ditanami dengan tanaman Eucallyptus pada area yang begitu luas dan akan dewasa kira kira tujuh sampai delapan tahun. Kayu yang telah ditebang, dibawa ke lokasi pabrik dengan menggunakan truktruk pengangkut kayu. Kayu-kayu tersebut berasal dari konsesi hutan yang dikelola oleh perusahaan kemudian kayu tersebut dibongkar dengan menggunakan sebuah goliath crane yang besar yang berada di wood yard ( tempat penimbunan kayu). Selanjutnya gelondongan - gelondongan kayu tersebut diumpankan ke wood room dengan prinsip pertama datang, pertama digunakan. Gelondongan - gelondongan kayu tersebut selanjutnya dikuliti kemudian dipotong - dipotong, lalu disaring, dan disimpan pada tumpukan serpihan kayu yang disebut dengan chip. Antara kayu yang berserat pendek dan berserat panjang dilakukan pemisahan karena kedua jenis kayu tersebut tidak dapat dimasak secara bersamaan dalam satu digester. Sebuah alat pengolah kayu yang baru dengan kapasitas 250 m 3 / jam telah

11 beroperasi sejak tahun Serpihan kayu tersebut kemudian dikirim ke tungku pemasakan kayu yang lazimnya disebut dengan Digester Batch dengan menggunakan sebuah belt conveyor (Anonim, 2003) Pemasakan (Digester) Digester adalah sebuah bejana bertekanan yang di dalamnya serpihan kayu dimasak dengan sejumlah tertentu larutan kimia serta dengan panas tekanan untuk memisahkan bagian - bagian yang berupa serat kayu dari bagian - bagian yang bukan serat dengan cara melarutkan bagian yang terakhir itu. Prosesnya dinamai cooking. Ada beberapa tahap tahap pemasakan yang terjadi pada digester yaitu : Chip Filling (Pengisian Chip) Chip diangkut ke digester dari tempat penyimpanan atau lapangan chip dengan menggunakan conveyor. Pengisian chip ke dalam digester merupakan langkah awal dari proses pemasakan dan merupakan suatu pekerjaan yang sangat penting pada proses pembuatan pulp. Digester yang tidak penuh misalnya akan mengurangi jumlah pulp yang dihasilkan oleh digester. Sebaliknya digester yang terlalu penuh akan mengakibatkan kesulitan pada peredaran liquor dan pada saat blow. Jumlah chip dalam digester harus betul betul sesuai sehingga ada cukup ruang untuk tempat liquor dan edarannya. Penggunaan chip packer dimaksudkan untuk menggoyang dan memadatkan chip sehingga jumlah chip yang terisi ke dalam digester akan semakin banyak.

12 Chip packer menggunakan steam bertekanan rendah (low pressure steam) yang akan menyebabkan tumbukan dan memadatkan chip secara seragam. Udara dan steam yang digunakan selama chip pack dikeluarkan dari digester melalui alat yang disebut air evacuation fan. Chip packer akan menambah jumlah chip yang masuk ke dalam digester sebanyak kira kira 20 % bila dibandingkan dengan isi digester tanpa menggunakan chip packer. Agar dapat dicapai keseragaman pada setiap pemasakan, maka harus diketahui berapa berat serpihan kayu yang dimasukkan ke dalam digester, kandungan air pada chip dan berat jenis keseluruhan kayu. Weightometer untuk chip ditempatkan di bawah conveyor yang menuju digester yang secara terus - menerus mengukur berat chip yang bergerak di atas conveyor. Jumlah total dari chip yang masuk ke dalam digester tampak pada DCS (Distribution Control and System). Kandungan air dalam chip dan berat jenisnya dipantau oleh chip moisture analyzer yang mengambil sendiri sampel dari jalur masuk chip ke digester dan mengubah nilainya ke DCS. Uap yang dikeluarkan dari digester setelah selesai blow dan abu kayu yang terbawa selama pengisian chip dibersihkan pada system air evacuation untuk mengurangi dampak - dampak lingkungan (seperti : terkontaminasinya udara, mengurangi bau, dan suhu sekitar). Sebelum udara itu dibuang ke udara bebas terlebih dahulu diproses di scrubber system. Debu dan uap air dipisahkan pada cyclone dengan menyemprotkan black liquor ke dalam alat itu sehingga debu - debu akan terikut oleh liquor yang selanjutnya dipompakan ke tangki penampungan di bagian washing / screening untuk dimanfaatkan kembali. Dari cyclone, uap yang panas dilewatkan dalam scrubber agar berkontak langsung dengan white liquor untuk memisahkan atau menyerap TRS (Total

13 reduce sulfur) dan kemudian dilewatkan menuju alat penukar panas type shell dan tube untuk menyerap panasnya sebelum uap itu dibuang ke udara bebas (Anonim, 2003) Tahap Prehydrolysis Pada proses DKP (Dissolving pulp kraft), prehydrolysis merupakan tahapan awal dari proses pemasakan setelah pengisian chip. Untuk membuat serat rayon dibutuhkan pulp dengan kemurnian yang sangat tinggi. Prehydrolisis dimaksudkan untuk mengolah terlebih dahulu serpihan kayu sebelum dimasak dengan alkali. Pada proses ini, kandungan-kandungan yang bukan sellulosa yang terdapat dalam kayu, seperti sellulosa yang terpotong - potong dan karbohidrat rantai pendek yang disebut dengan hemisellulosa akan dikeluarkan dari dalam serpihan kayu. Pada proses pemasakan alkali di tahap berikutnya akan diperoleh pulp dengan kemurnian yang lebih tinggi. Proses prehidrolysis dilakukan dalam fase uap memakai steam. Dengan menginjeksikan langsung steam (LP) melalui bagian bawah digester sehingga mencapai temperatur 125 C. Katup control untuk gas relief yang dihubungkan pengontrol tekanan pada digester akan mengeluarkan udara dan gas dan gas - gas lain yang tidak terkondensasi yang sekaligus mengontrol tekanan dalam digester. Untuk menaikkan temperatur dari 125 C sampai temperatur 165 C dipakai MP steam (medium pressure steam) yang dimasukkan melalui katup control. Pada temperatur 145 C, dilakukan pembuangan gas melalui katup HV-078 untuk beberapa saat. Hal ini akan memastikan bahwa hubungan antara tekanan dan temperatur dalam digester sudah tepat. Pada

14 umumnya pengeluaran gas turpentine sudah maksimum terjadi pada awal proses dan mencapai puncaknya pada temperatur 125 C. Proses prehidrolysis dipertahankan pada temperatur 165 C dan tekanan 6,0 kg/ cm 2 gauge selama 60 menit. Setelah itu dilakukan pengeluaran gas (gas blow) selama kira-kira menit dengan membuka katup HV-078 sampai tekanan dalam digester turun menjadi 1,0 kg/ cm 2 gauge. Gas - gas yang dilepaskan selama gas blow dilewatkan ke sistem daur ulang panas dimana panasnya dipakai untuk memanaskan larutan pemasak pada proses kraft (Anonim, 2003) Pengisian Liquor (liquor filling) Pada proses DKP pengisian liquor dilakukan setelah prehidrolysis dimana pada proses BKP (bleached kraft pulp) pengisian liquor dilakukan segera setelah pengisian chip. Larutan pemasak panas yang dimasukkan ke dalam digester didapat dari relief heat recovery system dengan temperatur 120 C harus dengan perbandingan yang sesuai sebagaimana dibutuhkan untuk pemasakan dan black liquor penambah sebagai pengencer juga harus dengan perbandingan yang sesuai. Penambahan white liquor didasarkan pada persentase bahan kimia yang dibutuhkan untuk memasak dengan berat kering (bone dry atau oven dry) kayu yang dimasukkan. Persentase ini juga tergantung dari seberapa jauh kita akan mengurangi kandungan lignin dari dalam kayu (degree 0f delignification). Misalnya untuk memproduksi pulp DKP dengan kemurnian tinggi, alkali yang dimasukkan per berat kering kayu = 19 % active alcali (NaOH + Na 2 S), dimana untuk pulp BKP itu hanya sekitar 17,5% AA sebagai Na 2 O.

15 Aktif alkali (AA) yang dimasukkan dalam digester adalah untuk melarutkan komponen atau kotoran yang bukan sellulosa yang ada dalam kayu. Bertambahnya jumlah alkali yang dimasukkan akan melarutkan lebih banyak lagi komponen komponen itu. Sebaliknya berkurangnya jumlah alkali yang dimasukkan akan menyebabkan kayunya tidak masak (hard cook) yang berakibat banyaknya kayu yang bakal terbuang berupa reject atau serpihan kayu yang hanya sebagian saja yang masak yang disebut knots. Harus diingat bahwa untuk penambahan alkali yang terlalu tinggi disertai dengan pemasakan pada temperatur tinggi (170 C) maka di dalam digester, proses penghilangan lignin tidak henti hentinya sehingga bahan kimia pemasak tadi juga akan menyerang serat sellulosa. Hal ini akan berakibat lemah dan rendahnya rendemen pemasakan. Degree of delignification dapat ditunjukkan dari hasil percobaan pemasakan yang disebut kappa number. Kappa number menyatakan berapa jumlah lignin yang masih tersisa dalam pulp setelah pemasakan. Kekuatan atau konsentrasi dan sulfidity dari pada white liquor juga merupakan hal yang sangat tinggi. Konsentrasi atau strength dinyatakan gram per liter (gpl) dari aktif alkali. Kalau strength white liquornya rendah maka proses penghilangan lignin akan menjadi kurang baik sehingga menghasilkan banyak reject. Sebaliknya kalau strength white liquornya tinggi maka serat sellulosa juga akan terserang dan rusak yang berakibat pada rendahnya strength dan rendemen pulp. Besar - kecilnya persentase sulfidity dalam white liquor akan mempengaruhi kecepatan reaksi penghilangan lignin, namun sulfidity di atas 30 % tidak menguntungkan karena ia akan lebih banyak menyerang dan memutus rantai sellulosanya (Anonim, 2003).

16 Pemasakan dengan Proses Alkali (Kraft) Proses pemasakan secara kraft dilakasanakan setelah penambahan white liquor dan black liquor ke dalam chip. Digester yang berisi chip dan larutan pemasak dipanaskan hingga temperatur 170 C dan tekanan mencapai 7 kg/cm 2 gauge. Pada temperatur dan tekanan ini, chip dimasak dengan alkali untuk periode waktu tertentu. Waktu dan temperatur selama pemasakan sangat berpengaruh terhadap kualitas dari pada pulp. Jika chip dimasak dalam jangka yang terlalu lama maka akan dihasilkan pulp dengan kualitas rendah dan dengan rendemen yang rendah pula. Temperatur yang optimum untuk reaksi pemasakan adalah 170 C dan temperatur ini harus dikontrol secara seksama. Temperatur di bawah 170 C tidak berpengaruh apa-apa terhadap kualitas dan rendemennya tetapi di atas 180 C akan mulai terjadi pemutusan rantai rantai dari serat serat sellulosa dan pada temperatur 200 C akan sangat jelas pengaruhnya sehingga temperatur yang diinginkan pada pemasakan adalah 170 C. Cara pemasakan dengan sistem pemanasan tidak langsung yang dilakukan dalam digester jenis batch. Larutan pemasak diedarkan dari bagian tengah digester dan disebarkan ke bagian atas dan bawah melalui alat penukar panas yang disebut liquor heater. Larutan pemasak dipanaskan secara tidak langsung di dalam liquor heater oleh steam yang bertekanan sedang (MPS) dari 100 C ke 170 C. Kira-kira 35 ton steam dipakai untuk memasak satu digester atau setara dengan 175 ton steam per ton pulp yang diproduksi. Sebagaimana embunan steam dari liquor heater sudah terkontaminasi, ia tidak dapat digunakan lagi sebagai air boiler atau untuk pencucian. Kondensat ini

17 ditampung pada tanki kondensat kotor dan selanjutnya dibuang ke parit sehingga akan menimbulkan warna, bau, dan menambah suhu sekeliling (Anonim, 2003) Pulp Blowing Tujuan utama pada pengoperasian blowing adalah untuk mengeluarkan atau blow semua isi digester ke dalam blow tank. Di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk terdapat dua blow tank dengan masing - masing kapasitas 600 m 3 dan tiga jalur blow utama yang akan mengalirkan pulp ke dalam blow tank. Sangatlah dimungkinkan untuk mengeluarkan suatu digester ke blow tank yang dikehendaki dengan cara mengoperasikan atau memilih katup-katup mana yang akan dibuka sedangkan yang lainnya dalam posisi tertutup. Hanya satu digester yang dapat diblow ke satu blow tank pada waktu tertentu. Hal yang penting untuk diperhatikan agar dipastikan bahwa ada cukup ruang dalam blow tank untuk menampung pulp yang akan diblow. Apabila blow tank dalam keadaan kosong, diisi dahulu blow tank dengan black liquor sampai batas agitator agar supaya tidak terjadi hentakan beban agitator karena masuknya pulp ke dalam blow tank. Hal penting lainnya yang dibutuhkan adalah memastikan bahwa sistem daur ulang panas sewaktu blow, blow heat recovery system sudah siap untuk beroperasi untuk menampung uap yang dihasilkan blow dan mengambunkannya (Anonim, 2003).

18 2.6. Pengelantangan Pulp Penyerapan sinar (warna) oleh pulp terutama berkaitan dengan komponen ligninnya. Untuk mencapai derajat putih yang dapat diterima, lignin tersisa harus dihilangkan dari pulp atau, alternatifnya, dibebaskan dari gugus-gugus yang menyerap sinar kuat (kromofor) sesempurna mungkin: (1) pengelantangan penghilangan lignin (delignifikasi, atau (2) pengelantangan perlindungan lignin (penahanan). Pengelantangan delignifikasi yang menghasilkan derajat putih tetap dan tinggi dapat diterapkan pada pulp-pulp kimia. Ini dilakukan dalam serangkaian pengelantangan yang terdiri atas beberapa tahapan perlakuan dengan bahan-bahan kimia pengelantang dan alkali (natrium hidroksida). Pada saat sekarang bahan-bahan kimia pengelantang yang umum adalah klor, klor dioksida, dan oksigen. Karena alasan lingkungan, gas-gas klor mungkin akan digantikan sama sekali di dalam beberapa tahun, pertama dengan klor dioksida. Namun dalam jangka panjang, bahan-bahan kimia bebas klor (oksigen, hidrogen peroksida, dan ozon) mungkin akan menggantikan peranan klor dioksida. Tujuan pengelantangan adalah juga untuk meningkatkan kebersihan pulp dengan penghilangan ekstraktif-ekstraktif dan pengotor-pengotor lain yang meliputi kotoran anporganik dan sissa kuli. Dalam hal pulp mutu pembuatan kertas hilangnya hemisellulosa harus dicegah, sedangkan adanya hemisellulosa. Bahan-bahan kimia pengelantang perlindungan lignin yang paling umum adalah natrium ditionit dan hidrogen peroksida (Eero Sjostrom, 1995).

19 Bahan Kimia Proses Pemutihan Adapun bahan kimia yang digunakan pada proses pemutihan yaitu ; Sodium hidroksi (NaOH) Pada saat klorin dioksida bereaksi dengan lignin dan resin, sebagian besar saja yang dihasilkan tersebut larut dengan air. Lignin dan resin yang telah bereaksi dengan klorin dioksida sangat mudah larut dalam larutan alkali. Perlakuan alkali menyusul setelah proses klorin dioksida di tahap pertama proses bleaching. Oksigen Gas oksigen digunakan sebagai suatu zat pemutih bersama-sama dengan alkali pada tahap ekstraksi. Gas oksigen memperkuat sifat-sifat pulp yang diputihkan. Hal ini mungkin membuat berkurangnya emisi yang dapat mengganggu terhadap lingkungan. Sodium hypoklorit (NaOCl) Hypoklorit adalah persenyawaan klorin yang pertama digunakan untuk proses pemutihan biasanya disebut hypo. Rumus kimia sodium hypoklorit adalah NaOCl. Sodium hypoklorit dibuat dari klorin dan kaustik soda. Senyawa ini merupakan larutan yang sangat tidak stabil dan cenderung terurai yang meningkat dengan kenaikan konsentrasi dan temperatur serta berkurangnya sifat alkali. Hypoklorit biasanya dibuat dengan konsentrasi alkali yang berlebihan (kira-kira 4 gram per liter) untuk menjaga kestabilan larutan. Kandungan klorin pada larutan hypoklorit diperkirakan sebesar gram per liter. Tujuan utama perlakuan dengan menggunakan hypoklorit adalah untuk meningkatkan brightness pada pulp. Ini dicapai dengan tindakan oksidasi dari hypoklorit

20 pada lignin dan bahan - bahan berwarna yang lain yang terdapat pada pulp dengan cara mengubahnya menjadi tak berwarna. Bagaimana pun, reaksi ini sangat merusak serat sellulosa kecuali bila kondisi - kondisi operasi seperti ph, temperatur, waktu tinggal, dan jumlah hypoklorit yang digunakan dikendalikan secara hati-hati. Degradasi ini dikendalikan bertujuan untuk mencapai kekuatan pulp yang dikehendaki (kendali viskositas) (Suhunan Sirait, 2003). Klorin dioksida (ClO 2 ) Klorin dioksida adalah salah satu bahan kimia pengoksidasi kuat, kerja dari proses pemutihan. Ini 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 sellulosa dengan kerusakan pada sellulosa yang minimum. Brightness tinggi yang dihasilkan dengan klorin dioksida adalah stabil. Pada bleaching plant, klorin dioksida digunakan sebagai suatu larutan gas di dalam air (Suhunan Sirait, 2003) Aspek Umum Pengelantangan Meskipun sisa- sisa akhir lignin dapat dihilangkan dari pulp jauh lebih sedikit dengan bahan-bahan pengelantang dari pada pemasakan, bahan kimia pengelantang mahal dan penghilangan sisa-sisa pencemar air pada biaya yang layak menghadapi kesukaran kesukaran yang besar. Maka dari itu delignifikasi dalam tahap pemasakan harus diperluas sejauh mungkin tetapi ada batas tertentu. Dalam hal pemasakan kraft

21 normal kayu lunak saat dimana pemasakan harus dihentikan sesuai dengan kandungan lignin tersisa sekitar 5%. Bila kemudian pulp dikelantang dalam serangkaian pengelantangan pulp biasa yang meliputi klor pada tahap pertama yang terjadi hanyalah depolimerisasi sedang pada sellulosa seperti ditunjukan dengan pengukuran kekentalannya. Karbohidrat yang hilang juga sedang. Namun bila oksigen/ alkali digunakan sebagai tahap pertama delignifikasi, penurunan kekentalan yang tajam terjadi agak awal. Depolimerisasi sellulosa tidak hanya hebat tetapi karbohidrat yang hilang jug besar. Karena alasan-alasan tersebut maka delignifikasi oksigen tidak dapat diperluas hingga kandungn lignin rendah. Hanya sekitar 50% lignin tersisa dalam pulp yang tidak dikelantang dapat dihilangkan dalam tahap delignifikasi oksigen, bagian yang tertinggal harus dihilangkan dengan menggunakan bahan-bahan pengelantang lain. Kerja bahan pengelantang hanya diketahui sebagian. Di samping reaksi- reaksi kimia, faktor-faktor fisika dan morfologi memainkan peranan penting, Banyak pengetahun masa kini tentang reaksi reaksi kimia, dan khususnya mekanisme mereka didasarkan pada percobaan- percobaan dengan sistem- sistem yang disederhanakan dengan senyawa- senyawa model yang menggambarkan struktur yang diyakini merupakan karakteristik dari lignin tersisa. Dalam tahun-tahun terakhir ini banyak perhatian telah dipusatkan pad karakterisasi lignin sisa. Pengetahuan tentang sifat sifat mereka dan struktur struktur yang rinci termasuk ikatan-ikatan lignin karbohidrat, pasti akan memberikan sumbangan dalam pengertian yang lebih baik tentang proses-proses delignifikasi dan pemilihan kondisi- kondisi proses yang lebih memadai (Eero Sjostrom,1995).

22 Dasar Operasi Bleaching di Do Tower Bleaching plant dirancang untuk menghasilkan pulp untuk kertas (BKP) sebanyak 750,0 ton kering setiap hari atau Dissolving pulp (DKP) sebanyak 550,0 kering setiap hari. Pulp tersebut diputihkan pada empat tahap yang berurutan. Pulp mengalir mulai dari menara penyimpanan pulp coklat High density dan setelah melewati tahap akhir proses pemutihan, pulp disimpan di dalam menara bleached high density. Pulp coklat dari bagian bawah menara stock unbleached high density diencerkan menjadi konsistensi sebesar 5,5 % oleh pompa dilusi dengan menggunakan filtrat yang berasal dari tahap Do. Pompa stock mengantarkan stock menuju unbleached blending tank dan selanjutnya didilusi menjadi konsistensi sebesar 5,0%. Pada bagian bawah blending tank, stock diencerkan menjadi 4,5 % dengan air dilusi yang sama. Pompa stock mengantarkan stock menuju alat pencampur bahan kimia pertama yang mana larutan klorin dioksida (ClO 2 ) dengan konsentrasi sebesar 8 gpl ditambahkan. Aliran stock dan konsistensi 4,0% dikendalikan berdasarkan kepada kecepatan produksi yang dikehendaki. Pulp yang telah mengalami perlakuan klorin dioksida kemudian melewati alat pencampur bahan kimia kedua dimana klorin dioksida ditambahkan. Dosis klorin dioksida diatur secara optic (warna dan sisa bahan kimia diukur dari stock pulp yang mengalir menuju Do. Temperatur reaksi pada tahap Do dikendalikan pada batas C. Alat pengendali temperatur mengatur air hangat atau air filter bersama dengan filtrat yang berasal dari tahap klorin dioksida untuk mendilusi stock pada bagian bawah unbleached HDT dan unbleached blending tank. Stock pulp yang telah mengalami proses klorin

23 dioksida keluar dari alat pencampur dan masuk pada bagian bawah menara Do. Aliran menanjak dan keluar dari sisi atas. Dengan mengendalikan konsistensi dan kecepatan aliran, waktu tinggal dalam menara akan dapat dicapai. Dari bak bagian atas menara, stock meluber dan mengalir menuju washer Do secara gravitasi. Stock didilusi menjadi konsistensi sebesar 2,5% di dalam bak dan selanjutnya didilusi menjadi konsistensi kurang lebih sebesar 1,2% pada jalur stock sebelum memasuki Do head box. Filtrat Do yang berasal dari tangki penyekat digunakan untuk mendilusi stock. Washer beroperasi dengan stock encer masuk ke vat dan menjadi tebal pada drum dan cairan induk yang terdapat di dalam pulp dibilas dengan air yang disemprotkan pada saringan. Pulp dengan konsistensi kira-kira 1,2% diumpankan ke vat washer jadi seperti mempunyai drum yang sebahagian terendam. Pada saat drum berputar suatu bongkahan/batangan terbentuk pada permukaan saringan sementara cairan tersaring. Pengisapan ditimbulkan sebagaimana filtrat menuju tangki filtrat melalui pipa pengisapan. Kecepatan drum dikendalikan sesuai dengan level vat di dalam saringan. Pulp mengikuti drum dan selanjutnya menebal. Air pencuci diberikan melalui pipa pendistribusi dengan lubang-lubang penyemprot. Bongkahan pulp yang meninggalkan saringan memiliki konsistensi kira-kira 12%. Terlepasnya pulp dari drum terjadi dengan memakai blower air doctor. Untuk air pencuci pancuran digunakan air hangat atau filtrat yang berasal dari tahap D1 pada dua penyemprot pertama dan air panas atau filtrat alkali yang berasal dari tahap ekstraksi pada dua penyemprot yang terakhir. Setelah itu masuk ke tahap kedua pada proses bleaching (Suhunan Sirait, 2003).

24 2.7. Pulp Machine Pulp machine adalah bagian terpenting dari operasi di pabrik pulp ini. Dari tahun ke tahun hasil kemajuan mesin modern sangat begitu cepat dan dapat dikembangkan untuk mendapatkan hasil yang baik dan efisiensi yang tinggi. Peralatan yang ada di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk ini direncanakan untuk mengubah bubur pulp yang diterima dari bagian bleaching menjadi lembaran pulp yang sudah kering yang mana lembaran pulp diproses menjadi buntalan pulp/bale yang akan dijual ke pelanggan. Pesanan untuk mengubah bubur pulp menjadi lembaran pulp atau produksi akhir. Di dalam proses ini perlu membuang kandungan air sebanyak mugkin dan memproses bubur pulp menjadi lembaran pulp kemudian pulp yang sudah menjadi buntalan dimasukkan ke dalam truk lalu dikirim ke pelanggan yang membutuhkan. Pulp machine berfungsi untuk mengambil air sebanyak mungkin atau seefisien mungkin tanpa merusak lembaran pulp. Berat pulp yang dihitung setiap lembaran pulp dan susunan formation produksi lembaran pulp sangat penting untuk menentukan kekuatan dari lembaran pulp (Anonim, 2003).