PENENTUAN NILAI ALKALI AKTIF (AA CHARGE) DALAM
PROSES PEMASAKAN SERPIH AKASIA DI UNIT DIGESTER
FIBRE LINE 2 PT RIAU ANDALAN PULP AND PAPER
KARYA ILMIAH
SEPTIAN BAYU UTAMA
072409034
PROGRAM STUDI DIPLOMA III KIMIA INDUSTRI
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PENENTUAN NILAI ALKALI AKTIF (AA CHARGE) DALAM
PROSES PEMASAKAN SERPIH AKASIA DI UNIT DIGESTER
FIBRE LINE 2 PT RIAU ANDALAN PULP AND PAPER
KARYA ILMIAH
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahli Madya
SEPTIAN BAYU UTAMA
072409034
PROGRAM STUDI DIPLOMA III KIMIA INDUSTRI
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : PENENTUAN NILAI ALKALI AKTIF
(AACHARGE) DALAM PROSES PEMASAKAN SERPIH AKASIA DI UNIT DIGESTER
FIBRE LINE 2 PT RIAU ANDALAN PULP AND PAPER
Kategori : TUGAS AKHIR
Nama : SEPTIAN BAYU UTAMA
Nomor Induk Mahasiswa : 072409034
Program Studi : D3 KIMIA INDUSTRI
Departemen : KIMIA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Disetujui di Medan, Juli 2010
Diketahui/Disetujui oleh :
Departemen KIMIA FMIPA USU
Ketua, Dosen Pembimbing
(Dr. Rumondang Bulan Nst, MS) (Andriyani, S.Pd., M.Si.)
NIP : 195408301985032001 NIP :
PERNYATAAN
PENENTUAN NILAI ALKALI AKTIF (AA CHARGE) DALAM PROSES PEMASAKAN SERPIH AKASIA DI UNIT DIGESTER FIBRE LINE 2
PT RIAU ANDALAN PULP AND PAPER
KARYA ILMIAH
Saya mengakui bahwa karya ilmiah ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2010
PENGHARGAAN
Alhamdulillah, Segala puji syukur penulis panjatkan kehadiran Allah SWT, atas berkat, rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini.
Tujuan disusunnya karya ilmiah ini adalah untuk memenuhi syarat dalam menyelesaikan studi pada program studi diploma tiga Kimia Industri (D3 KIN) Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam di Universitas Sumatera Utara. Karya ilmiah ini disusun berdasarkan hasil kerja praktek yang dilaksanakan di PT. RAPP (Riau Andalan Pulp and Paper) dari tanggal 05 Januari 2010 sampai dengan 05 Februari 2010. Adapun Judul dari karya ilmiah ini adalah ”Penentuan Nilai Alkali
Aktif (AA Charge) dalam Proses Pemasakan Serpih Akasia di Unit Digester Fibre Line 2 PT Riau Andalan Pulp and Paper.”
Secara khusus penulis persembahkan rasa terima kasih yang tak terhingga kepada kedua orang tua tercinta, Ayahanda Alm. Suka mto dan Ibunda tercinta Murni, juga pada abang dan kakakku tersayang, serta seluruh keluarga besarku atas dukungan moril, materil dan semangat yang telah dilimpahkan sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini.
Selama penulisan karya ilmiah ini, banyak kendala yang penulis hadapi. Berkat bantuan dari berbagai pihak akhirnya penulisan dapat diselesaikan tepat waktu. Oleh karena itu, tiada kata yang patut untuk penulis sampaikan kecuali ucapan terima kasih yang setulusnya kepada :
1. Ibu Dr. Rumondang Bulan Nst, MS selaku ketua jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam USU
2. Bapak Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc., M.Phil selaku koordinator Kimia Industri Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam USU
3. Ibu Andriyani, S.Pd., M.Si selaku dosen pembimbing yang telah banyak membantu penulis dan memberikan saran-saran yang membangun sampai penyelesaian karya ilmiah ini
4. Bapak Rifai dan Aki selaku pembimbing lapangan, dan karyawan PT. RAPP yang telah membimbing dan mengarahkan penulis selama melakukan kerja praktek
5. Untuk teman-teman seperjuangan stambuk 2007 Kimia Industri FMIPA USU 6. Untuk sahabat, teman-teman, dan pihak-pihak lainnya yang telah membantu
dalam menyelesaikan karya ilmiah.
saran maupun kritik yang bersifat membangun guna penyempurnaan karya ilmiah ini. Semoga karya ilmiah ini dapat menambah ilmu pengetahuan dan wawasan kita. Amin.
Medan, Juli 2010 Penulis
ABSTRAK
White liquor (lindi putih) berfungsi sebagai larutan pemasak dalam pembuatan pulp
dengan proses kraft (sulfat). Senyawa kimia yang aktif dalam white liquor adalah NaOH dan Na2S yang dinyatakan sebagai alkali aktif. Nilai Alkali Aktif (AA Charge) adalah konsentrasi gabungan dari NaOH dan Na2S sebagai Na2O yang dibutuhkan untuk satu tahap pemasakan. AA Charge digunakan untuk menentukan banyaknya
white liquor yang ditambahkan ke dalam digester pada proses pemasakan berdasarkan
THE DETERMINATION OF ACTIVE ALCALI CHARGE (AA CHARGE) IN THE COOKING PROCESS FOR AKASIA CHIP AT THE DIGESTER UNIT
FIBRE LINE 2 PT RIAU ANDALAN PULP AND PAPER
ABSTRACT
DAFTAR ISI
2.7 Variabel-Variabel Proses Pemasakan Chip 22 2.8 Proses Pemasakan pada Superbatch Digester 29
BAB 3 METODOLOGI PERCOBAAN
BAB 4 DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Data dan Hasil Percobaan 37
4.1.1 Perhitungan untuk Chip 37
4.1.2 Perhitungan untuk Alkali Aktif 38 4.1.3 Perhitungan untuk AA Charge 40
4.2 Pembahasan 41
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 44
5.2 Saran 45
DAFTAR PUSTAKA 46
LAMPIRAN 47
DATA PEMASAKAN AKASIA 48
MILL OVERVIEW 49
FIBRELINE OVERVIEW 50
DIGESTER AREA 51
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Perbandingan Komponen Kimia antara Jenis Hardwood
dan Softwood 8
Tabel 2.2 Data Keuntungan pada Proses Kraft dan Proses Sulfit 12
Tabel 2.3 Perbandingan Metode Pembuatan Pulp 13
Tabel 2.4 Komposisi dari White Liquor 15
Tabel 2.5 Target Chip yang Diperoleh dari Screening 22 Tabel 2.6 Waktu yang Dibutuhkan pada Tahap Cooking 33
Tabel 4.1 Data Chip untuk Akasia 37
Tabel 4.2 Data Alkali Aktif pada White Liquor untuk Akasia 38
Tabel 4.3 Data AA Charge untuk Akasia 40
Tabel 4.4 Data AA charge untuk Akasia 41
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Reaksi-reaksi utama struktur β-aril eter fenol selama
Pembuatan Pulp Alkali (soda) dan Kraft 17
ABSTRAK
White liquor (lindi putih) berfungsi sebagai larutan pemasak dalam pembuatan pulp
dengan proses kraft (sulfat). Senyawa kimia yang aktif dalam white liquor adalah NaOH dan Na2S yang dinyatakan sebagai alkali aktif. Nilai Alkali Aktif (AA Charge) adalah konsentrasi gabungan dari NaOH dan Na2S sebagai Na2O yang dibutuhkan untuk satu tahap pemasakan. AA Charge digunakan untuk menentukan banyaknya
white liquor yang ditambahkan ke dalam digester pada proses pemasakan berdasarkan
THE DETERMINATION OF ACTIVE ALCALI CHARGE (AA CHARGE) IN THE COOKING PROCESS FOR AKASIA CHIP AT THE DIGESTER UNIT
FIBRE LINE 2 PT RIAU ANDALAN PULP AND PAPER
ABSTRACT
BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Kayu dapat digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan pulp (bubur kayu) dan
kertas. Pulp dapat dibuat dari semua jenis kayu, baik kayu keras (hardwood) dan kayu
lunak (softwood). Proses pembuatan pulp yang digunakan oleh PT. RAPP
menggunakan jenis kayu keras (hardwood) yang diolah secara proses kraft (sulfat).
Salah satu proses penting dalam proses pengolahan pulp adalah proses pemasakan
kayu yang telah diubah menjadi chip dalam suatu bejana pemasak (digester) dengan
menggunakan larutan pemasak.
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. Konsentrasi rata-rata adalah satu molar NaOH dan 0,2 molar Na2S.
pH dari larutan tak berwarna ini berkisar antara 13,5 – 14. Senyawa kimia yang aktif
dalam white liquor adalah NaOH dan Na2S yang dinyatakan sebagai alkali aktif.
White liquor yang diproduksi oleh pabrik juga mengandung senyawa anorganik
lainnya. (Kocurek, 1989).
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
liquor yang ditambahkan dalam proses pemasakan dinyatakan dengan nilai alkali aktif
(AA Charge). AA (Active Alcali) charge adalah konsentrasi gabungan dari NaOH dan
Na2S sebagai Na2O yang dibutuhkan untuk satu tahap cooking. AA charge digunakan
untuk menentukan banyaknya jumlah white liquor yang diisi ke dalam digester
berdasarkan jumlah chip yang masuk ke dalam digester. (Mimms, 1993).
Pada saat proses pemasakan berlangsung, kebutuhan alkali aktif merupakan
salah satu variabel yang perlu diperhatikan. Pemakaian white liquor dalam proses
pemasakan sangat penting untuk menghasilkan pulp yang berkualitas baik. Alkali
aktif dalam white liquor berguna untuk mendegradasi 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. (Smook, 2002)
Pemakaian white liquor yang berlebihan akan menyebabkan alkali aktif tidak
selektif lagi melarutkan lignin tapi juga akan menyerang selulosa yang harus
dipertahankan sehingga menyebabkan chip akan menjadi hancur dan tidak terbentuk
pulp. Selain itu, pemakaian white liquor yang berlebihan juga akan menaikkan biaya
liquor kurang dari jumlah yang dibutuhkan akan menyebabkan chip yang dimasak
menjadi tidak masak atau tidak matang sehingga tidak dapat diolah menjadi pulp.
Oleh karena itu, penentuan AA charge dalam proses pemasakan sangat penting
dan perlu diawasi agar dihasilkan yield (rendemen) pulp yang sesuai dengan yang
diinginkan. Berdasarkan uraian di atas, maka penulis tertarik untuk mengambil judul
”Penentuan Nilai Alkali Aktif (AA Charge) dalam Proses Pemasakan Serpih Akasia di Unit Digester Fibre Line 2 PT Riau Andalan Pulp and Paper”.
1.2. Permasalahan
Dalam proses pemasakan chip di dalam digester, white liquor yang ditambahkan (AA
charge) harus dalam jumlah yang sesuai dan tepat sehingga menghasilkan proses
pemasakan yang efektif dan efisien sesuai dengan target kappa number yang telah
ditetapkan. Berdasarkan uraian di atas, maka permasalahan yang diangkat dalam
pembahasan ini adalah ”bagaimana cara penentuan AA charge serta pengaruhnya
terhadap kualitas pulp yang dihasilkan”.
1.3. Tujuan
- Untuk menentukan AA charge yang digunakan dalam proses pemasakan
- Untuk mengetahui pengaruh AA charge terhadap kualitas pulp yang dihasilkan
dari proses pemasakan
- Untuk mengetahui variabel-variabel yang berpengaruh dalam proses pemasakan
1.4. Manfaat
- Dapat mengetahui AA charge yang dibutuhkan dalam proses pemasakan sehingga
menghasilkan proses pemasakan yang efektif
- Dapat mengetahui pengaruh atau dampak yang terjadi apabila AA charge yang
diberikan tidak sesuai dengan jumlah yang dibutuhkan
- Dapat mengetahui variabel-variabel yang berpengaruh dalam proses pemasakan
yang menentukan AA Charge sehingga penggunaan white liquor dapat sesuai
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bahan Baku Pulp
Bahan baku pulp dapat berasal dari kayu, bagasse, lalang, jerami, rumput-rumputan
dan bahan-bahan yang mengandung selulosa dan hemiselulosa. Sedangkan bahan
dasar yang terpenting dalam pembuatan pulp adalah selulosa. Kayu sebagai bahan
baku pembuatan pulp dapat dibedakan atas dua jenis yakni kayu lunak (soft wood) dan
kayu keras (hard wood).
Komponen kimia kayu dibedakan antara komponen-komponen makromolekul
utama dinding sel selulosa, poliosa (hemiselulosa) dan lignin yang terdapat pada
semua kayu dan komponen-komponen minor dengan berat molekul kecil (ekstraktif
dan zat-zat mineral) yang biasanya lebih berkaitan dengan jenis kayu tertentu dalam
jenis dan jumlahnya. Bahan organik lazim disebut ekstraktif. Sebagian bahan
anorganik secara ringkas disebut abu. Perbandingan dan komposisi kimia lignin dan
hemiselulosa berbeda pada kayu lunak dan kayu keras sedangkan selulosa merupakan
komponen yang seragam pada semua kayu. (Fengel, 1995)
2.2 Komponen kimia kayu
2.2.1 Selulosa
Selulosa adalah bagian utama dari dinding sel kayu. Selulosa adalah suatu polimer
tepung (kanji) dimana nilai glukosa dapat ditentukan dengan hidrolisis menggunakan
asam. Unit molekul penyusun selulosa adalah glukosa yang merupakan gula. Banyak
molekul glukosa yang bergabung bersama-sama membentuk rantai selulosa. Rumus
kimia selulosa adalah ( C6H10O5)n dimana n adalah jumlah unit pengulangan glukosa,
n juga disebut derajat polimerisasi (DP).
Nilai dari n bervariasi tergantung sumber selulosa yang berbeda . Selama
pengolahan pulp dalam digester, derajat polimerisasi akan menurun beberapa derajat.
Ini penting untuk tidak turun terlalu banyak, karena rantai selulosa yang lebih pendek
pada akhirnya menghasilkan pulp yang kurang bagus.
Selulosa dalam kayu mempunyai nilai derajat polimerisasi rata-rata 3500
dimana selulosa dalam pulp mempunyai rata-rata derajat polimerisasi dalam rentang
600-1500. Selulosa adalah polimer lurus tidak bercabang. Ini membuat kemungkinan
untuk beberapa rantai selulosa digabungkan bersama dan membentuk struktur kristal
yang teratur. Struktur kristal yang teratur ini juga disebut micele. Di antara micele ada
beberapa rantai selulosa yang tidak teratur, ikatan ini disebut mikrofibril. Mikrofibril
ini membentuk dinding serat kayu. (Mimms, 1993)
2.2.2 Hemiselulosa
Hemiselulosa juga polimer yang umumnya dibentuk oleh unit-unit gula. Berbeda
dengan selulosa, dimana selulosa hanya terdiri dari polimer glukosa, hemiselulosa
adalah polimer dengan 5 gula berbeda yaitu glukosa, manosa, galaktosa, xylosa, dan
arabinosa.
Rantai hemiselulosa jauh lebih pendek dibandingkan rantai selulosa karena
memiliki derajat polimerisasi lebih rendah. Sebuah molekul hemiselulosa
polimer rantai lurus tetapi polimer bercabang dimana tidak membentuk unsur kristal
dan mikrofibril seperti selulosa. Dalam pengolahan pulp, hemiselulosa bereaksi lebih
cepat dari pada selulosa. Dalam kayu, hemiselulosa kebanyakan ditemukan di
sekeliling mikrofibril selulosa , dimana hemiselulosa membantu ikatan selulosa.
Dalam pembuatan kertas, hemiselulosa berperan untuk membuat kertas lebih kuat.
(Mimms, 1993)
2.2.3 Lignin
Lignin adalah partikel amorf yang bersama selulosa membentuk dinding sel kayu dari
pohon . Lignin mempererat material diantara sel dan menembah kekuatan mekanis
kayu. Lignin adalah polimer tiga dimensi yang sangat bercabang. Unit penyusun
molekul lignin adalah fenilpropan.
Suatu molekul lignin memiliki derajat polimerisasi yang tinggi karena ukuran
dan struktur tiga dimensinya. Lignin dalam kayu berfungsi sebagai lem atau perekat.
Lamela tengah dimana kebanyakan terdiri dari lignin mengikat sel bersama-sama dan
memberi bentuk pada kayu. Dinding sel juga mengandung lignin. Dalam dinding sel,
lignin bersama hemiselulosa membentuk matriks dimana mikrofibril selulosa disusun.
(Mimms, 1993)
2.2.4 Zat ekstraktif
Senyawa kimia yang merupakan komponen kayu dengan berat molekul rendah adalah
Senyawa aromatik (fenolat) dimana senyawa yang paling penting dari kelompok ini
senyawa flobafen terkondensasi. Senyawa fenolat ini adalah misalnya stilbena, lignan
dan flavonoid dan turunannya.
Terpena merupakan kelompok senyawa alami yang tersebar luas. Secara kimia,
zat-zat ini dapat diturunkan dari isoprena. Dua satuan isoprena atau lebih membentuk
mono-, seskui-, di-, tri-, tetra-, dan politerpena.
Asam alifatik. Asam lemak jenuh dan tak jenuh tinggi terdapat dalam kayu
terutama dalam bentuk esternya dengan gliserol (lemak dan minyak) atau dengan
alkohol tinggi (lilin). Asam asetat dihubungkan dengan hemiselulosa sebagai ester.
Asam di- dan hidroksi karboksilat terutama terdapat sebagai garam kalsium.
Alkohol. Kebanyakan alkohol alifatik dalam kayu terdapat sebagai komponen
ester, sedangkan sterol aromatik, termasuk dalam steroid, terutama terdapat sebagai
glikosida.
Senyawa anorganik. Komponen mineral kayu dari daerah iklim sedang terutama
adalah unsur-unsur kalium, kalsium dan magnesium. Unsur-unsur lain dalam kayu
tropika, misalnya silikon, dapat merupakan komponen anorganik utama.
Komponen lain. Mono- dan disakarida terdapat dalam kayu hanya dalam jumlah
yang sedikit tetapi mereka terdapat dalam persentase yang tinggi dalam kambium dan
dalam kulit kayu dalam. Jumlah sedikit amina dan etena juga terdapat kayu. (Fengel,
1995)
Tabel 2.1 Perbandingan Komponen Kimia antara Jenis Hardwood dan Softwood Komponen Hardwood Softwood
1. Selulosa
Tujuan utama pemasakan adalah menghilangkan lignin dan senyawa lain sehingga
makin tinggi selulosa semakin baik hasil pulp. Kadar lignin yang tinggi menyebabkan
larutan pemasak yang digunakan tinggi. Pengaruh ekstraktif dapat menyebabkan
masalah pitch (benjolan). Hemiselulosa harus dikurangi tetapi tidak boleh habis dalam
pulp karena dapat membantu ikatan antar serat. (Anonymous, 2000)
2.3 Kayu Keras (hard wood) dan Kayu Lunak (softwood)
Perbedaan utama antara softwood dengan hardwood adalah panjang seratnya. Serat
hardwood sekitar 1/3-1/5 dari panjang serat softwood. Perbedaan lainnya adalah
jumlah tipe-tipe sel yang berbeda. Softwood memiliki fraksi serat yang lebih tinggi
daripada hardwood. Sel parenkim dalam softwood maupun hardwood sangat kecil
sehingga biasanya hampir semuanya terdegradasi dalam pengolahan pulp dan
bleaching. Jika tidak, sel parenkim menghasilkan ukuran chip yang fines. Sel
parenkim sangat menghasilkan fines yang lebih tinggi dalam hardwood. Sel parenkim
juga sumber dari adanya masalah pitch. Umumnya, pulp dari softwood menghasilkan
pulp yang lebih kuat daripada hardwood. Karena serat softwood lebih panjang.
Softwood biasanya memberikan yield (rendemen) yang lebih rendah daripada
hardwood dalam kondisi pengolahan yang sama. Ini karena hemiselulosa pada
softwood lebih mudah larut daripada hemiselulosa pada hardwood dan softwood
umumnya mengandung lebih banyak lignin daripada hardwood. Pulp dari kraft
hardwood yang diputihkan menghasilkan kertas dengan kualitas print yang bagus
yang membutuhkan formasi lembaran dan permukaan untuk printing yang bagus.
Kekuatan yang tinggi tidak terlalu dibutuhkan. Serat hardwood memiliki permukaan
Chip umumnya juga mengandung fraksi kecil dari kontaminan yang bukan
kayu seperti batu kecil, pasir dan kotoran, logam, plastik, dan karbon dari kayu yang
terbakar yang tidak dapat dipisahkan dengan screening atau bleaching. Jika persentase
kontaminan terlalu tinggi, dapat menyebabkan penipisan atau robeknya pada peralatan
proses khususnya pada katup, pompa, dan alat pembersih. (Johan, 1999)
2.4 Metode Pembuatan Pulp
2.4.1 Secara mekanis
Metode secara mekanis yang paling tua dan masih digunakan adalah groundwood
process, dimana satu blok kayu sesuai panjangnya dipres dengan batu giling yang
lembab dan kasar yang berputar dengan kecepatan 1000 – 1200 m/menit. Serat
dipisahkan dari kayu dan dicuci dari permukaan batu dengan air. Larutan encer dari
serat dan potongan-potongan serat disaring untuk memisahkan pecahan dan partikel
berukuran besar dan dipadatkan (dengan penghilangan air) untuk membentuk pulp
untuk pembuatan kertas. Proses pada dasarnya sederhana tetapi efisiensi produksinya
sama, pulp berkualitas bagus membutuhkan penanganan yang hati-hati mengenai
kekasaran permukaan batu, tekanan pada batu dan suhu dan laju alir dari air pencuci.
Metode ini memiliki keuntungan mengubah 95% berat kering kayu menjadi
pulp tetapi membutuhkan jumlah energi yang sangat besar untuk mengerjakannya.
Pulp membentuk kertas tak tembus cahaya yang bagus untuk printing tapi
lembarannya lemah dan dapat pudar dengan mudah jika terkena cahaya. (Smook,
2.4.2 Secara kimia
Dalam metode ini, chip dimasak dengan bahan kimia yang tepat dalam larutan berair
dengan menaikkan suhu dan tekanan. Fokusnya adalah mendegradasi dan melarutkan
lignin dan meninggalkan sebagian besar selulosa dan hemiselulosa dalam bentuk serat
utuh. Ada tiga metode pembuatan pulp secara kimia yaitu proses Kraft (sulfat), proses
sulfit (asam), dan proses soda.
a. Proses sulfat (Kraft)
Proses sulfat melibatkan pemasakan chip dengan larutan NaOH dan Na2S.
Reaksi dengan alkali menyebabkan pemecahan lignin menjadi kelompok yang lebih
kecil dimana garam natrium dapat larut dalam cairan pemasak. ”Kraft” dalam bahasa
Jerman berarti ”kuat” dan proses sulfat menghasilkan kertas yang kuat tetapi pulp
yang belum diputihkan berwarna coklat tua. Proses ini ditemukan lebih dari 100 tahun
yang lalu sebagai modifikasi dari proses soda (yang memanfaatkan hanya NaOH
sebagai bahan kimia aktif) ketika Carl S. Dahl memasukkan Na2SO4 ke dalam sistem
pemasakan.
b. Proses Sulfit
Dalam proses ini, campuran asam sulfit (H2SO3) dan ion bisulfit (HSO3-)
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 untuk bisulfit dapat
berupa ion kalsium, magnesium, natrium atau ammonium. Pulp sulfit dapat dilakukan
asam sulfur bebas (pH 1-2), dimana bisulfit memasak dalam keadaan sedikit asam.
Pulp sulfit berwarna lebih cerah daripada pulp kraft dan dapat dibleach lebih mudah
tetapi lembaran kertas lebih lemah daripada kertas Kraft. (Smook, 2002)
Tabel 2.2 Data Keuntungan pada Proses Kraft dan Proses Sulfit. Keuntungan Proses Kraft Keuntungan Proses Sulfit
1. menghasilkan pulp yang lebih kuat 2. menggunakan teknologi yang terbukti efisien untuk penggunaan kembali bahan kimia
3. dapat digunakan untuk berbagai spesies kayu
4. dapat mentolerir kulit kayu dalam proses
1. menghasilkan pulp yang lebih cerah sebelum dibleach
2. pulp lebih mudah dibleach untuk diputihkan
3. menghasilkan pulp yang dibleach dengan yield lebih tinggi
4. pulp lebih mudah dimurnikan
Sumber : (Handbook for Pulp and Paper Technologists, 2002)
c. Proses Soda
Dalam proses ini, kayu dimasak dengan NaOH. Cairan pemasak yang tersisa
diuapkan dan dibakar menghasilkan Na2CO3 dan ketika ditambahkan dengan kapur
menghasilkan NaOH. Disebut proses soda karena dihasilkan dari bahan kimia
Na2CO3. Proses ini sekarang jarang digunakan. (Smook, 2002)
2.4.3 Secara Semikimia
Proses ini menggabungkan proses kimia dan proses mekanis. Intinya, chip sebagian
dilunakkan atau dimasak dengan bahan kimia, pulp yang dihasilkan kemudian
semikimia mencakup rentang yield yang lebih tinggi diantara metode mekanis dan
kimia, 55-85% kayu kering. (Smook, 2002)
Tabel 2.3 Perbandingan Metode Pembuatan Pulp
Mekanis Semikimia Kimia
- Pembuatan pulp - Untuk kertas koran
- Pembuatan pulp
Sumber : (Handbook for Pulp and Paper Technologists, 2002)
2.5 Kraft Pulping
PT RAPP mengolah pulp dengan menggunakan proses Kraft (sulfat). Kraft berarti
kuat dalam bahasa Jerman. Kraft pulping menghasilkan serat pulp yang kuat dalam
proses pemasakan dengan menggunakan bahan kimia yang merupakan campuran dari
NaOH dan Na2S (white liquor). Nama proses Kraft (sulfat) diperoleh dari bahan kimia
yang dipulihkan yang digunakan untuk mengimbangi hilangnya NaOH,
masing-masing natrium karbonat dan natrium sulfat. Tujuan dari pengolahan kraft (sulfat)
pulp adalah untuk memisahkan serat dalam kayu secara kimia dan melarutkan
sebagian besar lignin yang terdapat dalam dinding serat atau untuk memasak chip
yang terdapat di dalam lamela tengah yang berfungsi menyatukan antar serat. Bahan
kimia dalam larutan pemasak juga melakukan penetrasi ke dalam dinding serat dan
melarutkan lignin yang terdapat di situ.
Keuntungan proses kraft :
- semua spesies kayu dapat digunakan sebagai bahan baku
- prosesnya relatif tidak sensitif terhadap kulit kayu
- waktu pemasakan relatif singkat
- masalah pitch (benjolan) dalam pulp relatif kecil
- pulp lebih kuat
- efisien dalam penggunaan kembali bahan kimia dan energi
- memiliki hasil samping seperti turpentine dan tall oil yang cukup bernilai
Kekurangan-kekurangan utama dalam pembuatan pulp sulfat adalah persoalan
bau, rendemen yang lebih rendah daripada pembuatan pulp sulfit (biasanya 45-50%),
warna yang gelap dari pulp yang tidak dikelantang dan akhirnya biaya yang besar
untuk pemasangan pabrik baru. (Fengel, 1995)
Bahan kimia pemasak yang digunakan adalah white liquor (lindi putih). White
liquor adalah larutan bersifat basa yang terdiri dari NaOH dan Na2S. Konsentrasi
rata-rata adalah satu molar NaOH dan 0,2 molar Na2S. pH dari larutan tak berwarna ini
berkisar antara 13,5 – 14. Senyawa kimia yang aktif dalam white liquor adalah NaOH
dan Na2S yang dinyatakan sebagai alkali aktif. White liquor yang diproduksi oleh
Tabel 2.4 Komposisi dari White Liquor
Senyawa kimia Rentang konsentrasi (g/l sebagai Na2O) % Total NaOH
Sumber : (Pulp and Paper Manufacture : Alkaline Pulping, 1989)
Dalam jumlah yang kecil juga terdapat NaCl, garam potasium, silika, dan
kalsium. 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.
NaOH Na+ + OH
-penghilangan lignin dan menghasilkan pulp yang lebih kuat.
Bahan kimia yang lainnya tidak mempunyai pengaruh langsung dalam
reduksi yang tidak sempurna dalam tungku pada recovery boiler. Na2CO3 terbentuk
karena proses kaustisasi yang tidak sempurna dan Na2S2O3 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 juga
meningkatkan buangan dari tungku recovery boiler. (Mimms, 1993)
Selama reaksi pemasakan di digester 85-95% lignin, 50% hemiselulosa, dan
10% selulosa akan larut. Reaksi-reaksi yang terjadi selama proses pemasakan
1. Reaksi dengan lignin
Seperti dalam pembuatan pulp sulfit, depolimerisasi lignin tergantung pada
pemecahan ikatan eter, sedangkan ikatan karbon dengan karbon pada dasarnya stabil.
Adanya ion-ion hidrogen sulfida sangat membantu delignifikasi karena nukleofilisitas
mereka yang berat bila dibandingkan dengan ion-ion hidroksil. Pemecahan
ikatan-ikatan eter, didorong oleh ion-ion hidroksil dan hidrogen sulfida, juga menghasilkan
kenaikan hidrofilisitas lignin karena pelepasan gugus-gugus hidroksil fenol. Lignin
yang terdegradasi larut dalam lindi pemasak sebagai natrium fenolat.
Reaksi-reaksi utama struktur β-aril eter fenol selama pembuatan pulp kraft.
Langkah pertama meliputi pembentukan zat antara metida kuinon (2). Dalam
pembuatan pulp alkali zat antara (2) mengalami eliminasi proton atau formaldehida
dan diubah menjadi struktur stiril aril eter (3a). Selama pembuatan pulp kraft zat
antara (2) diserang oleh ion-ion nukleofil hidrogen sulfida dengan pembentukan
struktur tiiran (4) dan pemecahan ikatan β-aril eter secara simultan. Zat antara (5)
lebih lanjut bereaksi baik melalui dimer 1,4-ditiana atau langsung menjadi
reaksi-reaksi tersebut kebanyakan ikatan organik belerang dieliminasi sebagai unsur
belerang. (Sjostrom, 1995)
Gambar 2.1. Reaksi-reaksi utama struktur β-aril eter fenol selama pembuatan pulp alkali (soda) dan kraft. (Sjostrom, 1995)
Proses pelarutan lignin :
a. Initial delignification
Fase ini terjadi pada saat hot liquor masuk ke dalam digester pada
temperatur <1400C. Jumlah lignin yang terlarut hanya sedikit sekitar 15-25% dari total
b. Bulk delignification
Laju delignifikasi meningkat drastis ketika suhu pemasakan dinaikkan di atas
140oC (heating and cooking), 70-80% lignin larut. Fase ini sangat tergantung dari
konsentrasi ion OH- dan ion SH- dan tergantung pada suhu. Fase ini akan terus
berlangsung sampai kira-kira 90% dari semua lignin telah larut
C. Residual delignification
Yaitu melarutkan sisa-sisa lignin. Alkali yang habis menunjukkan bahwa
lignin yang terkandung dalam serat sudah terlarut dalam liquor. (Mimms, 1993)
2. Reaksi dengan karbohidrat
Pembuatan pulp kraft mengakibatkan hilangnya karbohidrat yang cukup besar.
Gugus-gugus asetil terhidrolisis pada permulaan pemasakan kraft (dari xilan kayu
keras dan galaktoglukomanan kayu lunak). Dalam tahap awal pemasakan rantai
polisakarida langsung lepas dari gugus-gugus ujung pereduksi yang ada (pelepasan
primer). Sebagai hasil hidrolisis alkali terhadap ikatan-ikatan glikosida, yang terjadi
pada suhu tinggi, gugus-gugus baru dibentuk, yang mengakibatkan terjadinya
degradasi tambahan (pelepasan sekunder). Akibatnya rendemen selulosa selalu turun
dalam pembuatan pulp kraft, meskipun lebih sedikit daripada hemiselulosa yang
terdegradasi lebih besar disebabkan derajat polimerisasi mereka yang rendah dan
keadaan yang amorf. Reaksi pelepasan akhirnya terputus karena persaingan ”reaksi
penghentian” mengubah gugus ujung pereduksi menjadi gugus asam karboksilat yang
stabil. Gambar 2.2 menunjukkan tata ulang suatu gugus ujung pereduksi menjadi zat
ditata ulang menjadi struktur 2,3-diulosa, dari sini asam gluko isosakarinat (selulosa
dan glukomanan) atau asam xiloisosakarinat (xilan) dibentuk melaui tata ruang asam
benzilat. Struktur diulosa dapat juga dipecah dengan kebalikan aldol kondensasi
menjadi gliseraldehida, yang kemudian diubah melalui metilglioksal menjadi asam
laktat. Akhirnya, jalan yang mungkin untuk pembentukan asam-asam
3,4-dideosipentonat dan 2-dihidroksi butanoat berlangsung melalui eliminasi asam formiat
dari zat antara 3-keto, diikuti dengan tata ulang asam benzilat. (Sjostrom, 1995)
3. Reaksi dengan ekstraktif
Selama pembuatan pulp kraft ester-ester asam lemak terhidrolisis hampir
sempurna meskipun lilin jauh lebih stabil daripada lemak. Asam-asam lemak larut
bersama-sama dengan asam-asam resin sebagai garam-garam natrium dalam lindi
pemasak. Karena kayu keras tidak mengandung asam-asam resin , maka sabun tall
biasanya ditambahkan pada pemasakan untuk mengurangi kandungan ekstraktif dalam
pulp akhir sampai tingkat yang cukup rendah sehingga ”persoalan pengkerakan” dapat
dicegah. Beberapa asam lemak tak jenuh dan asam-asam resin terisomerisasi sebagian
pada kondisi-kondisi pembuatan pulp kraft. Asam-asam linoleat dan pinoleat yang
merupakan tipe-tipe asam lemak dienoat dan trienoat, diubah menjadi
isomer-isomernya masing-masing dengan ikatan-ikatan rangkap dua terkonjugasi pada
kedudukan-kedudukan 9, 11 dan 10, 12 yang konfigurasinya terutama cis, trans.
Dalam hal asam-asam resin umum, perubahan dasar adalah isomerisasi sebagian asam
levopimarat menjadi asam abietat. Anggota-anggota lain dari asam-asam resin umum
pada dasarnya stabil pada kondisi-kondisi pembuatan pulp kraft. (Sjostrom, 1995)
2.6 Digester Area (Bejana Pemasak)
Digester adalah suatu bejana tempat proses pemasakan atau reaksi delignifikasi dari
chip berlangsung. Dengan penambahan larutan pemasak kimia, panas, dan tekanan
maka lignin akan larut dan chip diubah menjadi pulp. Digester dirancang untuk tahan
terhadap temperatur dan tekanan tinggi, mempunyai volume yang cukup untuk
menampung chip dan liquor, memiliki konstruksi yang tahan terhadap korosi dan
tidak terpengaruh lingkungan luar, serta mempunyai sistem sirkulasi tekanan dan
Ada dua jenis digester yang umum digunakan untuk cooking yaitu batch
digester (superbatch) dan continuous digester. Batch digester berbentuk selongsong
atau tabung, berukuran lebih kecil dan lebih pendek dengan volume 300-400 m3
namun berjumlah banyak (di PT RAPP ada 14 buah). Batch digester pada prinsipnya
mempunyai sekuen-sekuen atau tahapan (schedulling) dalam proses pemasakan chip.
Jadi dalam batch digester prosesnya dari chip filling hingga discharge dijalankan
bertahap atau berurutan dalam masing-masing digester. Sedangkan continuous
digester berbentuk silinder yang tinggi dan besar mencapai 60-70 m dengan kapasitas
1000-2000 ton dan berjumlah hanya satu buah ditambah satu buah impregnation bin
yang berukuran hampir sama dengan continuous digester. Dalam continuous digester
proses berlangsung secara kontinyu (terus-menerus), artinya proses mulai dari chip
filling sampai discharge tidak dijalankan secara bertahap atau satu per satu karena di
dalam continuous digester terdapat zona-zona yang sudah terbagi mulai dari atas
hingga ke bawah diantaranya zona impregnasi, heating, cooking, dan washing. Kedua
jenis digester terbuat dari stainless steel atau carbon steel karena kraft liquor yang
bersifat basa tidak terlalu menyebabkan korosi. Konstruksinya menggunakan plat-plat
baja berukuran 2 inchi (51 mm) yang dilas dan bagian bawah digester terkadang
diperkuat dengan plat yang lebih tebal. Plat-plat baja tidak selamanya tahan terhadap
kraft liquor. Kraft liquor juga menyebabkan korosi yang relatif kecil hingga 0,5-1
mm per tahunnya. Korosi dapat tejadi karena adanya NaCl, sulfida, karbonat, logam
(kontaminan) dan zat ekstraktif. Oleh karena itu, plat baja perlu dipertebal secara
2.7 Variabel – Variabel Proses Pemasakan Chip
1. Chip quality
Proses pemasakan tergantung pada kualitas chip yang akan dimasak. Chip
quality terdiri dari chip class, bulk density, moisture content, dan bark content.
a. Chip class
Chip class yaitu menentukan jumlah chip dalam setiap tahap screening
(penyaringan).Target dari setiap screen dapat dilihat pada tabel berikut ini.
Tabel 2.5 Target Chip yang Diperoleh dari Screening
- Over large
Sumber : (Pulp Mill Overview, 2000)
Chip yang tidak lolos pada screen (saringan) 55 mm disebut over size (terlalu
besar). Chip yang lolos pada screen 55 mm dan tertahan pada screen 8 mm disebut
over thick (terlalu tebal). Chip yang lolos dari screen 8 mm dan tertahan di screen
9-55 mm disebut accept (chip yang diharapkan). Chip yang lolos dari screen 9-9-55 mm
dan tertahan di screen 1,5-9 mm disebut pin. Chip yang lolos dari screen 1,5 mm
disebut fines yang berbentuk abu atau serbuk kayu.
Chip class bertujuan untuk mengetahui jumlah chip yang diharapkan dan tidak
diharapkan. Jika pada proses cooking banyak terdapat chip yang over size dan over
adanya chip yang tidak matang karena terlalu besar atau tebal. Sebaliknya jika pada
proses cooking banyak terdapat pin dan fines maka akan terjadi over cook, yaitu chip
yang terlalu matang sehingga serat kayu terurai dan akan lolos pada tahap screening.
Hal ini dapat menurunkan yield pulp. (Anonymous, 2002)
b. Bulk density
Pengukuran chip bulk density digunakan untuk mengetahui berat atau jumlah
chip yang masuk ke dalam digester. Pada kayu akasia bulk density sekitar 270-280
kg/m3. Berat chip ini akan digunakan untuk menghitung AA charge yang dibutuhkan
pada proses cooking. (Anonymous, 2002)
Densitas adalah perbandingan massa dari suatu benda dengan volumenya.
Densitas dalam unit gram per cm3 identik dengan berat spesifik. Berat spesifik kayu
adalah perbandingan berat dari sampel kering terhadap berat dari volume air atau
sama dengan volume sampel pada kandungan air tertentu. Berat spesifik dapat
digunakan untuk mengukur atau sebagai indikator kualitas kayu. Kebanyakan kayu
memiliki hubungan linier dengan berat spesifik. Kayu yang memiliki dua kali berat
spesifik lebih besar akan dua kali lebih kuat, dua kali lebih menyusut, dan lainnya.
(Wilcox, 1991)
c. Moisture content
Moisture content adalah banyaknya air yang terkandung di dalam chip.
Banyaknya kandungan air dapat dipengaruhi oleh lamanya kayu di wood yard. Jika
kayu terkena hujan maka kandungan airnya banyak dan jika terjemur di bawah
mudah menyerap liquor namun hal ini menjadikan liquor lebih encer karena
kandungan airnya berlebih. Bila kayu terlalu kering atau moisture rendah maka chip
susah untuk menyerap liquor sehingga membutuhkan waktu lama untuk penetrasi.
(Kocurek, 1989)
d. Bark content and Other Contaminants
Bark content adalah banyaknya kulit kayu yang lolos dari tahap screening
dengan target sekitar 2% dari setiap screen stage untuk kualitas pulp untuk
dikelantang (diputihkan). Bahan pohon-keseluruhan dan pohon-sepenuhnya yang
meliputi tunggak, akar, cabang, ranting, dan tugi pada dasarnya telah dibuktikan
menjadi bahan baku yang cocok untuk pembuatan pulp kraft. Tetapi keuntungan dari
penambahan pasokan serat ini disertai berkurangnya rendemen pulp yang cukup
rendah, sifat-sifat kekuatan yang jelek dan biaya yang tinggi untuk pembersihan bahan
baku dan pemakaian bahan kimia yang tinggi. Kulit kayu tidak diharapkan pada
proses cooking karena mengkonsumsi banyak bahan kimia pemasak dan
menyebabkan bintik-bintik hitam pada pulp yang dihasilkan. (Fengel, 1995)
2. Total Active Alcali (TAA)
TAA adalah banyaknya jumlah alkali aktif (NaOH dan Na2S) yang terkandung
dalam white liquor. Target TAA dalam white liquor sebanyak 100-105 g/l. TAA
digunakan untuk menghitung banyaknya white liquor yang akan dimasukkan ke dalam
digester. (Mimms, 1993)
Jumlah bahan kimia yang digunakan dalam pembuatan pulp alkalis dinyatakan
sebagai banyaknya alkali yang efektif dan tergantung pada faktor-faktor seperti
Banyaknya alkali efektif berkisar antara 11% (didasarkan pada kayu kering tanur)
untuk kualitas kasar tidak dikelantang dan 17% untuk kualitas kertas yang dapat
dikelantang. (Fengel, 1995)
3. Sulphidity (Sulfiditas)
Sulfiditas (%S) adalah nisbah Na2S terhadap alkali aktif, keduanya dinyatakan
sebagai Na2O. Sulfiditas yang digunakan bervariasi menurut perubahan banyaknya
alkali, suhu pemasakan dan sejumlah faktor lain. Biasanya banyaknya sulfida untuk
kayu keras lebih rendah (15-20%) daripada untuk kayu lunak (25-35%). Pengaruh
sulfida dalam prose kraft menunjukkan bahwa laju delignifikasi lebih cepat yang
mencapai delignifikasi 90% dalam waktu setengah dari waktu yang dibutuhkan
pembuatan pulp soda. Bila sulfiditas rendah maka banyak fiber yang akan terdegradasi
karena fungsi dari Sulfida adalah untuk mengikat fiber. Sulfiditas yang terlalu tinggi
dapat merusak struktur fiber. (Fengel, 1995)
4. Residual alcali atau EA (Effective Alcali)
Residual alcali yaitu banyaknya alkali aktif yang terkandung dalam black
liquor yang telah digunakan sebagai pemasak. Adapun target EA di impregnation tank
< 8 g/l dan di akumulator I sebanyak 18-22 g/l. Bila EA di impregnation tank dan di
akumulator I lebih tinggi dari target artinya alkali yang tersisa dari pemasakan masih
tinggi. Hal ini menunjukkan AA charge yang diisi ke dalam digester sebelumnya lebih
banyak. Banyaknya EA di impregnation tank akan merugikan karena black liquor ini
digunakan hanya sebagai penetrasi saja. Bila EA lebih rendah dari target artinya alkali
baik, sehingga membutuhkan waktu yang lama untuk penetrasi pada fase hot liquor
filling.
Sedangkan tingginya EA di akumulator I menandakan banyaknya alkali aktif
sehingga dapat menurunkan kappa number dan rendahnya EA di akumulator I
menandakan alkali aktif kurang sehingga dapat menaikkan kappa number. Tinggi
rendahnya EA di akumulator I dapat dijadikan sebagai acuan pada penambahan dan
pengurangan AA charge untuk menghindari kelebihan dan kekurangan AA charge.
(Anonymous, 2002)
5. Kappa number (Bilangan Kappa)
Banyaknya lignin yang terkandung dalam pulp dinyatakan dengan kappa
number. Kappa number yang dihasilkan dipengaruhi oleh proses yang terjadi selama
cooking. Target kappa number yaitu 12-14. Kalau kappa number > 14 artinya lignin
yang terkandung dalam pulp masih banyak sehingga bahan kimia pemutih yang
digunakan pada proses bleaching lebih banyak. Kalau kappa number < 12 artinya
tidak hanya lignin yang terpisahkan dalam jumlah besar pada proses cooking tetapi
juga terjadi degradasi selulosa dalam jumlah besar pula.
Semakin rendah kappa number setelah cooking maka degradasi selulosa
semakin tinggi dan kekuatan pada fiber juga menurun. Selulosa yang terurai ini akan
lolos pada tahap screening yang kemudian terikut dalam liquor yang akan digunakan
pada cooking selanjutnya. Fiber dalam jumlah besar dapat mempersulit proses
screening pada liquor screen yaitu dapat menyumbat screen sehingga penyaringan
tidak maksimal dan dapat membentuk kerak pada tube evaporator pada proses
delignifikasi. Semakin tinggi tingkat delignifikasi atau semakin rendah kappa number
maka kekuatan serat akan menurun. (Mimms, 1993)
6. Total liquor charge
Total liquor charge yaitu banyaknya cairan pemasak yang diisi ke dalam
digester. Untuk impregnation liquor dan hot black liquor ditentukan berdasarkan
volum saja, yaitu 300 m3 untuk setiap liquor. Volume digester 400 m3, liquor yang
terisi dalam digester + 60% dari volume digester (240 m3) dan + 40% terisi chip. Pada
fase impregnasi, liquor yang diisi sampai overflow dengan tujuan untuk
menyempurnakan pengeluaran udara di dalam digester.
Pada hot black liquor filling, liquor yang diisi juga sampai overflow.
Tujuannya adalah untuk menyempurnakan pengeluaran impregnation liquor atau
seluruh warm liquor tergantikan oleh hot liquor, sehingga tidak membutuhkan waktu
lama pada fase heating. Sedangkan untuk banyaknya hot white liquor ditentukan oleh
banyaknya AA charge yang dibutuhkan. (Anonymous, 2002)
7. Liquor to wood ratio
Liquor to wood ratio adalah jumlah dari total larutan pemasak dibagi jumlah
oven wood di dalam digester. Kandungan air juga dimasukkan dalam perhitungan total
larutan pemasak. Contoh : dalam batch digester diisi dengan
100 ton chip, kandungan air 50% maka kekeringan 50%, 70 ton white liquor, 80 ton
black liquor
Maka liquor to wood ratio :
- jumlah oven wood : 100 x 0,5 = 50 ton
- liquor to wood ratio = 200 / 50 = 4,0
Semakin banyak chip yang terdapat di dalam digester maka semakin tinggi
liquor to wood ratio. Rentang normal adalah 3-6 atau dengan perbandingan 1 : 6.
Misalnya 1 ton chip harus diisi dengan 6 ton liquor. Ini agar liquor dapat melakukan
penetrasi terhadap chip dengan baik sehingga diperoleh hasil pemasakan yang
seragam. (Mimms, 1993)
8. Waktu dan Temperatur Pemasakan (H-factor)
H-factor adalah kecepatan reaksi penghilangan lignin dimana waktu dan
temperatur pemasakan dinyatakan dalam variabel tunggal. Semakin tinggi temperatur
maka waktu yang dibutuhkan untuk delignifikasi semakin cepat, sebaliknya bila
temperatur rendah maka waktu yang dibutuhkan untuk delignifikasi semakin lama.
Reaksi delignifikasi sangat berpengaruh pada temperatur. Peningkatan sedikit
temperatur akan memberi efek besar terhadap delignifikasi. Peningkatan secara
drastis, misalnya peningkatan temperatur dari 160-1750C dapat menyebabkab
H-factor semakin tinggi. Pada temperatur yang tinggi, tidak hanya proses delignifikasi
yang terjadi namun penurunan selulosa juga terjadi sehingga dapat menurunkan yield
dan kekuatan serat. (Mimms, 1993)
9. Hot Liquor Filling (HLF) Efficiency
Hot liquor filling efficiency merupakan gambaran terjadinya channeling
dengan melihat banyaknya impregnation liquor yang masuk ke WBL tank pada saat
oleh hot liquor dan temperatur di dalam digester antara 130-1400C sehingga tidak
membutuhkan waktu lama pada fase heating.
Sebaliknya jika HLF efficiency < 80% maka tidak seluruh impregnation liquor
tergantikan oleh hot liquor. Artinya masih banyak impregnation liquor yang tertinggal
di digester dan temperatur di dalam digester < 1300C sehingga membutuhkan waktu
yang lama pada fase heating. Rendahnya HLF efficiency juga menyebabkan tingginya
kappa number karena HWL sebagai pemasak tidak tinggal di digester sehingga alkali
aktif yang dibutuhkan tidak cukup. (Anonymous, 2002)
2.8 Proses Pemasakan pada Superbatch Digester
A. Chip Filling (pengisian chip)
Accept chip dari chip screening didistribusikan dengan conveyor kemudian
ditampung dalam chip silo. Setelah itu didistribusikan dengan screw conveyor dan
dimasukkan ke dalam digester melalui bagian atas (capping valve). FL 1 memiliki
satu chip silo sedangkan FL 2 memiliki dua chip silo. Pada saat chip filling dibantu
oleh Low Pressure steam (LP steam / steam bertekanan rendah) dengan tekanan 3-4
bar melalui steam packer untuk memadatkan dan meratakan chip sehingga pengisian
chip maksimal sampai sekitar 135-155 ton memenuhi digester. Selain itu udara di
dalam digester juga diusahakan untuk dihilangkan melalui screen sirkulasi dengan
bantuan blower. Proses berlangsung kira-kira 25-32 menit.
B. Impregnation (impregnasi)
Pada bagian ini Warm black liquor dengan suhu sekitar 900C dari
sampai overflow (penuh/berlebihan) kira-kira dengan volume 300 m3 untuk FL 2 dan
280 m3 untuk FL 1. Volume digester 350 m3 untuk FL 1 dan 400 m3 untuk FL 2.
Liquor yang terisi ke dalam digester + 60% dari volume digester dan + 40% dari
volume digester terisi chip. Liquor diisi sampai overflow tujuannya adalah untuk
menghilangkan udara (gas) dari dalam digester sehingga lebih padat dan merata,
sebagai pemanasan awal pada chip yang akan memberikan impregnasi (penetrasi)
yang bagus pada chip, dan juga untuk menetralkan asam-asam yang terdapat pada
chip. Suhu dalam digester setelah impregnasi mencapai 90-950C.
C. Hot Filling (pengisian cairan pemasak panas)
Pada bagian ini, pertama-tama hot black liquor (HBL) dengan suhu 150-1700C
sebanyak kira-kira 300 m3 untuk FL 2 dan 235 m3 untuk FL 1 dari HBL accumulator
1 dipompakan ke dalam digester melalui bagian bawah sehingga perlahan-lahan warm
black liquor dalam digester dapat tergantikan. Warm black liquor yang keluar disebut
dengan weak black liquor yang memiliki kandungan padatan kira-kira 14-17%.
Setelah itu akan dialirkan ke weak black liquor tank untuk seterusnya dikirim ke
evaporator untuk diuapkan lalu dikirim ke recovery boiler. Tujuan hot black liquor
filling adalah untuk menaikkan temperatur dan tekanan sehingga mendekati
temperatur pemasakan. Impregnasi dengan hot black liquor akan mempercepat
delignifikasi, memperbaiki kekuatan pulp dan rendemen, menurunkan reject,
memanfaatkan residual alcali yang masih terdapat dalam black liquor, dan
menurunkan pemakaian bahan kimia pada proses pemutihan. Hot black liquor yang
memiliki konsentrasi alkali lebih rendah terlebih dahulu ditambahkan sebelum hot
alkali pada white liquor sangat tinggi. Setelah penuh, lalu dipompakan hot white
liquor (HWL) dengan suhu sekitar 150-1700 C dari HWL accumulator ke dalam
digester melalui bagian bawah sebanyak kira-kira 149 m3 untuk FL 2 dan 105 m3
untuk FL 1 sebagai larutan pemasak yang mengandung alkali untuk mendegradasi
lignin dan juga berfungsi menaikkan temperatur pemasakan yang akan mendorong
dan menggantikan hot black liquor. Selanjutnya sebagian hot black liquor yang
memiliki suhu < 1000C akan dibawa ke weak black liquor tank sedangkan sebagian
lagi yang memiliki suhu > 1000C dibawa ke HBL accumulator 2. Suhu dalam digester
setelah hot filling mencapai 140-1550C.
D. Heating and Cooking (pemanasan dan pemasakan)
Tujuan dari heating ini adalah untuk menaikkan suhu sampai dicapai suhu
pemasakan yaitu 160-1650C. Setelah hot filling, suhu dalam digester belum mencapai
suhu pemasakan, masih sekitar 140-1550C. Oleh karena itu, perlu dilakukan heating
dengan bantuan MP (Middle Pressure steam) atau steam bertekanan sedang dengan
tekanan 13-14 bar sehingga dicapai suhu yang diperlukan untuk pemasakan dan
tekanan pada`saat cooking adalah sekitar`7-11 bar. Setelah dicapai suhu untuk
pemasakan, MP steam dihentikan selanjutnya hot white liquor dalam digester
disirkulasikan dengan pompa sirkulasi agar proses pemasakan dapat merata ke seluruh
bagian digester dan semua chip dapat matang. Hot white liquor disirkulasikan ke
bagian atas digester sebesar + 60% dan ke bagian bawah sebesar + 40%. Suhu pada
proses pemasakan tetap dijaga sampai selesai pemasakan dan memerlukan waktu
E. Displacement (penggantian)
Setelah waktu pemasakan terpenuhi atau setelah tercapainya H-faktor (suhu dan
waktu pemasakan), pompa sirkulasi hot white liquor dihentikan kemudian dari
displacement tank dipompakan filtrat yang mengandung black liquor dari washing
yang dikumpulkan dalam displacement tank dengan suhu yang lebih dingin kira-kira
70-750C melalui bagian bawah digester. Filtrat yang lebih dingin ini sebanyak
kira-kira 450 m3 dipompakan ke dalam digester melalui bagian bawah untuk menggantikan
hot white liquor yang bersuhu lebih tinggi sampai suhu di dalam digester turun sampai
sekitar 1000C. Tujuan dari displacement (penggantian) ini adalah untuk menghentikan
reaksi pemasakan dan sebagai tahap pencucian awal pada chip. Hot white liquor
dalam digester akan berubah menjadi black liquor setelah pemasakan karena
mengalami reaksi dengan chip. Selanjutnya black liquor akan masuk ke HBL
accumulator 2. Setelah filtrat dari displacement tank memenuhi digester lalu akan
keluar sebagian menuju HBL akumulator 1 yang memiliki suhu 150-1700C sekitar
350 m3 dan sebagian sisanya ke HBL akumulator 2 yang memiliki suhu 120-1500C.
F. Discharge (Pengisian)
Chip yang telah masak dari dalam digester selanjutnya dipompakan ke dalam
discharge tank untuk selanjutnya dikirim ke proses washing. Sebelumnya pada proses
discharge, dilakukan proses dilusi (pengenceran) menggunakan filtrat dari
displacement tank sehingga konsistensi pulp mencapai 4-6% dari 8-9% untuk
memudahkan pemompaan ke discharge tank. Selain itu, filtrat ini juga berfungsi
Pada proses pemasakan di digester diharapkan pulp yang dihasilkan memiliki
kappa number 13-14. Keseluruhan proses pada digester/cooking dari chip filling
sampai discharge memakan waktu 240-260 menit (cooking cycle) yang berarti satu
digester kira-kira dapat melakukan 5,5 kali cooking per hari dan keseluruhan digester
(14 buah) dapat melakukan kira-kira 70 kali cooking per hari dengan catatan tidak ada
waktu istirahat (spare time) untuk masing-masing digester. Untuk satu kali blow
(pengeluaran) dapat menghasilkan + 40 ADT (air dry ton) pulp. (Anonymous, 2000)
Waktu yang dibutuhkan untuk masing-masing tahap pada digester kira-kira adalah :
Tabel 2.6 Waktu yang Dibutuhkan pada Tahap Cooking
Chip filling 26 menit
Impregnation 26 menit
Hot liquor filling 47 menit Heating and cooking 75 menit
Displacement 55 menit
Discharge 35 menit
Total 264 menit
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
3.1Pengukuran chip moisture
3.1.1 Alat
Diambil sampel chip yang ada kemudian ditimbang sebanyak 200 gram
sampel chip basah (air dry chip) pada neraca analitik. Setelah itu, dimasukkan sampel
chip tersebut ke dalam oven kemudian dikeringkan pada temperatur 105oC selama
20-24 jam. Setelah 20-20-24 jam kemudian sampel chip dikeluarkan dari oven kemudian
ditimbang di neraca analitik dan diperoleh sampel chip kering (oven dry chip).
3.2Pengukuran Total Active Alcali (TAA)
3.2.1 Alat
- Erlenmeyer 250 ml
- Pipet volume 2 ml
- Bola karet
- Pompa volume
- Buret 25 ml
- Statif dan klem
3.2.2 Bahan
- Sampel white liquor
- BaCl2 10%
- Indikator PP
- HCl 0,5 N
- Formaldehida 40%
3.2.3 Prosedur
Ke dalam wadah sampel, dipipet 2 ml sampel dengan pipet volume dan
dimasukkan ke dalam erlenmeyer 250 ml. Lalu ditambahkan 25 ml BaCl2 10%
kemudian ditambahkan indikator PP. Setelah itu, dititrasi dengan HCl 0,5 N sehingga
terjadi perubahan warna dari pink menjadi bening (colorless) dan dicatat volume HCl
0,5 N yang terpakai yang dinyatakan sebagai A. Sampel tersebut kemudian
sehingga terjadi perubahan warna dari pink menjadi bening (colorless) dan dicatat
volume HCl 0,5 N yang terpakai yang dinyatakan sebagai B.
3.2.4 Perhitungan
- NaOH (g/l) =
sampel volume
0,5 x 31 x B) (2A−
- Na2S (g/l) =
sampel volume
0,5 x 31 x 2 x A) (B−
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data dan Hasil Percobaan
Tabel 4.1 Data Chip untuk Akasia (22-31 Agustus 2009)
Date Chip Chip
Number of
Chip to
Digester Chip per
Oven
Sumber : (Fibreline Department PT RAPP)
4.1.1 Perhitungan untuk Chip
Contoh perhitungan untuk data pada tanggal 28 Agustus 2009
=
4.1.2 Perhitungan untuk Alkali Aktif
Tabel 4.2 Data Alkali Aktif pada White Liquor untuk Akasia (22-31 Agustus 2009)
Date NaOH Na2S TAA Sumber : (Fibreline Department PT RAPP)
Contoh perhitungan untuk data pada tanggal 28 Agustus 2009
Diketahui :
Volume pertama titrasi larutan HCl (A) : 11,1935 mL
4.1.3 Perhitungan untuk AA Charge
Tabel 4.3 Data AA Charge untuk Akasia (22-31 Agustus 2009)
Date AA Charge WL to Kappa Sumber : (Fibreline Department PT RAPP)
Contoh perhitungan untuk data pada tanggal 28 Agustus 2009
- AA charge =
Perhitungan AA charge secara keseluruhan dari tanggal 22 – 31 Agustus 2009
Dengan perincian : pemasakan adalah 148,69764 m3
4.2 Pembahasan
Tabel 4.4 Data AA charge untuk Akasia (22-31 Agustus 2009)
AA charge yaitu banyaknya alkali aktif (NaOH dan Na2S) sebagai Na2O yang
dibutuhkan untuk satu tahap cooking. AA charge digunakan untuk menentukan
banyaknya jumlah white liquor yang diisi ke dalam digester berdasarkan jumlah chip
yang masuk ke dalam digester. Bila AA charge tinggi maka akan terjadi penurunan
kappa number dan dapat menyebabkan degradasi selulosa dan penurunan fiber
strength karena alkali aktif tidak selektif lagi melarutkan lignin tapi juga akan
menyerang selulosa yang harus dipertahankan sehingga menyebabkan chip akan
menjadi hancur dan tidak terbentuk pulp . Selain itu, pemakaian white liquor yang
berlebihan juga akan menaikkan biaya produksi dan menghasilkan banyak limbah.
Sebaliknya bila AA charge kurang, dapat terjadi peningkatan kappa number sehingga
membutuhkan bahan pemutih yang lebih banyak pada tahap bleaching karena akan
menyebabkan chip yang dimasak menjadi tidak masak atau tidak matang sehingga
tidak dapat diolah menjadi pulp.
135
Gambar 4.1 Hubungan Kappa Number terhadap AA Charge
Dari gambar 5.1. dapat dilihat bahwa pada umumnya jika white liquor yang
dimasukkan ke dalam digester lebih besar maka kappa number akan semakin kecil
akan semakin besar. Namun terkadang jumlah white liquor yang dimasukkan lebih
banyak tidak lantas membuat kappa number turun. Ini disebabkan oleh variabel proses
yang lainnya. AA charge yang sesuai target kappa number 13-14 adalah
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
- Dengan demikian diperoleh rata-rata AA charge pada masing-masing digester
untuk satu kali proses pemasakan pada tanggal 22-31 Agustus 2009 untuk
akasia adalah 148,69764 m3, dengan range AA charge yang sesuai target
kappa number 13-14 adalah 145,86-151,93 m3.
- Pengaruh AA Charge pada proses pemasakan terhadap kualitas pulp yang
dihasilkan adalah bila AA charge tinggi maka akan terjadi penurunan kappa
number dan dapat menyebabkan degradasi selulosa dan penurunan fiber
strength. Selain itu, pemakaian white liquor yang berlebihan juga akan
menaikkan biaya produksi dan menghasilkan banyak limbah. Sebaliknya bila
AA charge kurang, dapat terjadi peningkatan kappa number sehingga
membutuhkan bahan pemutih yang lebih banyak pada tahap bleaching.
- Faktor-faktor atau variabel-variabel pada proses pemasakan yang
mempengaruhi kappa number dan memenuhi target kappa number 13-14 pada
Tabel 5.1 Variabel-Variabel pada Proses Pemasakan
Variabel Range
- Chip accept - Chip bulk density - Bark content - AA charge - AA charge (%)
- Total Active Alcali (TAA) - Sulphidity
- Residual alkali (EA) - Total liquor charge - Liquor to wood ratio
- Untuk mendapatkan kappa number sesuai target maka variabel-variabel proses
khususnya pada proses pemasakan harus dikontrol dengan baik yaitu dengan
range yang dapat dilihat pada bagian kesimpulan
- Jika kappa number yang diperoleh lebih tinggi dari target maka kappa number
harus diturunkan dengan cara menaikkan waktu pemasakan dengan
meningkatkan nilai H-faktor atau menaikkan persentase AA charge
- Jika kappa number yang diperoleh lebih rendah dari target maka kappa
number harus dinaikkan dengan cara menurunkan persentase AA charge
terlebih dahulu dan jika diperlukan menurunkan nilai H-faktor (menurunkan
DAFTAR PUSTAKA
Anonymous. 2000. Introduction to Pulp and Paper Technology. Indonesia: PT RAPP. Anonymous. 2000. Pulp Mill Overview. Indonesia : PT RAPP.
Anonymous. 2000. Digester Plant. Indonesia : PT RAPP.
Fengel, D and Gerd Wegener. 1995. Kayu : Kimia, Ultrastruktur, Reaksi-Reaksi. Cetakan Pertama. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.
Johan, Gullichsen and Carl John Fgelholm. 1999. Paper Making Science and
Technology : Chemical Pulping. Helsinki: TAAP Press.
Kocurek, M.J. 1989. Pulp and Paper Manufacture : Alkaline Pulping. Fifth Volume . Third Edition. Atlanta: TAPPI Press.
Mimms, Agneta. 1993. Kraft Pulping: A Compilation of Notes. Third Printing. Atlanta: TAPPI Press.
Smook, G.A. 2002. Handbook for Pulp and Paper Technologists. Third Edition. . Canada: Angus Wilde Publications Inc.
Sjostrom, E. 1995. Kimia Kayu, Dasar-Dasar dan Penggunaan. Edisi Kedua. Cetakan Pertama. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.
