BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.4. Uraian Proses Sulphate/Kraft (Sulphate/Kraft Process)
2.4.2. Larutan Pemasak
Larutan pemasak atau white liquor, adalah larutan berair dari sodium hidroksida (NaOH) dan Sodium sulfida (Na2S). White liquor juga mengandung bahan kimia yang tidak aktif seperti sodium karbonat (Na2CO3
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.
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 ekstractif
Ekstraktif bereaksi dengan dan mengkonsumsi bahan-bahan kimia. Kebanyakan dari ekstractif ini terlarut dalam larutan selama pemasakan.
XXXIV
Beberapa ekstractif yang terlarut dapat didaur ulang yang akan menghasilkan produk-produk samping.
Typical Pulp Yields of Wood Components
Tabel 1.2. Menunjukkan seberapa banyak dari masing-masing komponen yang akan dihasilkan pada pemasakan kayu dengan rendemen 50%.
Wood Components Wood 50% Pulp
1. Lignin 20kg 5kg
2. Sellulosa 45kg 40kg
3. Hemicellose 30kg 5kg
4. Extractive 5kg -kg
Total 100kg 50kg
Beberapa hal yang mempengaruhi didalam proses pemasakan dapat dibagi menjadi 3 bagian yaitu :
a. Kualitas daripada chip
b. Sifat-sifat daripada White Liquor
c. Pengawasan pada saat pemasakan
A. Kualitas Chip
Kualitas chip yang akan dipakai sebagai bahan baku dalam pemasakan merupakan hal yang sangat penting untuk diperhatikan operasi keseluruhan pabrik pulp, dimana akanberpengaruh terhadap kualitas pulp yang akan dihasilkan. Hal-hal yang mempengaruhi kualitas chip dapat dibagi menjadi :
XXXV
1.Hal-hal yang berhubungan dengan kayu
2. Hal-hal yang berhubungan dengan pemrosesan kayu
1. Hal-hal yang berhubungan dengan kayu menyangkut sifat-sifatnya seperti Species, Density, Decay.
a. Wood Species
Sebagai mana yang telah diketahui bahwa kayu dapat dibagi menjadi 2 jenis yaitu :
hardwoods dan Softwoods, kayu jenis softwoods menghasilkan pulp yang lebih kuat dibandingkan dengan jenis hardwoods karena serat-seratnya lebih panjang dan lebih lentur dibandingkan dengan serat yang terdapat pada kayu hardwoods.
Biasanya kayu jenis softwoods menghasilkan rendemen yang lebih rendah dibandingkan dengan jenis yang dihasilkan oleh hardwoods bila dimasak pada kondisi yang sama. Hal ini utamanya disebabkan hemiselulosanya softwoods lebih mudah terlarut dibanding dengan yang terdapat pada hardwoods dan juga didalam kayu softwoods lebih banyak kandungan lignin dibanding dengan kayu hardwoods.
b. Wood Densit
Berat jenis kayu merupakan faktor ekonomis yang sangat penting dalam pembuatan pulp. Dengan kayu yang lebih padat kita dapat mengisi lebih berat pada digester dengan volume yang sama, dan keadaan ini akan menambah jumlah pulp yang diproduksi.
XXXVI
c. Wood Decay
Hal ini dimungkinkan oleh adanya jenis mikro organisme yang berbeda seperti misalnya fungi/jamur, bakteri, ragi dan lain-lain. Pembusukan bisa saja terjadi pada kayu yang lagi berdiri atau penumpukan kayu
2. Hal-hal yang berhubungan dengan pemrosesan kayu dapat dibagi menjadi beberapa hal sebagai berikut.
a. Ukuran Chip
b. Berat jenis Keseluruhan (Bulk density) dari chip
c. Kandungan air dalam chip
d. Kulit kayu dan lain-lain yang mengotori kayu.
a. Ukuran Chip
Ketebalan chip merupakan hal yang sangat penting dalam proses pembuatan pulp sebagaimana diharapkan, larutan pemasak akan menyerap kedalam chip dari segala arah dengan kecepatan yang sama. Bila chip terlalu tebal, larutan pemasak tidak punya cukup waktu untuk meresap sempurna kebagian tengah chip, yang akan menyebabkan chip menjadi tidak masak. Ketebalan chip yang ideal adalah = 3mm-5mm.
b. Bulk Density dari Chip
Adalah tolak ukur yang sangat penting selama pengisian digester. Ini akan membuktikan berapa banyak kayu yang dapat dimasukkan kedalam digester, yang
XXXVII
dinyatakan dalam satuan kg/m3. Bulk density dari chip dikarenakan oleh berat jenis kau dan ukuran chip.
c. Kandungan air dalam chip
Kandungan air dalam chip akan berakibat pada rendemen pulp, kappa number, dan kualitas pulp. Bila kandungan air dalam chip sangat rendah akan sulit bagi larutan pemasak untuk meresap kedalam chip. Adalah penting untuk mmengetahui seberapa besar kandungan air dalam chip tersebut, dan memperhitungkan seberapa berat kayu yang sesungguhnya untuk memperhitungkan jumlah alkali yang dimasukkan dan konsentrasi larutan pada jumlah yang tetap. Kandungan air dalam chip diusahakan sebesar = 40-50%.
d. Kulit kayu dan bahan-bahan lain yang mengotori kayu.
1.Kulit kayu adalah bahan yang tidak diinginkan keberadaanya didalam chip dan ia akan memberikan dampak yang negatif kepada pulp yang akan dihasilkan, karena mengandung banyak lignin. Jadi keberadaan kulit kayu akan menambah pemakain larutan pemasak sehingga akan mengurangi kekuatan (stength)dari pulp.
2. Bahan pengotor lainnya, biasanya datang dari luar kayu seperti pasir, logam-logam, plastik dan lain-lain. Yang dapat menyebabkan kerusakan pada mesin-mesin.
XXXVIII
B. Sifat-Sifat daripada White Liquor
White liquor adalah media pemasak, yang terdiri dari beberapa laruatn kimia berair : 1. Sodium Hidroksida
2. Sodium Sulfit 3. Sodium Karbonat
Konsentrasi dari bahan-bahan tersebut akan memainkan peranan yang penting dalam reaksinya dengan kayu yaitu.
a. Pengurangan pada konsentrasi alkali aktifberarti menambah jumlah pengencer, berakibat pada beban penguapan yang lebih besar.
b. Pengurangan “sulfidity” akan berakibat pada kualitas pulp (lebih banyak pemutusan rantai yang terjadi) karena adanya penambahan konsentrasi ion hidroksil.
c. Penambahan jumlah karbonate, menunjukkan bahwa efisiensi “caustisizing” yang rendah yang disebabkan oleh adanya penambahan beban pada areal bagian washing. Hal ini juga akan berpengaruh pada kualitas pulp, dimana akan terjadi pengumpalan karbonat.
C. Pengawasan Pada saat pemasakan
Hal-hal yang perlu diawasi pada saat pemasakan adalah : 1. Waktu dan temperatur.
2. Jumlah alkali yang dimasukkan. 3. Perbandingan liquor dan kayu.
XXXIX
1. Waktu dan Temperatur
Reaksi penghilangan lignin sangat tergantung pada temperatur. Kenaikan temperatur sedikit saja sudah berakibat besar terhadap reaksi penghilangan lignin, contoh pada penambahan temperatur 100C dari 1600C menjadi 1700C akan mengakibatkan kecepatan reaksinya menjadi dua kali lipat.
Sampai kira-kira 1750C, temperatur tidak lagi berpengaruh terhadap penghilangan lignin, tetapi diatas 1750C reaksinya menjadi kurang berpengaruh terhadap penghilangan lignin, namun lebih berpengaruh terhadap pemutusan rantai selulosa, yang mengakibatkan rendahnya rendemen, kekuatan dari pulp.
Waktu pemasakan sama pentingnya, ketika pada temperatur tinggi reaksi penghilangan lignin sangat cepat. Penambahan waktu beberapa menit saja pada proses perembesan liquor kedalam chip tidak berpengaruh banyak terhadap kualitas pulp, tetapi beberapa saat saja bertambah waktu pada pemasakan akan berdampak pada kualitas.
Suatu metode yang telah dibuat untuk menghitung hubungan antara waktu dan temperatur dengan satu nilai numerik tunggal disebut dengan “H-Factor”. Untuk setiap satu siklus pemasakan yang memberikan nilai H-factor yang sama akan menghasilkan pulp dengan rendemen dengan kandungan lignin juga yang sama bila kondisi-kondisi lainnya juga sama.
XL
2.Jumlah alkali yang dimasukkan
Normalnya jumlah Effective Alkali yang dimasukkan dalam digester berkisar antara 10-18% (sebagai Na2O terhadap kayu kering) tergantung dari jenis kayunya, kondisi pemasakan dan berapa jauh jumlah penghilangan lignin yang akan dicapai.
Untuk menyelesaikan suatu proses pemasakan pada waktu yang relatif singkat, biasanya ditambahkan larutan pemasak atau alkali yang jumlahnya sedikit berlebih. Kelebihan alkali ini juga bermamfaat untuk menjaga pH dalam digester agar tidak turun dari ketentuan yang diinginkan, dimana lignin yang terlarut akan meresap menggumpal kembali masuk kedalam serat.
Kalau jumlah alkali yang dimasukkan lebih banyak maka akan mempercepat kecepatan reaksinya. Dengan menambahkan alkali maka kita dapat memasak dengan H-faktor yang lebih rendah untuk mencapai Kappa Number yang sama. Dengan penambahan jumlah alkali yang dimasukkan maka akan mengurangi rendemen pulp karena jumlah hemisellulosa yang terlarut semakin bertambah banyak.
3.Perbandingan Liquor dengan Kayu
Pada digester yang beroperasi secara “Batch”, dibutuhkan sejumlah volume effektive alkali yang dimasukkan sebanyak kurang dari jumlah volume yang dibutuhkan untuk membasahi seluruh chip. Weak Black Liquor perlu ditambahkan sebagai penambah kekurangan liquor tersebut. Kalau WBL yang ditambahkan terlalu banyak maka akan memperbesar nilai perbandingan liquordengan kayu. Normalnya perbandingannya berkisar 1-5.
XLI
Dengan menggunakan metode pemadatan chip yang dimasukkan kedalam
digester, chip dalam digester memerlukan sedikit penambahan liquor agar liquor bisa meresap sempurna. Keuntungan dengan menggunakan metoda pemadatan chipdan perbandingan liquor dengan kayu yang lebih rendah akan menghasilkan produksi yang lebih tinggi karena bertambahnya jumlah kayu yang dimasukkan kedalam digester (PT.TPL. 2002).