BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Komposisi Kayu
Kayu adalah yang dijadikan sebagai bahan baku yang mengandung serat utama untuk pembuatan pulp dikarenakan rendemen seratnya yang tinggi. Kayu
Eucalyptus berserat pendek dan dikelompokkan dalam kayu keras (Training and Development Center, 2002).
Secara kimia kandungan bahan yang terdapat dalam kayu dapat dibagi 4 (empat) bagian yaitu:
1. Selulosa 2. Hemiselulosa 3. Lignin
4. Zat ekstraktif
Komposisi dan sifat-sifat kimia komponen-komponen ini sangat berperan dalam proses pembuatan pulp. Secara umum kayu keras (hard wood)
Tabel 2.1. Komposisi antara kayu keras (hard wood) dan kayu lunak (soft woods)
Selulosa adalah karbohidrat kompleks dengan rumus empiris (C6H10O5)n. Selulosa tidak larut dalam air dan biasanya merupakan pelarut seperti halnya alkohol dan eter. Selulosa sangat bersifat resisten untuk bereaksi dengan basa tetapi dapat juga memiliki kelarutan yang baik dalam asam kuat (Panshin, 1962).
Selulosa merupakan bagian utama yang membentuk dinding sel dari kayu. Selulosa merupakan polimerisasi yang sangat kompleks dari gugus karbohidrat yang mempunyai % komposisi yang mirip dengan pati yaitu glukosa yang terhidrolisa oleh asam (Tim Training dan Development Centre. 2004).
2.1.2. Hemiselulosa
hemiselulosa larut dalam air, dan tidak semuanya diekstraksi dari rantai sel oleh basa. Pada proses pulp kimia, hemiselulosa dihilangkan dari pulp (Panshin, 1962).
Hemiselulosa juga merupakan polimer-polimer gula. Berbeda dengan selulosa yang terdiri hanya dari polimer glukosa, hemiselulosa merupakan polimer dari 5 bentuk gula yang berlainan yaitu glukosa, maltosa, galaktosa, xylosa, dan arabinosa. Rantai hemiselulosa lebih pendek dibandingkan dengan rantai selulosa karena hemiselulosa mempunyai derajat polimerisasi yang lebih rendah (Tim Training dan Development Centre, 2004).
2.1.3. Lignin
Lignin adalah bagian ketiga kandungan dinding sel kayu yang penting. Komposisinya masih belum diketahui. Pulp akan mempunyai sifat fisik yangbaik apabila mengandung sedikit lignin. Hal ini disebabkan karena lignin bersifat hidrofobik dan kaku sehingga menyulitkan dalam proses pendinginan. Banyaknya lignin akan mempengaruhi konsumsi bahan kimia pemasak dan pemutihan (Panshin, 1962).
2.1.4. Ekstraktif
Kayu biasanya mengandung berbagai zat-zat dalam jumlah yang tidak banyak yang disebut dengan istilah ekstraktif. Zat-zat ini dapat dipisahkan dari kayu dengan memakai pelarut air ataupun pelarut organik seperti eter dan alkohol(Tim Training dan Development Centre, 2004).
2.2. Proses Pembuatan Pulp
Pulp adalah produk utama kayu, terutama digunakan untuk pembuatan kertas, tetapi juga diproses menjadi berbagai turunan selulosa, seperti sutera rayon dan selofan. Tujuan utama pembuatan pulp kayu adalah untuk melepaskan serat-serat yang dapat dikerjakan secara kimia atau secara mekanik atau dengan kombinasi kedua perlakuan tersebut.
2.2.1. Persiapan Bahan Baku (Wood Preparation)
Wood preparation adalah langkah awal dalam proses pengolahan pulp. Gelondongan kayu tersebut kemudian ditumpukkan di wood storage. Gelondongan kayu yang telah siap diolah disebut dengan log yang berukuran sekitar 3 meter. Log dikupas kulitnya dan dibersihkan kotoran-kotorannya dengan alat yang disebut dengan debarking drum. Di dalam debarking drum kayu dikuliti sehingga pada ujung drum, kulit-kulit kayu telah terlepas. Kemudian log dicuci.
2.2.2. Pemasakan Kayu
Proses pemasakan kayu yang telah diolah menjadi chip dilakukan di digester plant. Digester adalah sebuah bejana bertekanan yang di dalamnya dilakukan pemasakan chip dengan menggunakn sejumlah tertentu larutan kimia serta dengan panas dan tekanan untuk memisahkan serat dengan cara melarutkan bagian-bagian yang bukan serat. Proses tersebut dinamakan dengan pemasakan (cooking). Chip
dimasak di dalam digester dengan menggunakan panas dan reaksi kimia. Bahan kimia yang digunakan dalam pemasakan adalah NaOH dan Na2S campuran ini dinamakan dengan white liquor (Training and Development Centre, 2002).
2.2.3. Pencucian dan Penyaringan (Washing dan Screening) 2.2.3.1. Pencucian (Washing)
Air pencuci dan aliran bubur kayu atau pulp memiliki arah yang berlawanan yang disebut dengan counter current washing. Air pencuci menggunakan shower atau
spray pada permukaan bubur atau kayu secara terus menerus dan airnya turun ke tangki filtrated atau dewatered dengan menggunakan vacum.
2.2.3.2. Penyaringan (Screening)
besar tidak dapat melewati lubang-lubang saringan dan akan menuju ke pipa
reject (Learning and Development Center, 2003).
2.2.4. Proses Pemutihan (Bleaching)
Proses pemutihan dapat dianggap sebagai suatu lanjutan dari proses pemasakan yang dimaksudkan untuk memperbaiki brightness dan kemurnian dari pulp. Hal ini dapat dicapai dengan cara menghilangkan atau memutihkan bahan pewarna yang tersisa pada pulp. Lignin yang tersisa adalah suatu zat yang paling dominan untuk menghasilkan warna pada pulp oleh karena itu harus dihilangkan atau diputihkan (learning and Development Centre, 2003).
2.2.5. Pencetakan Pulp
Proses pengolahan bubur kayu menjadi pulp berbentuk lembaran (Sheet)
dilakukan sebagai berikut :
1. Penyaringan bubur pulp putih 2. Pengeringan Awal
3. Penekanan
4. Pengeringan Akhir
2.2.Proses Recaustisizing
Reaksi pokok yang terjadi dalam sistem recausticizing adalah sangat sederhana. CaO bereaksi dengan air untuk membentuk kalsium hidroksida Ca(OH)2 dan secara berkesinambungan bereaksi dengan natrium karbonat (Na2CO3) yang ada dalam green liquor untuk membentuk natrium hidroksida (NaOH) dan kalsium karbonat (CaCO3). Reaksi keseluruhan nya adalah sebagai berikut :
Na2CO3 (aq) + CaO(s) + H2O(l) → 2NaOH(aq) + CaCO3(s)( reaksi eksoterm)
Dalam green liquor selain Na2CO3 juga terdapat Na2S, dimana Na2S ini akan terhidrolisa membentuk NaOH dan NaSH.
Na2S(s) + H2O(l) → NaOH(aq) + NaSH(s)
Dari reaksi caustisizing, untuk menghasilkan 80 kg natrium hidroksida
dibutuhkan 50 kg CaO (100%). Apabila jumlah kapurnya kurang maka white liquor yang dihasilkan akan mempunyai aktif alkali (NaOH + Na2S) yang rendah, sebaliknya apabila kapurnya terlalu banyak maka akan mempersulit pengendapan dan penyaringan karena kalsium hidroksida banyak terdapat dalam lime mud. Pada sistem operasi recaustisizing juga meliputi sistem pemisahan liquor dengan solid, operasi pemisahan liquor meliputi :
1. Pemisahan padatan, dreg dari green liquor
2. Pengeringan dan mendaur ulang soda dari padatan dreg 3. Pemisahan white liquor dari padatan lime mud
2.3.1. Proses Pemurnian Green Liquor (Green Liquor Clarification)
Proses pemurnian green liquor ini diperlukan untuk memisahkan partikel-partikel
dreg yang halus. Dreg yang terikut ke slaker akan memperlambat pengendapan
lime mud dan berdampak negatif terhadap konsentrasi under flow dan juga dapat memperlambat proses pemurnian white liquor. untuk mengurangi fluktuasi pada
green liquor clarifier, dilakukan hal-hal sebagai berikut :
1. Penambahan polimer 2. Stabilisasi tangki 3. Pengontrolan densiti
Peralatan standart yang dipakai untuk memisahkan dreg adalah alat yang disebut dengan clarifier, dengan sistem internal storage. Biasanya dreg yang mengendap ke bagian bawah clarifier berkisar 8% - 10% padatan. Liquor yang jernih akan naik kebagian atas storage dan akan dipompakan ke slaker.
2.3.2. Pencucian Dreg (Dreg washing)
Pencucian dreg dilakukan pada dreg precoat filter, lime mud dipakai sebagai
precoat, dreg akan menempel pada precoat dan dipisahkan dengan cara mengkikis permukaan lime mud precoat yang telah ditempeli dreg. Ketebalan
precoat sekitar 75 - 100 mm yang biasanya cukup untuk operasi selama 8 - 24 jam.
2.3.3. Slaking dan Caustisizing
dimasukkan langsung ke slaker. Hidrasi yang kuat dari lime selama slaking akan menguraikan gumpalan dan lime stone, sehingga diperoleh permukaan area reaksi yang lebih besar dan membebaskan bahan-bahan inert, bahan yang tidak bereaksi selanjutnya dipisahkan pada bagian clarifier. Caustisizer terdiri dari 4 buah tangki yang dihubungkan secara seri dan dilengkapi dengan alat pengadukan dengan masing-masing tangki mempunyai waktu tinggal reaksi 30 menit.
2.3.4. Preparasi White Liquor
Perubahan natrium karbonat menjadi natrium hidroksida hanya setengah dari proses caustisizing, sedang setengahnya lagi adalah proses pemisahan padat lime mud dan cairannya white liquor. Proses pemisahan padatan dan cairan terdiri dari proses sedimentasi dan proses filtrasi.
2.3.4.1. Proses Sedimentasi
Hal yang berpengaruh pada proses ini adalah kecepatan pengendapan dari pada lime mud dan volume mud itu sendiri. Pada proses sedimentasi ini, juga dilakukan proses clarifier. White liquor yang masih keruh diumpankan ke pipa pengumpan yang terletak dibagian tengah dari alat clarifier. Mud akan mengendap kebawah dengan kecepatan putaran yang lambat akan mengarahkan mud ke tangan yang selanjutnya akan dipompakan keluar untuk pengolahan selanjutnya.
2.3.4.2. Proses Filtrasi
padatan akan tertahan dan cairan akan melewati medium itu. White liquor
dipompakan dari white liquor clarifier kedalam tangki bertekanan yang didalamnya terdapat peralatan penyaring yang berupa tabung berlubang yang dilapisi bahan penyaring yang disebut stocking.
2.3.5. Pengerjaan Lime Mud (Lime Mud Handling)
Lime mud yang diperoleh dari white liquor clarifier dan pressure filter masih mengandung sejumlah white liquor yang tentu saja berupa soda. Soda ini harus dipisahkan dulu dari mudnya sebelum mud ini dibakar di lime kiln. Lime mud
harus dicuci dan dikeringkan terlebih dulu sebelum diumpankan ke lime kiln. Bahan kimia natrium yang dipisahkan dari lime mud berupa bahan yang masih bernilai dan dikembalikan kedalam sistem sebagai weak white liquor.
2.3.6. Penghilangan Air Lime Mud (Lime Mud Dewatering)
Tahap pengeringan akhir lime mud dilakukan pada rotari drum filter. Lime mud
diencerkan sampai kira-kira 25% sebelum diumpankan ke drum filter. Operasi penyaringan ini menghasilkan mud dengan solid yang lebih tinggi dan pemisahan soda yang lebih baik (Training and Development Centre, 2002).
2.4. Total Aktif Alkali
Pembuatan pulp dilakukan dengan larutan yang terdiri atas natrium hidroksida
yang terlarut. Laju penetrasi tergantung pada gradien tekanan dan berlangsung cukup cepat, sedangkan difusi dikendalikan oleh konsentrasi bahan-bahan kimia pemasak yang terlarut (Sjostrom, 1995).
Dapat dipulihkannya cairan pemasak berarti bahwa proses tersebut secara perbandingan bebas dari masalah pembuangan residu. Karena tidak ada proses mekanis yang dibutuhkan untuk pemisahan sel, pulp yang dihasilkan secara kimia tersusun atas serat-serat halus yang sebagian besar tidak rusak. Lebih lanjut karena proporsi lignin yang tinggi dihilangkan dalam proses tersebut, jadi menghilangkan kekakuan serat dan komponen penting penyebab warna kuning yang disebabkan karena umur pada kertas jadi yang diputihkan, kualitas pulpnya adalah tinggi ( haygreen, 1987 ).
Delignifikasi awal berlangsung dibawah 1400C, sementara delignifikasi utama berjalan pada suhu diatas 1400C hingga sekitar 90% lignin terlarut. Tahap akhir penghilangan lignin disebut delignifikasi sisa. Proses pembuatan pulp yang dihasilkan dipengaruhi oleh beberapa parameter :
- Bahan baku
- Nisbah lindi pemasak terhadap kayu - Waktu dan suhu pemasakan
- Banyaknya dan konsentrasi bahan kimia pemasak - Komposisi bahan kimia pemasak
Pada umumnya, nisbah lindi pemasak terhadap kayu lebih tinggi menghasilkan impregnasi yang baik. Waktu pemasakan sangat erat hubungannya dengan suhu pemasakan. Biasanya pada suhu tinggi kualitas pulp menurun. Jumlah bahan kimia yang digunakan dalam pembuatan pulp dapat dinyatakan sebagai banyaknya alkali yang efektif dan tergantung pada faktor-faktor seperti spesies kayu, kondisi pemasakan dan sisa lignin yang diperlukan dalam pulp. Konsentrasi alkali merupakan parameter utama dari pelarutan lignin dan polisakarida. Konsentrasi natrium hidroksida pada permulaan pemasakan sangat bervariasi 20 hingga 80 g/l (Fengel,1995).
tinggi, disertai dengan pemasakan pada temperatur tinggi maka dalam digester proses penghilangan lignin tidak henti-hentinya sehingga bahan kimia pemasak tadi juga akan menyerang serat selulosa, hal ini akan berakibat lemah dan rendahnya rendemen pemasakan.
2.5. Analisis Titrimetri
Titrimetri atau analisis volumetri adalah salah satu cara pemeriksaan jumlah zat kimia yang luas pemakaiannya. Hal ini disebabkan karena beberapa alasan. Pada dasarnya cara titrimetri terdiri dari pengukuran volume larutan pereaksi yang dibutuhkan untuk bereaksi secara stokiometri dengan zat yang akan ditentukan. Larutan perekasi ini biasanya diketahui kepekatannya dengan pasti dan disebut pentiter atau larutan baku. Sedangkan proses penambahan pentiter kedalam larutan yang akan ditentukan disebut titrasi. Dalam proses itu bagian demi bagian pentiter kedalam larutan yang akan ditentukan dengan bantuan alat yang disebut dengan buret sampai mencapai titik kesetaraan. Titik kesetaraan adalah titik pada saat pereaksi dan zat yang ditentukan bereaksi sempurna secara stokiometri. Volume pentiter yang terpakai untuk mencapai titik kesetaraan ini disebut volume kesetaraan. Dengan mengetahui volume kesetaraan, kadar pentiter dan faktor stokiometri dapat, maka jumlah zat yang ditentukan dapat dihitung dengan mudah.
Saat terjadinya perubahan warna indikator dalam proses titrasi disebut titik akhir titrasi. Pada saat titik akhir titrasi tercapai, titrasi harus dihentikan. Makin kecil perbedaan antara titik akhir titrasi dengan titik kesataraan, makin kecil kesalahan titrasi. Agar proses titrasi dapat berjalan dengan baik sehingga memberikan hasil pemeriksaan yang teliti dan tepat, maka persyaratan berikut perlu diperhatikan dalam setiap titrasi :
1. Interaksi antara pentiter dan zat yang ditentukan harus berlangsung secara stokiometri dengan faktor stokiometrinya berupa bilangan bulat.
3. Interaksi antara pentiter dan zat yang ditentukan harus berlangsung secara terhitung. Reaksi harus sempurna pada titik kesetaraan.
2.6. Larutan Baku
Beberapa larutan baku dapat dibuat secara langsung dengan melarutkan sejumlah zat murni didalam pelarut sampai volume tertentu. Zat-zat yang dapat digunakan sebagai zat baku utama harus memenuhi persyaratan berikut :
1. Zat itu harus sangat murni atau harus dapat dimurnikan.
2. Susunan kimia zat itu harus tepat sesuai dengan rumusnya, tidak boleh berubah susunan kimianya pada saat pengeringan dengan suhu tinggi dan tidak boleh menyerap air dan karbondioksida dari udara.
3. Zat itu harus bereaksi dengan zat yang ditentukan secara stokiometri, cepat dan terukur.
4. Harus mempunyai bobot tara yang tinggi, karena zat seperti ini akan diperlukan dalam jumlah yang besar sehingga kesalahan penimbangan akan menjadi lebih kecil.
Zat-zat yang memenuhi syarat tersebut sebagai zat baku utama tidak banyak jumlahnya. Karena itu larutan pentiter biasanya dibuat dari zat yang tidak memenuhi semua persyaratan diatas (Rivai, 1995).
