Penentuan Jumlah Cairan Pemasak Terhadap Tingkat Kematangan Chip Optimum pada Proses Pemasakan di Unit Digester PT. Toba Pulp Lestari, Tbk-Porsea

(1)

PENENTUAN JUMLAH CAIRAN PEMASAK TERHADAP TINGKAT KEMATANGAN CHIP OPTIMUM PADA PROSES PEMASAKAN

DI UNIT DIGESTER PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk-PORSEA

KARYA ILMIAH

ADOLF HOT ASI N 112401017

PROGRAM STUDI DIPLOMA 3 KIMIA

DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(2)

KARYA ILMIAH

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya ADOLF HOT ASI N

112401017

PROGRAM STUDI DIPLOMA 3 KIMIA

DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(3)

PERSETUJUAN

Judul : PENGARUH JUMLAH CAIRAN PEMASAK

TERHADAP TINGKAT KEMATANGAN CHIP OPTIMUM PADA PROSES

PEMASAKAN DI UNIT DIGESTER PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk - PORSEA

Kategori : KARYA ILMIAH

Nama : ADOLF HOT ASI N

Nomor Induk Mahasiswa : 112401017

Program Studi : DIPLOMA (D3) KIMIA

Ketua, DosenPembimbing,

Dra. Emma ZaidarNst, M.Si Dr. Andriyani, MSi

NIP: 195512181987012001 NIP: 196903051999032001

Departemen KIMIA FMIPA USU Ketua

Dr. Rumondang Bulan, MS

NIP: 19540830119850322001

(4)

PENGARUH JUMLAH CAIRAN PEMASAK TERHADAP TINGKAT KEMATANGAN CHIP OPTIMUM PADA PROSES PEMASAKAN

KARYA ILMIAH

Sayamengakuibahwakaryailmiahiniadalahhasilkerjasayasendiri,

kecualibeberapakutipandanringkasan yang masing-masingdisebutsumbernya.

Medan, Juni 2014

ADOLF HOT ASI. N 112401017

(5)

PujidansyukurpenulispanjatkankepadaTuhan Yang MahaEsa, karenakasihdankarunia-NyaTugas Akhiriniberhasildiselesaikandalamwaktu yang

telahditetapkan.

Tugas Akhiriniberjudul“Penentuan jumlah cairan pemasak terhadap tingkat kematangan chip optimum pada proses pemasakan di unit digester PT.

Toba Pulp Lestari,Tbk”. Dimanatugas akhir inimerupakansalahsatusyaratuntukmeraihgelarahlimadyapada program Diploma

III Kimia Industri di FMIPA USU.

Penulismenyadarisepenuhnyabahwatugas akhirinikurangsempurna,

karenaketerbatasanpenulisbaikdarisegiisimaupunpenyusunan kata, namunpenulisberharaptugas akhirinidapatbergunabagipenulisdansemuapihak

yangmembacatugas akhirinikhususnyabagilingkunganUniversitas Sumatera Utara padaumumnya.Karenaitu, penulisdengansegalahormatmengharapsegalakritikdan saran untukperbaikantugas akhir ini.

Selamapenulisantugas akhirinipenulisbanyakmendapatkandorongan,

2. Ibu Dr. Andriyani, M.Siselakudosenpembimbing yang telahmembimbingdanmengarahkanpenulisdalammenyelesaikankaryailmia hini.

3. IbuRumondangBulan, MS selakuketuaDepartemen Kimia FMIPA USU. 4. IbuDra. Emma ZaidarNst, M.Siselakuketua program studi D3 KIMIA

INDUSTRI.

5. Seluruhdosendankaryawan/stafprogamstudi Diploma-3 FMIPA USU.

6. BapakSuhunanSiraitselakupembimbinglapangan yang

telahmengarahkandanmembimbingpenulisselamamelaksanakanpraktekkerj alapangan.

7. Kakakdanadikpenulis, kakDevyAngreaniNapitupulu, Naomi InggridNapitupulu/Andreas RionardoNapitupulu.

8. Temansepatnersaat PKL, ApriSusiantoSitorus, DarsonBulolo, DendiYus,

YohanaLamriaSitanggang yang menjaditemanberbagidansalingmembantusemasa PKL.

(6)

Akhir kata semogadamaidankasihTuhanmembalaskebaikandanpartisipasikepadasemuapihak yang telahmembantumenyelesaikanTugas Akhirini.Terima Kasih

Medan, Juni 2014 Penulis,

(7)

ABSTRAK

White liquor merupakancairanpemasak yang digunakandalam proses pemasakan. Tujuanutamapemasakan pulp di PT. Toba Pulp Lestari adalahuntukmemisahkanserat-serat di dalamkayusecarakimia yang dicapaidenganmelarutkan lignin yang berada di tengahlamela. CairanpemasakmerupakanlarutanencerNaOHdan

Na2S.Cairanpemasakjugamengandungbahankimia yang tidakaktif yang terdiridari Na2CO3, Na2SO4dan Na2SO3.Untukmencapaitingkatkematangan chip yang

optimum yang ditandaidengan kappa number, pemakaiancairanpemasakmerupakanfaktor yang sangatmempengaruhi. Hasil

(8)

DETERMINATION OF IS AMOUNT OF DILUTION COOKER TO OPTIMUM STOREY LEVEL MATURITY CHIP AT PROCESS

RIPENINGIN UNIT OF DIGESTER PT. TOBA PULP LESTARI Tbk-PORSEA

ABSTRACT

(9)

DAFTAR ISI

2.1.Kayu dan Sifat-sifat 4

2.1.1.Sifat Fisik Kayu 4

2.3.2.Proses Semi Kimia 11

2.3.3Proses Kimia 11

2.4.Faktor-faktor yang mempengaruhi proses pemasakan 13 2.4.1.Sifat-sifat daripada White Liquor 13

2.4.2.Kualitas daripada Chip 14

2.4.3.Pengawasan Saat Pemasakan 16

2.5.Proses-proses lain dalam pembuatan pulp 17

2.5.1. Pencucian (Washing) 17

2.5.2. Penyaringan (Screening) 18 2.5.2. Pemutihan (Bleaching) 18

(10)

Bab 3. METODOLOGI 20

3.3.1. Analisa jumlah alkali aktif dalam white liquor 24 3.3.2. Penentuan bilangan kappa 25

Bab 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 26

4.1. Hasil 26

4.1.1. Perhitungan analisa alkali aktif 27 4.1.2. Perhitungan Pengujian Bilangan Kappa 28 4.1.3. Perhitungan Jumlah Cairan Pemasak 30 4.2.

Pembahasan 36

Bab 5. KESIMPULAN DAN SARAN 40

5.1. Kesimpulan 40

5.2. Saran 40

DAFTAR PUSTAKA 42

LAMPIRAN 43

(11)

Halaman Tabel 1. Data Pengamatan Saat Proses Pemasakan 33 Tabel 2. Faktor Koreksi Untuk Penggunaan KMnO4 37 Tabel 3.Data Pengaruh Jumlah Cairan Pemasak Terhadap Bilangan Kappa 38

Tabel 4. Data Metode Least Square 38

Tabel 5. Data Analisa Regresi Linear 41

(12)

Halaman

Gambar 1. Struktur Selulosa 7

Gambar 2. Struktur hemiselulosa

(13)

ABSTRAK

White liquor merupakancairanpemasak yang digunakandalam proses pemasakan. Tujuanutamapemasakan pulp di PT. Toba Pulp Lestari adalahuntukmemisahkanserat-serat di dalamkayusecarakimia yang dicapaidenganmelarutkan lignin yang berada di tengahlamela. CairanpemasakmerupakanlarutanencerNaOHdan

Na2S.Cairanpemasakjugamengandungbahankimia yang tidakaktif yang terdiridari Na2CO3, Na2SO4dan Na2SO3.Untukmencapaitingkatkematangan chip yang

optimum yang ditandaidengan kappa number, pemakaiancairanpemasakmerupakanfaktor yang sangatmempengaruhi. Hasil

(14)

DETERMINATION OF IS AMOUNT OF DILUTION COOKER TO OPTIMUM STOREY LEVEL MATURITY CHIP AT PROCESS

RIPENINGIN UNIT OF DIGESTER PT. TOBA PULP LESTARI Tbk-PORSEA

ABSTRACT

(15)

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kertas merupakan bahan produk yang banyak dipergunakan oleh manusia.Pulp sebagai bahan baku kertas dibuat dari semua jenis kayu yang berserat panjang (hard wood) maupun kayu yang berserat pendek (soft wood). Perkembangan industri pulp (bubur kertas) di Indonesia berkembang secara pesat didukung oleh sumber daya yang ada. Lokasi pabrik pulpmenghasilkan kertas di Indonesia terletak di Desa Sosor Ladang, Kecamatan Porsea, Kabupaten Toba Samosir, Sumatera Utara.Sedangkan lokasi pabrik pulp untuk menghasilkan rayon terletak di Riau.

Proses pembuatan bubur kertas (pulp) yaitu dengan cara memasak serpihan kayu (chip) dalam suatu bejana yang disebut digester dan dengan menggunakan panas dan reaksi kimia. Pembuatan pulp di PT. Toba Pulp Lestari,Tbk dikenal dengan istilah pemasakan (cooking), proses yang digunakan adalah proses kraft. Bahan kimia yang digunakan sebagai cairan pemasak adalah NaOH dan Na2S yang disebutWhite liquor (WL). Pemasakan di dalam digester tidak terlepas juga dari temperatur dan waktu pemasakan yang digabung menjadi satu variabel yaitu H-factor.H-factor adalah suatu besaran yang menunujukkan kapan suatu pemasakan dihentikan.

(16)

Jika pemakaian WL terlalu banyak maka pulp yang dihasilkan akan rusak dan juga H-Factor terlalu tinggi maka pulp yang dihasilkan terlalu rapuh dan mudah sobek.

Secara umum standard mutu pulp setelah proses pemasakan ditentukan dari besar kecilnya jumlah kandungan lignin yang terdapat dalam pulp, lignin ini diukur sebagai kappa number, kappa number yang diharapkan 11 – 13.

Untuk mencapai target bilangan kappa tersebut jumlah pemakaian cairan pemasak merupakan faktor yang sangat perlu diperhatikan. Jika pemakaian cairan pemasak kurang maka bilangan kappatarget tidak tercapai, bahkan pulp tidak akan terpisah dari ikatan lignin sehingga akan memperbanyak bahan kima pada tahap selanjutnya. Sebaliknya jika penambahan cairan pemasak berlebih akan merusak fiber (serat) sellulosa yang menyebabkan pulp rapuh dan mudah sobek artinya bukan hanya lignin yang larut tetapi juga sellulosa ikut larut.

Untuk memperoleh tingkat kematangan chip yang optimum diperlukan perbandingan antara jumlah cairan pemasak dengan chip yang dibutuhkan yaitu 4,5 : 1 artinya, tiap satu ton boundry chip yang dimasak diperlukan cairan pemasak 4,5 ton. Berdasarkan pemikiran tersebut saya tertarik untuk membuat tugas akhir dengan judul: Penentuan jumlah cairan pemasak terhadap tingkat kematangan chip optimum pada proses pemasakan di unit digester PT. Toba Pulp Lestari, Tbk Porsea.

(17)

Pembuatan pulp di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk dikenal dengan istilah pemasakan (cooking), Proses yang digunakan adalah proses kraft. Bahan kimia yang digunakan sebagai cairan pemasak adalah NaOH dan Na2S yang dikenal dengan white liquor (WL). Bahan kimia ini berfungsi melarutkan lignin di dalam serpihan kayu. Jika pemakaian cairan pemasak terlalu banyak maka pulp yang dihasilkan akan rusak, pulp akan rapuh dan mudah sobek. Jika pemakaian jumlah cairan pemasak kurang maka pulp tidak akan terpisah dari ikatan lignin sehingga akan meperbanyak pemakaian bahan kimia pada proses selanjutnya. Dari uraian di atas, yang menjadi permasalahan adalah “berapa jumlah pemakaian cairan pemasak yang sesuai agar memperoleh tingkat kematangan chip yang optimum dan bagaimana pengaruh jumlah cairan pemasak terhadap bilangan kappa”

1.3 Tujuan

1. Untuk mengetahui banyaknya pemakaian cairan pemasak untuk memperoleh tingkat kematangan serpihan kayu (chip)

2. Untuk mengetahui hubungan cairan pemasak terhadap bilangan kappa (jumlah lignin yang terlarut)

1.4 Manfaat

Adapun manfaat dalam Tugas Akhir ini, yaitu:

Untuk memberikan informasi tentang kondisi proses pemasakan chip yang sesuai agar menghasilkan produk pulp yang diterima dipasaran

(18)

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kayu dan Sifat - sifat

Kayu merupakan hasil hutan dari sumber kekayaan alam, merupakan bahan mentah yang mudah diproses untuk dijadikan barang sesuai kemajuan teknologi.Kayu berasal dari berbagai jenis pohon memiliki sifat yang berbeda-beda. Sifat yang dimaksud antara lain, sifat fisik kayu, sifat mekanik kayu, sifat kimia kayu.

2.1.1 Sifat Fisik Kayu

Beberapa hal yang tergolong dalam sifat fisik kayu adalah: 1. Berat jenis

Kayu memilki berat jenis yang berbeda-beda, berat jenis merupakan petunjuk penting bagi aneka sifat kayu.Makin berat kayu itu, umumnya makin kuat pula kayunya. Semakin ringan suatu jenis kayu akan berkurang pula kekuatannya. Berat jenis ditentukan antara lain oleh tebal dinding sel, kecilnya rongga sel yang membentuk pori-pori. Berat jenis diperoleh dari perbandingan antara berat suatu volume kayu tertentu dengan volume air yang sama pada suhu standar.

2. Keawetan alami kayu

(19)

tersebut disebabkan oleh adanya suatu zat di dalam kayu (zat ekstraktif) yang merupakan sebagian unsur racun bagi perusak-perusak kayu, sehingga perusak tersebut tidak sampai masuk dan tinggal di dalamnya serta merusak kayu. 3. Warna Kayu

Warna kayu ada beraneka macam, antara lain warna kuning, keputih-putihan, coklat muda, coklat tua, kehitam-hitaman, kemerah-merahan dan lainya sebagainya. Hal ini disebabkan oleh zat-zat pengisi warna dalam kayu yang berbeda-beda.Warna kayu dapat dipengaruhi oleh, tempat di dalam batang, umur pohon, kelembaban udara.

4. Higroskopik

Kayu mempunyai sifat higroskopik, yaitu dapat menyerap dan melepaskan air atau kelembaban.Suatu petunjuk, bahwa kelembaban kayu sangat dipengaruhi oleh kelembaban dan suhu udara pada suatu saat. Makin lembab udara disekitarnya akan makin tinggi juga kelembaban kayu sampai tercapai keseimbangan dengan lingkungannya.

5. Serat

Arah serat dapat ditentukan oleh arah alur-alur yang terdapat pada permukaan kayu.Kayu dikatakan berserat lurus, jika arah sel-sel kayunya sejajar dengan sumbu batang.Jika arah sel-sel itu menyimpang atau membentuk sudut terhadap sumbu panjang batang dikatakan kayu itu berserat membelok.

6. Berat Kayu

(20)

berat jenis kayu yang yang bersangkutan, dan dipakai sebagai sebagai patokan berat kayu.

7. Kekerasan

Pada umunya terdapat hubungan langsung antara kekerasan kayu dan berat kayu.Kayu-kayu yang keras juga termasuk kayu-kayu yang berat.Sebaliknya kayu ringan adalah juga kayu yang lunak. Berdasarkan kekerasannya, jenis-jenis kayu digolongkan sebagai berikut:

a. Kayu sangat keras, contoh: balau, giam, dan lain-lain. b. Kayu keras, contoh: kulim, pilang dan lain-lain.

c. Kayu sedang kekerasannya, contoh: mahoni, meranti, dan lain-lain. d. Kayu lunak, contoh: pinus, balsa, dan lain-lain.

2.1.2 Sifat Mekanik Kayu

Sifat-sifat mekanik atau kekuatan kayu ialah kemampuan kayu untuk menahan muatan dari luar.Yang dimaksud dengan muatan dari luar ialah gaya-gaya di luar benda yang mempunyai kecenderungan untuk mengubah bentuk dan besarnya benda.

2.1.3 Sifat Kimia Kayu

(21)

adalah:Karbon (50%), Hidrogen (6%), Nitrogen (0,04 - 0,10), Abu (0,20 – 0,50) dan sisanya adalah oksigen (Dumanauw.1990)

2.2 Komponen Kimia Kayu

Kayu tersusun atas beberapa komponen yaitu: selulosa, lignin, hemiselulosa danzat-zat lain. senyawa-senyawa yang dapat dikeluarkan sangat memengaruhi hasil pulp, Konsumsi cairan pemasak (larutan kimia yang mengandung senyawa-senyawa pelarut lignin yang digunakan dalam pembuatan pulp kayu secara kimia) dan kemampuannya untuk diputihkan juga berpengaruh. (Haygreen.1986)

2.2.1 Selulosa

Selulosa adalah komponen kayu yang terbesardalam kayu lunak dan kayu keras, jumlahnya mencapai hampir setengahnya. Selulosa juga merupakan polimer linier dengan berat molekul tinggi yang tersusun seluruhnya atas β-D-glukosa.Karena sifat-sifat kimia dan fisiknya maupun struktur supramolekulnya sehingga selulosa dapat memenuhi fungsinya sebagai komponen struktur utama dinding sel tumbuhan.

Gambar 1. Struktur selulosa(Wegener dan Fengel.1995)

(22)

Hemiselulosa (Poliosa) berbeda dari selulosa karena komposisi berbagai unit gula, rantai molekul yang lebih pendek, dan karena percabangan rantai molekul. Unit gula (gula anhidro) yang membentuk poliosa dapat dibagi menjadi kelompok seperti pentosa, heksosa, asam heksuronat dan deoksi heksosa.Rantai utama poliosa dapat terdiri hanya atas satu unit (homopolimer), misal xilan, atau terdiri atas dua unit atau lebih (heteropolimer) misal glukomannan.

Gambar 2.struktur hemiselulosa

2.2.3 lignin

(23)

dibandingkan dalam kayu keras dan juga terdapat beberapa perbedaan struktur lignin dalam kayu lunak dan kayu keras. (Wegener, dan Fengel.1995)

CH2OH CH CH

OCH3 OH

Gambar 3.struktur dasar lignin

2.2.4 Zat-zat lain

Kayu biasanya mengandung berbagai zat-zat dalam jumlah yang tidak banyak yang disebut dengan istilah “extractive”.Zat-zat ini dapat diambil / dipisahkan dari kayudengan memakai pelarut air maupun pelarut organik seperti eter atau alkohol.Asam-asam lemak, asam-asam resin, lilin, terpentin dan gugus penol adalah merupakan beberapa grup yang juga merupakan ekstraktif. Kebanyakan dari ekstraktif itu terpisahkan dalam proses peembuatan pulp dengan carakraft pulping. Minyak mentah terpentin dapat diperoleh dari digester pada waktu mengeluarkan gas.

(24)

pembuatan pulp secara kraft pada pembuatan kertas bentuk ini merupakan gumpalan yang mengotori peralatan seperti halnya screen dan wire (Anonim.2001).

2.3 Proses Pembuatan Pulp

Pemisahan serat selulosa dari bahan-bahan yang bukan serat di dalam kayu dapat dilakukan dengan berbagai macam cara atau proses yaitu:

1. Proses mekanik 2. Proses semi kimia 3. Proses kimia

Perbedaan utama diantara berbagai proses pembuatan kertas ialah metode yang digunakan untuk menyelesaikan langkah-langkah pertama pembuatan pulp. Cara mekanis, cara kimia, atau energi panas atau kombinasi-kombinasinya digunakan dalam memproduksi pulp. Bentuk energi yang digunakan sebagian besar menentukan hasil dan sifat-sifat pulp.

2.3.1 Proses Mekanik

(25)

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 randemen 90-95%, tetapi menyebabkan kerusakan pada serat. Pengunaan pulp yang dihasilkan pada proses mekanik ini nilainya kecil sekali, juga pulp itu masih mengandung banyak lignin, dan serat-seratnya tidak murni sebagai serat.

2.3.2 Proses Semi Kimia

Teknik-teknik yang dikenal dengan pembuatan pulp semi kimia atau kimia mekanis, total kayu dikenakan cairan kimia pemasak pulp dalam jangka pendek kemudian dilewatkan melalui mesin penghalus mekanik untuk memisahkan serat-serat penyusunnya. Keuntungan-keuntungan dari proses semi kimia adalah persyaratan yang rendah mengenai kualitas dari spesies kayu, rendemen tinggi, pemakaian bahan kimia yang relatif rendah pada kandungan sisa lignin, investasi modal yang rendah dan unit-unit produksi kecil yang menguntungkan bila dibandingkan dengan pembuatan pulp secara penuh. (Haygreen.1986)

2.3.3 Proses Kimia

Pembuatan pulp secara kimia adalah proses dimana lignin dihilangkan sama sekali hingga serat-serat kayu mudah dilepaskan pada pembongkaran dari bejana pemasak (digester). (Sjostrom.1995)

(26)

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.

b. Proses Sulfat

Proses sulfat menggunakan bahan kimia berupa sodium sulfat sebagai pengganti sodium karbonat. Hasil dari proses kraft adalah pulp kraft yang keras tetapi berwarna coklat dan sulit untuk diputihkan, sedangkan pulp soda berwarna lebih putih dan teksturnya halus.

Tujuan 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 serat. Pemisahan serat terjadi karena larutnya lignin yang ada diantara / ditengah-tengah “lamela” yang berfungsi sebagai pengikat serat.Bahan kimia yang terdapat dalam larutan pemasak juga merembes / terserap ke dinding serat dan melarutkan lignin yang ada disitu. (Anonim, 2001)

c. Proses Sulfit

Proses sulfit dengan menggunakan bahan kimia berupa larutan kalsium atau magnesium bisulfit dan asam sulfit. Metode ini digunakan untuk kayu lunak dan dihasilkan pulp yang berwarna lebih terang., kekuatannya lebih tinggi dari pulp soda api tidak sekuat pulp sulfat.(Wegener dan Fengel.1995)

(27)

- Rendemen yang lebih tinggi pada bilangan kappa tertentu, yang mengakibatkan kebutuhan kayu lebih rendah

- Derajat putih pulp yang tidak dikelantang lebih tinggi

- Keluwesan yang lebih tinggi dari pengelantangan dan pengelantangan tanpa klor

- Persoalan pencemaran lebih sedikit

- Biaya instalasi lebih rendah.

2.4 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Proses Pemasakan 2.4.1 Sifat-Sifat daripada White Liquor

Cairan pemasak (White liquor) terdiri dari bahan kimia yang digunakan sebagai berikut:

1. Natrium Hidroksida

Pada pembuatan pulp larutan NaOH berfungsi untuk melarutkan lignin dan zat ekstraktif lainnya yang terdapat dalam bahan baku kayu, sehingga serat selulosa terlepas dari ikatannya. Keuntungan menggunakan larutan NaOH karena lebih cepat bereaksi dengan lignin sehingga waktu yang dibutuhkan untuk pemasakan lebih singkat.

2. Natrium Sulfida

Natrium Sulfida adalah suatu senyawa yang mudah teroksidasi. Natrium sulfida (Na2S) dalam proses pemasakan chip berfungsi:

a. Mengurangi kerusakan pada karbohidrat dan memberikan hasil yang lebih tinggi serta kekuatan pulp yang lebih tinggi

(28)

3. Natrium Karbonat

Pada proses pembuatan pulpterbentuk Na2CO3,yang merupakan pengotor pada larutan pemasak (lindi putih). Dimana Na2CO3 ini merupakan alkali yang tidak aktif pada proses pemasakan chip.

2.4.2 Kualitas daripada chip

Kualitas chip yang digunakan dalam proses pembuatan pulp berpengaruh terhadap kualitas pulp yang akan dihasilkan. kualitas chip dipengaruhi oleh:

a. Jenis kayu

Jenis kayu terbagi dalam, kayu keras dan kayu lunak. Jenis kayu lunak menghasilkan pulp yang lebih kuat dibandingkan dengan jenis kayu keras karena serat-seratnya lebih panjang dan lebih lentur dibandingkan dengan serat yang terdapat pada kayu keras. Jenis kayu lunak menghasilkan randemen yang lebih rendah dibandingkan dengan yang dihasilkan dari jenis kayu keras bila dimasak pada kondisi yang sama. Hal ini karena hemiselulosanya kayu lunak lebih mudah larut dibandingkan dengan yang terdapat pada kayu keras dan juga di dalam kayu lunakterdapat lebih banyak kandungan lignin dibanding dengan kayu keras.

PT. Toba Pulp Lestari, Tbk saat ini menggunakan Eucallyptus sebagai bahan baku dalam pembuatan pulp. Perusahaan memiliki departemen kehutanan dimana ditanami dengan tanaman Eucallyptus pada area yang begitu luas dan akan dewasa kira-kira tujuh sampai delapan tahun.

(29)

Berat jenis kayu merupakan faktor yang sangat penting dalam pembuatan pulp. Kayu yang lebih padat dapat mengisi lebih berat pada digester dengan volume yang sama dan keadaan ini akan menambah jumlah pulp yang diproduksi.

c. Ukuran chip

Ketebalan chip merupakan hal yang sangat penting dalam proses pembuatan pulp, larutan pemasak akan meresap ke dalam chip dari segala arah dengan kecepatan yang sama. Bilamana chip terlalu tebal, larutan pemasak tidak punya cukup waktu untuk meresap sempurna ke bagian tengah chip, yang akan menyebabkan chip tidak masak. Chip yang tidak masak ini akhirnya akan menjadi mata kayu. Ketebalan chip yang ideal 3 mm-5 mm.

d. Jumlah chip

Merupakan parameter yang penting pada saat pengisian digester.Hal ini menentukan jumlah pulp yang dapat masuk dan dinyatakan dalam kg/m3. Jumlah chip dipengaruhi oleh densitas kayu dan ukuran chip. Jumlah chip yang dibutuhkan tiap digester adalah 75 ton.

e. Kandungan air dalam chip

(30)

f. Kulit kayu dan bahan-bahan lain yang mengotori kayu

Kulit kayu bahan yang tidak diinginkan didalam chip karena akan memberikan dampak yang negatif pada pulp yang akan dihasilkan. kulit kayu akan menambah jumlah pemakaian larutan pemasak sehingga akan mengurangi strength dari pulp. Bahan pengotor dari luar kayu seperti pasir, logam-logam, plastik, dan lain-lain, dapat mengakibatkan kerusakan pada mesin-mesin.

2.4.3 Pengawasan pada saat pemasakan

Hal-hal yang perlu diawasi pada saat pemasakan adalah: a. Waktu dan temperatur

Reaksi penghilangan lignin sangat tergantung pada temperatur. Penambahan temperatur sedikit saja sudah berakibat besar terhadap reaksi penghilangan lignin, misalnya dari suhu 1600C menjadi 1700C akan mengakibatkan kecepatan reaksinya dua kali lipat.

b. Jumlah alkali yang dimasukkan

(31)

yang dimasukkan maka akan mengurangi randemen pulp karena jumlah hemiselulosa yang terlarut bertambah.

c. Perbandingan liquor dengan kayu

Pada digester yang beroperasi secara batch, dibutuhkan sejumlah efektif alkali yang dimasukkan sebanyak kurang dari jumlah volume yang dibutuhkan untuk membasahi seluruh chip. Weak Black Liquor(WBL) perlu ditambahkan sebagai penambah kekurangan liquornya. Kalau WBL yang ditambahkan terlalu banyak maka akan memperbesar nilai perbandingan liquor dengan kayu. Normalnya berkisar 1-4. (Anonim. 2002)

2.5 Proses - proses lain dalam pembuatan pulp 2.5.1 Pencucian (Washing)

Bubur pulp dari blowing tank dengan konsistensi 3,0 - 3,5% yang dipompakan ke pressure knotter dengan menambahkan cairan pengencer hingga konsistensi 2 % agar memudahkan pemisahan antara hasil dengan sisa. Bubur pulp dari knotter dicuci dalam empat unit washer. Tujuan dari proses pencucian ini adalah memisahkan kandungan lignin yang masih tersisa setelah proses pemasakan digester.

(32)

Setelah washing, bubur pulp yang masuk pada washer stock selanjutnya dimasukkan ke dalam screening. Tujuannya adalah untuk mendapatkan bubur pulp yang benar-benar bersih. Screener ada enam unit, yang terdiri dari primaryscreen, 1 unit relative screen, 1 unit secondary screen dimana diameter lubangnya adalah 2 mm (Anonim,2001)

2.5.3 Pemutihan (Bleaching)

Warna pulp yang belum diputihkan umunya disebabkan 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 adalah sebagai berikut : 1. Memperbaiki brightness

2. Memperbaiki kemurnian

3. Degradasi serat selulosa seminimum mungkin (Sirait,S,2003)

2.5.4 Pulp Machine

Setelah dari unit bleaching selanjutnya dikirim ke Pulp Machine untuk dikeringkan.Pulp Machine adalah bagian terpenting dari operasi pabrik pulp yang mana fungsi utamanya adalah mengambil air sebanyak mungkin atau seefisien mungkin tanpa merusak lembaran pulp.

(33)

1. Bleach Screening yaitu memisahkan partikel-partikel atau kotoran-kotoran yang bercampur dengan bubur pulp.

2. Wire Fourdrinier yaitu mencetak bubur pulp menjadi lembaran pulp 3. Press Section yaitu memadatkan lembaran pulp dengan cara di press 4. Dryer Section yaitu mengeringkan lembaran pulp

5. Cutter dan Layboy yaitu proses pemotongan lembaranpulp dengan ukuran tertentu

(34)

BAB 3 METODOLOGI

3.1.Di Pabrik 3.1.1. Alat

1. Shuttle conveyor

Alat untuk mengangkut dan memindahkan chip dari chippile kedalam digester

2. Digester

Alat pemasak chip yang bertujuan untuk melarutkanbagian-bagian kayu yang tidak diinginkan sehingga diperoleh pulp dengan kadar selulosa tinggi

3. Liquor Heater

Alat penukar panas yang berfungsi sebagai alat untuk memanaskan cairan pemasak, yang dipanaskan dengan uap panas yang dihasilkan digester 4. Pompa Sirkulasi

Pompa yang digunakan untuk mensirkulasikan cairan pemasak dari dalam digester bagian tengah kebagian atas dan bawah digester

5. Blow Tank

Tangki penampung bubur kayu yang sudah siap dimasak dari digester 6. Akumulator tank

(35)

hangat yang akhirnya panas air menjadi 70° C, air yang telah diproses akan digunakan untuk mencuci dibagian washing dan bleaching.

7. Relief Condensor

Alat yang digunakan untuk menghembuskan panas dari digester bagian atas, setelah proses pemasakan selesai

8. Air Evacuation Scrubber

Alat yang digunakan untuk menyerap sisa-sisa panas dari digester sesudah digester blowing

3.1.2. Bahan

1. Serpihan kayu (chip)

2. NaOH dan Na2S (white liquor) 3. Uap air bertekanan (steam)

Proses pemasakan di unit digester di PT. Toba Pulp Lestari menggunakan dua jenissteam yaitu :

• Low Pessure Steam (LPS), steam dengan tekanan rendah

• Medium Pressure Steam (MPS), steam dengan tekanan menengah 4.Air

(36)

3.1.3. Prosedur Kerja

1. Pengisian chip (Chip filling)

Chip diangkut dari chip pile dengan menggunakan conveyor. Pengisian chip kedalam digester merupakan langkah awal dari proses pemasakan

2. Pengisian cairan pemasak (Liquor filling)

Pengisian liquor kedalam digester yang terdiri dari white liquordan black liquor, Black liquordigunakan sebagai pengencer dan white liquor yang terdiri

dari NaOH dan Na2S digunakan sebagai cairan pemasak 3. Kraft Ramp

Suhu dalam digester dinaikkan menjadi 165°C dengan sistem indirect steam yang

menggunakan Medium Pressuresteam

4. Kraft Cook

Bertujuan untuk mempertahankan suhu dalam digester yang telah dicapai saat

kraft ramp.Suhu dipertahankan sampai diperoleh H-faktor. H-faktor yang telah

tercapai menunjukkan bahwa chip dalam digester telah masak

6. Pengeluaran pulp (Pulp Blowing)

untuk mengeluarkan atau blow semua isi digester kedalam tempat penampungan

sementara (blow tank).

3.2. Di Laboratorium 3.2.1. Alat

1. Peralatan Gelas

(37)

- Corong buchner

3. Saringan / screener 35-40 mesh 4. Vacum sheet

2. Cairan pemasak yang terdiri dari NaOH & Na2S 3. Aquadest

4. BaCl2 10 %

5. Indikator penolptalein (PP) 6. HCl 0,5 N

7. Formaldehida

8. Indikator Metil Orange (MO) 9. KMnO4 0,1N

(38)

11. KI 0,1 N 12. Na2SO3 0,1 N

13. Indikator amilum 1 % 14. Air destilat

3.3 Prosedur kerja

3.3.1 Analisa Jumlah Alkali Aktif (NaOH & Na2S) dalam White Liquor

Dipipet sebanyak 2 ml white liquor (NaOH & Na2S) dan dimasukkan kedalam Erlenmeyer, setelah itu ditambahkan 25 ml barium klorida (BaCl2) 10 % dan indikator penolptalein sebanyak 3 tetes. Selanjutnya dititrasi dengan HCl 0,5 N hingga berubah warna dari merah rose menjadi putih susu dan dicatat volume HCl yang terpakai sebagai A ml, ditambahkan 5 ml formaldehida 40 %, lalu ditrasi kembali dengan HCl 0,5 N dan dicatat volume HCl yang terpakai sebagai B ml.

Jumlah Alkali Aktif dapat dihitung dengan rumus:

(2A-B) x Normalitas HCl x Berat Ekivalen Na2O NaOH =

Volume sampel

2(B-A) x Normalitas HCl x Berat Ekivalen Na2S Na2S =

Volume sampel

Total Alkali Aktif (TAA) = NaOH + Na2S

(39)

N = Normalitas HCl Berat ekivalen Na2O = 31 Volume sample = 2 ml

3.2.3 Penentuan Bilangan Kappa

Sampel bubur pulp diambil dari washer 4 sebanyak 5,29 gr, lalu dicuci dengan air bersih dan disaring dengan penyaring kemudian dilarutkan dalam air secukupnya dan dimasukkan kecorong buchner untuk dibentuk menjadi sheet, selanjutnya sheet pulpdisetrika dan dikeringkan dalam oven selama 10 menit, lalu didinginkan didalam desikator.

Setelah kering, ditimbang sampel sebanyak 3 – 3,5 gr, kemudian dimasukkan sampel kedalam beaker glass 1000 ml yang telah berisi air destilat sebanyak 400 ml, di stirrer dengan kecepatan 50 rpm agar pulp fiber terpisah secara sempurna. Selanjutnya dipipet 50 ml larutan asam sulfat (H2SO4) 4 N dan 50 ml larutan kalium permanganat (KMnO4) 0,1 N kemudian masing-masing larutan dimasukkan kedalam beaker glass 100 ml, selanjutnya ditambahkan dengan segera kedalam beaker glass yang berisi sampel dan campuran tersebut diaduk selama 10 menit

(40)

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

Jumlah cairan pemasak yang dimasukkan dalam digester tergantung dari jenis kayunya, kondisi pemasakan dan seberapa jauh penghilangan lignin yang akan dicapai. Pada saat praktek berlangsung jenis kayu yang diolah adalah kayu keras (serat pendek).

Setelah dilakukan pengamatan selama berlangsungnya proses pemasakan chip (pembuatan pulp) serta mencatat data-data yang diinginkan dalam perhitungan diambil dari unit Direct Control System dan dari hasil analisa laboratorium. Data yang diperoleh dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Tabel 4.1 Data Pengamatan Saat Proses Pemasakan Pada tangal 19 Febuari 2014

(41)

Keterangan :

AA : Aktive Alkali TAA : Total Active Alkali

B/D Chip = Bone Dry chip/Berat kering chip

4.1.1 Perhitungan analisa alkali aktif

Berikut ini contoh perhitungan diambil dari data nomor 1. Diketahui :

Volume pertama titrasi HCl (A) = 11,30 Volume kedua titrasi HCl (B) = 13,30

Normalitas HCl = 0,5 N

Volume sampel = 2 ml

Berat Ekivalen Na2O = 31 Jawab :

(42)

2(B-A) x Normalitas HCl x Berat Ekivalen Na2O

4.1.2 Perhitungan Pengujian Bilangan Kappa

Berikut ini adalah contoh perhitungan analisa pengujian Kappa Number Diketahui :

Diperoleh berat mula-mula serpihan kayu = A−B

B x 100%

= 3,4920 – 0,8302 3,4920

(43)

= 76,22 %

Untuk menghitung angka kappa number dengan cara mencari terlebih dahulu faktror koreksi perbedaan pemakaian persentase Kalium Permanganat (f)

dengan cara = (b – a) x 2

= (52,14 – 36,0) x 2 = 32,28 ml

Dengan membaca faktor koreksi pemakaian KMnO4 (lampiran) maka diperoleh f=0,962 maka Kappa Number yang diperoleh :

(44)

Keterangan :

K : Bilangan Kappa

F : Faktor koreksi terhadap pemakaian permanganate, tergantung kepada nilai P

t : Temperatur larutan

N : Normalitas Natrium Tiosulfat (Na2S2O3)

a : Volume 0,1 N Natrium Tiosulfat ( Na2S2O3) digunakan untuk sample b : Volume 0,1 N Natrium Tiosulfat ( Na2S2O3) digunakan untuk larutan blanko

W : Berat sampel

4.1.3 Perhitungan jumlah pemakaian cairan pemasak

Pada prinsipnya proses pemasakan dilakukan pada digester bertujuan ntuk memisahkan lignin dari serat (pulp) dan zat-zat lain yang terdapat dalam kayu yang tidak diinginkan dalam pembuatan pulp.

Berikut ini contoh perhitungan cairan pemasak yang diambil dari data nomor 1.

a. Jumlah chip yang digunakan = 78 ton b. Kadar air dalam chip (Moisture) = 45 %

c. Jumlah kadar chip kering (BD) = 55% x jumlah chip yang digunakan = 0,55 x 78 ton

= 42,9 ton d. Berat air dalam 78 ton chip = 78 x 45 %

(45)

e. Perbandingan cairan pemasak yang digunakan dengan serpihan kayu adalah i. Jumlah White Liquor yang digunakan adalah

White Liquor = Alkali aktif yang digunakan White liquor TAA = 8790 kg x 1000 g/kg 103 g/l x 1000 l/m3 = 85,33 m3

j. Jumlah Black Liquor yang digunakan adalah

(46)

5 102 12,9

4.1.3 Perhitungan jumlah cairan pemasak dengan metode least square Tabel 4.3 Data metode least square

(47)

=

Maka diperoleh persamaan garis regresinya sebagai berikut : y = 0,11x + 0,001

Dengan memasukkan harga x yaitu jumlah pemakaian alkali aktif maka diperoleh harga-harga y sebagai berikut :

(48)

= 0,11 (102) + 0,001 =11,221

Tabel 4.4 Data analisa regresi linier

No x y

Menghitung jumlah pemakaian optimal cairan pemasak untuk mencapai target bilangan kappa Jadi penambahan jumlah cairan pemasak yang optimal untuk mencapai bilangan kappa yang memenuhi standart adalah 101,8 g/l

Maka, koefisien korelasi (r) :

r = �(XY )−(∑X)(∑Y)

��(∑X2)−(∑X)2 .��(∑Y2) −(∑Y)2

= 5(1257,3)−(102,92)(12,22)

�5(10593,03 )−(102,92)2 .�5(149,32 ) −(12,22)2

= 6286 ,5−1343,22

(49)

= 4943,28

Dalam pembuatan pulp dengan proses kraft (sulfat) digunakan white liquor sebagai larutan pemasak. White liquor adalah larutan bersifat basa yang terdiri dari NaOH dan Na2S. Tujuan dari proses pemasakan adalah untuk memisahkan serat dalam kayu secara kimia dan melarutkan sebagian besar lignin yang terdapat dalam dinding serat atau untuk memasak chip sesuai dengan target kappa number. Alkali aktif tersebut secara selektif akan melarutkan lignin yang terdapat dalam kayu. Banyaknya white liquor yang ditambahkan dalam proses pemasakan dinyatakan dengan nilai alkali aktif (AA Charge). Nilai alkali aktif adalah konsentrasi gabungan dari NaOH dan Na2S sebagai Na2O yang dibutuhkan untuk satu tahap cooking.Nilai alkali aktifdigunakan untuk menentukan banyaknya jumlah white liquor yang diisi ke dalam digester berdasarkan jumlah chip yang masuk ke dalam digester.

(50)

lignin dan senyawa lainnya (ekstraktif) dalam kayu dan melarutkan gugus gula sederhana yang masih bersatu dalam pulp. Selulosa dan hemiselulosa tetap dipertahankan dalam kayu. Larutan NaOH yang terkandung di dalam alkali aktif berfungsi untuk melarutkan lignin dan zat-zat ekstraktif lainnya yang terdapat dalam bahan baku kayu sehingga selulosa terlepas dari ikatannya. Sedangkan larutan Na2S berfungsi untuk mempercepat reaksi antara NaOH dengan lignin lewat penurunan energi aktivasi dan memberikan hasil yang lebih tinggi serta kekuatan pulp yang lebih baik dengan mengurangi kerusakan pada karbohidrat dari serat. Oleh karena itu, dengan adanya alkali aktif yang terkandung di dalam white liquor akan membantu proses penghilangan lignin yang disebut delignifikasi. (http://repository.usu.ac.id)

Pada proses pembuatan pulp lignin merupakan bahagian yang perlu dihilangkan dari komponen lainnya atau diputihkan sesuai dengan kualitas pulp yang diinginkan. Lignin merupakan komponen yang sangat tidak diharapkan kehadirannya dalam pembuatan pulp kertas karena akan membuat lembaran kaku dan mengurangi aktivitas ikatan permukaan antara serat dan akan menghalangi pengembangan serat sehingga menurunkan ikatan antar serat.

Bahan kimia yang aktif dalam reaksi pengolahan pulp hanya NaOH dan Na2S (alkali aktif). Komponen yang aktif dalam white liquor adalah ion hidroksil (OH-) dan ion hidrosulfida (SH-) yang terbentuk menurut reaksi berikut.

(51)

-Na2CO3 + H2O 2Na+ + CO32- + H2O CO32- + H2O CO3- + OH

-OH- + lignin degradasi lignin SH- + lignin degradasi lignin

Dengan adanya Na2S yang menghasilkan ion SH- akan meningkatkan penghilangan lignin dan menghasilkan pulp yang lebih kuat. Bahan kimia yang lainnya tidak mempunyai pengaruh langsung dalam pengolahan pulp yang disebut bahan kimia yang tidak aktif. Natrium sulfat terbentuk karena reduksi yang tidak sempurna dalam tungku pada recovery boiler. Na2CO3 terbentuk karena proses kaustisasi yang tidak sempurna dan natrium tiosulfat terbentuk karena sulfida yang teroksidasi. Meskipun bahan kimia tidak aktif ini tidak berperan dalam pengolahan pulp, tetapi jumlah yang tinggi dalam white liquor tidak diharapkan karena dapat menimbulkan kerak di digester dan khususnya di evaporator dan jugameningkatkan buangan dari tungku recovery boiler.

Reaksi lignin yang terjadi dalam kraft pulping sangat kompleks. Kehadiran ion SH- meningkatkan kelarutan lignin tanpa meningkatkan kelarutan dari selulosa. Efek keseluruhan dari semua reaksi antara lignin, ion SH-, dan ion OH- adalah polimer lignin diputus menjadi molekul yang lebih kecil. Molekul yang kecil ini tidak lagi berfungsi sebagai perekat dan tertinggal dalam struktur kayu dan akan terlarut dalam larutan pemasak dan terpisah dari serat kayu.

(52)

(53)

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1Kesimpulan

1. Dari hasil pembahasan data diperoleh jumlah pemakaian alkali aktif sekitar 102-104,1 gpl dengan volume white liquor 81,76 m3 – 85,49 m3 dan black liquor 68,09 m3 – 74,48 m3 maka diperoleh tingkat kematangan (kappa number) yang sesuai dengan standard mutu yaitu 11,4 – 12,9.

2. Dari hasil analisa regresi ganda hubungan pemakaian cairan pemasak terhadap tingkat kematangan (kappa number) diperoleh persamaan y = 0,11x + 0,001. Dengan koefisien korelasi r = 1,00 yang artinya hubungan cairan pemasak terhadap kappa number adalah mempunyai hubungan yang sangat erat atau baik.

5.2 Saran

- Sebaiknya pada proses pemasakan serpihan kayu tetap memperhatikan pemakaian dari jumlah cairan pemasak supaya didapatkan tingkat kematangan serpihan kayu yang sesuai standart sehingga dapat menjamin kualitas produksi pulp.

(54)

(55)

DAFTAR PUSTAKA

Anonim.2002. Buku Manual Training Digester Plant.Porsea-Toba Samosir.Training and Development Center: PT Toba Pulp Lestari,Tbk Anonim. 2001. Buku Manual Training Washing & Screening. Porsea-Toba

Samosir. Training and Development Center: PT Toba Pulp Lestari, Tbk Anonim.2002. Buku Manual Training Pulp Machine Plant.Porsea-Toba Samosir.

Training and Development Center: PT. Toba Pulp Lestari, Tbk Dumanauw,J.F. 1990. Mengenal Kayu. Yogyakarta: Kanisium

Fengel, D. dan Wegener, G. 1995. Kimia Kayu Ultrastruktur, Reaksi-reaksi cetakan I. University Press

Haygreen, J.G. dan Bowyer, J.L. 1986.Hasil Hutan dan Ilmu Kayu. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press

Sirait,S. 2003. Module Bleaching. Porsea: PT. Toba Pulp Lestari

Sjostrom, E. 1995. Kimia Kayu, Dasar-dasar dan penggunaan. Edisi Kedua. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.

(56)

faktor koreksi untuk pemakaian KMnO4

F 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0

30 0,958 0,960 0,962 0,964 0,966 0,968 0,970 0,972 0,975 0,977

40 0,979 0,981 0,983 0,985 0,987 0,989 0,991 0,994 0,996 0,998

50 1,000 1,002 1,004 1,006 1,009 1,011 1,013 1,015 1,017 1,019

60 1,022 1,024 1,026 1,028 1,030 1,033 1,035 1,037 1,039 1,042

70 1,044 1,046 1,048 1,050 - - - -

(57)

11,2 11,4 11,6 11,8 12 12,2 12,4 12,6 12,8 13 13,2

101,5 102 102,5 103 103,5 104 104,5

k

a

ppa

num

be

r

(58)