Dian Anggraini Indrawan, Han Roliadi, Rossi Margareth
B. Dimensi Serat dan Nilai Turunannya
III. SIFAT PENGOLAHAN PULP
Sebelum dibuat menjadi pulp, masing-masing bahan serat (pelepah nipah dan sabut kelapa) secara terpisah dijadikan serpih berukuran panjang 2–3 cm, lebar 2–2,5 cm, dan tebal 2–3 mm secara manual. Selanjutnya dikeringkan di tempat terbuka (di bawah atap) hingga mencapai kadar air kering udara.
Prosiding Ekspose Hasil Penelitian
Pusat Litbang Keteknikan Kehutanan dan Pengolahan Hasil Hutan
95
Tema: “Teknologi Peningkatan Nilai Tambah Hasil Hutan”
Pembuatan pulp pelepah nipah dan pulp sabut kelapa masing-masing dilakukan dengan proses semi-kimia soda panas terbuka, dengan memasak serpih dalam larutan alkali (NaOH). Kondisi tetap pemasakan adalah nilai banding serpih terhadap larutan pemasak alakli 1:8, dengan suhu maksimum pemasakan 100˚C selama (3 jam). Konsentrasi NaOH dibuat dalam dua variasi (8% dan 10%).
Selesai pemasakan, serpih lunak pelepah nipah dan sabut kelapa masing-masing dipisahkan dari larutan pemasak, dicuci sampai bebas sisa larutan pemasak. Selanjutnya sisa larutan pemasak hasil pencucian diambil contohnya untuk penetapan konsumsi alkali. Serpih lunak kedua macam bahan serat tersebut difiberasi secara mekanis menjadi serat-serat terpisah (pulp) dalam Hollander beater pada konsistensi 2,0–2,5% hingga mencapai derajat kehalusan pulp TKKS mencapai 600–700 CSF (15–17˚SR) dan waktu yang diperlukan giling dicatat. Seluruh hasil pulp TKKS dikurangi kadar airnya pada alat untuk dibentuk menjadi karton. Pulp yang diperoleh selanjutnya diturunkan kadar airnya, diambil contoh untuk penetapan rendemen dan sebagian besar sisanya untuk keperluan pembentukan lembaran MDF. Data sifat pengolahan pulp (rendemen, konsumsi alkali, dan derajat kehalusan) ditelaah dengan rancangan acak lengkap faktorial dan sebagai faktor adalah macam bahan serat dan konsentrasi alkali. Sekiranya pengaruh faktor tersebut, penelaahan dilanjutkan pula dengan uji jarak BNJ.
Ternyata rendemen pulp nipah lebih rendah dibandingkan dengan rendemen pulp sabut kelapa (Tabel 3). Mungkin ini disebabkan kadar lignin pada sabut kelapa lebih tinggi dibanding pada nipah (Tabel 1). Alkali pada proses semi-kimia hanya melunakkan lignin dan melarutkannya secara parsial. Dengan demikian lignin yang tersisa pada pulp sabut kelapa lebih banyak dibanding pada pulp nipah. Untuk sabut kelapa, peningkatan konsentrasi alkali (8–12%), tidak banyak menurunkan rendemen pulpnya, tetapi lebih banyak menurunkan rendemen pulp nipah. Diduga ini ada kaitannya dengan lebih tingginya porsi bahan jaringan bukan serat (parenkhim) pada nipah dan kandungan ekstraktif yang diindikasikan dengan lebih tingginya kelarutannya dalam NaOH 1%, dalam alkohol-benzen, dalam air dingin, dan dalam air panas (Tabel 1). Konsentrasi alkali yang makin tinggi selain mendegradasi lignin juga lebih banyak melarutkan bahan ekstraktif. Hal ini mengindikasikan pula bahwa porsi senyawa polimer berantai pendek pada serat pelepah nipah lebih tinggi. Ini mengakibatkan pula seluruh rendemen
pulp nipah (54,33–58,60%) terletak di bawah selang rendemen yang umum untuk pulp semi-kimia (60–85%), sedangkan seluruh rendemen pulp sabut kelapa (73,06–75,97%) memenuhi kriteria tersebut.
Tabel 3. Data sifat pengolahan pulp, yang diikuti dengan hasil uji jarak beda nyata jujur/Tukey (BNJ)–dinyatakan dalam mutu dan skor (S) Kombinasi perlakuan (SK) Sifat pengolahan*) Rendemen pulp (%) Derajat kehalusan (ml CSF) Konsumsi alkali (5) Waktu giling 600–700 ml CSF (menit) TS Y1 G S1 Y2 G S2 Y3 G S3 Y4 G S3 s1k1 58,60 C 1 700 AB 3,5 6,77 B 4 55 C 3 11,5 s1k2 54,33 D 2 670 B 4 10,92 A 3 53 D 4 13,0 s2k1 75,97 A 4 710 A 3 6,78 B 4 60 A 1 12,0 s2k2 73,06 B 3 700 AB 3,5 11,08 A 3 58 B 2 11,5 + / - + - -
-Keterangan: Macam bahan serat (S): s1 = pelepah nipah; s2 = sabut kelapa; Konsentrasi alkali (K): k1=4%, k2=8%, k3=12%; *)Rata-rata dari 5 ulangan; Angka (dalam kolom Y) yang diikuti secara horizontal oleh huruf (kolom G) dan skor (kolom S) yang sama tak berbeda nyata A > B > C > D; TS = Total skor : S1 + S2 + S3 + …… + Sn; + / - = + (semakin besar nilai rata-rata, semakin dikehendaki untuk pulp/MDF) dan - (semakin rendah nilai, semakin tidak dikehendaki untuk pulp/MDF)
Dalam hal derajat kehalusan pulp (ml CSF), ternyata nilai untuk pulp nipah lebih rendah dibanding untuk pulp sabut kelapa dan waktu giling guna mencapai 600–700 ml CSF untuk pulp nipah tersebut juga lebih singkat daripada untuk pulp sabut kelapa (Tabel 3). Ini mengindikasikan bahwa pulp nipah lebih mudah digiling daripada pulp sabut kelapa. Hal ini terjadi karena kadar hemiselulosa (yang bersifat lebih hidrofilik) pada pelepah nipah lebih tinggi dan juga kadar ligninnya (lebih bersifat hidrofobik) dan lebih rendah dibandingkan dengan sabut kelapa (Tabel 1). Semakin tinggi konsentrasi alkali hingga 12%, derajat kehalusan pulp nipah cenderung menurun lebih drastis hingga mencapai 670 ml CSF dan waktu giling semakin singkat pula. Sementara untuk pulp sabut kelapa penurunan derajat kehalusan hanya mencapai 700 ml CSF, waktu gilingnya lebih lama (Tabel 6). Kemungkinan yang terjadi untuk pelepah nipah karena kadar lignin awalnya lebih rendah,
Prosiding Ekspose Hasil Penelitian
Pusat Litbang Keteknikan Kehutanan dan Pengolahan Hasil Hutan
97
Tema: “Teknologi Peningkatan Nilai Tambah Hasil Hutan”
pelarutan lignin menyebabkan sifat hidrofilik pulp meningkat sehingga lebih mudah digiling.
Selanjutnya, untuk sabut kelapa diduga kadar lignin awal yang tinggi dan kelarutan dalam NaOH 1% yang rendah (Tabel 1) berakibat delignifikasi lebih sulit dan mengindikasikan lagi bahwa tekstur sabut kelapa lebih padat, sehingga berakibat pulp sabut kelapa lebih sukar digiling. Hal ini menjelaskan pula bahwa walaupun diameter lumen sabut kelapa lebih besar dan dinding serat lebih tipis dibanding pada pelepah nipah (Tabel 2), akan tetapi kadar lignin sabut kelapa yang jauh lebih tinggi (Tabel 1) menyebabkan struktur internal serat sabut kelapa lebih kaku. Seluruh derajat kehalusan pulp (Tabel 6) terletak pada selang yang umum untuk pembentukan papan serat/MDF (600–700 ml CSF) (Casey 1980). Adanya perbedaan nyata antara derajat kehalusan pulp pelepah nipah dan pulp sabut kelapa, mengindikasikan bahwa pengolahan pulp campuran kedua macam bahan serat tidak layak dilakukan dalam satu kondisi proses. Namun yang lebih layak adalah pencampuran antarpulp pelepah nipah dengan pulp pelepah sabut kelapa pada proporsi tertentu, di mana masing-masing pulp tersebut diolah menggunakan kondisi pengolahan (pemasakan dan penggilingan) yang saling berbeda satu terhadap lainnya.
Konsumsi alkali meningkat drastis dengan peningkatan konsentrasi alkali (Tabel 3). Konsumsi alkali selama pengolahan pulp pelepah nipah cenderung lebih rendah dibandingkan dengan selama pengolahan pulp sabut kelapa. Diduga fenomena tersebut terkait dengan lebih tingginya kadar lignin pada sabut kelapa dibandingkan dengan nipah (Tabel 1). Angka konsumsi alkali (NaOH) dapat sebagai bahan pertimbangan perlu atau tidaknya dilakukan daur ulang bahan kimia pemasak (NaOH), sekiranya percobaan ini diterapkan secara komersial (Casey 1980).
Secara umum sifat pengolahan pulp yang dikehendaki adalah rendemen pulp tinggi karena terkait dengan efisiensi pengolahan/produksi pulp; konsumsi alkali rendah (menghemat pemakaian bahan kimia); dan derajat kehalusan pulp rendah pula (ml CSF) atau waktu giling sesingkat mungkin (terkait dengan pemakaian energi listrik atau bahan bakar) (Casey 1980; Smook dan Kocurek 1993). Kriteria tersebut dipakai sebagai dasar penentuan nilai total skor (TS) yang merupakan hasil manipulasi uji BNJ terhadap sifat pengolahan pulp tersebut, di mana masing-masing aspek sifat pengolahan terkait dibobot sama pula (Tabel 3). Ternyata untuk pelepah nipah lebih
berprospektif dibuat menjadi pulp pada konsentrasi alkali 8–10% (TS =11,5–13), sedangkan untuk sabut kelapa prospeknya sedikit lebih rendah pada konsentrasi alkali 10% (TS = 11,5–12,0)