BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Teori Umum Kayu Kayu merupakan hasil hutan dari sumber kekayaan alam, merupakan bahan mentah yang mudah diproses untuk dijadikan barang sesuai dengan kemajuan teknologi. Kayu memiliki beberapa sifat, yang tidak dapat ditiru oleh bahan-bahan lain. Pengertian kayu disini adalah sesuatu bahan yang diperoleh dari hasil pemungutan pohon-pohon dihutan, yang merupakan bagian dari pohon tersebut, setelah diperhitungkan bagian-bagian mana yang lebih banyak dapat dimanfaatkan untuk suatu tujuan penggunaannya. Secara umum kayu diklasifikasikan menjadi dua kelas yaitu : kayu daun lebar dan kayu daun jarum. Kayu daun lebar mempunyai struktur lebih lengkap daripada kayu daun jarum, memiliki pori-pori atau 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. Sel-sel ini merupakan jaringan dasar kayu daun jarum dan merupakan bagian terbesar dari volume kayu. Kayu daun jarum mempunyai struktur yang lebih sederhana dibandingkan kayu daun lebar. Pada kayu daun jarum, jumlah dan jenis selnya lebih sedikit dan kombinasi bentuk-bentuk jaringannya juga lebih sederhana. Yang termasuk kayu daun jarum adalah : Pinus, Agathis (Damar), dan Jamuju serta yang termasuk kayu daun lebar adalah : Eucaliptus, Jati, Meranti, Mahoni, dan sebagainya.

2 Kayu yang berasal dari berbagai jenis pohon memiliki sifat yang berbedabeda. Bahkan kayu yang berasal dari satu jenis pohon saja memiliki sifat yang agak berbeda, jika dibandingkan bagian ujung dan pangkalnya. Sifat yang dimaksud antara lain yang bersangkutan dengan sifat-sifat anatomi kayu, sifatsifat fisik, sifat-sifat mekanik, dan sifat-sifat kimianya. Disamping sekian banyak sifat-sifat kayu yang berbeda satu sama lain, ada beberapa sifat yang umum yang terdapat pada semua kayu yaitu : a. Kayu tersusun dari sel-sel yang memiliki tipe bermacam-macam dan susunan dinding selnya terdiri dari senyawa-senyawa kimia berupa selulosa dan hemiselulosa (unsur karbohidrat) serta berupa lignin (nonkarbohidrat). b. Kayu merupakan suatu bahan yang bersifat higroskopis, yaitu dapat kehilangan atau bertambah kelembabannya akibat perubahan kelembaban dan suhu di udara sekitarnya. c. Kayu dapat diserang mahluk hidup perusak kayu, dapat juga terbakar terutama jika kayu keadaan kering Sifat-Sifat Umum Kayu Sifat kayu yang dimaksud antara lain sifat-sifat fisik, sifat-sifat kimia, dan sifatsifat mekanik Sifat Fisik Kayu Beberapa hal yang tergolong dalam sifat fisik kayu adalah : berat jenis, keawetan alami, warna, higroskopis, berat, dan berat kayu

3 A. Berat Jenis Berat jenis merupakan petunjuk penting bagi aneka sifat kayu. Makin berat kayu itu, umumnya makin kuat pula kayunya, semakin ringan suatu jenis kayu itu, semakin berkurang pula kekuatannya. Berat jenis kayu ditentukan antara lain oleh dinding sel, kecilnya dinding sel yang membentuk pori-pori. Berat jenis diperoleh dari perbandingan antara berat suatu volume kayu tertentu dengan volume air yang sama pada suhu standart. Umumnya berat jenis kayu ditentukan berdasarkan berat kayu kering tanur atau kering udara dan volume kayu pada posisi kadar air tersebut. B. Keawetan Alami Keawetan alami kayu adalah ketahanan kayu terhadap serangan dari unsur-unsur perusak kayu dari luar seperti : jamur, rayap, cacing laut, dan lainnya yang diukur dalam jangka waktu tahunan. Keawetan kayu tersebut disebabkan oleh adanya suatu zat didalam kayu (zat ekstraktif) yang merupakan sebagian unsur racun bagi perusak-perusak kayu, sehingga perusak tersebut tidak sampai tinggal di dalamnya dan merusak kayu tersebut. C. Warna Ada beberapa macam warna kayu antara lain warna kuning, keputih-putihan, coklat mudah, coklat tua, kehitam-hitaman, kemerah-merahan dan lain-lain. Hal ini disebabkann oleh pengisi warna dalam kayu yang berbeda-beda. Warna suatu jenis kayu dapat dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut: umur pohon, kelembaban udara. Kayu pohon yang lebih tua dapat lebih gelap dari kayu pohon yang lebih muda dari jenis yang sama. Kayu yang kering berbeda pula warnanya dari kayu

4 yang basah. Kayu yang lama berada di luar dapat lebih gelap, dapat juga lebih pucat daripada kayu yang segar dan kering udara. D. Higroskopik Kayu memiliki sifat higroskopik, yaitu dapat menyerap atau melepaskan air atau kelembaban. Kelembaban kayu sangat dipengaruhi oleh kelembaban dari suhu udara pada suatu saat. Makin tinggi udara disekitarnya maka makin tinggi pula kelembaban kayu sampai tercapai keseimbangan dengan lingkungannya. Kandungan air pada kayu serupa ini dinamakan dengan kandungan keseimbangan air (EMC = Equilibrium Moisture Content). Dengan masuknya air kedalam kayu, maka berat kayu akan bertambah. E. Tekstur Tekstur ialah ukuran relatif sel-sel kayu. Yang dimaksud dengan sel kayu adalah serat-serat kayu. Jadi dapat dikatakan bahwa tekstur adalah ukuran relatif seratserat kayu. F. Serat Bagian ini terutama menyangkut sifat kayu, yang menunjukkan arah umum sel-sel kayu di dalam kayu terdapat sumbu batang asal potongan itu. Kayu dikatakan berserat lurus, jika arah sel-sel kayu sejajar dengan sumbu batang. Jika arah selsel itu menyimpang atau membentuk sudut terhadap sumbu panjang batang, dikatakan kayu itu berserat mencong. G. Berat Kayu Berat sesuatu jenis kayu tergantung dari jumlah zat kayu yang tersusun, ronggarongga sel atau jumlah pori-pori, kadar air yang dikandung dan jumlah ekstraktif

5 di dalamnya. Berat suatu jenis kayu ditunjukkan dengan besarnya berat jenis kayu yang bersangkutan, dan dipakai sebagai patokan berat kayu Sifat Mekanik Kayu Sifat-sifat mekanik atau kekuatan kayu ialah kemampuan kayu untuk menahan muatan dari luar. Yang dimaksud dengan muatan dari luar adalah gaya-gaya di luar benda yang mempunyai kecenderungan untuk mengubah bentuk dan besarnya benda. Kekuatan kayu mempunyai peranan penting dalam penggunaan kayu untuk bangunan, perkakas dan lain penggunaanya. Hakekatnya hampir pada semua penggunaan kayu dibutuhkan syarat kekuatan. Dalam hubungan ini dibedakan beberapa macam kekuatan yaitu : kekuatan tarik, kekuatan tekan/ kompresi, keteguhan geser, keteguhan lengkung (lentur), kekakuan, kekerasan, dan keteguhan belah. (Dumanauw, 1990) Sifat-sifat Kimia Kayu Secara kimia, kandungan bahan yang terdapat dalam kayu dapat dibagi menjadi 5 bagian yaitu : a. Sellulosa b. Hemisellulosa c. Lignin d. Ekstraktif e. Abu

6 Komposisi dan sifat-sifat kimia dari komponen-komponen ini sangat berperan dalam proses pembuatan pulp. Pada setiap pemasakan, kita ingin mengambil sebanyak mungkin selulosa dan hemiselulosanya, disisi lain lignin dan ekstraktif tidak dibutuhkan/dipisahkan dari serat kayunya. Komposisi kimia kayu yang bervariasi untuk setiap spesies. Secara umum, hard wood mengandung lebih banyak selulosa, hemiselulosa dan extractive dibanding dengan soft wood, tetapi kandungan ligninnya lebih sedikit. Tabel 2.1. Komposisi Typical Chemical Antara Hard wood dan Soft wood. Komponen Soft woods Hard woods Selulosa 42 ± 2% 42 ± 2% Hemiselulosa 27 ± 2% 30 ± 5% Lignin 27 ± 2% 20 ± 4% Ekstractif 3 ± 2% 5 ± 3% a.selulosa (Cellulose) Selulosa merupakan bahan dasar pulp dan kertas dengan rumus molekul (C 6 H 10 O 5 )n dengan berat molekul atau lebih. Umumnya tiap molekul terdiri dari 1500 satuan glukosa, selulosa merupakan rantai panjang polisakarida yang tersusun dari unit β-d Glukopiranosa dengan ikatan molekul 1-4 β Glukosidik dalam posisi 1-4 menyebabkan rantai selulosa sukar larut dalam air. Selulosa merupakan komponen kimia terbesar di dalam dinding sel, biasanya 40-50% dari berat kering kayu dan lokasi selulosa terbesar terdapat pada lapisan sekunder dinding sel. Selulosa merupakan komponen struktural dinding

7 serat bersama-sama dengan hemiselulosa dan lignin. Senyawa ini sangat diharapkan dalam pembuatan pulp, disebabkan ketersediaan selulosa dalam jumlah banyak, terbentuk serat yang kuat, mudah menyerap air, berwarna putih, tidak larut dalam air dan pelarut organik netral serta relatif tahan terhadap bahanbahan kimia. Pembuatan pulp (kertas), degradasi selulosa harus terjadi seminimal mungkin supaya diperoleh rendemen pulp yang tinggi dan sifat fisik yang baik. Degradasi selulosa dapat terjadi melalui hidrolisa oksida alkali, termal, mikrobiologi, dan mekanik. Degradasi selulosa dapat terjadi selama proses pembuatan pulp oleh larutan alkali dan asam. Reaksi selulosa utama merupakan reaksi feeling yaitu pemutusan ujung pereduksi selulosa pada suhu 70 0 C dan pemutusan gugus asetil secara acak diatas suhu C. (Haygreen, 1987) b. Hemiselulosa (Hemicellulose) Hemiselulosa adalah polimer karbohidrat dengan rantai bercabang dan lebih pendek dibandingkan dengan selulosa. Hemiselulosa sebenarnya merupakan senyawa kimia yang identik dengan fraksi beta dan gama selulosa. Hemiselulosa merupakan polisakarida yang bukan selulosa yang tersusun dari senyawa karbon yang berjumlah 5 atau 6. Jika dihidrolisa hemiselulosa menghasilkan D-manosa, D-glukosa, D-galaktosa, D-xylosa, L-arabinosa, dan asam uronat. Kandungan hemiselulosa dalam pulp akan mempermudah pelunakan dan pembentukan fibril serat (fibrilation) selama penggilingan. Hal ini disebabkan oleh struktur non kristal, BM yang rendah dan rantai yang bercabang. Struktur

8 non kristal menyebabkan hemiselulosa lebih reaktif terhadap alkali dan hidroksi asam dibanding dengan selulosa. ( c. Lignin Lignin adalah suatu polimer kompleks dengan BM tinggi (terdiri dari satuan fenil propana). Sifat senyawa ini sangat stabil dan sulit untuk dipisahkan serta mempunyai bentuk yang bermacam-macam. Lignin terdapat dalam lamela tengah dan dinding sel yang berfungsi sebagai perekat antar sel. Pada pembuatan pulp, lignin dapat dilarutkan oleh hidrolisa asam pada proses sulfit, alkali panas pada proses soda dan sulfat, serta oleh klorida dalam proses pemutihan. Pulp akan mempunyai sifat fisik yang baik apabila mengandung sedikit lignin. Hal ini disebabkan lignin bersifat hidrofobik dan kaku sehingga menyulitkan dalam proses pendinginan (refining). Banyaknya lignin akan mempengaruhi konsumsi bahan kimia pemasak dan pemutihan. Rumus molekul lignin sangat kompleks dan belum diketahui secara pasti, dari hasil analisa, monomer dari kedua jenis kayu (wood) dan bukan kayu (non wood) berbeda-beda. d. Ekstraktif Ekstraktif adalah senyawa kimia dengan bahan molekul rendah yang dapat larut dalam air dan pelarut organik. Pada umumnya kadar ekstraktif yang terkandung dalam bahan baku non wood lebih tinggi daripada kayu daun dan kayu jarum. Zat ekstraktif terdiri dari bahan yang mudah menguap seperti terpentin, resin, asam lemak, fenol karbohidrat dengan berat molekul rendah dan juga pektin. Zat ekstraktif yang larut dalam air meliputi gula, pektin, garam garam organik dan zat

9 warna. Sedangkan ekstraktif yang larut dalam pelarut organik yaitu asam lemak, resin, dan terpen. Pelarut organik yang biasa digunakan yaitu : Petrolium eter, methanol, alkohol benzena, dan etanol benzene. Ekstraktif dapat mengkonsumsi bahan kimia yang lebih banyak juga dapat menghambat proses penetrasi larutan kemasan. Sehingga pada pembuatan kertas akan timbul masalah yang disebut pitch trouble, hal ini disebabkan karena pitch yang dilepaskan pada waktu penggilingan akan cenderung terkumpul sebagai partikel suspensi koloidal sehingga akan menyumbat kawat kasa pada mesin kertas atau terkumpul pada felt serta melekat pada mesin sebagai gumpalan gelap. Dengan adanya hal ini akan menyebabkan kertas berlubang transparan, bernoda dan kotor. (PT. TPL,2003) e. Abu Disamping persenyawaan-persenyawaan organik, di dalam kayu masih ada zat-zat anorganik, yang disebut bagian-bagian abu (mineral pembentuk abu yang tinggal setelah lignin dan selulosa habis terbakar). Kadar zat ini bervariasi antara 0,2-1% dari berat kayu. (Dumanauw, 1990) 2.3. Metode-Metode Pembuatan Pulp (Pulping Method) Pemisahan serat selulosa dari bahan-bahan yang bukan serat didalam kayu dapat dilakukan dengan berbagai macam proses yaitu: a. Metode Pembuatan Pulp Secara Mekanik (Mechanical Process) b. Metode Pembuatan Pulp Secara Semikimia (Semi-Chemical Pulping) c. Metode Pembuatan Pulp Secara Kimia (Chemical Pulping)

10 Metode Pembuatan Pulp Secara Mekanik (Mechanical Process) Dalam proses pembuatan pulp secara mekanik, pemisahan serat dilakukan dengan cara menggunakan tenaga mekanik. Proses ini dilakukan dengan mengeringkan kayunya menjadi serat pulp dan menghasilkan rendemen sebesar 90-95%, 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 Metode Pembuatan Pulp Secara Semikimia (Semi-Chemical Pulping) Proses semi kimia meliputi pengolahan cara kimia yang diikuti dengan perbaikan secara mekanik dan beroperasi pada rendemen yang tingginya dibawah proses mekanik. Biasanya bahan kimia yang digunakan pada proses ini adalah natrium sulfida (Na 2 S) Metode Pembuatan Pulp Secara Kimia (Chemical Pulping) Pada proses kimia bahan-bahan yang terdapat ditengah lapisan kayu akan dilarutkan agar serat dapat terlepas dari zat-zat yang mengikatnya. Hal yang merugikan pada proses ini adalah rendemen rendah yaitu 45-55%. (Sjostrom, 1995) Proses kimia dibagi menjadi 3 kategori : a.proses Soda (Soda 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

11 ditambahkan kedalam prosesnya berupa sodium karbonat. Proses ini sekarang sudah tidak dipakai lagi. b.proses Sulfit Pada proses sulfit, larutan pemasak yang dipakai adalah asam-asam yang mengandung sulfur dari logam alkali, atau alkali tanah berupa bisulfit. Campuran asam sulfit dan ion bisulfit digunakan untuk menyerang dan melarutkan lignin. Sulfit bersatu dengan lignin membentuk garam dari asam lignosulfonik yang dapat larut dalam larutan pemasak dan struktur kimia dari lignin masih utuh. Bahan kimia dasar dari bisulfit dapat berupa ion kalsium, magnesium, natrium atau ammonium. Pulp sulfit rendemen tinggi dapat dihasilkan dengan proses sulfit bersifat asam, bisulfit atau sulfit yang bersifat basa. Biasanya dalam proses pembuatan pulp sulfit bersifat asam rendemen tinggi (dengan kalsium, magnesium atau natrium sebagai basa) laju reaksi turun dengan pemasakan pada suhu rendah ( C) dan dengan keasaman lindi pemasak yang rendah, yaitu lebih sedikit belerang dioksida daripada pembuatan pulp sulfit penuh. Pulp sulfit bersifat asam rendemen tinggi sering diproduksi dalam pabrik sulfit kertas koran, yang menghemat kayu 30% dibandingkan dengan pulp kimia penuh. (Fengel. 1995) c.proses Sulfat/Kraft (Sulphate/Kraft Process) Kraft berasal dari bahasa Jerman yang berarti kuat, dimana pada proses sulfat/kraft menghasilkan kertas yang kuat tetapi pulp yang belum diputihkan berwarna coklat. Proses sulfat melibatkan pemasakan chip dengan menggunakan bahan pemasak yang disebut dengan white liquor. Dimana white liquor merupakan larutan pemasak yang berupa cairan dari larutan natrium hidroksida

12 dan natrium sulfida dengan perbandingan molar kira-kira : 5NaOH + 2Na 2 S dengan ph antara 13,5 sampai dengan 14,0. Garam-garam natrium yang juga terdapat dalam larutan pemasak dengan jumlah yang tidak terlalu banyak seperti natrium karbonat. White liquor dibuat dengan proses causticizing dari green liquor dengan batu kapur (CaO). (Sjostrom, 1995) PT. Toba Pulp Lestari,Tbk memproduksi pulp dengan menggunakan proses kraft. Proses kraft ini merupakan pembuatan pulp yang paling banyak dipakai saat ini adalah proses sulfat atau disebut juga proses kraft. Keuntungan-keuntungan dari proses sulfat ini adalah sebagai berikut : a. Pulp yang dihasilkan mempunyai kekuatan yang tinggi. b. Dapat dipakai untuk proses pembuatan pulp dari bahan baku kayu dari spesies yang berbeda. c. Tersedianya bahan kimia pengganti dengan berbagai alternatif dan harganya tidak mahal. d. Tersedianya peralatan-peralatan operasi yang standart. e. Banyak pilihan yang dapat dipakai untuk proses pemucatan. f. Dampak pencemarannya terhadap lingkungan bisa dikatakan sangat rendah. g. Pendaur ulangan bahan kimianya sangat efisien. h. Pendaur ulangan panas yang begitu efisien. i. Masalah getah (pitch) dari kayu yang mengandung resin-resin sangat berkurang. j. Dapat dihasilkan berbagai jenis pulp.

13 Tujuan Pembuatan Pulp dengan Proses Kraft yang menjadi target pada proses ini 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 larutan lignin yang ada diantara/ditengahtengah lamela yang berfungsi sebagai pengikat serat. Bahan kimia yang terdapat pada larutan pemasak juga merembes/terserap ke dinding serat dan melarutkan lignin tsb. (PT TPL,2002) 2.4. Tahap-Tahap Proses Pembuatan Pulp Unit Pemasakan (Digester) Proses pemasakan kayu yang telah dibuat menjadi chip dilakukan di digester plant. Digester adalah sebuah bejana bertekanan yang di dalammya serpihan kayu, yang dimasak dengan sejumlah larutan kimia diserta dengan panas dan tekanan untuk memisahkan serat dengan cara melarutkan bagian-bagian yang bukan serat, dimana prosesnya dinamakan COOKING. Chip dimasak di dalam digester dengan menggunakan panas dan reaksi kimia. Bahan kimia yang digunakan adalah Caustic Soda (NaOH), Sodium Sulfide (Na 2 S), campuran ini dinamakan white liquor. Digester mempunyai tinggi sekitar 18,6 m dengan diameter 4,2 m dan volume 200 m 3. Pengoperasian digester dibagi menjadi 6 tahapan, yang dapat diuraikan secara singkat sebagai berikut : 1.Chip Filling Chip diangkut ke digester dari tempat penyimpanan dengan menggunakan conveyor. Pengisihan chip kedalam digester merupakan langkah awal dari proses

14 pemasakan dan merupakan proses penting pada pembuatan pulp yang dihasilkan 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. Sebelum pengisian chip dimulai, harus diperhatikan hal-hal berikut : a. Digester harus dalam keadaan kosong dan katup blownya harus sudah tertutup. b. Top cover atau capping valve pada posisi terbuka c. Shuttle conveyor harus tepat posisinya pada digester yang akan chip filling. Agar dapat dicapai keseragaman pada setiap pemasakan maka harus diketahui berapa berat serpihan kayu yang dimasukkan kedalam digester, kandungan air pada chip dan berat jenis keseluruhan kayu. 2.Liquor Filling Pada proses BKP ( Bleached Kraft Pulp ) pengisian liquor dilakukan segera setelah pengisian chip. Larutan pemasak panas yang dimasukkan kedalam digester didapat dari relief heat recovery system pada temperatur C harus dengan perbandingan yang sesuai sebagai mana diperlukan untuk pemasakan dan black liquor penambah sebagai pengencer yang harus dengan perbandingan yang sesuai. Penambahan white liquor didasarkan pada persentase bahan kimia yang dibutuhkan untuk memasak dengan berat kering ( Bone dry/ Oven dry) kayu yang dimasukkan. Persentase ini juga tergantung dari seberapa jauh kita mengurangi kandungan lignin dari dalam kayu (degree of delignification). Misalnya untuk memproduksi pulp BKP dibutuhkan sekitar 17,5%-21% AA (Active Alkali) sebagai Na 2 O. Alkali aktif yang dimasukkan dalam digester adalah untuk

15 melarutkan komponen atau kotoran yang bukan selulosa 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 akan terbuang berupa reject atau serpihan kayu yang hanya sebagian saja yang masak yang disebut knots. Perlu diingat bahwa untuk penambahan alkali yang terlalu tinggi, disertai dengan temperatur yang terlalu tinggi (170 o C) maka dalam digester proses penghilangan lignin tidak henti-hentinya, sehingga bahan kimia pemasak tadi juga akan menyerang serat selulosa, hal ini akan berakibat rendah dan lemahnya rendemen pemanasan. Degree of Delignification dapat ditunjukkan dari hasil percobaan yang disebut Bilangan Kappa, yang menyatakan berapa jumlah lignin yang masih tersisa dalam pulp setelah pemasakan. Kekuatan atau konsentrasi dari White liquor (WL) juga merupakan hal yang sangat penting. Konsentrasi/ strength dinyatakan sebagai gram per liter (g/l) dari alkali aktif (NaOH + Na 2 S) sebagai Na 2 O. Jika strength (g/l) white liquornya rendah maka proses penghilangan lignin akan menjadi kurang baik sehingga menghasilkan banyak reject, sebaliknya apabila strength white liquor nya tinggi maka serat selulosa juga akan terserang dan rusak yang berakibat pada rendahnya strength dan rendemen pada pulp. Untuk menjaga berlangsungnya peredaran liquor dalam digester dan blowing yang bersih, perlu diperhitungkan jumlah perbandingan antara liquor dan kayu yang sering disebut batch ratio. Rasionya berkisar 4,5 : 1, merupakan

16 perbandingan terhadap kayu kering yang dimasukkan kedalam digester, sehingga diperlukan liquor sebanyak 168,75 m 3. Jumlah liquor itu terlihat dari white liquor dan air yang terkandung dalam chip dihitung dari moisture content dan jumlah black liquor sebagai penambahannya. 3.Kraft Ramping Setelah pengisian larutan pemasak, sejumlah volume white liquor dan black liquor yang telah dihitung banyaknya dipompa ke digester dan diedarkan melalui alat penukar panas dimana uapnya yang berasal dari boyler dipakai sebagai pemanasnya. Larutan pemasak dengan temperatur 110 o C akan dipanaskan dengan menggunakan MPS ( Medium Pressure Steam ) dimana cairan pemasak tersebut akan disirkulasikan melalui liquor heater ( indirect cooking) hingga tercapai temperatur cooking. 4.Kraft cooking Proses pemasakan secara kraft cooking dilaksanakan setelah penambahan white liquor dan black liquor kedalam chip. Digester yang berisi chip dan larutan pemasak dipanaskan hinggga temperatur C dan tekanannya mencapai 7 kg/cm 2. Pada temperatur dan tekanan ini, chip dimasak dengan alkali untuk periode waktu tertentu. Kualitas pulp, jika chip dimasak dalam jangka waktu yang terlalu lama, maka akan dihasilkan pulp dengan kualitas rendah dengan rendemen yang rendah pula. Temperatur yang optimum untuk reaksi pencernaan / pemasakan adalah 170 o C dan temperatur ini harus dikontrol secara seksama. Temperatur dibawah C tidak berpengaruh apa-apa terhadap kualitas rendemennya, tetapi diatas 180 o C akan terjadi pemutusan rantai dari serat-serat selulosa, dan pada

17 temperature 200 o C akan sangat jelas pengaruhnya, jadi temperatur yang diinginkan pada pemasakan adalah 170 o C. Pada proses kraft cooking ini, untuk memperoleh hasil pulp yang baik, maka proses pemasakan juga harus baik. Untuk itu pada proses pemasakan ini harus mencapai H-factor yaitu perbandingan antara waktu dan temperatur pemasakan. Pada proses ini, dibutuhkan waktu sekitar 100 menit dengan temperatur dan waktu tersebut maka chip tersebut telah masak. 5.Kraft Relief Setelah chip-chip di dalam digester masak, maka tekanan di dalam digester akan naik, untuk itu dibutuhkan proses kraft relief untuk mengurangi tekanan di dalam digester selama kira-kira 2-5 menit sampai tekanan di dalam digester turun menjadi kira-kira 6 kg/cm 2. 6.Blowing Tujuan utama pada pengoperasian blowing adalah untuk mengeluarkan atau blow semua isi digester kedalam blow tank. Waktu yang diperlukan pada saat blowing adalah sekitar 15 menit. Tipe blow tank yang dipakai adalah sama dengan jenis digester plant dengan volume 600 m 3, diameter 8250 mm, tinggi mm. (PT. TPL, 2002) Pencucian ( washing ) Pulp yang berasal dari blow tank di pompakan melewati unit pemisahan mata kayu yang disebut dengan pressure knotter kemudian menuju unit pencucian tiga tahap, kemudian dikirim ke unit penyaringan (screening) dan sesudah itu dikirim

18 ke pencucian tahap ke empat. Bubur kertas coklat setelah melalui unit pencucian tahap yang ke empat di simpan dalam High Density Unbleached Storage Tower dengan konsistensi 12 % Tujuan dari proses ini adalah untuk memisahkan kandungan lignin yang masi tersisa setelah proses pemasakan pada digester sebelum dilanjutkan proses pemutihan (bleaching) Pemutihan (bleaching) Warna pada pulp yang belum diputihkan umumnya di sebabkan oleh lignin yang tersisa. Penghilangan lignin dapat lebih banyak pada proses pemasakan, tetapi akan mengurangi hasil yang banyak sekali dan merusak serat, jadi menghasilkan kualitas pulp yang rendah. Tujuan utama proses pemutihan secara umum dapat diringkaskan sebagai berikut: 1. Memperbaiki brightness 2. Memperbaiki kemurnian 3. Degradasi serat selulosa seminimum mungkin. (Suhunan,2003) Pulp Machine Pulp Machine adalah bagian terpenting dari operasi pabrik pulp yang mana fungsi utamanya adalah mengambil air sebanyak mungkin tanpa merusak lembaran pulp. Pulp Machine menghasilkan kekuatan lembaran yang maksimum dan yang selanjutnya diproses kedalam bentuk bal-bal untuk dikirim ke konsumen. Setelah

19 dari unit bleaching selanjutnya dikirim ke Pulp Machine untuk di keringkan menjadi lembaran pulp. Proses di Pulp Machine: 1. Bleach screening yaitu pembersihan pulp dari kotoran 2. Forming Section yaitu membentuk lembaran pulp diatas Fourdrinier Wire 3. Press Section, memadatkan lembaran pulp dengan cara di press 4. Dryer Section, pengeringan lembaran pulp sampai 10% kandungan air 5. Cutter & Layboy, proses pemotongan lembaran pulp dengan ukuran tertentu 6. Baling Ball, penataan lembaran pulp menjadi bale dan unit setelah lembaran pulp dibungkus dan diikat dengan kawat selanjutnya siap untuk dikirim ke pelanggan. (PT TPL,2002) 2.5. Larutan Pemasak Larutan pemasak atau white liquor, adalah larutan berair dari natrium hidroksida (NaOH) dan natrium sulfida (Na 2 S). White liquor juga mengandung bahan kimia yang tidak aktif seperti natrium karbonat (Na 2 CO 3 ). (Sjostrom, 1995) Natrium Hidroksida ( NaOH ) Natrium Hidroksida adalah merupakan bahan dasar atau bahan pembantu yang sangat diperlukan dalam pabrik kertas, makanan, plastik, smelter, dan lan-lain. Dalam keadaan normal NaOH berbentuk cair dan memiliki bau yang sangat merangsang cukup kuat (Irribilitas yang tinggi) yang sangat berbahaya bagi pernafasan. Titik didih dan titik leleh NaOH adalah masing-masing 1390 dan pada tekanan atmosfir. Natrium Hidroksida apabila dilarutkan akan

20 terionisasi menjadi ion, hal ini terjadi karena NaOH bersifat basa. Larutan ini terdiri dari tiga atom masing-masing satu atom Na, O, H, dimana dalam hal ini atom O dan H tetap bersatu, oleh karena itu apabila NaOH menjadi ion, ia akan terpecah menjadi ion Na + dan ion H + yang disebut dengan hidroksil yang terdiri dari atom oksigen dan atom hidrogen. (Riawan,S,1990) Natrium hidroksida adalah alkali paling penting yang digunakan didalam industri. Produksi pada skala besar (34 juta ton pertahun pada tahun 1985) melalui elektrolisis larutan aqueous dari NaCl (garam) menggunakan sel diafragma atau sel katoda merkuri. Pada suatu waktu dapat juga dibuat dari senyawa Na 2 CO 3 melalui kapur pada proses kaustik soda. ( Lee,J.D ) Sifat fisik NaOH 1. Berwarna putih 2. Bentuk kristal 3. Berat molekul Viskositasnya 2,95 cp pada Densitasnya 1,426 kg/m 3 6. Kelarutan dalam air 42 gr/100 gr air pada 0 7. Titik lebur 318,4 8. Titik didih Sangat larut dalam 95% ethyl alcohol dan ethyl ester 10. Temperatur uap 1378 pada 1 atm

21 Sifat kimia NaOH 1. Panas spesifik 0,782 cal/gr pada Panas pembentukan 2000 cal/mol 3. Berbau sangat merangsang 4. Sangat beracun 5. Berbahaya dalam udara 6. Sangat merangsang dalam jaringan tubuh Dewasa ini penggunan NaOH dibumi sebagian besar dipakai sebagai regensia di laboratorium (chemicals), dan juga digunakan sebagai bahan baku dan bahan bahan penolong untuk industri-industri kimia seperti pabrik sabun, smelter, pulp, tektil, dan lain-lain, adapun besarnya persentase penggunan soda kautik di Amerika sejak tahun 1955 sampai sekarang terjadi peningkatan yang cukup drastis dimana cakupan penggunan antara lain: 1. Regensia untuk laboratorium 2. Industri rayon dan film 3. Industri Petrolium 4. Industri smelter 5. Industri pulp dan kertas 6. Zat alkali dan pembersih 7. Industri tektil 8. Industri sabun 9. Industri minyak 10. Industri karet dan lain-lain

22 Natrium hidroksida dapat merubah lakmus merah menjadi biru dan termasuk larutan yang elektrolit. Larutan NaOH apabila dibiarkan diudara (kontak dengan udara) maka akan berubah menjadi natrium karbonat, reaksinya adalah sebagai berikut: 2NaOH + CO 2 Na 2 CO 3 + H 2 O Larutan NaOH yang kuat memiliki daya aksi dan reaksi yang merusak bagi kehidupan sekitarnya sehingga menyebabkan NaOH disebut larutan alkali. proses yaitu: Dalam proses pembuatan natrium hidroksida (NaOH) di kenal 4 macam A.Proses reaksi logam Na direaksikan dengan air Pada proses ini terjadi reaksi sebagai berikut: Na + H 2 O NaOH + H + Proses ini jarang digunakan pada skala industri karena membutuhkan bahan baku Na yang sangat tinggi, proses ini hanya pada skala laboratorium. B. Pemanasan Na 2 CO 3 dan Fe 2 O 3 dengan penambahan air Pada proses ini terjadi reaksi sebagai berikut: 3 Na 2 CO 3 + Fe 2 O H 2 O 6NaOH + Fe 2 (CO 3 ) 3 Proses ini jarang digunakan pada skala industri, hanya digunakan dalam skala laboratorium karena untuk bahan baku (terutama Fe 2 O 3 ) lebih mahal dari produksinya. C. Proses kapur soda (lime soda proses) Pada proses kapur soda larutan Na 2 CO 3 diolah dengan Ca(OH) 2 untuk menghasilkan CaCO 3 dan Larutan NaOH seperti reaksi di bawah ini:

23 Na 2 CO 3 + Ca(OH) 2 2NaOH + CaCO 3 Dimana pada reaksi ini terjadi pada suhu 85 dengan konversi 95-96% didasarkan kepada Na 2 CO 3 dengan menghasilkan 10-12% larutan NaOH. Untuk mendapatkan yang lebih pekat digunakan multi effect evaporator, pada proses produk ini mula-mula dipisahkan dengan endapan Na 2 CO 3 dengan menggunakan pengentalan (thickener). D. Proses elektolisa larutan NaCl Proses elektrolisa adalah proses peruraian larutan elektrolit dengan arus listrik yang diikuti reaksi-reaksi kimia. Berdasarkan sifat arus listrik terhadap larutan dapat dibagi dua jenis: 1. Larutan yang apabila diberi arus listrik tanpa terjadi perubahan kimia, hanya sebagai penghantar panas, larutan ini disebut larutan elektrolit. 2. Larutan yang diberi arus listrik akan terurai oleh larutan kimia, disebut larutan elektrolit. (Riawan,S,1990) Proses elektrolisa adalah salah satu cara untuk memproduksi NaOH (soda kaustik) yang paling banyak digunakan dalam skala industri. Proses elektrolisa ini dapat dikenal tiga jenis sel yaitu: a. Proses elektrolisa dengan sel diafragma Kelebihan dan kelemahan dari sel diafragma : Pada sel diafragma segi yang paling menguntungkan adalah bahwa sel dapat beroperasi dengan air garam encer (20%) yang kurang murni, tetapi hal yang paling menimbulkan masalah dari pemakaian sel ini adalah NaOH yang di hasilkan hanya sekitar 11%.

24 b. Proses elektrolisa dengan sel membran Kelebihan dan kelemahan dari sel membran adalah sel ini beroperasi dengan menggunakan air garam yang lebih pekat dan menghasilkan produk yang lebih murni dan lebih pekat (28% NaOH yang mengandung 50 ppm NaCl), tetapi oleh karena itu kesulitan dan biaya pemekatan dan pemurnian cukup besar, hanya sel membran yang besar- besar saja yang cukup layak untuk di dirikan. c. Proses elektrolisa dengan sel merkury Kelebihan dan kelemahan dari sel merkury adalah pada sel ini di hasilkan NaOH 50% dengan kandungan garam yang sangat rendah (30 ppm) tanpa memerlukan penguapan. Tetapi kehilangan raksa kelingkungan walaupun sedikit saja, akan menumbuhkan masalah yang sangat gawat. (Austin,G.T.1996) Pada proses elektrolisa akan terjadi reaksi secara umum yaitu: NaCl + H 2 O NaOH + H 2 + Cl 2 (Riawan,S,1990) Reaksi kimia yang terjadi selama pemasakan. i. Terhadap lignin Reaksi lignin selama pembuatan pulp merupakan reaksi yang sangat kompleks dan tidak/belum diketahui secara pasti. Sebagaimana diketahui bahwa keberadaan ion-ion hidrosulfida akan mempercepat terlarutnya lignin tanpa harus melarutkan serat selulosa.

25 ii. Terhadap karbohidrat Kita mengharapkan hanya lignin saja yang terlarut selama proses pembuatan pulp, tetapi pada kenyataannya selulosa dan hemiselulosa pun bereaksi dengan ion-ion hidroksil pada larutan pemasak. Reaksi ini akan memutus rantai karbohidrat menjadi molekul yang lebih pendek dan dapat larut, yang akan mengakibatkan rendemen menjadi lebih rendah. Lebih dari 20% kayu akan hilang karena kehilangan selulosa dan hemiselulosa. Kebanyakan kehilangan ini terjadi pada saat awal pemasakan. Hemiselulosa lebih cepat terputus rantainya dibandingkan selulosa karena ia merupakan molekul bercabang dan lebih kecil. iii. Terhadap ekstraktif Ekstraktif bereaksi dengan white liquor dan mengkonsumsi bahan-bahan kimia. Kebanyakan dari ekstraktif ini terlarut dalam larutan selama pemasakan. Beberapa ekstraktif yang terlarut dapat didaur ulang yang akan menghasilkan produk-produk samping. (PT.TPL,2002) Sifat reaksi natrium hidroksida (NaOH) 1. Menciptakan dalam larutan lingkungan yang sangat basa. 2. Sangat mengurangi kelarutan banyak garam natrium dalam air. 3. Tidak larut dalam amonia cair. 4. Dinetralkan oleh asam, 5. Bereaksi dengan oksida asam. 6. Menyerap CO 2 dari udara. 7. Bereaksi dengan nonmetals, logam, oksida amfoter dan hidroksida

26 Reaksi - Reaksi Natrium Hidroksida: A. Bereaksi dengan air NaOH + 4Н 2 О [Na(H 2 O) 4 ] + + ОН - B. Bereaksi dengan asam NaOH + НСl NaCl + Н 2 О 2 NaOH + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + Н 2 О NaOH + H 2 SO 4 NaHSO 4 + H 2 O NaOH + HNO 3 NaNO 3 + H 2 O 2 NаОН + I 2 + H 2 S 2 NaI + S + 2 H 2 O NaOH + Н 3 РО 4 NaH 2 PO 4 + H 2 O 2 NaOH + Н 3 РО 4 Na 2 HPO 4 + 2H 2 O 3 NaOH + Н 3 РО 4 Na 3 PO 4 + 3H 2 O NaOH + HF NaF + H 2 O NaOH + 2HF Na(HF 2 ) + H 2 O NaOH + HCN NaCN + H 2 O C. Bereaksi dengan senyawa halogen 6 NaOH + 4 F 2 OF NaF + O 2 + 3H 2 O. 2 NaOH + E 2 NaEO + NaE + H 2 O (E = Cl, Br, I) 6 NaOH + 3E 2 NaEO 3 + 5NaE + 3H 2 O. (E = Cl, Br, I) 12 NaOH + 5Cl 2 + Br 2 2NaBrO NaCl + 6H 2 O. 20 NaOH + 7Cl 2 + I 2 2Na 3 H 2 IO 6 +14NaCl + 8H 2 O 24 NаОН + 7Cl 2 + I 2 2Na 5 IO 6 +14NaCl + 12H 2 O 2 NaOH + I 2 + H 2 O 2 2 NaI + O 2 + 2H 2 O D. Bereaksi dengan logam 2 NaOH + 2Na 2 Na 2 O + H 2 (600 С). 4 NaOH + 3Ca 3 СаО + Na 2 O + 2 Na + 2H 2 (600 С). 2 NaOH + 6 Н 2 О+ 2Аl 2 Na[Al(OH) 4 ] + 3H 2 2 NaOH + 2 H 2 O + Zn Na 2 [Zn(OH) 4 ] + H 2 NaOH + EO 2 NaHEO 3 (Е = С, S)

27 E. Bereaksi dengan silika 4 NaOH + SiO 2 Na 4 SiO 4 + 2H 2 O 2 NaOH + SiO 2 Na 2 SiO 3 + H 2 O ( С) F. Bereaksi dengan gas 4 NaOH + 6NO 4 NaNO 2 + N 2 + 2H 2 O ( С). 2 NaOH + NO + NO 2 2NaNO 2 + H 2 O 4 NaOH + 4 NO 2 + O 2 4NaNO 3 + 2H 2 O G. Bereaksi dengan oksida 2 NaOH + Al 2 O 3 2 NaAlO 2 + H 2 O ( С) 2 NaOH + 3 H 2 O + Al 2 O 3 2 Na[Al(OH) 4 ] 2 NaOH + H 2 O + ZnO Na 2 [Zn(OH) 4 ] (90 С) H. Bereaksi dengan basa NaOH + Al(OH) 3 Na[Al(OH) 4 ] NaOH + Al(OH) 3 NaAlO 2 + 2H 2 O (1000 С) 2 NaOH + Zn(OH) 2 Na 2 [Zn(OH) 4 ] I. Bereaksi dengan garam NaOH + NH 4 Cl NaCl + NH 3 + H 2 O 2 NaOH + FeI 2 2 NaI + Fe(OH) 2 2 NaOH + 2 AgNO 3 Ag 2 O + H 2 O + 2 NaNO 3 3 NaOH + AlCl 3 Al(OH) NaCl 4 NaOH + AlCl 3 Na[Al(OH) 4 ] + 3 NaCl. 2 NaOH + ZnCl 2 Zn(OH) 2 + 2NaCl 4 NaOH + ZnCl 2 Na 2 [Zn(OH) 4 ] + 2 NaCl 2 NaOH + Zn +2 SO 2 Na 2 S 2 O 4 + Zn(OH) 2 ( Teori bilangan kappa Bilangan kappa merupakan pengujian kimia yang diperlukan terhadap pulp untuk menentukan tingkat delignifikasi, kekuatan relatif dari pulp dan kesanggupannya untuk di putihkan. Pengujian ini mengindikasikan kepada reaksi dengan Kalium

28 Permaanganat (KMnO 4 ). Normalnya pulp coklat dan pulp setelah melewati tahap proses alkali ekstraksi diperiksa bilangan kappanya di laboratorium. (Arif,H,2003) 2.7. Teori viskositas Viskositas merupakan suatau pengujian yang mengukur panjang rantai molekul dari selulosa dan hemiselulosa terhadap contoh pulp. Nilai viskositas makin tinggi maka pulp semakin kuat. Viskositas merupakan salah satu dari beberapa metode penting dalam analisa pulp yang digunakan untuk penelitian dan juga kontrol kerja industri pulp, dimana viskositas di tentukan dengan mengevaluasi derajat polimerisasi dari selulosa contoh pulp. Uji viskositas juga membantu penelitian pada tingkat degradasi yang di sebabkan pada saat pemasakan dan proses pemutihan, dimana uji ini sangat mempengaruhi kualitas dari kertas dan pulp rayon yang di hasilkan. Pada prinsipnya, contoh pulp dilarutkan dengan pelarut yang sesuai dan dengan konsentrasi tertentu, biasanya 1 atau 0,5%, lalu penentuan viskositas pada sebuah viskometer kapiler. Bagaimanapun, banyak hambatan yang di dapat dalam pencapaian nilai viskositas yang sesuai dengan keinginan. Contoh yang dapat menyebabkan kesalahan adalah adanya partikel gel yang menyumbat pipa kapiler. Pelarut yang sering di gunakan dalam uji ini adalah larutan Cuproo (II) Etilen Diamine (CED). Degradasi oksidasi dari pulp selama pelarutan dan penentuan viskositas harus di hindari. (Smith,K.E,1981)