Modul Mata Kuliah S1. Mata ajaran Kimia Kayu. Tim Pengajar: Prof.Dr.Ir. Wasrin Syafii Ir. Deded Sarip Nawawi, M.Sc

(1)

Modul Mata Kuliah S1

Mata ajaran

Kimia Kayu

Tim Pengajar:

Prof.Dr.Ir. Wasrin Syafii

Ir. Deded Sarip Nawawi, M.Sc

DIVISI KIMIA HASIL HUTAN

DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN

INSITUT PERTANIAN BOGOR

(2)

KATA PENGANTAR

Modul kuliah mata ajaran Kimia Kayu ini disusun sebagai acuan dalam penyelenggaraan perkuliahan mata kuliah Kimia Kayu pada Program Sarjana (S1) di Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan IPB. Modul ini berisi garis-garis besar pengajaran, satuan acara pengajaran, silabus dan materi kuliah untuk setiap pertemuan. Pada bagian akhir modul ini disampaikan juga materi praktikum untuk mata kuliah Kimia Kayu ini.Pada pelaksanaannya materi dasar ini diperkaya dengan tugas mandiri berupa telaah jurnal dalam bidang kimia kayu sebaai upaya mengikuti perkembangan terbaru dalam ilmu kimia kayu. Upaya-upaya tersebut diharapkan dapat menambah pemahaman mahasiswa terhadap materi dengan lebih mudah.

Semoga modul ini bermanfaat untuk menunjang kelancaran proses perkuliahan dan learning outcome yang telah ditetapkan dapat dicapai dengan baik.

(3)

GARIS-GARIS BESAR PROGRAM PENGAJARAN

Nama Mata Ajaran : Kimia Kayu Kode Mata Ajaran : THH241

Kredit : 3(2-3)

Semester : Ganjil

Status Mata Ajaran : Wajib

Deskripsi Singkat :

Mata ajaran ini menyajikan materi tentang sifat kimia kayu yang mencakup komponen kimia struktural terdiri atas selulosa, hemiselulosa, lignin; dan komponen kimia non struktural terdiri atas zat ekstraktif dan komponen mineral kayu, serta kaitannya dengan karakteristik, pengolahan dan penggunaan kayu.

Tujuan Instruksional Umum:

Setelah mengikuti mata ajaran ini, mahasiswa akan dapat menjelaskan komponen kimia penyusun kayu dan kaitannya dengan karakteristik, pengolahan dan penggunaan kayu. Tujuan Instruksional Khusus:

No Tujuan Instruksional Khusus

Pokok Bahasan

Sub Pokok Bahasan Estimasi Waktu

Daftar Pustaka 1. Setelah mengikuti

ajaran ini, mahasiswa akan dapat

menjelaskan garis besar struktur dan komponen kimia kayu

Pendahuluan  Latar belakang dan ruang lingkup

 Struktur kayu  Ultrastruktur kayu  Garis besar komponen

kimia kayu

 Distribusi komponen kimia kayu

 Analisis kimia kayu

1 x 100 menit

1,2,3

2 Setelah mengikuti ajaran ini, mahasiswa akan dapat

menjelaskan selulosa kayu

Selulosa  Struktur molekul selulosa  Supramolekul selulosa  Sifat-sifat selulosa kayu  Distribusi selulosa dalam

kayu  Pemisahan selulosa 2 x 100 menit 1,2,3 3 Setelah mengikuti ajaran ini, mahasiswa akan dapat

menjelaskan hemiselulosa kayu

Hemiselulosa  Struktur dasar hemiselulosa

 Hemiselulosa kayu daun jarum dan kayu daun lebar  Distribusi hemiselulosa dalam kayu  Perbedaan hemiselulosa dan selulosa  Pemisahan hemiselulosa 2 x 100 menit 1,2,3

(4)

ajaran ini, mahasiswa akan dapat menjelaskan ekstraktif dan mineral kayu dan mineral kayu

 Ekstraktif kayu daun jarum dan kayu daun lebar  Kimia ekstraktif kayu  Bahan anorganik kayu

menit

4 Setelah mengikuti ajaran ini, mahasiswa akan dapat

menjelaskan lignin

Lignin  Struktur lignin

 Lignin kayu daun jarum dan daun lebar

 Heterogenitas lignin  Distribusi lignin dalam

kayu  Jenis-jenis lignin  Lignin Carbohydrate Complex  Pemisahan lignin 3 x 100 menit 1,2,3 7 Setelah megikuti ajaran ini, mahasiswa akan dapat

menjelaskan

pengaruh sifat kimia kayu dengan sifat dasar kayu lainnya

Pengrauh komponen kimia

terhadap sifat dasar kayu

 Pengaruh komponen kimia terhadap sifat fisis kayu  Pengaruh komponen kimia

terhadap sifat mekanis kayu

 Pengaruh komponen kimia terhadap keawetan kayu  Pengaruh komponen kimia

terhadap nilai kalor kayu

2 x 100 menit

1,2,3

8 Setelah megikuti ajaran ini, mahasiswa akan dapat

menjelaskan

pengaruh sifat kimia terhadap pengolahan kayu Pengrauh komponen kimia terhadap pengolahan kayu

 Pengaruh komponen kimia terhadap pengerjaan kayu  Pengaruh komponen kimia

terhadap pengolahan pulp  Pengaruh komponen kimia

terhadap pengeringan dan pengawetan kayu

 Pengaruh komponen kimia terhadap perekatan kayu

1 x 100 menit

1,2,3

8 Setelah megikuti ajaran ini, mahasiswa akan dapat menjelaskan pemanfaatan kayu berbasis komponen kimianya Pemanfaatan komponen kimia kayu  Pemanfaatan selulosa  Pemanfaatan hemiselulosa  Pemanfaatan lignin  Pemanfaatan zat ekstraktif

1 x 100 menit

1,2,3

Daftar Pustaka :

1. Sjostrom, E. 1993. Wood Chemistry; Fundamentals and Applications. Academic Press. New York.

2. Fengel, D. and G. Wegener. 1984. Wood: Chemistry, Ultrastructure, Reactions. Walter de Gruyter. Berlin.

(5)

SATUAN ACARA PENGAJARAN (SAP)

Nama Mata Ajaran : Kimia Kayu Kode Mata Ajaran/SKS : THH241/3(2-3)

Waktu Pertemuan : 1 x 100 menit Pertemuan Ke- : 1

A. Tujuan Instruksional

1. Tujuan Instruksional Umum

Setelah mengikuti mata ajaran ini, mahasiswa akan dapat menjelaskan komponen kimia penyusun kayu dan kaitannya dengan karakteristik, pengolahan dan penggunaan kayu.

2. Tujuan Instruksional Khusus

Setelah mengikuti ajaran ini, mahasiswa akan dapat menjelaskan garis besar struktur dan komponen kimia penyusun kayu.

B. Pokok Bahasan : Pendahuluan

Sub Pokok Bahasan:

 Latar belakang dan ruang lingkup  Struktur kayu

 Ultrastruktur kayu

 Garis besar komponen kimia kayu Kegiatan Belajar Mengajar

Tahap Kegiatan

Kegiatan Mengajar Kegiatan Mahasiswa

Media dan Alat

Pendahuluan 1. Menjelaskan cakupan materi 2. Menjelaskan Tujuan

Instruksional Khusus

Menyimak LCD/Whiteboard

Penyajian 1. Menjelaskan garis besar struktur kayu

2. Menjelaskan ultra strultur kayu 3. Menjelaskan komponen dasar

penyusun zat kayu 4. Menjelaskan garis besar

komponen penyusun kayu 5. Masalah-masasalah dalam

analisis komponen kimia kayu

Menyimak, bertanya, komentar

LCD/Whiteboard

Penutup 1. Mengundang komentar, tanggapan dan pertanyaan dari mahasiswa

2. Memberikan resume perajaranan

Menyimak dan

(6)

Waktu Pertemuan : 2 x 100 menit Pertemuan Ke- : 2 dan 3 A. Tujuan Instruksional

Setelah mengikuti ajaran ini, mahasiswa akan dapat menjelaskan selulosa kayu. B. Pokok Bahasan : Selulosa

 Kimia karbohidrat dan polisakarida

 Struktur molekul selulosa

 Supramolekul selulosa

 Sifat-sifat selulosa kayu

 Pemanfaatan selulosa

 Pemisahan selulosa kayu Kegiatan Belajar Mengajar

Media dan Alat

Pendahuluan 1. Menjelaskan cakupan materi 2. Menjelaskan Tujuan Instruksional

Khusus

Menyimak LCD/Whiteboard

Penyajian 1. Menjelaskan kimia karbohidrat dan polisakarida

2. Menjelaskan struktur molekul selulosa

3. Menjelaskan supramolekul selulosa

4. Menjelaskan pemanfaatan selulosa 5. Menjelaskan cara-cara pemisahan

selulosa

LCD/Whiteboard

Penutup 1. Mengundang komentar, tanggapan dan pertanyaan dari mahasiswa 2. Memberikan resume perajaranan

Menyimak dan

(7)

Semester : Genap

Setelah mengikuti ajaran ini, mahasiswa akan dapat menjelaskan hemiselulosa kayu B. Pokok Bahasan : Hemiselulosa

 Struktur dasar hemiselulosa  Sifat-sifat kimia hemiselulosa

 Hemiselulosa kayu daun jarum dan kayu daun lebar  Perbedaan hemiselulosa dengan selulosa

 Distribusi hemiselulosa dalam kayu  Pemisahan selulosa

Kegiatan Belajar Mengajar Tahap

Kegiatan

Media dan Alat Pendahuluan 1. Menjelaskan cakupan materi

2. Menjelaskan Tujuan Instruksional Khusus

Menyimak LCD/Whiteboard Penyajian 1. Menjelaskan struktur dasar

hemiselulosa kayu

2. Menjelaskan sifat-sifat kimia hemiselulosa

3. Menjelaskan hemiselulosa kayu daun jarum dan kayu daun lebar 4. Menjelaskan cara-cara pemisahan

hemiselulosa kayu

LCD/Whiteboard

Menyimak dan tanya jawab

(8)

Setelah mengikuti ajaran ini, mahasiswa akan dapat menjelaskan ekstraktif dan mineral kayu

B. Pokok Bahasan : Ekstraktif dan Mineral Kayu

Sub Pokok Bahasan:  Klasifikasi ekstraktif

 Ekstraktif kayu daun jarum dan kayu daun lebar  Kimia ekstraktif kayu

 Bahan anorganik kayu  Pemanfaatan ekstraktif kayu

 Keragaman kandungan ekstraktif kayu Kegiatan Belajar Mengajar

Menyimak LCD/Whiteboard Penyajian 1. Menjelaskan definisi dan

klasifikasi ekstraktif kayu 2. Menjelaskan ekstraktif utama

kayu daun jarum

3. Menjelaskan ekstraktif utama kayu daum lebar

4. Menjelaskan sifat-sifat kimia ekstraktif

5. Menjelaskan bahan anorganik dalam kayu

(9)

6. Menjelaskan keragaman ekstraktif kayu

7. Menjelaskan pemanfaatan ekstraktif kayu

Menyimak dan

(10)

Waktu Pertemuan : 3 x 100 menit Pertemuan Ke- : 8, 9 dan 10 A. Tujuan Instruksional

Setelah mengikuti ajaran ini, mahasiswa akan dapat menjelaskan lignin kayu. B. Pokok Bahasan : Lignin

Sub Pokok Bahasan :

 Struktur dasar lignin

 Lignin kayu daun jarum dan daun lebar

 Heterogenitas lignin

 Distribusi lignin dalam kayu

 Jenis-jenis lignin

 Lignin carbohydrate complex

 Pemisahan lignin Kegiatan Belajar Mengajar

Menyimak LCD/Whiteboard Penyajian 1. Menjelaskan struktur dasar

penyusun lignin

2. Menjelaskan struktur lignin kayu daun jarum dan daun lebar 3. Menjelaskan heterogenitas lignin 4. Menjelaskan distribusi lignin

dalam kayu

5. Menjelaskan jenis-jenis lignin berdasarkan cara isolasinya 6. Menjelaskan Lignin

(11)

Carbohydrate Complex 7. Menjelaskan cara-cara pemisahan lignin

Menyimak dan

(12)

Setelah mengikuti mata ajaran ini, mahasiswa akan dapat menjelaskan pengaruh komponen kimia terhadap sifat dasar kayu.

Setelah mengikuti ajaran ini, mahasiswa akan dapat menjelaskan pengaruh komponen kimia terhadap sifat dasar kayu

B. Pokok Bahasan : Pengaruh komponen kimia terhadap sifat dasar kayu

 Pengaruh komponen kimia terhadap sifat fisis kayu

 Pengaruh komponen kimia terhadap sifat mekanis kayu

 Pengaruh komponen kimia terhadap keawetan alami kayu

 Pengaruh komponen kimia terhadap nilai kalor kayu Kegiatan Belajar Mengajar

Menyimak LCD/Whiteboard Penyajian 1. Menjelaskan pengaruh komponen

kimia terhadap sifat fisis kayu (kerapatan/berat jenis, kadar air, kembangsusut kayu, stabilisasi dimensi kayu

2. Menjelaskan pengaruh komponen kimia kayu terhadap kekuatan mekanis kayu

3. Menjelaskan pengaruh komponen kimia terhadap nilai kalor kayu sebagai bahan energy biomassa

LCD/Whiteboard

Penutup 1. Mengundang komentar, tanggapan dan pertanyaan dari

Menyimak

(13)

mahasiswa

(14)

A. Tujuan Instruksional

Setelah mengikuti mata ajaran ini, mahasiswa akan dapat menjelaskan pengaruh komponen kimia terhadap sifat pengolahan kayu.

Setelah mengikuti ajaran ini, mahasiswa akan dapat menjelaskan pengaruh komponen kimia terhadap pengolahan kayu (pengolahan mekanis dan kimia) B. Pokok Bahasan: Pengaruh komponen kimia terhadap pengolahan kayu

 Pengaruh komponen kimia terhadap pengerjaan kayu

 Pengaruh komponen kimia terhadap proses pengeringan dan pengawetan kayu

 Pengaruh komponen kimia terhadap pengolahan pulp

 Pengaruh komponen kimia terhadap perekatan kayu Kegiatan Belajar Mengajar

Menyimak LCD/Whiteboard Penyajian 1. Menjelaskan pengaruh komponen

kimia terhadap proses pengerjaan kayu

2. Menjelaskan pengaruh komponen kimia terhadap proses pengeringan dan pengawetan kayu

3. Menjelaskan pengaruh komponen kimia terhadap proses pulping 4. Menjelaskan pengaruh komponen

kimia terhadap proses perekatan kayu

LCD/Whiteboard

(15)

B. Tujuan Instruksional

Setelah mengikuti mata ajaran ini, mahasiswa akan dapat menjelaskan pemanfaatan kayu berdasarkan komponen kimianya.

Setelah mengikuti ajaran ini, mahasiswa akan dapat menjelaskan penggunaan komponen kimia kayu; selulosa, hemiselulosa, lignin, zat ekstraktif.

B. Pokok Bahasan: Pemanfaatan komponen kimia kayu

 Pemanfataan selulosa

 Pemanfaatan hemiselulosa

 Pemanfaatan lignin

 Pemanfaatan zat ekstraktif Kegiatan Belajar Mengajar

Menyimak LCD/Whiteboard Penyajian 1. Menjelaskan pemanfaatan selulosa

2. Menjelaskan pemanfaatan hemiselulosa

3. Menjelaskan pemanfatan lignin 4. Menjelaskan pemanfaatan zat

ekstraktif

Menyimak, bertanya,

komentar LCD/Whiteboard

(16)

KISI-KISI TES

Departemen/Major : Hasil Hutan/Teknologi Hasil Hutan Mata Ajaran : Kimia Kayu

Kode Mata Ajaran/SKS : THH241/3(2-3)

Lama Ujian : 2 x 120 menit (UTS dan UAS)

Tipe Tes : Esai

Jumlah Butir Soal : 30 soal N

o.

Pokok Bahasan dan Sub Pokok Bahasan Tipe Soal (C-2) Jumla h Soal % 1. Pendahuluan :

 Latar belakang dan ruang lingkup

 Struktur dan garis besar komponen kimia kayu

1 1 3,33

2 Selulosa :

 Kimia karbohidrat dan polisakarida

 Struktur molekul selulosa

 Supramolekul selulosa 1 2 2 5 10,00 3 Hemiselulosa :

 Struktur dasar hemiselulosa

 Hemiselulosa kayu daun jarum dan daun lebar

 Perbedaan struktur dan sifat dari hemiselulosa dan selulosa 1 1 2 4 10,00 4 Lignin :

 Struktur lignin kayu daun jarum dan daun lebar

 Heterogenitas lignin

 Distribusi lignin dalam kayu

 Jenis-jenis lignin dan LCC

 1 1 1 1 1 5 13,33

5 Ekstraktif dan Mineral Kayu :

 Ekstraktif kayu daun jarum dan kayu daun lebar

 Kimia ekstraktif dan bahan organik kayu

 Pemanfaatan ekstraktif kayu

1 2 2

5

10,00

6 Pengaruh kompone kimia terhadap sifat dasar kayu :

 Sifat fisis dan mekanis kayu

 Sifat keawetan alami kayu

 Nilai kalor kayu

1 1 1

3

10,00

7 Pengaruh komponen kimia terhadap pengolahan kayu:

 Pengerjaan kayu

 Proses pulping

 Pengeringan dan pengawetan kayu

 Perekatan kayu 1 1 1 1 4 13,33

(17)

8 Pemanfaatan komponen kimia kayu:

 Penggunaan selulosa dan hemiselulosa

 Penggunaan lignin

 Penggunaan zat ekstraktif

1 1 1 3 10,00 Jumlah soal 30 30 100,0 % 100 100 Keterangan:

C-1 : Proses berfikir ingatan, C-2 : Proses berfikir pemahaman, C-3 : Proses berfikir penerapan, C-4 : Proses berfikir analisis.

3. Rowell, R. 1984. The Chemistry of Solid Wood. ACS. Washington-DC.

4. Sjostrom, E. 2000. The Analitycal Methods of Wood Chemistry, Pulping and Papermaking. Springer Verlag. Berlin.

(18)

GARIS-GARIS BESAR PROGRAM PENGAJARAN PRAKTIKUM

Nama Mata Kuliah : Kimia Kayu Kode Mata Kuliah/SKS : THH241

Kredit : 3(2-3)

Semester : Ganjil (Semester 3) Deskripsi Singkat :

Mata kuliah ini menyajikan materi tentang sifat kimia kayu yang mencakup komponen kimia struktural terdiri dari selulosa dan turunannya, hemiselulosa, lignin; dan komponen kimia non struktural terdiri dari ekstraktif dan komponen mineral kayu, serta kaitannya dengan karakteristik kayu seperti sifat fisis, sifat mekanis, keawetan alami, dan pengolahan kayu.

Tujuan Instruksional Umum :

Setelah mengikuti praktikum mata kuliah ini, mahasiswa akan dapat melakukan determinasi dan isolasi komponen kimia penyusun kayu.

Tujuan Instruksional Khusus:

No Tujuan Instruksional Khusus

Pokok Bahasan

Sub Pokok Bahasan Estimasi Waktu

Daftar Pustaka 1. Setelah mengikuti

praktikum ini,

mahasiswa akan dapat menjelaskan garis besar struktur dan komponen kimia kayu, prinsip isolasi dan instrumennya

Pendahuluan  Latar belakang dan ruang lingkup

 Garis besar komponen kimia kayu

 Prinsip isolasi komponen kimia kayu

 Instrumen dan peralatan yang diperlukan dalam isolasi komponen kimia kayu

1x3 jam 1,2,3,4

2. Setelah mengikuti praktikum ini,

mahasiswa akan dapat menjelaskan dan lekakukan penyiapan sampel kayu untuk analisis komponen kimia Penyiapan sampel kayu untuk analisis komponen kimia

 Bahan, alat dan metode Penyiapan serbu kayu  Fraksinasi

 Penentuan kadar air serbuk kayu

2x3 jam 1,2,3,4

3 Setelah mengikuti praktikum ini,

mahasiswa akan dapat menjelaskan dan melakukan penyiapan kayu bebas ekstraktif

Penyiapan sampel kayu bebas zat ekstraktif

 Bahan, alat dan metode ekstraksi kayu

 Ekstraksi kayu dengan ethanol:benzen  Penghitungan kadar

ekstraktif

 Ekstraksi air panas

(19)

mahasiswa akan dapat menjelaskan dan melakukan determinasi holoselulosa kayu Determinasi holoselulosa

 Bahan, alat dan metode isolasi holoselulosa kayu  Penentuan holoselulosa kayu  Penghitungan kadar holoselulosa kayu 1x3 jam 1,2,3,4 5 Setelah mengikuti praktikum ini,

mahasiswa akan dapat menjelaskan dan melakukan penentuan selulosa kayu

Determinasi selulosa

 Bahan, alat dan merode isolasi selulosa kayu  Isolasi selulosa kayu  Penghitungan kadar

selulosa kayu

1x3 jam 1,2,3,4

mahasiswa akan dapat menjelaskan dan melakukan penentuan hemiselulosa kayu

Determinasi Hemiselulosa

 Bahan, alat dan merode isolasi hemiselulosa kayu  Isolasi hemiselulosa kayu  Penghitungan kadar

hemiselulosa kayu

1x3 jam 1,2,3,4

mahasiswa akan dapat menjelaskan dan melakukan deteksi lignin

Deteksi Lignin

 Bahan, alat dan metode deteksi lignin

 Penentuan deteksi lignin dengan pereaksi warna

1x3 jam 1,2,3,4

mahasiswa akan dapat menjelaskan dan melakukan

determinasi lignin

Determinasi Kadar Lignin

 Bahan, alat dan metode penentuan lignin klason  Penentuan lignin klason

kayu (reaksi hidrolisis asam)

 Penentuan kadar lignin terlarut asam

 Penghitungan kadar lignin kayu

2x3 jam 1,2,3,4

mahasiswa akan dapat menjelaskan dan melakukan penentuan kadar mineral kayu

Kandungan mineral dalam kayu

 Bahan, alat dan metode penentuan kadar mineral kayu

 Pengukuran kadar abu kayu

 Penghitungan kadar abu kayu

1x3 jam 1,2,3,4

mahasiswa akan dapat menjelaskan dan melakukan penentuan keasaman kayu

Keasaman kayu

 Bahan, alat dan metode penentuan kadar mineral kayu

 Pengukuran pH kayu

1x3 jam 1,2,3,4

mahasiswa akan dapat menyajikan data hasil praktikum

Seminar hasil praktikum

 Penyajian hasil praktikum  Diskusi

1 x 3 jam

(20)

1. [TAPPI] Technical Association of Pulp and Paper Industry. 1991. TAPPI Test Method. Atlanta: TAPPI Press.

4. Sjostrom, E. 2000. The Analitycal Methods of Wood Chemistry, Pulping and Papermaking. Springer Verlag. Berlin.