XVIII
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Teori Umum Kayu
Kayu merupakan hasil hutan dari sumber kekayaan alam, merupakan bahan mentah yang mudah diproses untuk dijadikan barang sesuai dengan kemajuan teknologi. Kayu memiliki beberapa sifat sekaligus, yang tidak dapat ditiru oleh bahan-bahan lain. Pengertian kayu disini adalah sesuatu bahan yang diperoleh dari hasil pemungutan pohon-pohon dihutan, yang merupakan bagian dari pohon tersebut, setelah
diperhitungkan bagian-bagian mana yang lebih banyak dapat dimamfaatkan untuk suatu tujuan penggunaannya.
Secara umum kayu diklasifikasikan menjadi dua kelas yaitu : kayu daun lebar dan kayu daun jarum. Kayu daun lebar mempunyai struktur lebih lengkap daripada kayu daun jarum, memiliki pori-pori atau sel-sel pembuluh. Sedangkan kayu daun jarum tidak memiliki pori-pori melainkan sel trakeida, yaitu sel yang berbentuk panjang dengan ujung-ujung yang kecil sampai meruncing. Sel-sel ini merupakan jaringan dasar kayu daun jarum dan merupakan bagian terbesar dari volume kayu. Kayu daun jarum mempunyai struktur yang lebih sederhana dibandingkan kayu daun lebar. Pada kayu daun jarum, jumlah dan jenis selnya lebih sedikit dan kombinasi bentuk-bentuk jaringannya juga lebih sederhana. Yang termasuk kayu daun jarum adalah : Pinus atau Tusam, Agathis (Damar), dan Jamuju serta yang termasuk kayu daun lebar adalah : Eucaliptus, Jati, Meranti, Mahoni, dan sebagainya.
XIX
Kayu yang berasal dari berbagai jenis pohon memiliki sifat yang berbeda-beda. Bahkan kayu yang berasal dari satu jenis pohon saja memiliki sifat yang agak berbeda, jika dibandingkan bagian ujung dan pangkalnya. Sifat yang dimaksud antara lain yang bersangkutan dengan sifat-sifat anatomi kayu, sifat-sifat fisik, sifat-sifat mekanik, dan sifat-sifat kimianya. Disamping sekian banyak sifat-sifat kayu yang berbeda satu sama lain, ada beberapa sifat yang umum yang terdapat pada semua kayu yaitu :
a. Semua batang pohon mempunyai pengaturan vertikal dan sifat simetri radial. b. Kayu tersusun dari sel-sel yang memiliki tipe bermacam-macam dan susunan
dinding selnya terdiri dari senyawa-senyawa kimia berupa selulosa dan hemiselulosa (unsur karbohidrat) serta berupa lignin (non-karbohidrat).
c. Semua kayu bersifat anisotropik, yaitu memperlihatkan sifat-sifat yang berlainan jika diuji menurut tiga arah utamanya (logitudinal, tangensial, dan radial).
d. Kayu merupakan suatu bahan yang bersifat higroskopis, yaitu dapat kehilangan atau bertambah kelembapannya akibat perubahan kelembapan dan suhu di udara sekitarnya.
e. Kayu dapat diserang mahluk hidup perusak kayu, dapat juga terbakar terutama jika kayu keadaan kering.
XX
Sifat kayu yang dimaksud antara lain sifat-sifat fisik, sifat-sifat kimia, dan sifat-sifat mekanik.
2.2.1. Sifat Fisik Kayu
Beberapa hal yang tergolong dalam sifat fisik kayu adalah : berat jenis, keawetan alami, warna, higroskopis, berat, kekerasan dan lain-lain.
A. Berat Jenis
Berat jenis merupakan petunjuk penting bagi aneka sifat kayu. Makin berat kayu itu, umumnya makin kuat pula kayunya, semakin ringan suatu jenis kayu itu, semakin berkurang pula kekuatannya. Berat jenis kayu ditentukan antara lain oleh dinding sel, kecilnya dinding sel yang membentuk pori-pori. Berat jenis diperoleh dari perbandingan antara berat suatu volume kayu tertentu dengan volume air yang sama pada suhu standart. Umumya berat jenis kayu ditentukan berdasarkan berat kayu kering tanur atau kering udara dan volume kayu pada posisi kadar air tersebut.
B. Keawetan Alami Kayu
Keawetan alami kayu adalah ketahanan kayu terhadap serangan dari unsur-unsur perusak kayu dari luar seperti : jamur, rayap, cacing laut, dan lainnya yang diukur dalam jangka waktu tahunan. Keawetan kayu tersebut disebabkan oleh adanya suatu zat didalam kayu (zat ekstraktif) yang merupakan sebagian unsur racun bagi perusak-perusak kayu, sehingga perusak-perusak tersebut tidak sampai tinggal di dalamnya dan merusak kayu tersebut. Misalnya kayu jati memiliki tectoquinon, kayu ulin memiliki silika dan lain-lain.
XXI
C. Warna Kayu
Ada beberapa macam warna kayu antara lain warna kuning, keputih-putihan, coklat mudah, coklat tua, kehitam-hitaman, kemerah-merahan dan lain-lain. Hal ini disebabkann oleh pengisi warna dalam kayu yang berbeda-beda. Warna sesuatu jenis kayu dapat dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut : tempat di dalam batang, umur pohon, kelembaban udara. Kayu pohon yang lebih tua dapat lebih gelap dari kayu pohon yang lebih muda dari jenis yang sama. Kayu yang kering berbeda pula warnanya dari kayu yang basah. Kayu yang lama berada di luar dapat lebih gelap, dapat juga lebih pucat daripada kayu yang segar dan kering udara.
D. Higroskopik
Kayu memiliki sifat higroskopik, yaitu dapat menyerap atau melepaskan air atau kelembaban. Kelembaban kayu sangat dipengaruhi oleh kelembaban dari suhu udara pada suatu saat. Makin tinggi udara disekitarnya maka makin tinggi pula kelembaban kayu sampai tercapai keseimbangan dengan lingkungannya. Kandungan air pada kayu serupa ini dinamakan dengan kandungan air keseimbangan (EMC = Equilibrium Moisture Content). Dengan masuknya air kedalam kayu, maka berat kayu akan bertambah.
E. Tekstur
Tekstur ialah ukuran relatif sel-sel kayu. Yang dimaksud dengan sel kayu adalah serat-serat kayu. Jadi dapat dikatakan bahwa tekstur adalah ukuran relatif serat-serat kayu.
XXII
Bagian ini terutama menyangkut sifat kayu, yang menunjukkan arah umum sel-sel kayu di dalam kayu terdapat sumbu batang asal potongan itu. Kayu dikatakan berserat lurus, jika arah sel-sel kayu sejajar dengan sumbu batang. Jika arah sel-sel itu menyimpang atau membentuk sudut terhadap sumbu panjang batang, dikatakan kayu itu berserat mencong.
G. Berat Kayu
Berat sesuatu jenis kayu tergantung dari jumlah zat kayu yang tersusun, rongga-rongga sel atau jumlah pori-pori, kadar air yang dikandung dan jumlah ekstraktif di dalamnya. Berat suatu jenis kayu ditunjukkan dengan besarnya berat jenis kayu yang bersangkutan, dan dipakai sebagai patokan berat kayu.
H. Kekerasan
Pada umumnya terdapat hubungan langsung antara kekerasan kayu dan berat kayu. Kayu-kayu yang keras juga termasuk kayu-kayu yang berat. Sebaliknya kayu ringan adalah kayu yang lunak. Berdasarkan kekerasannya maka 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
XXIII
Kesan raba sesuatu jenis kayu adalah kesan yang diperoleh pada saat kita meraba permukaan kayu tersebut. Ada kayu bila diraba memberi kesan kasar, halus, licin, dingin, dan sebagainya. Kesan raba yang berbeda-beda itu untuk tiap jenis kayu tergantung dari : tekstur kayu, besar kecilnya air yang dikandung, dan zat-zat ekstraktif didalamnya.
J. Bau dan Rasa
Bau dan ras kayu itu mudah hilang bila kayu itu lama tersimpan di udara luar. Untuk mengetahui bau dan rasa kayu perlu dilakukan pemotongan atau sayatan baru pada kayu atau dengan cara membasahi kayu tersebut. Sebab ada jenis-jenis kayu yang mempunyai bau yang cepat hilang, atau memiliki bau yang cukup merangsang. Sifat bau dari kayu dapat digambarkan dari sifat yang umum dikenal.
2.2.2. Sifat Mekanik Kayu
Sifat-sifat mekanik atau kekuatan kayu ialah kemampuan kayu untuk menahan muatan dari luar. Yang dimaksud dengan muatan dari luar adalah gaya-gaya di luar benda yang mempunyai kecenderungan untuk mengubah bentuk dan besarnya benda. Kekuatan kayu mempunyai peranan penting dalam penggunaan kayu untuk bangunan, perkakas dan lain penggunaanya. Hakekatnya hampir pada semua penggunaan kayu dibutuhkan syarat kekuatan. Dalam hubungan ini dibedakan beberapa macam kekuatan yaitu : kekuatan tarik, kekuatan tekan/ kompresi, keteguhan geser, keteguhan lengkung (lentur), kekakuan, keuletan, kekerasan, dan keteguhan belah. (Dumanauw, 1990)
XXIV
Secara kimia, kandungan bahan yang terdapat dalam kayu dapat dibagi menjadi 5 bagian yaitu : a. Sellulosa b. Hemisellulosa c. Lignin d. Ekstraktives e. Abu
Komposisi dan sifat-sifat kimia dari komponen-komponen ini sangat berperan dalam proses pembuatan pulp. Pada setiap pemasakan, kita ingin mengambil sebanyak mungkin selulosa dan hemiselulosanya, disisi lain lignin dan ekstraktif tidak dibutuhkan/dipisahkan dari serat kayunya. Komposisi kimia kayu yang bervariasi untuk setiap spesies. Secara umum, hard wood mengandung lebih banyak selulosa, hemiselulosa dan extractive dibanding dengan soft wood, tetapi kandungan ligninnya lebih sedikit.
Tabel 1.1. Komposisi Typical Chemical Antara Hardwood dan Softwood.
Komponen Softwoods Hardwoods
Selulosa 42 ± 2% 42 ± 2%
Hemiselulosa 27 ± 2% 30 ± 5%
Lignin 27 ± 2% 20 ± 4%
Ekstractif 3 ± 2% 5 ± 3%
XXV
Selulosa merupakan bahan dasar pulp dan kertas dengan rumus molekul (C6H10O5)n
dengan berat molekul 250.000-1.000.000 atau lebih. Umumnya tiap molekul terdiri dari 1500 satuan glukosa, selulosa merupakan rantai panjang polisakarida yang tersusun dari unit β-D Glukopiranosa dengan ikatan molekul 1-4 β Glukosidik dalam posisi 1-4 menyebabkan rantai selulosa sukar larut dalam air.
Selulosa merupakan komponen kimia terbesar di dalam dinding sel, biasanya 40-50% dari berat kering kayu dan lokasi selulosa terbesar terdapat pada lapisan sekunder dinding sel. Selulosa merupakan komponen struktural dinding serat bersama-sama dengan hemiselulosa dan lignin. Senyawa ini sangat diharapapkan dalam pembuatan pulp, disebabkan ketersediaan selulosa dalam jumlah banyak, terbentuk serat yang kuat, mudah menyerap air, berwarna putih, tidak larut dalam air dan pelarut organik netral serta relatif tahan terhadap bahan-bahan kimia.
Pembuatan pulp (kertas), degradasi selulosa harus terjadi seminimal mungkin supaya diperoleh rendemen pulp yang tinggi dan sifat fisik yang baik. Degradasi selulosa dapat terjadi melalui hidrolisa oksida alkali, termal, mikrobiologi, dan mekanik.
Degradasi selulosa dapat terjadi selama proses pembuatan pulp oleh larutan alkali dan asam. Reaksi selulosa utama merupakan reaksi feeling yaitu pemutusan ujung pereduksi selulosa pada suhu 700C dan pemutusan gugus asetil secara acak diatas suhu 1500C. (Haygreen, 1987).
XXVI
Hemiselulosa adalah polimer karbohidrat dengan rantai bercabang dan lebih pendek dibandingkan dengan selulosa. Hemiselulosa sebenarnya merupakan senyawa kimia yang identik dengan fraksi beta dan gama selulosa. Hemiselulosa merupakan polisakarida yang bukan selulosa yang tersusun dari senyawa karbon yang berjumlah 5 atau 6. Jika dihidrolisa hemiselulosa menghasilkan manosa, glukosa, D-galaktosa, D-xylosa, L-arabinosa, dan asam uronat.
Kandungan hemiselulosa dalam pulp akan mempermudah pelunakan dan pembentukan fibril serat (fibrilation) selama penggilingan. Hal ini disebabkan oleh struktur non kristal, BM yang rendah dan rantai yang bercabang. Struktur non kristal menyebabkan hemiselulosa lebih reaktif terhadap alkali dan hidroksi asam dibanding dengan sellulosa.
c. Lignin
Lignin adalah suatu polimer kompleks dengan BM tinggi (terdiri dari satuan fenil propana). Sifat senyawa ini sangat stabil dan sulit untuk dipisahkan serta mempunyai bentuk yang bermacam-macam. Lignin terdapat dalam lamela tengah dan dinding sel yang berfungsi sebagai perekat antar sel. Pada pembuatan pulp, lignin dapat dilarutkan oleh hidrolisa asam pada proses sulfide, alkali panas pada proses soda dan sulfat, serta oleh klorida dalam proses pemutihan.
Pulp akan mempunyai sifat fisik yang baik apabila mengandung sedikit lignin. Hal ini disebabkan lignin bersifat hidrofobik dan kaku sehingga menyulitkan dalam
XXVII
proses pendinginan (refining). Banyaknya lignin akan mempengaruhi konsumsi bahan kimia pemasak dan pemutihan.
Rumus molekul lignin sangat kompleks dan belum diketahui secara pasti, dari hasil analisa, monomer dari kedua jenis kayu (wood) dan bukan kayu (non wood) berbeda-beda.
d. Ekstraktif
Ekstraktif adalah senyawa kimia dengan bahan molekul rendah yang dapat larut dalam air dan pelarut organik. Pada umumnya kadar ekstraktif yang terkandung dalam bahan baku non wood lebih tinggi daripada kayu daun dan kayu jarum. Zat ekstraktif terdiri dari bahan yang mudah menguap seperti terpentin, resin, asam lemak, fenol karbohidrat dengan berat molekul rendah dan juga pektin. Zat ekstraktif yang larut dalam air meliputi gula, pektin, garam–garam organik dan zat warna. Sedangkan ekstraktif yang larut dalam pelarut organik yaitu tannin, asam lemak, resin, dan terpen. Pelarut organik yang biasa digunakan yaitu : Petrolium eter, methanol, alkohol benzena, dan etanol benzene.
Ekstraktif dapat mengkonsumsi bahan kimia yang lebih banyak juga dapat menghambat proses penetrasi larutan kemasan. Sehingga pada pembuatan kertas akan timbul masalah yang disebut pitch trouble, hal ini disebabkan karena pitch yang dilepaskan pada waktu penggilingan akan cenderung terkumpul sebagai partikel suspensi koloidal sehingga akan menyumbat kawat kasa pada mesin kertas atau terkumpul pada felt serta melekat pada mesin sebagai gumpalan gelap. Dengan adanya
XXVIII
hal ini akan menyebabkan kertas berlubang transparan, bernoda dan kotor.(PT. TPL,2003)
e. Abu
Disamping persenyawaan-persenyawaan organik, di dalam kayu masih ada zat-zat anorganik, yang disebut bagian-bagian abu (mineral pembentuk abu yang tinggal setelah lignin dan sellulosa habis terbakar). Kadar zat ini bervariasi antara 0,2-1% dari berat kayu. (Dumanauw, 1990).
2.3. Metode-Metode Pembuatan Pulp (Pulping Method)
Pemisahan serat selulosa dari bahan-bahan yang bukan serat didalam kayu dapat dilakukan dengan berbagai macam cara/proses yaitu:
2.3.1.Metode Pembuatan Pulp Secara Mekanik (Mechanical Process)
Dalam proses pembuatan pulp secara mekanik, pemisahan serat dilakukan dengan cara menggunakan tenaga mekanik. Proses ini dilakukan dengan mengeringkan kayunya menjadi serat pulp dan menghasilkan rendemen sebesar 90-95%, tetapi menyebabkan kerusakan pada serat. Penggunaan pulp yang dihasilkan pada proses mekanik ini nilainya kecil sekali, juga pulp itu masih mengandung banyak lignin, dan serat-seratnya tidak murni sebagai serat.
XXIX
Proses semi kimia meliputi pengolahan cara kimia yang diikuti dengan perbaikan secara mekanik dan beroperasi pada rendemen yang tingginya dibawah proses mekanik. Biasanya bahan kimia yang digunakan pada proses ini adalah sodium sulfitt (Na2S).
2.3.3. Metode Pembuatan Pulp Secara Kimia (Chemical Pulping)
Pada proses kimia bahan-bahan yang terdapat ditengah lapisan kayu akan dilarutkan agar serat dapat terlepas dari zat-zat yang mengikatnya. Hal yang merugikan pada proses ini adalah rendemen rendah yaitu 45-55%.
Proses kimia dibagi menjadi 3 kategori : 1. Proses Soda(Soda Process)
2. Proses Sulfit (Sulphite Process) 3. Proses Sulfat (Sulphate Process)
a. Proses Soda(Soda Prosess)
Dalam proses soda kayu dimasak dengan larutan sodium hidroksida. Larutan sisa pemasakan dipekatkan dan kemudian dibakar, yang akan menghasilkan sodium karbonat, dan apabila diolah dengan menambahkan batu kapur akan menghasilkan sodium hidroksida. Nama proses “soda” karena bahan kimia yang ditambahkan kedalam prosesnya berupa sodium karbonat. Proses ini sekarang sudah tidak dipakai lagi.
XXX
b. Proses Sulfit
Pada proses sulfit, larutan pemasak yang dipakai adalah asam-asam yang mengandung sulfur dari logam alkali, atau alkali tanah berupa bisulfit.Campuran asam sulfit dan ion bisulfit 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 dari bisulfit dapat berupa ion kalsium, magnesium, natrium atau ammonium. Pulp sulfit rendemen tinggi dapat dihasilkan dengan proses sulfit bersifat asam, bisulfit atau sulfit yang bersifat basa. Biasanya dalam proses pembuatan pulp sulfit bersifat asam rendemen tinggi (dengan kalsium, magnesium atau natrium sebagai basa) laju reaksi turun dengan pemasakan pada suhu rendah (120-1300C) dan dengan keasaman lindi pemasak yang rendah, yaitu lebih sedikit belerang dioksida daripada pembuatan pulp sulfit penuh. Pulp sulfit bersifat asam rendemen tinggi sering diproduksi dalam pabrik sulfit kertas koran, yang menghemat kayu 30% dibandingkan dengan pulp kimia penuh.( Fengel. 1995)
c. Proses Sulfat/Kraft (Sulphate/Kraft Process)
Kraft berasal dari bahasa Jerman yang berarti “kuat”, dimana pada proses sulfat/kraft menghasilkan kertas yang kuat tetapi pulp yang belum diputihkan berwarna coklat.Proses sulfat melibatkan pemasakan chip dengan menggunakan bahan pemasak yang disebut dengan white liquor. Dimana white liquor merupakan larutan pemasak yang berupa cairan dari larutan sodium sulfit dengan perbandingan molar kira-kira : 5NaOH + 2Na2S dengan pH antara 13,5 sampai dengan 14,0. Garam-garam sodium
XXXI
seperti sodium sulfat, sodium thiosulfat, sodium karbonat. White liquor dibuat dengan proses “causticizing” dari “green liquor”dengan batu kapur [CaO]. (Sjostrom, 1995)
2.4. Uraian Proses Sulfat/Kraft(Sulphate or Kraft Process)
PT. Toba Pulp Lestari, Tbk memproduksi pulp dengan menggunakan proses kraft. Proses kraft ini merupakan pembuatan pulp yang paling banyak dipakai saat ini adalah proses sulphate atau disebut juga proses kraft. Kraft berasal dari bahasa Jerman yang berarti ”Kuat”.
Kekuatan proses pulp ini dikarenakan adanya bahan kimia yang terkandung dalam larutan pemasak yang disebut dengan “sulfidity”. Dalam proses pembuatan pulp kraft digunakan istilah-istilah sebagai berikut :
1. Total alkali yaitu jumlah dari garam-garam Na yang terkandung dalam liquor. 2. Total Titratable Alkali yaitu jumlah dari NaOH, Na2S, dan Na2CO
3. Active alkali yaitu jumlah dari NaOH dan Na
3.
2
4. Causticizing Efficiency (Causticity) :
S. %CE = NaOH NaOH +𝐍𝐍𝐍𝐍𝟐𝟐𝐂𝐂𝐂𝐂𝟑𝟑 x 100% 5. Sulfidity : %S = NaOH NaOH +Na2S x 100%
XXXII
Keuntungan-keuntungan dari proses sulfat ini adalah sebagai berikut : a. Pulp yang dihasilkan mempunyai kekuatan yang tinggi.
b. Dapat dipakai untuk proses pembuatan pulp dari bahan baku kayu dari spesies yang berbeda.
c. Tersedianya bahan kimia pengganti dengan berbagai alternatif dan harganya tidak mahal.
d. Tersedianya peralatan-peralatan operasi yang standart. e. Banyak pilihan yang dapat dipakai untuk proses pemucatan.
f. Dampak pencemarannya terhadap lingkungan bisa dikatakan sangat rendah. g. Pendaur ulangan bahan kimianya sangat efisien.
h. Pendaur ulangan panas yang begitu efisien.
i. Masalah getah (pitch) dari kayu yang mengandung resin-resin sangat berkurang.
j. Dapat dihasilkan berbagai jenis pulp.
2.4.1. Tujuan Pembuatan Pulp dengan Proses Kraft
Yang menjadi target pada proses ini adalah untuk memisahkan serat-serat yang terdapat dalam kayu secara kimia dan melarutkan sebanyak mungkin lignin yang terdapat pada dinding-dinding serat. Pemisahan serat terjadi karena larutan lignin yang ada diantara/ditengah-tengah “lamela” yang berfungsi sebagai pengikat serat. Bahan kimia yang terdapat pada larutan pemasak juga merembes/terserap ke dinding serat dan melarutkan lignin yang ada disitu.
XXXIII
2.4.2. Larutan Pemasak
Larutan pemasak atau white liquor, adalah larutan berair dari sodium hidroksida (NaOH) dan Sodium sulfida (Na2S). White liquor juga mengandung bahan kimia yang
tidak aktif seperti sodium karbonat (Na2CO3
Reaksi kimia yang terjadi selama pemasakan. ).
i. Terhadap lignin
Reaksi lignin selama pembuatan pulp merupakan reaksi yang sangat kompleks dan tidak/belum diketahui secara pasti. Sebagaimana diketahui bahwa keberadaan ion-ion hidrosulfida akan mempercepat terlarutnya lignin tanpa harus melarutkan serat selulosa.
ii. Terhadap karbohidrat
Kita mengharapkan hanya lignin saja yang terlarut selama proses pembuatan pulp, tetapi pada kenyataannya selulosa dan hemiselulosa pun bereaksi dengan ion-ion hidroksil pada larutan pemasak. Reaksi ini akan memutus rantai karbohidrat menjadi molekul yang lebih pendek dan dapat larut, yang akan mengakibatkan rendemen menjadi lebih rendah. Lebih dari 20% kayu akan hilang karena kehilangan selulosa dan hemiselulosa. Kebanyakan kehilangan ini terjadi pada saat awal pemasakan. Hemiselulosa lebih cepat terputus rantainya dibandingkan selulosa karena ia merupakan molekul bercabang dan lebih kecil.
iii. Terhadap ekstractif
Ekstraktif bereaksi dengan dan mengkonsumsi bahan-bahan kimia. Kebanyakan dari ekstractif ini terlarut dalam larutan selama pemasakan.
XXXIV
Beberapa ekstractif yang terlarut dapat didaur ulang yang akan menghasilkan produk-produk samping.
Typical Pulp Yields of Wood Components
Tabel 1.2. Menunjukkan seberapa banyak dari masing-masing komponen yang akan dihasilkan pada pemasakan kayu dengan rendemen 50%.
Wood Components Wood 50% Pulp
1. Lignin 20kg 5kg
2. Sellulosa 45kg 40kg
3. Hemicellose 30kg 5kg
4. Extractive 5kg -kg
Total 100kg 50kg
Beberapa hal yang mempengaruhi didalam proses pemasakan dapat dibagi menjadi 3 bagian yaitu :
a. Kualitas daripada chip
b. Sifat-sifat daripada White Liquor c. Pengawasan pada saat pemasakan
A. Kualitas Chip
Kualitas chip yang akan dipakai sebagai bahan baku dalam pemasakan merupakan hal yang sangat penting untuk diperhatikan operasi keseluruhan pabrik pulp, dimana akanberpengaruh terhadap kualitas pulp yang akan dihasilkan. Hal-hal yang mempengaruhi kualitas chip dapat dibagi menjadi :
XXXV
1.Hal-hal yang berhubungan dengan kayu
2. Hal-hal yang berhubungan dengan pemrosesan kayu
1. Hal-hal yang berhubungan dengan kayu menyangkut sifat-sifatnya seperti Species, Density, Decay.
a. Wood Species
Sebagai mana yang telah diketahui bahwa kayu dapat dibagi menjadi 2 jenis yaitu : hardwoods dan Softwoods, kayu jenis softwoods menghasilkan pulp yang lebih kuat dibandingkan dengan jenis hardwoods karena serat-seratnya lebih panjang dan lebih lentur dibandingkan dengan serat yang terdapat pada kayu hardwoods.
Biasanya kayu jenis softwoods menghasilkan rendemen yang lebih rendah dibandingkan dengan jenis yang dihasilkan oleh hardwoods bila dimasak pada kondisi yang sama. Hal ini utamanya disebabkan hemiselulosanya softwoods lebih mudah terlarut dibanding dengan yang terdapat pada hardwoods dan juga didalam kayu softwoods lebih banyak kandungan lignin dibanding dengan kayu hardwoods.
b. Wood Densit
Berat jenis kayu merupakan faktor ekonomis yang sangat penting dalam pembuatan pulp. Dengan kayu yang lebih padat kita dapat mengisi lebih berat pada digester dengan volume yang sama, dan keadaan ini akan menambah jumlah pulp yang diproduksi.
XXXVI
c. Wood Decay
Hal ini dimungkinkan oleh adanya jenis mikro organisme yang berbeda seperti misalnya fungi/jamur, bakteri, ragi dan lain-lain. Pembusukan bisa saja terjadi pada kayu yang lagi berdiri atau penumpukan kayu
2. Hal-hal yang berhubungan dengan pemrosesan kayu dapat dibagi menjadi beberapa hal sebagai berikut.
a. Ukuran Chip
b. Berat jenis Keseluruhan (Bulk density) dari chip c. Kandungan air dalam chip
d. Kulit kayu dan lain-lain yang mengotori kayu.
a. Ukuran Chip
Ketebalan chip merupakan hal yang sangat penting dalam proses pembuatan pulp sebagaimana diharapkan, larutan pemasak akan menyerap kedalam chip dari segala arah dengan kecepatan yang sama. Bila chip terlalu tebal, larutan pemasak tidak punya cukup waktu untuk meresap sempurna kebagian tengah chip, yang akan menyebabkan chip menjadi tidak masak. Ketebalan chip yang ideal adalah = 3mm-5mm.
b. Bulk Density dari Chip
Adalah tolak ukur yang sangat penting selama pengisian digester. Ini akan membuktikan berapa banyak kayu yang dapat dimasukkan kedalam digester, yang
XXXVII
dinyatakan dalam satuan kg/m3. Bulk density dari chip dikarenakan oleh berat jenis kau dan ukuran chip.
c. Kandungan air dalam chip
Kandungan air dalam chip akan berakibat pada rendemen pulp, kappa number, dan kualitas pulp. Bila kandungan air dalam chip sangat rendah akan sulit bagi larutan pemasak untuk meresap kedalam chip. Adalah penting untuk mmengetahui seberapa besar kandungan air dalam chip tersebut, dan memperhitungkan seberapa berat kayu yang sesungguhnya untuk memperhitungkan jumlah alkali yang dimasukkan dan konsentrasi larutan pada jumlah yang tetap. Kandungan air dalam chip diusahakan sebesar = 40-50%.
d. Kulit kayu dan bahan-bahan lain yang mengotori kayu.
1.Kulit kayu adalah bahan yang tidak diinginkan keberadaanya didalam chip dan ia akan memberikan dampak yang negatif kepada pulp yang akan dihasilkan, karena mengandung banyak lignin. Jadi keberadaan kulit kayu akan menambah pemakain larutan pemasak sehingga akan mengurangi kekuatan (stength)dari pulp.
2. Bahan pengotor lainnya, biasanya datang dari luar kayu seperti pasir, logam-logam, plastik dan lain-lain. Yang dapat menyebabkan kerusakan pada mesin-mesin.
XXXVIII
B. Sifat-Sifat daripada White Liquor
White liquor adalah media pemasak, yang terdiri dari beberapa laruatn kimia berair :
1. Sodium Hidroksida 2. Sodium Sulfit 3. Sodium Karbonat
Konsentrasi dari bahan-bahan tersebut akan memainkan peranan yang penting dalam reaksinya dengan kayu yaitu.
a. Pengurangan pada konsentrasi alkali aktifberarti menambah jumlah pengencer, berakibat pada beban penguapan yang lebih besar.
b. Pengurangan “sulfidity” akan berakibat pada kualitas pulp (lebih banyak pemutusan rantai yang terjadi) karena adanya penambahan konsentrasi ion hidroksil.
c. Penambahan jumlah karbonate, menunjukkan bahwa efisiensi “caustisizing” yang rendah yang disebabkan oleh adanya penambahan beban pada areal bagian washing. Hal ini juga akan berpengaruh pada kualitas pulp, dimana akan terjadi pengumpalan karbonat.
C. Pengawasan Pada saat pemasakan
Hal-hal yang perlu diawasi pada saat pemasakan adalah : 1. Waktu dan temperatur.
2. Jumlah alkali yang dimasukkan. 3. Perbandingan liquor dan kayu.
XXXIX
1. Waktu dan Temperatur
Reaksi penghilangan lignin sangat tergantung pada temperatur. Kenaikan temperatur sedikit saja sudah berakibat besar terhadap reaksi penghilangan lignin, contoh pada penambahan temperatur 100C dari 1600C menjadi 1700C akan mengakibatkan kecepatan reaksinya menjadi dua kali lipat.
Sampai kira-kira 1750C, temperatur tidak lagi berpengaruh terhadap penghilangan lignin, tetapi diatas 1750C reaksinya menjadi kurang berpengaruh terhadap penghilangan lignin, namun lebih berpengaruh terhadap pemutusan rantai selulosa, yang mengakibatkan rendahnya rendemen, kekuatan dari pulp.
Waktu pemasakan sama pentingnya, ketika pada temperatur tinggi reaksi penghilangan lignin sangat cepat. Penambahan waktu beberapa menit saja pada proses perembesan liquor kedalam chip tidak berpengaruh banyak terhadap kualitas pulp, tetapi beberapa saat saja bertambah waktu pada pemasakan akan berdampak pada kualitas.
Suatu metode yang telah dibuat untuk menghitung hubungan antara waktu dan temperatur dengan satu nilai numerik tunggal disebut dengan “H-Factor”. Untuk setiap satu siklus pemasakan yang memberikan nilai H-factor yang sama akan menghasilkan pulp dengan rendemen dengan kandungan lignin juga yang sama bila kondisi-kondisi lainnya juga sama.
XL
2.Jumlah alkali yang dimasukkan
Normalnya jumlah Effective Alkali yang dimasukkan dalam digester berkisar antara 10-18% (sebagai Na2O terhadap kayu kering) tergantung dari jenis kayunya, kondisi
pemasakan dan berapa jauh jumlah penghilangan lignin yang akan dicapai.
Untuk menyelesaikan suatu proses pemasakan pada waktu yang relatif singkat, biasanya ditambahkan larutan pemasak atau alkali yang jumlahnya sedikit berlebih. Kelebihan alkali ini juga bermamfaat untuk menjaga pH dalam digester agar tidak turun dari ketentuan yang diinginkan, dimana lignin yang terlarut akan meresap menggumpal kembali masuk kedalam serat.
Kalau jumlah alkali yang dimasukkan lebih banyak maka akan mempercepat kecepatan reaksinya. Dengan menambahkan alkali maka kita dapat memasak dengan H-faktor yang lebih rendah untuk mencapai Kappa Number yang sama. Dengan penambahan jumlah alkali yang dimasukkan maka akan mengurangi rendemen pulp karena jumlah hemisellulosa yang terlarut semakin bertambah banyak.
3.Perbandingan Liquor dengan Kayu
Pada digester yang beroperasi secara “Batch”, dibutuhkan sejumlah volume effektive alkali yang dimasukkan sebanyak kurang dari jumlah volume yang dibutuhkan untuk membasahi seluruh chip. Weak Black Liquor perlu ditambahkan sebagai penambah kekurangan liquor tersebut. Kalau WBL yang ditambahkan terlalu banyak maka akan memperbesar nilai perbandingan liquordengan kayu. Normalnya perbandingannya berkisar 1-5.
XLI
Dengan menggunakan metode pemadatan chip yang dimasukkan kedalam digester, chip dalam digester memerlukan sedikit penambahan liquor agar liquor bisa meresap sempurna. Keuntungan dengan menggunakan metoda pemadatan chipdan perbandingan liquor dengan kayu yang lebih rendah akan menghasilkan produksi yang lebih tinggi karena bertambahnya jumlah kayu yang dimasukkan kedalam digester (PT.TPL. 2002).
2.5. Titrimetri
Dalam analisis titrimetri atau analisis volumetri atau analisis kuantitatif dengan mengukur volume, sejumlah zat yang diselidiki direaksikan dengan larutan baku (standart) yang kadar (konsentrasinya) telah diketahui secara teliti dan reaksinya berlangsung secara kuantitatif.
Larutan baku tiap titernya berisi sejumlah berat ekivalen senyawa baku. Berat atau kadar bahan yang diselidiki dihitung dari volume larutan serta kesetaraan kimianya. Kesetaraan kimia ini dapat diketahui dari persamaan reaksinya.
Larutan baku diteteskan dari buret kedalam larutan yang diselidiki dalam tempatnya, misalnya labu erlenmeyer atau gelas piala. Pada cara yang khusus dapat dilakukan sebaliknya. Pekerjaan ini disebut dengan titrasi atau menitrasi. Larutan baku yang diteteskan dapat pula disebut sebagai titrant. Saat yang menyatakan reaksi telah selesai disebut dengan titik ekivalen teoritis (stoikiometris) yang berarti bahwa bahan yang diselidiki telah bereaksi dengan senyawa baku secara kuantitatif sebagaimana dinyatakan dalam persamaan reaksi.
XLII
Selesainya titrasi harus dapat diamati dengan suatu perubahan yang dapat dilihat jelas. Ini dapat dilihat dengan berubahnya warna atau dengan terbentuknya endapan (kekeruhan). Perubahan ini dapat diamati karena larutan bakunya sendiri atau dengan bantuan larutan (zat lain) yang disebut dengan indikator. Saat terjadinya perubahan yang terlihat dan menandakan titrasi harus diakhiri disebut titik akhir titrasi yang menyatakan volume larutan baku dari buret sekian mililiter.
Suatu titrasi yang ideal adalah jika titik akhir titrasi sama dengan titik ekivalen teoritis. Dalam kenyataannya selalu ada perbedaan kecil. Beda ini disebut dengan kesalahan titrasi yang disebut dengan mililiter larutan baku. Oleh karena itu pemilihan indikator harus dilakukan sedemikian rupa agar kesalahan ini sekecil mungkin.
Untuk dapat dilakukan analisa volumetri harus dipenuhi syarat-syarat syarat sebagai berikut :
1. Reaksinya harus berlangsung sangat cepat. Kebanyakan reaksi ion memenuhi syarat ini.
2. Reaksinya harus sederhana serta dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi. Bahan yang diselidiki bereaksi sempurna dengan senyawa baku dengan perbandingan kesetaraan stoikiometris.
3. Harus ada perubahan yang terlihat pada saat titik ekivalen tercapai baik, secara kimia atau fisika.
4. Harus ada indikator jika syarat 3 tidak dipenuhi. Indikator juga dapat diamati dengan pengukuran daya hantar listrik (titrasi potensiometri/konduktometri).
XLIII
Sebagai contoh reaksi yang cocok untuk titrasi adalah penentuan konsentrasi laruitan asam klorida dengan larutan natrium hidroksida. Disini hanya ada satu reaksi (tidak ada reaksi samping), yakni :
HCl + NaOH NaCl + H2O ; K = 1 x 10
Reaksi ini berjalan secara cepat. Reaksi ini berlangsung sampai benar-benar selesai.
14
2.6. Larutan Baku (Standart)
Semua perhitungan dalam titrimetri didasarkan pada konsentrasi titrant sehingga konsentrasi titrant harus dibuat secara teliti. Titrant semacam ini disebut dengan larutan baku (standart). Konsentrai larutan dapat dinyatakan dengan normalitas, molaritas, bobot per volume.
Suatu larutan standart dapat dibuat dengan cara melarutkan sejumlah senyawa baku tertentu yang sebelumnya senyawa tersebut ditimbang secara tepat dalam volume larutan yang diukur dengan tepat. Larutan standart ada dua macam yaitu larutan baku primer dan larutan baku sekunder. Larutan baku primer mempunyai kemurnian yang tinggi. Larutan baku sekunder harus dibakukan dengan larutan baku primer. Suatu proses yang mana larutan baku sekunder dibakukan dengan larutan baku primer disebut dengan standardisasi.
Suatu senyawa yang dapat digunakan sebagai baku primer jika memenuhi syarat-syarat sebagai berikut :
1. Mudah didapat, murni, kering, dan disimpan dalam keadaan murni.
2. Mempunyai kemurnian yang sangat tinggi (100 ± 0,02) % atau dapat dimurnikan dengan penghabluran kembali.
XLIV
3. Tidak berubah selama penimbangan (zat-zat yang higroskopis bukan merupakan baku primer).
4. Tidak teroksidasi oleh O2 dari udara dan tidak berubah oleh CO2
5. Susunan kimianya tetap sesuai jumlahnya.
dari udara.
6. Mempunyai berat ekivalen yang tinggi, sehingga kesalahan penimbangan akan menjadi lebih kecil.
7. Mudah larut.
8. Reaksi dengan zat yang ditetapkan harus stoikiometri, cepat, dan terukur.
Titrant-titrant (larutan baku) seperti asam klorida dan natrium hidroksida tidak dapat dianggap sebagai baku primer. Karena kemurniannya cukup bervariasi, oleh karena itu larutan baku natrium hidroksida harus dibakukan dengan kalium biftalat karena kalium biftalat tersedia dalam kemurnian yang tinngi. Larutan baku natrium hidroksida yang dibakukan dengan kalium biftalat ini disebut dengan baku sekunder dan dapat digunakan untuk membakukan larutan asam klorida. (Rohman, 2007)
