DELIGNIFIKASI KULIT KOPI MENJADI BAHAN BAKU PULP DENGAN METODE ORGANOSOLV.

(1)

SKRIPSI

Oleh:

Kanidia Kunta Dena Nurseta

0931010021

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR

SURABAYA

2013

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(2)

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Sebagai Persyaratan

Dalam Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Kimia

Oleh:

Kanidia Kunta Dena Nurseta

0931010021

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR

SURABAYA

(3)

(4)

(5)

(6)

Karunia dan Rahmat-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan skripsi

ini.

Penelitian ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi oleh

mahasiswa tingkat akhir sebelum dinyatakan lulus sebagai Sarjana Program Studi

Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional

“Veteran” Jawa Timur.

Pada kesempatan ini penyusun melakukan penelitian dengan judul

“Delignifikasi Kulit Kopi Menjadi Bahan Baku Pulp Dengan Metode

Organosolv”. Terima kasih sebesar-besarnya penyusun tujukan kepada semua

pihak yang telah membantu penelitian hingga tersusunnya laporan ini, terutama

kepada:

1. Bapak Ir. Sutiyono, MT. selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri,

Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.

2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT. selaku Ketua Program Studi Teknik Kimia,

Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional

“Veteran” Jawa Timur, serta selaku Dosen penguji penelitian.

3. Ibu Ir. Luluk Edahwati, MT. selaku Dosen pembimbing dalam penelitian

ini.

4. Ibu Ir. Tjatoer Welasih, MT. selaku Dosen penguji penelitian.

5. Kedua orang tua yang telah memberikan dukungan moril dan material

dalam pelaksanaan dan penyusunan laporan penelitian.

6. Kepada teman-teman yang telah memberikan bantuan, dukungan, dan

informasi dalam penyusunan laporan penelitian ini.

7. Semua pihak yang tidak dapat dituliskan terperinci yang telah membantu

(7)

ii

Akhir kata, penyusun mohon maaf yang sebesar-besarnya kepada semua

pihak, apabila dalam melaksanakan penelitian dan dalam penyusunan laporan ini

penyusun melakukan kesalahan baik yang disengaja maupun tidak disengaja.

Surabaya, Februari 2013

Penyusun

(8)

Lembar Revisi

Kata Pengantar ... i

Intisari ... iii

Daftar Isi ... iv

Daftar Tabel ... vi

Daftar Gambar ... vii

Daftar Grafik ... viii

BAB I PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang... I-1

I.2. Tujuan Penelitian... I-3

I.3. Manfaat Penelitian... I-3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

II.1. Tinjauan Umum ... II-1

II.2. Kopi ... II-3

II.3. Limbah Kulit Kopi ... II-6

II.4. Pulp ... II-8

II.5. Bahan Pendukung ... II-18

II.6. Landasan Teori ... II-20

II.7. Hipotesa ... II-22

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

III.1. Bahan-bahan yang Digunakan ... III-1

III.2. Alat-alat yang Digunakan ... III-1

III.3. Gambar dan Susunan Alat ... III-2

III.4. Variabel ... III-2

III.5. Prosedur Penelitian ... III-3

III.6. Skema Penelitian ... III-5

(9)

v

V.1. Kesimpulan ... V-1

V.2. Saran ... V-2

DAFTAR PUSTAKA

APPENDIX

LAMPIRAN

(10)

kertas. Namun semakin banyaknya kebutuhan kayu yang semakin meningkat maka diperlukan adanya pembaharuan atau alternatif bahan baku lain yaitu dengan memanfaatkan limbah kulit kopi sebagai bahan baku kertas ( pulp ).

Kopi mempunyai peranan yang cukup besar bagi sektor perkebunan di Indonesia, karena biji kopi termasuk salah satu komoditi unggulan. Limbah kulit buah kopi hanya digunakan sebagai bahan pakan ternak saja atau sebagai bahan pembuat pupuk organik, dengan melihat kandungan lignin sebesar 8,67% dan  -selulosa sebesar 41,26% maka seiring berjalannya waktu dan teknologi yang semakin maju kulit buah kopi dapat digunakan sebagai bahan alternatif bahan baku kertas ( pulp ).

Proses pembuatan bahan baku pulp dimulai dengan proses ekstraksi pektin dengan variabel suhu 80oC, kecepatan pengadukan 500 rpm dan waktu pengadukan 75 menit, untuk memisahkan pektin. Kemudian diteruskan dengan proses delignifikasi yang menggunakan metode organosolv. Metode Organosolv adalah proses pemisahan serat dengan menggunakan bahan kimia organik seperti etanol dan metanol. Pada proses delignifikasi variabel yang dijalankan adalah waktu pemasakan 1;1,5;2;2,5;3 jam dengan konsentrasi etanol dan metanol ( v/v ) 10%, 20%, 30%, 40%, dan 50%.

Hasil terbaik dari proses delignifikasi kulit kopi menjadi bahan baku pulp dengan metode organosolv adalah pada konsentrasi etanol 40% ( v/v ) dengan waktu pemasakan selama 2,5 jam didapatkan kadar lignin sebesar 3,11%, hal ini memenuhi syarat sebagai bahan baku pulp yaitu kadar lignin dibawah 20%.

(11)

Program St udi S - 1 Teknik K imia Fakult as Teknologi I ndust ri - U P N “Vet eran” Jawa t imur

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Indonesia merupakan salah satu produsen kertas yang berencana menjadi

produsen pulp dan kertas terbesar dunia ( Syafii, 2000 ). Saat ini, produksi kertas

Indonesia menduduki peringkat ke-12 dunia, dengan pangsa pasar 2,3% dari total

produksi dunia yang mencapai 318,2 juta ton pertahun ( wartaekonomi, 2011 ).

Di tahun 2012, kebutuhan proyeksi kertas dunia akan naik sampai 425 juta ton per

tahun.

Pembuatan pulp dan kertas di Indonesia pada umumnya menggunakan

kayu hutan seperti pinus. Eksploitasi hutan yang terus menerus menimbulkan

banyak masalah terutama penggundulan hutan dan isu pemanasan global serta

semakin menipisnya cadangan kayu dan luas hutan di Indonesia ( Biro, 2001,

Disperindag dan APKI, 2001, Barr, 2001 ). Laju kerusakan hutan pada periode

2001-2004 meningkat menjadi 3,6 juta hektar pertahun karena penggunaan kayu

untuk industri pulp ( Kompas, 2009 ). Maka pemerintah perlu mencari alternatif

bahan baku lain yang dapat dimanfaatkan menjadi bahan baku pulp dan kertas.

Selain bahan baku, pemerintah juga perlu mencari alternatif proses dari

pembuatan pulp dikarenakan dari proses pembuatan pulp yang sekarang dilakukan

di pabrik-pabrik pulp dan kertas limbah yang dihasilkan dapat mencemari

lingkungan. Adapun proses pembuatan pulp itu sendiri ada 3 macam, antara lain

proses mekanis ( mechanical process ), semi kimia ( kombinasi kimia dan

mekanis ) dan kimia.

Di Indonesia sendiri banyak pabrik-pabrik menggunakan proses kimia

seperti proses sulfat ( kraft ), proses sulfit, proses soda dan proses nitrat. Banyak

dari proses tersebut limbah yang dihasilkan dari pembuatan pulp dapat mencemari

lingkungan. Oleh karena itu, ide untuk menggunakan bahan dan pelarut organik

(12)

yang ramah lingkungan pun bermunculan. Salah satunya menggunakan proses

Organosolv. Proses Organosolv adalah proses pemisahan serat dengan

menggunakan bahan kimia organik seperti misalnya metanol, etanol, aseton, asam

asetat, dan lain-lain.

Di Indonesia sudah banyak berbagai percobaan yang dilakukan untuk

mencari alternatif yang paling ekonomis dan ramah lingkungan untuk diolah

menjadi pulp. Adapun beberapa peneliti terdahulu yang sudah melakukan

penelitian di bidang ini seperti Sri Hidayati, S.TP.,M.P. ( 2000 ) telah meneliti

ampas tebu limbah lignoselulosa yang dihasilkan oleh pabrik gula yang

menggunakan proses Acetocell. Beliau mendapatkan hasil kadar sellulosa sebesar

59,23%. Selain itu, Enny Kriswiyanti ST, ( 2001 ) mempelajari tentang

menggunakan proses Organosolv pada delignifikasi enceng gondok yang

menggunakan pelarut organik yang ramah lingkungan. Hal yang sama juga

dilakukan oleh peneliti Ruly Aditya Santoso ST, ( 2010 ) beliau menggunakan

bahan dari kulit coklat untuk di delignifikasi dengan proses Organosolv dan

pelarut metanol. Dari hasil penelitian tersebut dengan menggunakan proses

Organosolv didapat hasil sellulosa yang cukup tinggi yaitu sebesar 52,78%.

Dari peneliti terdahulu didapatkan bahwa selain bahan-bahan yang dipakai

para peneliti, dapat juga digunakan limbah yang mengandung sellulosa. Salah satu

limbah tersebut adalah kulit buah kopi. Dalam penelitian kali ini bahan yang

digunakan adalah kulit buah kopi sebagai alternatif bahan pembuat pulp.

Kulit buah kopi ( Coffea sp.) terdapat sebagai limbah pada industri kopi.

Kopi mempunyai peranan yang cukup besar bagi sektor perkebunan di Indonesia,

karena biji kopi termasuk salah satu komoditi unggulan. Sejarah mencatat bahwa

penemuan kopi sebagai minuman berkhasiat dan berenergi pertama kali

ditemukan oleh Bangsa Ethiopia di benua Afrika sekitar 3000 tahun ( 1000 SM )

yang lalu. Kopi kemudian terus berkembang hingga saat ini menjadi salah satu

minuman paling populer di dunia yang dikonsumsi oleh berbagai kalangan

(13)

Program St udi S - 1 Teknik K imia Fakult as Teknologi I ndust ri - U P N “Vet eran” Jawa t imur

kopi per tahunnya. Kulit buah kopi hanya digunakan sebagai bahan pakan ternak

saja atau sebagai bahan pembuat pupuk organik, dengan melihat kandungan serat

kasar 65,2% maka seiring berjalannya waktu dan teknologi yang semakin maju

kulit buah kopi dapat digunakan sebagai bahan alternatif pembuat pulp dan kertas.

I.2. Tujuan Penelitian

Penelitian delignifikasi kulit kopi menjadi pulp dengan metode organosolv

mempunyai tujuan, yaitu:

1. Mengetahui kadar lignin dari kulit kopi.

2. Mendelignifikasi kulit kopi menjadi pulp dengan metode organosolv

menggunakan bahan organik yang ramah lingkungan yaitu etanol dan

metanol.

3. Menentukan pelarut, waktu, dan konsentrasi yang terbaik dalam memperoleh

lignin tertinggi.

I.3. Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini antara lain:

1. Memanfaatkan kulit kopi yang berlimpah sekaligus meningkatkan nilai

ekonominya.

2. Dapat menentukan kadar lignin tertinggi dari kulit kopi.

3. Mengetahui proses delignifikasi kulit kopi menjadi bahan baku pulp secara

efisien.

(14)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1. Tinjauan Umum

Kertas pertama kali diciptakan oleh bangsa Cina. Tsai Lun adalah orang

yang menemukan kertas yang dibuat dari bahan bambu yang mudah didapatkan di

Cina pada tahun 101 Masehi. Penemuan ini kemudian menyebar ke Jepang dan

Korea seiring dengan menyebarnya bangsa Cina ke timur dan berkembangnya

peradaban di kawasan itu, walaupun sebenarnya cara pembuatan kertas pada

awalnya merupakan hal yang sangat dirahasiakan.

Teknik pembuatan kertas jatuh ke tangan orang-orang Arab pada masa

Abbasiyah setelah kalahnya pasukan Dinasti Tang dalam Pertempuran Sungai

Talas pada tahun 751 Masehi. Para tawanan perang mengajarkan cara pembuatan

kertas kepada orang-orang arab, sehingga kemudian muncullah industri-industri

kertas disana.

Teknik pembuatan kertas kemudian juga menyebar ke Italia dan India lalu

Eropa khususnya setelah Perang Salib dan jatuhnya Grenada dari bangsa Moor ke

tangan Spanyol dan ke seluruh dunia.

Kegiatan utama dalam industri pulp dan kertas adalah proses pulping

( proses pembuatan pulp ) dan proses bleaching ( proses pemutihan pulp ). Saat

ini sebagian besar teknologi pulping yang digunakan dalam industri pulp dan

kertas di Indonesia adalah proses kraft atau proses sulfat yang memang

merupakan proses paling banyak digunakan di seluruh dunia.

Proses kraft diakui mempunyai banyak segi positif, antara lain mampu

mengolah semua jenis bahan baku dengan berbagai macam kualitas dan dapat

(15)

Program St udi S – 1 Teknik K imia Fakult as Teknologi I ndust ri - U PN “Vet eran” Jawa timur

konvensional ini juga mempunyai beberapa kelemahan, salah satunya adalah

kontribusinya terhadap pencemaran lingkungan.

Tuntutan masyarakat akan teknologi ramah lingkungan semakin

meningkat, baik di tingkat nasional maupun internasional, tentu saja tidak bisa

diakomodasi dengan menggunakan proses kraft. Bahkan, ada sinyalemen bahwa

masyarakat internasional untuk tidak membeli pulp apabila dalam proses

produksinya tidak menggunakan teknologi bersih.

Agar produksi pulp yang dihasilkan dapat diterima di pasar internasional,

maka harus dilakukan usaha-usaha pencarian teknologi alternatif yang lebih aman

terhadap lingkungan. Penelitian dan pengembangan teknologi dalam bidang pulp

telah banyak dilakukan dengan tujuan menjawab permasalahan lingkungan yang

ditimbulkan oleh industri ini, baik penelitian dalam teknologi pembuatan pulp

maupun dalam teknologi pemutihan pulp.

Penemuan-penemuan dan inovasi teknologi tersebut sebagian sudah ada

yang diterapkan dalam skala industri, sebagian masih dalam taraf uji coba untuk

penyempurnaan dalam skala pilot project, dan sebagian lainnya masih dalam taraf

penelitian dan pengembangan dalam skala laboratorium.

Beberapa inovasi teknologi pulping telah ditemukan dan terbukti lebih

aman terhadap lingkungan. Teknologi tersebut misalnya adalah modifikasi proses

kraft konvensional, kombinasi beberapa proses konvensional ( proses asam ),

penggunaan bahan kimia organik dalam proses pulping ( proses organosolv ), dan

pemanfaatan mikroba dalam proses pulping ( proses bio-pulping ).

Pengembangan teknologi pulping pada saat ini bertujuan terutama untuk

menghasilkan pulp dengan bilangan kappa rendah, sehingga dalam proses

pemutihan pulp lebih aman terhadap pencemaran lingkungan. Di antara inovasi

teknologi dalam proses pulping tersebut, ada teknologi yang bisa dikatakan

bersifat revolusif dan sangat aman terhadap lingkungan serta kemungkinan besar

(16)

bisa memberikan harapan untuk diterapkan dalam skala pabrik di masa depan.

Jenis teknologi pulping tersebut adalah proses Organosolv.

Ada beberapa proses pengolahan pulping di dunia. Proses kimia

menggunakan soda/pulping sulfat merupakan salah satu proses pengolahan ampas

tebu menjadi pulp yang saat ini banyak digunakan. Keuntungan proses ini adalah

biayanya lebih murah dan hampir semua bahan baku dapat menghasilkan pulp

dengan kekuatan yang sangat baik. Tetapi proses ini menimbulkan pencemaran

lingkungan karena lindi hitam yang tinggi dan kemampuan daur ulang

rendah. Sementara itu tuntutan masyarakat, baik ditingkat nasional dan

internasional, akan mutu lingkungan semakin gencar. Industri pulp dihadapkan

pada kenyataan yang menunjukkan bahwa industri ini merupakan salah satu

industri yang mencemari lingkungan hidup yang berat ( Syafii, 2000; Suratmaji,

2001; KLH, 2005 ).

Oleh karena itu, agar produksi pulp tersebut dapat diterima di pasar

internasional, maka usaha-usaha pencarian teknologi alternatif yang ramah

lingkungan harus dilakukan salah satunya dengan metode Organosolv. Proses ini

menggunakan bahan-bahan organik seperti alkohol, asam asetat dan phenol, yang

dikenal dengan proses organosolv.

Penggunaan bahan-bahan organik dalam proses pembuatan pulp memiliki

beberapa keunggulan antara lain, yaitu bebas senyawa sulfur, impregnasi senyawa

pelarut organik lebih baik dari pelarut anorganik, dan proses daur ulang limbah

lebih mudah dan murah dengan kemurnian cukup tinggi, selain itu rendemen pulp

yang dihasilkan lebih tinggi dan dapat diperoleh hasil samping berupa lignin dan

furfural dengan kemurnian yang relatif tinggi dan ekonomis dalam skala yang

relatif kecil.

II.2. Kopi

Kopi ( Coffea sp. ) adalah kelompok tumbuhan berbunga dari genus

(17)

Program St udi S – 1 Teknik K imia

Rubiacceae ini tersebar di berbagai negara seperti Brazil, Kolombia, Ethiopia,

Uganda, India dan Indonesia. Perkebunan kopi di Indonesia umumnya terdapat di

Pulau Jawa, terutama Jawa Tengah dan Jawa Timur serta Pulau Sumatra. Untuk

pertumbuhan yang optimum kopi sebaiknya ditanam pada daerah dengan

ketinggian sekitar 300-1700 m di atas permukaan laut, temperatur sekitar 16-26oC dan curah hujan sekitar 1500-2000 mm per tahun.

Tiga spesies kopi yang banyak dibudidayakan karena memiliki nilai

ekonomi yang tinggi adalah kopi arabika ( Coffea Arabica ), kopi robusta

( Coffea canephora var Robusta ) dan kopi Liberia ( Coffea Liberica ).

Gambar II.2.1. Buah Kopi

Biji kopi terletak di dalam buah yang berwarna merah atau ungu, dimana

buah pada umumnya mengandung dua inti yang saling berhimpit. Kopi ( kopi

robusta ) mempunyai ciri fisik: panjang 6-8 mm, lebar 6-7 mm, perbandingan

panjang dan lebar biji 1-1,15 mm. Selain itu juga mempunyai berat jenis sekitar

44 lb/ft3. Komposisi buah kopi terdiri dari: 1. Epikarp

disebut juga dengan kulit buah, merupakan bagian terluar dari buah kopi.

Komposisi dari epikarp adalah: protein kasar ( 9,17% ), lemak ( 2% ), serat

( 27,65% ), gula reduksi ( 12,4% ), gula non reduksi ( 2,02% ), tanin ( 4,47% ),

pektin total ( 6,52% ), abu ( 3,63% ), N bebas ( 57,85% ).

(18)

2. Mesokarp

disebut juga dengan daging buah, merupakan bagian yang berasa agak manis, dan

mempunyai kandungan air yang cukup tinggi. Mesokarp mengandung beberapa

nutrien, yaitu pektin ( 38,70% ), gula total ( 45,80% ) dan air ( 15,5% ).

Persentase gabungan antara epikarp dan mesokarp adalah sebesar 40,17% dari

buah kopi glondong.

3. Endokarp

atau kulit tanduk, merupakan lapisan kulit kopi paling keras, tersusun oleh

selulosa dan hemiselulosa. Komposisi endokarp adalah: protein kasar ( 2,20% ),

serat kasar ( 60,24% ), hemiselulosa ( 7,58% ), abu ( 3,30% ).

4. Spermoderm

disebut juga dengan kulit ari, merupakan kulit yang tipis dan menempel pada biji

kopi. Kulit ari mengandung asam khlorogenat dan lemak. Persentase gabungan

antara endokarp dan spermoderm adalah sebesar 17,40% dari buah kopi

glondong.

5. Endosperm

atau keping biji, merupakan bagian buah kopi yang diambil manfaatnya untuk

diolah menjadi kopi bubuk. Persentase endosperm adalah 49,42% dari buah kopi

glondong. Komposisi endosperm dalam persen berat kering adalah: serat kasar

( 27,2% ), lemak ( 10,6-12,6 % ), protein kasar ( 3-13,5 % ), gula reduksi

( 6-10 % ), gula non reduksi ( 0,32-1,08% ), karbohidrat ( 4,47 % ), abu ( 3,8 % ),

kafein ( 9 % ), asam khlorogenat ( 6-10 % ).

(19)

Gambar II.2.2. Struktur Lapisan Penyusun Buah Kopi

Keterangan gambar:

1. Inti biji

2. Biji ( endosperm )

3. Silver skin ( testa, epidermis )

4. Parchment ( hull, endocarp )

5. Lapisan pektin

6. Kulit ( mesocarp )

7. Kulit terluar ( pericarp, exocarp )

II.3. Limbah Kulit Kopi

Limbah kopi dibedakan menjadi dua macam, yaitu limbah pada

pengolahan kopi merah ( masak ) dan limbah pengolahan kopi hijau ( mentah ).

Pada suatu proses pengolahan kopi akan menghasilkan 65% biji kopi dan 35%

limbah kulit kopi. Limbah kulit kopi selama ini tidak mengalami pemrosesan di

pabrik karena yang digunakan hanya biji kopi yang kemudian dijadikan bubuk

kopi instan. Namun saat ini kulit kopi sudah dapat dimanfaatkan oleh masyarakat.

Kulit cangkang kopi atau yang disebut Parchment ( hull, endocarp ) digunakan

untuk pakan ternak dan kulit buah kopi dibiarkan menumpuk disekitar area

perkebunan hingga menjadi pupuk kompos.

(20)

Berikut ini adalah gambar limbah kulit kopi merah dibiarkan menumpuk

di sekitar area produksi kopi.

Gambar II.3.1. Limbah Kulit Kopi

Kandungan zat nutrisi yang terdapat pada kulit kopi, seperti dapat kita

lihat pada tabel di bawah ini.

Tabel II.3.1. Kandungan Zat Nutrisi pada Kulit Kopi

No. Zat nutrisi Prosentase

(21)

II.4. Pulp

Pulp adalah produk utama kayu, terutama digunakan untuk pembuatan

kertas, tetapi pulp juga diproses menjadi berbagai turunan sellulosa, seperti rayon

dan selofan. Pulp sering juga disebut hasil pemisahan serat dari bahan baku

berserat ( kayu maupun non kayu ) melalui berbagai proses pembuatannya

( mekanis, semi kimia, dan kimia ). Tujuan utama pembuatan pulp kayu adalah

untuk melepaskan serat-serat yang dapat dikerjakan secara kimia, atau secara

mekanik atau dengan kombinasi keduanya. ( Haikumaruao, 2011 )

Syarat-syarat bahan baku yang digunakan dalam pulp, yakni:

1. Berserat

2. Kadar alpha sellulosa lebih dari 40%

3. Kadar ligninnya kurang dari 25%

4. Kadar air maksimal 10%

5. Memiliki kadar abu yang kecil. ( Stephenson, 1950 )

II.4.1 Pengelompokan Pulp

Menurut komposisinya, pulp dikelompokkan menjadi tiga jenis, yaitu :

1. Pulp kayu ( Wood Pulp )

Pulp kayu adalah pulp yang berbahan baku kayu, pulp kayu dibedakan

menjadi:

 Pulp kayu lunak ( Soft Wood Pulp )

Jenis kayu lunak yang umum digunakan berupa jenis kayu berdaun jarum

( Needle Leaf ) seperti Pinus Merkusi, Agatis Loranthifolia, dan Albizza

Folcata.

(22)

 Pulp kayu keras ( Hard Wood Pulp )

Pada umumnya serat ini terdapat pada jenis kayu berdaun lebar

( long leaf ) seperti kayu Oak ( Kirk Othmer, 1978 ).

2. Pulp bukan kayu ( Non Wood Pulp )

Pada saat ini pulp non kayu yang dihasilkan digunakan untuk

memproduksi kertas meliputi percetakan dan kertas tulis, linerboard,

medium berkerut, kertas koran, tisu, dan dokumen khusus. Pulp non kayu

yang umum digunakan biasanya merupakan kombinasi antara pulp non

kayu dengan pulp kayu lunak kraft atau sulfit yang ditambahkan untuk

menaikkan kekuatan kertas. Karakteristik bahan non kayu mempunyai

sifat fisik yang lebih baik daripada kayu lunak dan dapat digunakan

didalam jumlah yang lebih rendah bila digunakan sebagai pelengkap

sebagai bahan pengganti bahan kayu lunak. Sumber serat non kayu

meliputi:

 Limbah pertanian dan industri hasil pertanian seperti jerami padi, gandum, batang jagung, limbah kelapa sawit.

 Tanaman yang tumbuh alami seperti alang-alang dan rumput-rumputan.  Tanaman yang diolah, seperti serat daun, dan serat dari batang.

3. Pulp Kertas Bekas

Ada empat macam komponen utama yang terdapat dalam non kayu dan

tumbuhan yaitu sellulosa, hemisellulosa, lignin, dan pektin.

1. Sellulosa

Sellulosa adalah zat karbohidrat yang merupakan struktur dasar sel-sel

tanaman dengan kadar 40-50%. Rumusan molekul sellulosa adalah

(23)

bertingkat tinggi hingga organisme primitif seperti lumut dan rumput laut.

Sellulosa tidak larut dalam air maupun zat pelarut organik dan mempunyai daya

tarik yang tinggi. Sellulosa merupakan bahan dasar dari banyak produksi

teknologi kertas, dan serat. Sifat serat sellulosa adalah :

 Memiliki kekuatan tarik yang tinggi.  Mampu membentuk jaringan.

 Tidak mudah larut dalam air, alkali dan pelarut organik.  Relatif tidak berwarna.

 Memiliki kemampuan mengikat yang lebih kuat.

Tabel II.4.1.1. Komposisi Kimia Serat Alam

Nama Selulosa Hemiselulosa Lignin Keterangan

Abaka 60-65 6-8 5-10 Pisang

Sumber: Natural Organic Fiber by Hans Lilhot ( Isroi, 2008 )

(24)

Sellulosa dapat dipisahkan menjadi tiga bagian, yaitu alpha, beta, dan

gamma sellulosa. Pemisahan dapat dilakukan dengan larutan soda 8,3%.

 Alpha Cellulosa ( α – cellulosa )

Adalah rantai panjang sellulosa yang kelarutannya dalam alkali terbatas. Jenis

sellulosa ini tidak dapat larut dalam NaOH 17,5% pada suhu kamar.

 Beta Cellulosa ( β – cellulosa )

Mempunyai derajat polarisasi yang lebih pendek dari alpha sellulosa dan dapat

diendapkan kembali dengan menambah asam asetat encer, larut dalam larutan

NaOH 17,5%.

 Gamma Cellulosa ( γ – cellulosa )

Gamma cellulosaa dan beta cellulosa mempunyai sifat hidrofilik yang lebih besar

dari pada alpha cellulosa. Gamma cellulosa dapat larut pada arutan NaOH 17,5%.

Adapun faktor yang membuat selulosa disenangi untuk produksi pulp dan

kertas adalah:

1. Jumlahnya berlimpah, dapat melengkapi, dan mudah dipanen dan

dipindah-pindahkan dan akibatnya bahan ini murah harganya.

2. Zat ini umumnya berbentuk serat, dan kekuatan tariknya benar-benar

tinggi.

3. Zat ini bisa menarik air, yang mempermudah persiapan mekanik dari

serat-serat atau ikatan-ikatan serat ketika campuran serat tadi dikeringkan.

4. Zat ini tidak dapat larut dalam air dan pelarut-pelarut organik.

5. Tahan terhadap sejumlah bahan kimia yang menyebabkan dapat diisolasi

dan dimurnikan dari kayu yang merupakan sumber utama sellulosa.

(25)

Tabel II.4.1.2. Komposisi Bahan Baku Kertas dalam Industri

Kandungan Kadar

Selulosa 45%

Hemiselulosa 30%

Lignin 20%

Extractiver 5%

Sumber: PT. Tjiwi Kimia, Mojokerto ( Tim Puslitbang Indhan Balitbang Dephan,

2010 )

2. Hemisellulosa

Hemisellulosa merupakan heteropolisakarida yang tersusun atas berbagai

unit gula dengan rantai molekul lebih pendek dari sellulosa dan bercabang dengan

kadar 20-35%. Hemisellulosa larut dalam alkali dan hidrolisis asam, dapat

menyerap air, namun tidak larut dalam air namun lebih mudah larut daripada

sellulosa, dan dapat diisolasi dari kayu dengan ekstraksi serta merupakan salah

satu bagian penting dalam pembuatan pulp.

Hemisellulosa berfungsi sebagai pelapis antar serat sehingga degradasi

hemisellulosa menyebabkan rendahnya kekuatan antar serat, kandungan

hemisellulosa dalam pulp akan mempermudah pembentukan fibril serat

( fibrilasi ) selama penggilingan. Hal ini disebabkan oleh struktur non kristal,

berat molekul yang rendah dan rantai yang bercabang. Struktur non bercabang

juga akan menyebabkan hemisellulosa lebih reaktif terhadap alkali dan hirolisis

asam dibandingkan dengan sellulosa, sehingga komponen ini memiliki DP

( Derajat Polimer ) yang rendah mengakibatkan bahan kimia pemasak mudah

memutuskan dan melarutkannya dalam larutan. ( Isroi, 2008 )

3. Lignin

Lignin adalah salah satu komponen penyusun tanaman. Lignin berguna

dalam kayu seperti lem atau semen yang mengikat sel-sel lain dalam satu kesatuan

sehingga bisa menambah support dan kekuatan kayu ( mechanical strength ) agar

(26)

bisa kelihatan kokoh dan berdiri tegak. Lignin terbentuk dari gugus aromatik yang

saling dihubungkan dengan rantai alifatik yang terdiri dari 2-3 karbon. Lignin

dapat juga mengurangi daya swelling ( pengembangan ) buah dan ikatan antar

buah. ( Sugesty, 1986 )

Lignin di dalam tanaman berfungsi sebagai perekat sellulosa dalam

tanaman yang perlu dipisahkan dalam proses isolasi sellulosa. -sellulosa akan

mempunyai sifat fisik yang baik apabila kandungan lignin dapat dikurangi karena

sifat lignin yang kaku dan rapuh. Lignin dapat mempengaruhi dalam hal

pembentukan ikatan antar serat dan dapat menurunkan derajat putih. ( Sugesty,

1986 )

Lignin didalam kayu memiliki persentase yang berbeda tergantung dari

jenis kayu:

a. Softwood mengandung 27-33%

b. Hardwood mengandung 16-24 %

c. Non-wood fibers seperti jerami, baggase, rumput, bambu mengandung

11-20%

Hilangnya Lignin

Semua pulp akan mengalami perubahan brightness ( kecerahan ) seiring

dengan lama waktu penyimpanan. Pulp biasanya akan berubah menjadi kuning.

Laju penurunan brightness dengan waktu bervariasi dalam range yang cukup luas.

Sebagian pulp akan stabil dan biasanya bertahun-tahun kemudian baru akan

berubah menjadi kuning. Sebagian lagi hanya dalam hitungan bulan akan berubah

menjadi kuning dan bahkan yang dalam hitungan hari sudah berubah. Lignin

bukan penyebab utama pada perubahan warna ini jika pulpnya hanya mengandung

sedikit lignin. ( S, Yoky Edi, 2009 )

Tapi walau bagaimanapun lignin yang terkandung dalam jumlah besar

(27)

itu efektivitas penghilangan lignin pada tahap klorinasi juga merupakan faktor

yang sangat menentukan dalam proses perubahan warna. ( S, Yoky Edi, 2009 )

Memang pada awalnya ada dugaan perubahan warna pada pulp selama

penyimpanan disebabkan oleh lignin. Ternyata setelah dilakukan penelitian,

penyebab utamanya adalah kandungan sellulosa pulp itu sendiri yang

menyebabkan perubahan warna. Adanya gugus karbonil dan karboksil pada

sellulosa merupakan penyebab utama terjadinya perubahan warna. Penghilangan

gugus karbonil dan karboksil ini dengan proses oksidasi dan reduksi akan

meningkatkan kestabilan warna. Perubahan warna juga disebabkan oleh

temperatur, humidity, hemiselulosa, resin, logam-logam seperti rosin, alum, lem

dan starch. ( S, Yoky Edi, 2009 )

II.4.2. Proses Pembuatan Pulp

Proses pembuatan pulp secara komersial dapat diklasifikasikan dalam

proses mekanis, semi kimia ( kombinasi kimia dan mekanis ) dan kimia. Produk

yang dihasilkan mempunyai karakteristik yang berbeda. Pemilihan jenis proses

pembuatan pulp tergantung kepada spesies kayu yang tersedia dan penggunaan

akhir dari pulp yang diproduksi. Proses kimia mendominasi hampir seluruh dunia.

1. Proses Mekanis ( Mechanical Process )

Proses mekanis mempunyai sifat-sifat yang berlainan dengan pulp kimia.

Sifat-sifat pulp mekanis umumnya merupakan sifat-sifat asli yang diperoleh dari

bahan bakunya. Pada pembuatan pulp mekanis, lignin tidak dihilangkan atau

sebagian saja dihilangkan sehingga mempunyai kandungan serat utuh yang lebih

sedikit, bersifat kaku dan pendek. Bahan dasar berupa kayu lunak, potongan kayu

di grinding selanjutnya serat-serat dipisahkan. Keuntungan dari pembuatan pulp

secara mekanik yaitu tidak memerlukan bahan-bahan kimia. Kerugian dari proses

berupa:

 Memerlukan power/tenaga yang besar.

(28)

 Serat yang dihasilkan kurang murni.  Serat banyak mengalami kerusakan.

2. Proses Semi Kimia ( Semi Chemical Process )

Proses semi kimia merupakan kombinasi dari proses mekanis dan kimia.

Serpihan kayu atau tanaman berserat lainnya terlebih dahulu dilunakkan sebagian

dengan bahan kimia kemudian diikuti dengan aksi mekanis.

3. Proses Kimia ( Chemical Process )

Proses pembuatan pulp kimia adalah dengan mendegradasi lignin yang

mengikat serat sellulosa satu sama lain menjadi molekul yang lebih kecil yang

dapat larut sebagai lindi hitam. Serat yang dihasilkan lebih utuh dan panjang,

lebih fleksibel dan lebih kuat dari pada pulp mekanis. Formasi lembaran pulp

kimia lebih baik, lebih teratur, lebih rata, dan lebih kompak daripada lembaran

pulp mekanis. Macam-macam proses pembuatan pulp secara kimia:

a. Proses Sulfat ( kraft )

Merupakan proses pemasakan dengan metode proses basa. Larutan perebusan

yang digunakan adalah 5,86% NaOH, 17,1% Na2S dan 14,3% Na2CO3. Proses ini

disebut juga dengan proses kraft. Hasil pulp relatif baik daya tariknya, tetapi

warna kurang baik sehingga sulit untuk diputihkan. ( Austin, G.T, 1975 )

b. Proses Sulfit

Merupakan proses pemasakan dengan metode asam. Bahan baku dalam proses ini

adalah kayu lunak. Larutan perebus yang digunakan adalah 7% berat SO2, 4,5%

H2SO4, Mg(H2SO3)2 dan 2,5% berat Ca(HSO3)2. Proses pemasakan dijalankan

(29)

Pulp yang dihasilkan berwarna keruh, tetapi mudah dipucatkan. Kerugian yang

timbul adalah larutan pemasak menggunakan bahan dasar kation kalsium, yang

akan mempersulit dalam mengambilnya. Kalsium akan menyebabkan kerak pada

alat-alat pemasak. ( Austin, G.T, 1975 )

c. Proses Soda

Merupakan proses pemasakan dengan metode proses basa. Larutan perebus yang

digunakan adalah NaOH. Proses ini sangat cocok digunakan untuk bahan baku

non-kayu. Pada proses soda, proses soda lebih menguntungkan dari segi teknis

dan ekonomis dibandingkan dengan menggunakan proses lain, karena tidak

membuat limbah yang begitu berbahaya di lingkungan sekitar. ( Sugesty, S &

Tjahjono T, 1997 )

d. Proses Nitrat

Penggunaan asam nitrat sebagai larutan pemasak telah mendapatkan perhatian

dalam beberapa tahun dan terus dikembangkan. Pada proses ini bahan baku

Proses Organosolv adalah proses pemisahan serat dengan menggunakan bahan

kimia organik seperti misalnya metanol, etanol, aseton, asam asetat, dan lain-lain.

Proses ini telah terbukti memberikan dampak yang baik bagi lingkungan dan

sangat efisien dalam pemanfaatan sumber daya hutan.

Dengan menggunakan proses organosolv diharapkan permasalahan lingkungan

yang dihadapi oleh industri pulp dan kertas akan dapat diatasi. Hal ini karena

proses organosolv memberikan beberapa keuntungan, antara lain yaitu rendemen

pulp yang dihasilkan tinggi, daur ulang lindi hitam dapat dilakukan dengan

(30)

mudah, tidak menggunakan unsur sulfur sehingga lebih aman terhadap

lingkungan, dapat menghasilkan by-products ( hasil sampingan ) berupa lignin

dan hemisellulosa dengan tingkat kemurnian tinggi. Ini secara ekonomis dapat

mengurangi biaya produksi, dan dapat dioperasikan secara ekonomis pada

kapasitas terpasang yang relatif kecil yaitu sekitar 200 ton pulp per hari.

Penelitian mengenai penggunaan bahan kimia organik sebagai bahan pemasak

dalam proses pulping sebenarnya telah lama dilakukan. Ada berbagai macam

jenis proses organosolv, namun yang telah berkembang pesat pada saat ini

adalah proses alcell ( alcohol cellulose ) yaitu proses pulping dengan

menggunakan bahan kimia pemasak alkohol, proses acetocell ( menggunakan

asam asetat ), dan proses organocell ( menggunakan metanol ).

Proses alcell telah memasuki tahap pabrik percontohan di beberapa negara

misalnya di Kanada dan Amerika Serikat, sedangkan proses acetocell mulai

diterapkan dalam beberapa pabrik di Jerman pada tahun 1990-an. Proses alcell

yang telah beroperasi dalam skala pabrik di New Brunswick ( Kanada ) terbukti

mampu manghasilkan pulp dengan kekuatan setara pulp kraft, rendemen tinggi,

dan sifat pendauran bahan kimia yang sangat baik. ( Anonim, 2011. Proses

Pembuatan Pulp )

Seorang peneliti, Sri Hidayati, S.T.P., M.P., ( 2000 ). Lembaga penelitian Unila

telah meneliti ampas tebu limbah lignosellulosa yang dihasilkan oleh pabrik gula,

dengan proses Acetocell, menggunakan suhu pemasakan 160oC diperoleh pada perlakuan dengan konsentrasi larutan pemasak ( asam asetat ) 80% (v/v) dan rasio

larutan pemasak ampas tebu, 8:1 dengan rendemen 57,36%, kadar sellulosa

59,23%, hemisellulosa 15,68%, kadar lignin 19,74% dan bilangan kappa 26,63.

Artati, Enny Kriswiyanti ST., penelitian ini mempelajari tentang proses

organosolv pada delignifikasi enceng gondok menggunakan 2 pelarut etanol dan

asam asetat. Pada penelitian ini, batang enceng gondok dilakukan pengadukan

dengan kecepatan 900 rpm. Perbandingan berat sampel dan volume larutan

(31)

proses delignifikasi dengan menggunakan larutan pemasak etanol 40% ( v/v )

pada pH larutan 2 dan waktu pemasakan 2 jam dengan kadar sellulosa 69%, untuk

larutan pemasak asam asetat 50% pada penambahan katalis 20 ml dan waktu

pemasakan juga 2 jam dan kadar sellulosa 50%.

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses delignifikasi ini adalah:

1. Waktu pemasakan, dipengaruhi oleh lignin semakin besar konsentrasi lignin

semakin lama waktu pemasakan dan kisaran waktu pemasakan antara 1-4 jam.

2. Konsentrasi larutan pemasak, jika kadar lignin besar maka konsentrasi larutan

pemasak juga harus besar.

3. Pencampuran bahan, dipengaruhi oleh pengadukan. Dengan pengadukan, akan

dapat meratakan larutan dengan bahan baku yang akan dipisahkan ligninnya.

4. Perbandingan larutan pemasak dengan bahan baku, didasarkan pada

perbandingan larutan pemasak dengan bahan baku. Semakin kecil

perbandingan larutan pemasak dengan bahan baku maka lignin yang

didegradasi akan kecil juga.

5. Ukuran bahan, semakin besar ukuran bahan maka semakin lama waktu

prosesnya.

6. Suhu dan tekanan, semakin besar suhu dan tekanan maka semakin cepat waktu

prosesnya, kisaran suhunya antara 100oC-110oC dan untuk tekanannya 1 atm. ( Fox, Apry Shinsetsu Silver, 2010 )

II.5. Bahan Pendukung

 Aquadest

Aquadest adalah cairan jernih yang diperoleh melalui proses destilasi

( penyulingan ) air ledeng. Aquadest biasa digunakan sebagai pelarut pada sediaan

farmasi non-parenteral. Aquadest adalah air murni ( H2O ) yang memiliki

kandungan logam 0 ppm dan mempunyai pH 7 ( netral ). Sifat fisik aquadest

yaitu berwarna bening, tidak berwarna, berupa cairan, sebagai pelarut kristal

(32)

NaOH. Rumus molekul = H2O, massa molar = 18, 0153 g/mol, densitas = 0,958

g/cm3dan fase: cairan. Titik lebur 0oC ( 273, 15 K )( 32oC ), titik didih = 100oC ( 373, 15 K ) ( 212oF ) tidak berbau. ( Trie, Ita, 2012 )

 Asam sitrat

Asam sitrat merupakan asam organik lemah yang ditemukan pada daun dan buah

tumbuhan genus Citrus ( jeruk-jerukan ). Senyawa ini merupakan bahan pengawet

yang baik dan alami, selain digunakan sebagai penambah rasa masam pada

makanan dan minuman ringan. Dalam biokimia, asam sitrat dikenal sebagai

senyawa antara dalam siklus asam sitrat yang terjadi di dalam mitokondria, yang

penting dalam metabolisme makhluk hidup. Zat ini juga dapat digunakan sebagai

zat pembersih yang ramah lingkungan dan sebagai antioksidan. Rumus molekul =

C6H8O7 , berat molekul 192,13 , titik lebur 153oC, ∆Hfo -1543,8 kJ/mol, Cp 226,5

J/(mol.K), densitas 1,665 x 103 kg/m3. ( Wikipedia, 2008 )

 Etanol

Etanol, disebut juga etil alkohol, alkohol murni, alkohol absolut, atau alkohol saja,

adalah sejenis cairan yang mudah menguap, mudah terbakar, tak berwarna, dan

merupakan alkohol yang paling sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari.

Etanol banyak digunakan sebagai pelarut berbagai bahan-bahan kimia yang

ditujukan untuk konsumsi dan kegunaan manusia. Contohnya adalah pada parfum,

perasa, pewarna makanan, dan obat-obatan. Dalam kimia, etanol adalah pelarut

yang penting sekaligus sebagai stok umpan untuk sintesis senyawa kimia lainnya.

Dalam sejarahnya etanol telah lama digunakan sebagai bahan bakar. Etanol adalah

pelarut yang serbaguna, larut dalam air dan pelarut organik lainnya, meliputi asam

asetat, aseton, benzena, karbon tetraklorida, kloroform, dietil eter, etilena glikol,

gliserol, nitrometana, piridina, dan toluena. Rumus molekul = C2H5OH, berat

(33)

lebur = -114,3, titik didih = 78,4, viskositas = 1,200 cP ( 20°C ), titik nyala 13°C

( 55,4°F ). ( Wikipedia, 2007 )

 Metanol

Metanol, juga dikenal sebagai metil alcohol, wood alcohol atau spiritus, adalah

senyawa kimia dengan rumus kimia CH3OH. Ia merupakan bentuk alkohol paling

sederhana. Pada keadaan atmosfer ia berbentuk cairan yang ringan, mudah

menguap, tidak berwarna, mudah terbakar, dan beracun dengan bau yang khas

( berbau lebih ringan daripada etanol ). Digunakan sebagai bahan pendingin anti

beku, pelarut, bahan bakar dan sebagai bahan aditif bagi industri etanol. Rumus

molekul CH3OH, berat molekul = 32.04 g/mol, densitas 0.7918 g/cm³, berbentuk

cairan tak berwarna ( bening ), titik lebur -97°C, -142.9°F ( 176 K ), titik didih

64.7°C, 148.4°F ( 337,8 K ), viskositas = 0,59 mPa· s pada 20°C. ( Wikipedia,

2007 )

II.6. Landasan Teori

Pembuatan pulp dari kulit kopi dengan organosolv sangat cocok untuk

dilakukan. Proses organosolv adalah proses pemisahan serat dengan

menggunakan bahan kimia organik seperti misalnya metanol, etanol, aseton, asam

asetat dan lain-lain. Proses ini telah terbukti memberikan dampak yang baik bagi

lingkungan dan sangat efisien dalam pemanfaatan sumber daya alam.

Dengan menggunakan proses organosolv diharapkan permasalahan

lingkungan yang dihadapi oleh industri pulp dan kertas akan dapat diatasi. Hal ini

karena proses organosolv memberikan beberapa keuntungan, antara lain yaitu

rendemen pulp yang dihasilkan tinggi, daur ulang lindi hitam dapat dilakukan

dengan mudah, tidak menggunakan unsur sulfur sehingga lebih ramah terhadap

lingkungan, dapat menghasilkan by-products ( hasil sampingan ) berupa lignin

dan hemisellulosa dengan tingkat kemurnian tinggi. Ini secara ekonomis dapat

(34)

mengurangi biaya produksi dan tepat dioperasikan secara ekonomis pada

kapasitas terpasang yang relatif kecil yaitu sekitar 200 ton pulp per hari. Dalam

pembuatan pulp proses organosolv dipengaruhi oleh beberapa faktor, yakni:

1. Waktu Pemasakan

Semakin panjang waktu pemasakan, menyebabkan semakin banyak kadar alpha

sellulosa yang diperoleh. Namun proses pemasakan yang terlalu lama

menyebabkan sellulosa ikut terhidrolisa, sehingga menurunkan hasil pulp. Waktu

pemasakan yang digunakan dalam proses pembuatan pulp antara 2-4 jam. ( Casey,

1952 ).

Enny Kriswiyanti Artati ST, peneliti terdahulu telah meneliti menggunakan proses

organosolv dan solvent etanol dengan bahan enceng gondok akan diperoleh suatu

kondisi optimum pada waktu berkisar 1-2 jam.

2. Konsentrasi Larutan Pemasak

Semakin tinggi konsentrasi larutan pemasakan akan memperbesar kecepatan

reaksi, sehingga lignin yang terhidrolisa per satuan waktu semakin banyak.

Tetapi konsentrasi larutan pemasak yang terlalu tinggi, akan menyebabkan

sebagian sellulosa ikut terhidrolisa sehingga kadar alpha sellulosa akan menurun.

( Casey, 1952 )

Enny Kriswiyanti Artati ST, peneliti terdahulu telah meneliti enceng gondok

menggunakan proses organosolv menggunakan solvent etanol diperoleh suatu

kondisi optimum pada konsentrasi sekitar 40%-50% solvent ( v/v ).

3. Ratio Liquor

Dalam hal ini perbandingan antara larutan pemasak dengan bahan baku yang

semakin besar akan memberikan kontak antara cairan dengan padatan yang

semakin luas dan merata. Tetapi pemakaian larutan pemasak yang berlebih tidak

menguntungkan, karena ada sebagian sellulosa yang ikut terhidrolisa sehingga

(35)

Ruly Aditya Santoso ST, ( 2010 ) peneliti terdahulu, menggunakan pelarut

metanol, menyimpulkan suatu kondisi proses organosolv ( untuk bahan kulit

coklat ) berjalan sempurna dengan perbandingan ratio liquor 1:12.

4. Suhu Pemasakan

Suhu pemasakan sangat berpengaruh terhadap kecepatan reaksi. Berdasarkan

peneliti terdahulu, dengan proses organosolv pelarut etanol maka suhu yang

digunakan antara 50-60oC. Karena senyawa metanol yang mudah terbakar. 5. Pencucian

Pencucian dilakukan untuk menghilangkan kadar lignin yang masih tersisa dalam

pulp. Pencucian dilakukan dengan aquadest hingga warna pulp menjadi pucat.

6. Pengadukan

Pengadukan berpengaruh dalam kontak solvent terhadap bahan, sehingga dapat

melarutkan lignin yang banyak dari bahan. Peneliti terdahulu menyimpulkan

putaran pengadukan berkisar 400 rpm.

II.7. Hipotesa

Berdasarkan analisis bahan baku kulit kopi yang mengandung lignin

sehingga dimungkinkan mendapatkan kandungan lignin yang tinggi dengan

proses delignifikasi menggunakan metode organosolv yang menggunakan pelarut

organik etanol dan metanol.

(36)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

III.1. Bahan – Bahan yang Diperlukan

Bahan-bahan yang dibutuhkan dalam penelitian ini adalah kulit buah kopi

yang diambil dari perkebunan PTPN XII di kota Malang. Bahan Etanol, Metanol,

Asam Sitrat dan Aquadest dibeli pada toko kimia SAP Chemical Medokan Ayu

Surabaya.

III.2. Alat – Alat yang Digunakan

1. Seperangkat alat ekstraksi

2. Pipet

3. Kertas saring

4. Erlenmeyer

5. Beaker glass

6. Corong

7. Blender

8. Ayakan 10 mesh

9. Neraca analitik

10.Oven

11.Desikator

(37)

III.3. Gambar dan Susunan Alat

Gambar III.3.1. Susunan Alat Ekstraksi

Keterangan gambar:

1. Motor pengaduk

2. Termometer

3. Waterbath

4. Labu leher tiga

5. Statif

6. Kondensor

7. Pengaduk

III.4. Variabel

III.4.1. Variabel yang Ditetapkan

A. Ekstrasi Pektin

1. Kulit buah kopi = 25 gram

2. Ukuran kulit buah kopi = 10 mesh

3. Kulit kopi = 25 gram

4. Asam sitrat = 12 gram

5. Putaran pengaduk = 500 rpm

1

6 5

4 3

2 7

(38)

6. Suhu = 80oC

7. Waktu ekstraksi pektin = 75 menit

B. Delignifikasi

1. Putaran pengaduk = 500 rpm

2. Suhu = 50oC

3. Volume etanol = 100 ml

4. Volume metanol = 100 ml

III.4.2. Variabel Yang Dijalankan

1. Konsentrasi etanol (v/v) = 10% ; 20% ; 30% ; 40% ; 50%

2. Konsentrasi metanol (v/v) = 10% ; 20% ; 30% ; 40% ; 50%

3. Waktu pemanasan ( jam ) = 1 ; 1,5 ; 2 ; 2,5 ; 3

III.5. Prosedur Penelitian

1. Persiapan alat

Alat-alat yang akan digunakan dalam penelitian ini harus dibersihkan terlebih

dahulu dengan cara pencucian.

2. Persiapan bahan baku

Terlebih dahulu keringkan kulit kopi, lalu haluskan kulit kopi hingga

berukuran 10 mesh. Timbang kulit buah kopi sebesar 25 gr, masukkan ke

dalam labu leher tiga.

3. Proses ekstraksi pektin

Masukkan kulit kopi sebanyak 25 gram dan asam sitrat sebanyak 12 gram

dalam labu leher tiga. Lakukan pengadukan dengan kecepatan 500 rpm pada

(39)

4. Persiapan delignifikasi

Saring, pisahkan filtrat sebagai pektin. Masukkan endapan dalam labu leher

tiga untuk proses delignifikasi.

5. Proses delignifikasi

Masukkan 100 ml larutan etanol/metanol ( 10% ; 20% ; 30% ; 40% ; 50%

(v/v) ) dalam labu leher tiga. Lakukan pengadukan dengan kecepatan 500 rpm

pada suhu operasi 50oC dengan waktu pemasakan yang ditentukan. 6. Pencucian

Pisahkan pulp dari filtratnya dengan penyaringan, filtrat yang dihasilkan

dianalisa kadar lignin. Kemudian cake yang dihasilkan dicuci dengan aquadest

secukupnya.

7. Pengeringan

Oven pada suhu 100oC dan dinginkan pada desikator. 8. Analisa kadar -selulosa, % yield, dan kadar air.

(40)

III.6. Skema Penelitian

Kulit buah kopi Analisa

Asam sitrat = 12 gr

Filtrat ( analisa sebagai pektin )

Endapan

100 ml etanol/metanol 10%; 20%; 30%; 40%; 50% (v/v)

Waktu 1; 1,5; 2; 2,5; 3 ( jam )

Filtrat ( analisa sebagai lignin )

Analisa -selulosa, % yield, dan kadar air Dihaluskan ( 10 mesh )

Masukkan ke labu leher tiga

Aduk dengan kecepatan 500 rpm pada suhu 80oC dan waktu 75 menit

Masukkan ke labu leher tiga

Aduk dengan kecepatan 500 rpm pada suhu 50oC

Penyaringan

Cuci endapan

Keringkan pada oven

(41)

III.7. Metode Analisa

III.7.1. Analisa Kadar Lignin dan α-Sellulosa

Analisa kadar lignin dan -sellulosa dilakukan dengan metode

spectrofotometrie UV-VIS SIMITSU 6200 ( Balai Penelitian dan Konsultasi

Industri ( BPKI ) Jl. Ketintang XVII No. 14 Surabaya ). Hasil delignifikasi

dianalisa kemudian hasilnya digunakan untuk menghitung kadar lignin.

III.7.2. Analisa % Yield

Bahan baku kulit kopi terlebih dahulu di analisa kandungan -sellulosa,

kemudian pulp hasil delignifikasi juga di analisa kadar -sellulosa. Hasil dari

analisa tersebut kemudian dipergunakan untuk menghitung % yield.

% = − ( )

ℎ ( ) × 100%

III.7.3. Analisa Kadar Air

Tujuan dari analisa kadar air adalah untuk mengoreksi analisa kadar α

-sellulosa, dimana semakin kecil kadar air yang dikandung pulp maka semakin

tinggi kadar α-sellulosa.

Pulp hasil percobaan ditimbang dengan teliti dan diletakkan pada cawan

yang telah diketahui beratnya, kemudian keringkan dalam oven pada suhu 100oC hingga kering, selanjutnya dinginkan dalam desikator dan timbang.

= ℎ −

ℎ × 100%

(42)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1. Hasil

Seluruh analisa dalam proses delignifikasi kulit kopi menjadi pulp ini,

dianalisakan di Balai Penelitian dan Konsultasi Industri ( BPKI ) Surabaya dengan

metode spectrofotometrie UV-VIS SIMITZU 6200.

IV.1.1. Analisa Bahan Baku

Berdasarkan hasil analisa bahan awal ( kulit kopi ) diperoleh data sebagai

berikut:

Tabel IV.1.1.1. Hasil Analisa Limbah Kulit Kopi

Kandungan Kadar ( % v/v )

-Selulosa 41,26%

Lignin 8,67%

Pektin 2,06%

Sumber: BPKI ( 2013 )

VI.1.2. Analisa Kadar Lignin, -Sellulosa, % Yield, dan Kadar Air Setelah

Proses Delignifikasi

Setelah proses delignifikasi berlangsung sesuai dengan variabel yang

dijalankan didapatkan hasil analisa kadar lignin, α-selulosa, % yield, dan kadar air

(43)

Tabel IV.1.2.1. Hasil Analisa Penelitian

Bahan Kimia Hasil

Sumber: Balai Penelitian dan Konsultasi Industri ( BPKI ) Surabaya ( 2013 )

(44)

IV.2. Pembahasan

IV.2.1. Analisa Kadar Lignin

Gambar IV.2.1.1. Hubungan antara Lignin dengan Waktu Pemasakan yang

Menggunakan Larutan Etanol

Gambar IV.2.1.2. Hubungan antara Lignin dengan Waktu Pemasakan yang

(45)

Berdasarkan gambar IV.2.1.1. dan IV.2.1.2., pada proses delignifikasi,

semakin lama waktu pemasakan maka lignin yang diperoleh pada filtrat semakin

tinggi tetapi pada waktu tertentu besarnya lignin menunjukkan kecenderungan

konstan. Kandungan lignin yang tinggi pada filtrat menunjukkan semakin

banyaknya lignin yang dapat terlarut pada proses delignifikasi. Semakin

bertambahnya konsentrasi larutan pemasak juga sangat berpengaruh terhadap

terurainya lignin. Hal itu disebabkan karena semakin besar konsentrasi larutan

pemasak maka kadar lignin yang terlarut semakin besar. Tetapi apabila terlalu

tinggi konsentrasi larutan pemasak akan menyebabkan rusaknya selulosa dan larut

dalam pemasakan yaitu dalam kondisi asam yang kuat dan konsentrasi alkohol

yang berlebih akan terjadi reaksi etherifikasi selulosa yaitu reaksi antara selulosa

dengan alkohol membentuk ether. Sehingga menyebabkan penurunan α-selulosa

yang dihasilkan. α-selulosa akan mempunyai sifat fisik yang baik apabila

kandungan lignin dapat dikurangi karena sifat lignin yang kaku dan rapuh. Lignin

dapat mempengaruhi dalam hal pembentukan ikatan antar serat dan dapat

menurunkan derajat putih ( Sugesty, 1986 ).

Dari kedua gambar diatas dapat dilihat bahwa kondisi terbaik proses

delignifikasi yaitu pada penggunaan larutan pemasak etanol 40% ( v/v ) dengan

waktu pemasakan 2,5 jam menghasilkan lignin terbesar yaitu 3,11%. Hal ini

memenuhi syarat sebagai bahan baku pulp, yaitu kandungan lignin dibawah 20%.

( Tim Puslitbang Indhan Balitbang Dephan, 2010 )

(46)

IV.2.2. Analisa Kadar -Sellulosa

Gambar IV.2.2.1. Hubungan antara -Sellulosa dengan Waktu Pemasakan yang

Gambar IV.2.2.2. Hubungan antara -Sellulosa dengan Waktu Pemasakan yang

(47)

semakin lama waktu pemasakan maka α-selulosa yang diperoleh semakin besar tetapi pada waktu tertentu besarnya α-selulosa menunjukkan kecenderungan

konstan. Semakin bertambahnya konsentrasi larutan pemasak juga sangat

berpengaruh terhadap terurainya α-selulosa. Hal itu disebabkan karena semakin besar konsentrasi larutan pemasak maka kadar lignin yang terlarut semakin besar.

α-selulosa akan mempunyai sifat fisik yang baik apabila kandungan lignin dapat dikurangi karena sifat lignin yang kaku dan rapuh. Lignin dapat mempengaruhi

dalam hal pembentukan ikatan antar serat dan dapat menurunkan derajat putih

( Sugesty, 1986 ). Tetapi apabila terlalu tinggi konsentrasi larutan pemasak akan

menyebabkan rusaknya selulosa dan larut dalam pemasakan yaitu dalam kondisi

asam yang kuat dan konsentrasi alkohol yang berlebih akan terjadi reaksi

etherifikasi selulosa yaitu reaksi antara selulosa dengan alkohol membentuk ether.

Sehingga menyebabkan penurunan α-selulosa yang dihasilkan.

delignifikasi yaitu pada penggunaan larutan pemasak etanol 40% ( v/v ) dengan

waktu pemasakan 2,5 jam menghasilkan α-selulosa sebesar 73,88%. Hal ini memenuhi syarat sebagai bahan baku pulp, yaitu kandungan -selulosa diatas

40%. ( Stephenson, 1950 )

(48)

(49)

Berdasarkan grafik IV.2.3.1. dan IV.2.3.2, pada proses delignifikasi,

semakin besar waktu pemasakan maka % yield yang diperoleh semakin kecil

tetapi pada waktu tertentu besarnya % yield menunjukkan kecenderungan konstan.

Hal ini disebabkan karena semakin besar waktu pemasakan, maka kadar yield

yang dihasilkan semakin menurun. % yield juga sangat dipengaruhi oleh

konsentrasi larutan pemasak yang apabila semakin tinggi akan menyebabkan

lignin yang terlarut semakin besar sehingga % yield yang diperoleh semakin kecil.

% yield yang kecil menunjukkan konsentrasi α-selulosa yang tinggi atau tingkat

kemurnian α-selulosa tinggi. α-selulosa akan mempunyai sifat fisik yang baik

apabila kandungan lignin dapat dikurangi karena sifat lignin yang kaku dan rapuh.

Lignin dapat mempengaruhi dalam hal pembentukan ikatan antar serat dan dapat

menurunkan derajat putih ( Sugesty, 1986 ).

delignifikasi yaitu pada penggunaan larutan etanol 40% ( v/v ) dengan waktu

pemasakan 2,5 jam sebesar 55,87%.

(50)

IV.2.4. Analisa Kadar Air

Gambar IV.2.4.1. Hubungan antara % Kadar Air dengan Waktu Pemasakan yang

Gambar IV.2.4.2. Hubungan antara % Kadar Air dengan Waktu Pemasakan yang

(51)

semakin besar waktu pemasakan maka kadar air semakin lama semakin menurun

tetapi pada waktu tertentu besarnya kadar air menunjukkan kecenderungan

konstan. Semakin kecil kadar air maka akan menyebabkan daya tahan kertas

meningkat. Kadar air yang kecil menunjukkan konsentrasi α-selulosa yang tinggi

atau tingkat kemurnian α-selulosa tinggi. Besarnya kadar air ini juga dipengaruhi

oleh faktor pengeringan bahan pada oven.

delignifikasi yaitu pada penggunaan larutan etanol 40% ( v/v ) dengan waktu

pemasakan 2,5 jam sebesar 24,85%.

(52)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1. Kesimpulan

Dari hasil penelitian dan pembahasan yang telah diperoleh pada

delignifikasi kulit kopi menjadi bahan baku pulp dengan metode organosolv dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Kulit kopi ( Coffea Sp. ) merupakan hasil samping ( limbah ) dari

perkebunan kopi yang sangat potensial untuk dijadikan salah satu bahan

baku pulp.

2. Kulit kopi ( Coffea Sp. ) mengandung lignin dengan kadar 8,67%.

3. Proses delignifikasi kulit kopi menjadi bahan baku pulp dengan metode

organosolv adalah proses pemisahan serat dengan menggunakan bahan

kimia organik seperti pada penelitian ini digunakan bahan kimia etanol

dan metanol.

4. Proses delignifikasi dengan menggunakan metode organosolv telah

terbukti memberikan dampak yang baik bagi lingkungan dan sangat

efisien dalam pemanfaatan sumber daya hutan dikarenakan bahan yang

dipergunakan adalah bahan organik dan tidak menggunakan unsur sulfur

serta menghasilkan lignin dengan tingkat kemurnian tinggi.

5. Kondisi terbaik pada delignifikasi kulit kopi dengan metode organosolv

untuk mendapatkan lignin terbesar terdapat pada larutan etanol 40% ( v/v )

dengan waktu pemasakan selama 2,5 jam yaitu dengan kadar lignin

(53)

V.2. Saran

1. Pada saat proses ekstraksi hendaknya suhu dalam termometer harus

diperhatikan agar tidak mudah naik turun karena dapat mempengaruhi

jumlah larutan yang ada.

2. Hendaknya pada saat proses delignifikasi pH harus sering-sering diukur

karena dapat mempengaruhi hasil lignin yang didapatkan.

(54)

Anonim.16 April 2011. Proses Pembuatan Pulp. ( Online ), ( http://wong168.wordpress.com/2011/04/16/proses-pembuatan-pulp/,

diakses 26 Maret 2012; 08:30 WIB )

Apry Shinsetsu Silver Fox. 10 Agustus 2010. Makalah Pembuatan Pulp dan

Kertas dari Ampas Tebu dengan Proses Acetosolv. ( Online ), (

http://aprysilverfox.blogspot.com/2010/08/makalah-pembuatan-pulp-dan-kertas-dari.html, diakses 26 Maret 2012; 08:36 WIB )

Artati, Enny Kriswiyanti, Ahmad Effendi, dan Tulus Haryanto. Januari 2009. Pengaruh Konsentrasi Larutan Pemasak Pada Proses Delignifikasi Eceng Gondok Dengan Proses Organosolv. Jurnal Ekuilbrium Vol. 8 No. 1.

Austin,G.T 1975, “Shreve’s Chemical Process Industries”,5th ed., Mc. Grow Hill International Ed., New York.

Barr, C. 2001. The Financial Collapse of asi Pulp & Paper: Moral Hazardand Implication for Indonesia’s Forest, dalam Asian Development Forum 3, Bangkok.

BIRO. 2001. Indonesia Pulp and Paper Industry. Jakarta: PT Biro Data Indonesia.

Casey, J.P. 1980. Pulp and Paper Chemistry and Chemical Technology I. John and Wiley and Son. New York.

Deperindag dan APKI. 2001. Industri Pulp dan Kertas 1999-2003: Realisasi 1999-2000 dan Proyeksi 2001-2003. Jakarta: Direktorat Industri Pulp dan Kertas.

Desmayanti dan Muladi, 1995.

Gunawan. 15 Agustus 2007. Komposisi Kopi. ( Online ), ( http://goenawanb.com/agriculture/komposisi-kopi/, diakses 26 Maret

(55)

Pembuatan CMC. Jurnal Agrosains Vol.13 (1).

Isroi. 13 Februari 2008. Potensi Bioethanol dari Biomassa Lignoselulosa. ( Online ), (

http://isroi.wordpress.com/2008/02/13/potensi-bioethanol-dari-biomassa-lignoselulosa/, diakses 26 Maret 2012;08:55 WIB )

Isroi. 23 November 2008. Karakteristik Lignoselulosa. ( Online ), ( http://isroi.com/2008/11/23/karakteristik-lignoselulosa/, diakses 26

Maret 2012;09:00 WIB )

Jalaluddin, Samsul Rizal. November 2005. Pembuatan Pulp Dari Jerami Padi Dengan Mneggunakan Natrium Hidroksida. Jurnal Sistem Teknik Industri Vol. 6 No. 5.

K.L.H. 2005. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No. 228 tahun 2005 Tentang Hasil Penilaian Peringkat Kerja Perusahaan dalam Pengelolaan Lingkungan Hidup. Jakarta: Kementerian Lingkungan Hidup.

Kompas. 2009. ( Online ), ( www.kompas.com, diakses 26 Maret 2012 )

Santoso, Ruly Aditya, ST. 2010. Kajian Awal Pulp dari Kulit Buah Kakao dengan Metode Organosolv.

Stephenson, N. J. Newel, 1950, “Preparation and Treathment of Wood Pulp”, Mc. Grow Hill Book Company, New York.

Sugesty S & Tjahjono T, 1997.

Sugesty. 1986. Sumber Bahan Baku Pulp, halaman: 1-20. Balai Besar Pulp dan Kertas, Bandung.

Sumada, Ketut, Puspita Eka Tamara, dan Fiqih Alqani. April 2011. Kajian Proses Isolasi -Selulosa Dari Limbah Batang Tanaman Manihot Esculenta Crantz Yang Efisien. Jurnal Teknik Kimia Vol. 5 No.2.

(56)

Teknik Industri Pertanian.

Tim Puslitbang Indhan Balitbang Dephan ( Kol. Umar S. Tarmansyah ). 2010. Pemanfaatan Serat Rami untuk Pembuatan Selulosa. ( Online ), (http://buletinlitbang.dephan.go.id/index.asp?vnomor=18&mnorutisi=3,

diakses 26 Maret 2012 )

Trie, Ita. 07 Oktober 2012. Laporan Kimia Fisika Hukum Hess. ( Online ), ( http://itatrie.blogspot.com/2012/10/laporan-kimia-fisika-hukum-hess.

html, diakses 02 Januari 2013 )

Wartaekonomi. 2011. ( Online ), ( www.wartaekonomi.com, diakses 26 Maret 2012 )

Wikipedia. 2007. Etanol. ( Online ), ( http://id.wikipedia.org/wiki/etanol, diakses 02 Januari 2013; 09:20 WIB )

Wikipedia. 2007. Metanol. ( Online ), ( http://id.wikipedia.org/wiki/metanol, diakses 02 Januari 2013; 09:27 WIB )