Lc;{kll cAlia!. ~~, m.ak tak adaIaI. ~ cIaj.a< ~~; ,_Cfda cAlia!. ~ ~ (Udak ~.~), m.ak ~
!I">~ P"? cIaj.a< ~ komu ~ d.w.' cAlIa!. ~ Uu ? <'%""""".-n<> Uu ~ ~ cAlla!.S<:fia ~-~ .-'min ~
(Aa/..."....: 1~O)
~~kd.~~ ~ Uu/I., K4l>~
P"fA. HMM, k... ~ Ii....,,;. y~~
OZ32..
PENGARUH pH DAt"l" WAKTU PRAIllDROLISIS PADA SERPIH KAYU DAUN LEBAR CAMPURAN UNTUK PULP RAYON
Oleh
SEREFINA FEBRIYANTI SINAGA F 28.0295
1995
FAKULTASTEKNOLOGIPERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
PENGARUH pH DAN WAKTU PRAIDDROLISIS PADA SERPIH KAYU DAUN LEBAR CAMPURAN
UNTUK PULP RAYON
Oleh
SEREFINA FEBRIYANTI SINAGA F 28.0295
SKIRPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Jurusan Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
1995 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOG OR
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN PENGARUH PH DAN WAKTU PRAHIDROLISA PADA SERPIH KAYU DAUN LEBAR CAMPURAN UNTUK PULP RAYON
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Jurusan Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh SEREFINA FEBRIYANTI SINAGA
F 28.0295
Dilahirkan pada Tanggal 9 Februari 1973 di Tanjungkarang
Disetujui,
I Dr. R. Muljene Desen Pembimbing I
Desen Pembimbing II
Serefina Febriyanti Sinaga F 28.0295. Pengaruh pH dan Waktu Prahidrolisis pada Serpih Kayu Daun Lebar Campuran untuk Pulp Rayon. Dibawah bimbingan Muljono Judoamidjojo dan Ridwan Ahmad Pasaribu.
RINGKASAN Bahan berserat yang sesuai sebagai bahan baku pulp rayon adalah serat kapas. Sayangnya produksi kapas dalam negeri dari tabun ke tahun selahl menurun. Serat rayon ini digunakan sebagai bahan baku tekstil, selopan dan bahan peledak. Salah satu usaha yang dilakukan untuk mengatasi hal tersebut adalah dengan pemanfaatan kayu hutan alam produksi yang sebagian besar terdiri dari kayu daun lebar sebagai bahan baku utama untuk industri rayon. Tujuan penelitian adalah mempelajari peranan periakuan prahidrolisis pad a serpih kayu daun lebar campuran, menetapkan pH dan waktu prahidrolisis optimum dan mempelajari kemungkinan pembuatan pulp rayon dari kayu daun lebar campuran tersebut. Analisis yang dilakukan adalah rendemen setelah prahidrolisis, rendemen pulp belum putih, rendemen pulp putih, konsumsi alkali, bilangan kappa, derajat putih, selolosa alfa, kelarutan pulp dalam NaOH 10 persen dan 18 persen, viskositas, kadar abu, kadar silika dan kadar sari. Rancangan percobaan yang digunakan adalah rancangan faktorial acak lengkap dengan faktor perlakuan pH larutan prahidrolisis (A) dan waktu prahidrolisis (B) dengan dua kali ulangan. pH larutan prahidrolisis terdiri clari tiga taraf (pH 4, pH 7 dan pH 10) dan waktu prahidrolisis terdiri dari tiga taraf (30 menit, 60 menit dan 90 menit). Perbandingan larutan prahidrolisis clengan serpih kayu adalah 4 : I, suhu maksimllm prahidrolisis 170"C. Perbandingan larutan pemasak dengan serpih kayu adalah 4.5 : I, suhu maksimum pemasakan 170°C, waktu pemasakan selama 4 jam clengan konsentrasi antrakinon O. I persen dari bobot serpih kering oven. Pemutihan pulp clilakllkan dengan metoda C-E-D-E-D. Berclasarkan uji statistik (01 = 5 %) menunjukkan bahwa pH lanltan prahidrolisis berpengaruh sangat nyata terhadap rendemen prahidrolisis, konsumsi alkali, kadar silika dan berpengaruh nyata terhadap selulosa alfa, kelarutan pulp dalam NaOH 10 persen, viskositas. Waktu prahidrolisis yang cligunakan berpengaruh sangat nyata terhadap renclemen prahiclrolisis, konsumsi alkali, selulosa alfa, viskositas, dan berpengaruh nyata terhadap kelarutan pulp dalam NaOH 18 persen clan kadar abu. Interaksi keclua faktor tersebut berpengaruh sangat nyata terhadap rendemen prahidrolisis, konsull1si alkali, viskositas, dan berpengaruh nyata terhadap rendemen pulp belum putih. kelarutan pulp dalam NaOH 10 persen clan kadar silika. Perubahan pH larutan prahidrolisis clari asal11 sal11pai basa clan kenaikan waktu prahidrolisis (sal11pai batas optimum) cenderung menurunkan rendemen dan meningkatkan selulosa alfa pacla serpih kayu daun lebar campuran. Dengan memperhatikan sifat pulp rayon yang dihasilkan clan persyaratan pulp rayon yang ditetapkan SII.1l63-84 ternyata kayu daun lebar campuran yang mengalami perlakuan prahidrolisis pada pH 7 selama 90 menit clapat l11el11berikan pulp rayon yang memiliki selulosa alfa, kelarutan dalam NaOH 10 % dan 18 %. serta kaclar sari yang dihasilkan l11el11enuhi persyaratan tersebut. Sedangkan pada pH 4 dan pH 10, kayu daun lebar yang diolah ticlak dapat menghasilkan pulp yang memenuhi persyaratan SII. Hal ini disebabkan karena konsentrasi larutan pel11asak. yaitu NaOH clan antrakinon, yang digunakan dalal11 pemasakan masih terlalu renclall
\
sehingga proses delignifikasi dan pelarutan komponen non selulosa lainnya belul11 terjadi secara sempllrna. Dari hal di atas menunjllkkan bahwa hanya sebagian dari kayu daun lebar campuran yang dapat memenllhi persyaratan SII. 1163-84.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena berkat rahmat dan hidayah-Nya, penelitian dan skripsi ini dapat terselesaikan. Penelitian ini dilaksanakan selama enam bulan, mulai bulan Desember sampai dengan bulan Juli di Pusat Penelitian dan Pengembangan Rasil Rutan dan Sosial Ekonomi Kehutanan Bogor. Selama pelaksanaan Penelitian dan penyelesaian skripsi, penulis ban yak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis menyampaikan rasa terima kasih kepada : 1. Bapak Dr. R. Muljono Judoamidjojo, selaku Dosen Pembimbing Pertama yang
telah memberikan bimbingan kepada penulis, 2. Bapak Ir. Ridwan Ahmad Pasaribu, selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan kepada penulis, 3. Keluarga Drs. MFS. Sinaga yang telah memberikan bantuan material dan spiritual kepada penulis, 4. Bapak Dr. Ir. Jaban, selaku Kepala Pusat Penelitian dan Pengembangan Rasil Rutan dan Sosial Ekonomi Kehutanan Bogor, 5. Seluruh karyawan Pusat Penelitian dan Pen gem bang an Rasil Rutan dan Sosial Ekonomi Kehutanan Bogor dan karyawan Balai Besar Selulosa.
6. Mba' Siwi, Mba' Dwi, Astuti, Yuyun, Linda, Era, Dian, lis, Rina, Yani, Emi. Ina, warga Az Zahra lainnya, Rina A., Mirny, Yuli, Peny, Ika dan semua pihak yang turu! membantu. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tulisan ini masih jauh dari sel11purna, namun demikian penulis berharap sel110ga tulisan ini dapat berl11anfaat.
Bogar, September 1995
Penulis
II
DAFfARISI
Halaman
KATA PENGANTAR .................................................................. . DAFTAR lSI..............................................................................
1II
DAFTAR TABEL ........................................................................
VI
DAFTAR GAMBAR ....................................................................
VII
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................
V1l1
1.
PENDAHULUAN ................................................................ . A. LATAR BELAKANG ........................................................ .
II.
B. TUJUAN ........................................................................
2
C. RUANG LINGKUP ...........................................................
3
TINJAUAN PUSTAKA ..........................................................
4
A. SIFAT KAYU DAUN LEBAR CAMPURAN ............................
4
1. Selulosa ..................................................................... 2. Hemiselulosa ...............................................................
6 7
3. Lignin ... .... ........ ...... ..... .......... ....... ... .... ..... ........ ........
8
B. PULP RAyON.................................................................
8
C. PEMBUATAN PULP RAYON .............................................
10
I. Prahidrolisis ............................................................... iii
10
III.
2. Pemasakan ..... ..................... ........................... ............
13
3. Pemutihan .... .......................... .................................
18
BAHAN DAN METODA .................................................... .
21
A. BAHAN DAN ALAT ......................................................... 21 1. Bahan Baku ................................................................ 2 1
2. Bahan kimia ................................................................ 21
3. Alat ................ ......................................................... ')/ B. METODA PENELITIAN .................................................... 1. Penlbuatan Pulp Rayon..................................................
a. b. c. d.
22 '")~
Pembuatan serpih .................................................. . Proses prahidrolisis .................................................. 23 Pemasakan ............................................................ 23 Pemlltihan ............................................................ 2)
2. Analisa Hasil Pulp Rayon...............................................
25
3. Rancangan Percobaan .......... .............. ........ .................... 26 IV.
HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................. 28 A. RENDE MEN ................................................................... 28
1. Rendemen Setelah Prahidrolisis ........................................ 28 2. Rendemen Pulp Belum Putih ............................................ 30 3. Rendemen Pulp Putih ..................................................... 3.\ B. KONSUMSI ALKALI ........................................................
35
C. BILANGAN KAPPA .......................................................... 37
D. DERAJAT PUTIH ............................................................. 39 E. SELULOSA ALFA ............................................................ 41 F. KELARUTAN PULP DALAM NaOH 10 PERSEN
18 PERSEN .......... .................. ............ .................... .......
IV
4.'
V.
G. VISKOSITAS PULP ........ ......... ...... .... ....... ...... ..... .... ........
47
H. KADAR ABU.................................................................
50
1. KADAR SlUKA..............................................................
52
J. KADAR SARI.................................................................
53
KESIMPULAN DAN SARAN.................................................
56
A. KESIMPULAN ................................................................ 56
B. SARAN .......................................................................... 57 DAFTAR PUSTAKA .....................................................................
v
58
DAFI'AR TABEL
Halaman Tabel
1.
Syarat pulp rayon biasa .............................................
9
Tabel
2.
Syarat pulp rayon menurut Casey (1979) ........................
10
Tabel
3.
Rendemen setelah prahidrolisa ....................................
28
Tabel
4.
Rendemen pulp belum putih .......................................
31
Tabel
5.
Rendemen pulp putih
33
Tabel
6.
Konsumsi alkali pulp
35
Tabel
7.
Bilangan kappa pulp ................................................
:>7
Tabel
8.
Derajat putih pulp ...................................................
40
Tabel
9.
Selulosa alfa pulp ...................................................
4.'
Tabel
10.
Kelarutan pulp dalam NaOH 10 persen
44
Tabel
II.
Kelarutan pulp dalam NaOH 18 persen
46
Tabel
12.
Viskositas pulp ......................................................
49
Tabel
13.
Kadar abu ............................................................
50
Tabel
14.
Kadar silika ..........................................................
52
Tabel
15.
Kadar sari . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
54
VI
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar
I.
Struktur kayu daun lebar campuran .................................. 5
Gambar
2.
Rumus bangun antrakinon ............................................ 16
Gambar
3.
Mekanisme reaksi antrakinon sebagai katalis pemasakan ............................................ 17
Gambar
4.
Diagram rendemen pulp setelah prahidrolisa .............................................................. 29
Gambar
5.
Diagram rendemen pulp belum putih ............................... 32
Gambar
6.
Diagram pulp putih .................................................... 34
Gambar
7.
Diagram konsumsi alkali pulp....................................... 36
Gambar
8.
Diagranl bilangan kappa pulp........................................ 38
Gambar
9.
Diagram derajat putih pulp ........................................... 40
Gambar
10.
Diagram selulosa alfa pulp........................................... 42
Gambar
II.
Diagram kelarutan pulp dalam NaOH 10 persen ....................................................... 45
Gambar
12.
Diagram kelarutan pulp dalam NaOH 18 persen ....................................................... 47
Gambar
13.
Diagram viskositas pulp.............................................. 49
Gambar
14.
Diagram kadar abu pulp.............................................. 51
Gambar
IS.
Diagram kadar silika pulp............................................ 53
Gambar
16.
Diagram kadar sari pulp .............................................. 55
VI!
I
I
DAFfAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran
I. Jenis-jenis kayu yang digunakan ............................. .
61
Lampiran
2. Kondisi pemutihan ............................................. .
62
Lampiran
3. Metoda analisa hasil pulp ..................................... .
6.'
Lampiran
4. Hasil analisa pulp .............................................. .
71
Lampiran
5. Analisa sidik ragam dan uji Duncan rendemen prahidrolisa ......................................... .
72
6. Analisa sidik ragam dan uji Duncan rendemen pulp belum putih .................................. .
79
7. Analisa sidik ragam dan uji Duncan rendemen pulp putih ........................................... .
81
8. Analisa sidik ragam dan uj i Duncan konsumsi alkali ................................................. .
82
9. Analisa sidik ragam dan uji Duncan bilangan kappa ................................................ .
85
10. Analisa sidik ragam dan uji Duncan derajat putih .................................................... .
86
11. Analisa sidik ragam dan uji Duncan selulosa alfa ..................................................... .
87
12. Analisa sidik ragam dan uji Duncan kelarutan pulp dalam NaOH \0% dan 18%
89
13. Analisa sidik ragam dan uji Duncan viskositas ........................................................ .
93
14. Analisa sidik ragam dan uji Duncan kadar abu ........................................................ .
98
Lampiran
Lampiran
Lampiran
Lampiran
Lampiran
Lampiran
Lampiran
Lampiran
Lampiran
Vl1l
Lampiran Lampiran
15. Analisa sidik ragam dan uji Duncan kadar silika ...................................................... .
99
16. Analisa sidik ragam dan uji Duncan kadar sari ........................................................ .
10.1
IX
I. PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG Bahan berserat yang sangat sesuai digunakan sebagai bahan baku pulp rayon adalah serat kapas, karen a serat kapas mengandung selulosa aHa tinggi, sedangkan bahan bukan selulosa alfa yang dikandung rendah, sehingga dimungkinkan untuk memperoleh pulp yang dapat diterima sebagai bahan baku rayon. Sayangnya produksi kapas dalam negeri dari tahun ke tahun selalu menurun. sehingga industri rayon yang ada saat ini merasakan sangat sulit untuk mendapatkan serat kapas dalam jumlah yang dibutuhkan secara kontinu dengan harga yang dapat diterima oleh industri. Keadaan tersebut dan mengingat areal hutan alam produksi yang luas dengan produksi kayunya yang cukup tinggi, menil11bulkan tekad pemerintah dan industriwan untuk menggunakan kayu sebagai bahan baku utama bagi industri rayon yang telah ada maupun industri pulp rayon yang akan didirikan. Industriwan sampai saat ini masih belum ban yak menggunakan kayu yang berasal dari hutan alam produksi sebagai bahan baku pulp rayon. Hal ini disebabkan karena pengkajian terhadap teknologi pengolahan yang sesuai untuk kayu campuran yang berasal dari hutan alam produksi dan kualitas pulp rayonnya belum ban yak dilakukan. Kayu yang berasal dari hutan alam produksi umumnya adalah kayu daun lebar yang mempunyai sifat heterogen, sehingga sifat kimia dan fisik kayu tersebut juga berbeda. Untuk mendapatkan tingkat kematangan pulp yang relatif sama diperlukan teknik pencampuran serpih kayu pada pembuatan pulpnya. Hasil pemasakan campuran dari 15 jenis kayu daun lebar yang berasal dari kawasan hutan alam Sungai Kahayu di Kalimantan Timur yang dilakukan
2
oleh P3 HH (Pasaribu et aI., 1979) dengan menggunakan proses suI fat menunjukkan bahwa campuran kayu dengan massa jenis 0.19 - 0.49 dapat memberikan pulp kraft yang baik, apabila dimasak dengan alkali aktif 16 - 18 persen. Untuk memperoleh hasil yang sam a kayu campuran dengan massa jenis 0.50 - 0.79 dan massa jenis 0.80 - 1.09 memerlukan alkali aktif 18 - 20 persen. Selain itu dapat pula diolah dengan massajenis 0.19 - 0.79. Adapun pemasakan kayu campuran dari setiap kelompok massa jenis dilakukan dengan sulfiditas 25 persen perbandingan serpih dengan larutan pemasak 1 : 4 suhu maksimum 170"C dan waktu pemasakan selama duajam pada suhu maksimum. Hal lain yang l1lenyebabkan kayu daun lebar sulit digunakan untuk bahan baku pulp rayon dikarenakan kandungan kOl1lponen kil1lia dalam kayu daun lebar terutama hel1liselulosa cukup tinggi yaitu berkisar 21 - 24 persen dan lignin 21- 33 persen dari berat kayu kering (Vadil1licum Kehutanan Indonesia, 1976). Keadaan di atas tersebut yang mendorong untuk dilakukannya penelitian teknologi pengolahan kayu daun lebar campuran untuk pulp rayon. Kayu daun lebar campuran yang digunakan untuk bahan baku penelitian adalah kayu daun lebar dari hutan alal1l produksi yang akan dibangun l1lenjadi pengusahaan hutan tanal1lan industri kayu pulp lIntuk kayu pertukangan. Penelitian ini diarahkan terhadap kondisi prahidrolisis dari serpih kayll campuran sebelum diolah l1lenjadi pulp rayon. B. TUJUAN
I. Mel1lpelajari peranan perlakuan
prahidrolisis pada serpih kayu dalln lebar
campuran sebelum serpih kayu campuran tersebllt dijadikan pulp rayon dengan proses soda antrakinon terutama pH dan waktu prahidrolisis, dengan
3
cara mempelajari kandungan komponen kimia bukan selulosa (hemiselulosa, lignin dan zat sari) dari serpih kayu daun lebar campuran hasil prahidrolisis dan sifat pulp rayon yang dihasilkan. 2. Menetapkan pH dan waktu prahidrolisis yang optimum untuk kayu daun lebar campuran, dengan mempelajari sifat-sifat pengolahan dan pulp rayon yang diperoleh. 3. Mempelajari kemungkinan pembuatan pulp rayon dari kayu daun Iebar campuran dengan cara mencampur berbagai jenis kayu daun lebar berdasarkan berat kering tanur yang sarna guna meningkatkan efisiensi pengolahan dan pemungutan kayu. C. RUANG LINGKUP
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh pH dan waktu prahidrolisis optimum dari serpih kayu daun lebar campuran yang mengandung komponen kimia bukan kayu terutama hemiselulosa dan zat sari dengan melakukan pengukuran terhadap berbagai parameter yaitu rendemen pulp, bilangan kappa, derajat putih, viskositas pulp, kadar alfa beta dan gama selulosa, kela- rutan pulp dalam NaOH 10 per sen dan 18 persen, kadar abu dan silika, dan kadar sari. Tahap-tahap penelitian yang dilakukan adalah (I) pembuatan serpih kayu (2) perlakuan prahidrolisis (3) pemasakan (4) pemutihan (pengelantangan) (5) analisis hasil pulp.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. SIFAT KAYU DAUN LEBAR Kayu daun lebar disebut dengan subklas Dicotyledone merupakan tanaman penting sebagai sumber bahan baku industri (Sudrajat, 1979; Tantra, 1981). Pada sel-sel kayu daun lebar terdapat pori (pembuluh) dan sel serabut (Tsoumis, 1976). Pada jaringan kayu daun lebar terdapat sel-sel yang memiliki ukuran lebih pendek dan pangkalnya lebih tajam daripada sel trakeid yang ban yak ditemukan pad a jaringan kayu daun jarum. Menurut Titmus (1971), sel-sel ini disebut seTal. Selanjutnya dikatakan bahwa kekuatan kayu ban yak tergantung pada jumlah persentasi serat yang ada di dalam jaringan kayu daun lebar. Jaringan kayu daun lebar dapat di lihat pada Gambar 1. Menurut Lauer (1958), faktor nyata yang berpengaruh dalam pengolahan kayu daun lebar campuran adalah bobot jenis kayu yang diolah. Bobot jenis kayu sering dihubungkan dengan perbandingan kadar lignin, selulosa, dan struktur anatomi kayu. Casey (1952) menambahkan bahwa bobot jenis kayu juga berpengaruh terhadap sifat pulp yang dihasilkan. Pulp yang berasal dari kayu daun lebar yang bobot jenisnya rendah (0.25-0.39) menghasilkan rendemen dan sifat kekuatan pulp yang lebih balk dibandingkan dengan pulp yang berasal dari kayu dengan bobot jenis tinggi (0.56-0.60). Sifat kayu daun lebar yang sering menimbulkan masalah adalah sifat heterogenitas jenis kayunya, sehingga sifat kimia dan fisik kayu daun Jebar tersebut berbeda. Sifat kimia yang berbeda l1lenyebabkan variasi kadar selulosa, hemiselulosa, lignin, dan zat ekstraktif antara satu jenis kayu dengan jenis kayu lalnnya (Casey, 1952).
j
pembulu
~~~~~
serabut
pelat skaliri
j~ri-jari
heterogenous
'G;imbar 1 ~
J'aringan kayu daun 1ebar (Kirk and Othmer, 1982)
form
6
Komponen kimia utama yang terdapat pada kayu adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Selulosa merupakan bagian terbesar yang terdapat dalalll kayu, yaitu antara 39 - 55 persen, kemudian lignin 18 - 33 persen, pentosan 21 - 24 persen, zat-zat ekstraktif 2 - 6 persen, dan abu 0.2 - 2 persen (Martawijaya et al., 1981). Tingginya kadar pentosan menurut Vadimicum Kehutanan Indonesia (1976) yang tidak lain adalah hemiselulosa menyebabkan sulitnya kayu daun lebar digunakan untuk pulp rayon. 1. Selulosa
Selulosa adalah polilller linier dengan unit 8-0-glukopiranosa yang berbobot molekul tinggi dan struktur teratur dan sebagai komponen utama dinding sel kayu dan tanaman lainnya. Unit ulangan dari polimer selulosa terikat melalui ikatan glikosida 8(1-- > 4). Keteraturan struktur selulosa menimbulkan ikatan hidrogen secara intramolekul dan intermolekul. Molekul-molekul selulosa ini akan berikatan secara paralel dengan jembatan hidrogen meillbentuk mikrofibril. Beberapa saling berikatan membentuk makrofibril (Haigler di dalam Nevel dan Zeronian, 1985). Bagian mikrotibril yang ban yak mengandung jembatan hidrogen antar molekul selulosa bersifat sangat kuat dan tidak dapat ditembus dengan air disebut dengan bagian berkristal. Sedangkan bagian yang lainnya yang sedikit atau tidak sam a sekali mengandung jelllbatan hidrogen disebut bag ian amorf. Struktur berkristal dari selulosa merupakan hambatan utama dalam proses hidrolisis. Hidrolisis asalll akan Illenyebabkan ikatan glikosida terputus. Hasil salllping reaksi ini adalah pembentukan disakarida, karena adanya kelllungkinan reaksi pembalikan.
7
Selulosa kayu diisolasi oleh beberapa fraksi antara lain abu, lignin, furfural, alfa selulosa, beta selulosa dan gam a selulosa. Secara analitis fraksi selulosa dapat dikatakan terdiri atas alfa, beta, dan gama selulosa (Casey, 1960). Selulosa alfa dapat digunakan sebagai penduga selulosa kayu yang dapat menentukan kadar selulosa pada kayu atau penentuan tingkat kemurnian selulosa dalam pulp. 2. Hemiselulosa
Hemiselulosa adalah senyawa yang heteropolisakarida yang berfungsi sebagai pendukung dalam dinding sel. Hemiselulosa tersusun dari lima jenis gula yaitu tiga heksosa (glukosa, manosa, dan galaktosa) dan dua pentosan (xilosa dan arabinosa) serta dua asam uronat yaitu glukonat dan galakturonat (Achmadi , 1989). Pada kayu daun lebar, hemiselulosa tersusun dari glukoronoxylan dengan kandungan xylan kurang lebih 15-30 persen dari volume kering kayll dan glukomanan dengan kandungan 2-5 persen (Sjostrom, 1981). Achmadi (1989) menambahkan bahwa ikatan xyloksida pada glukoronoxylan mudah dihidrolisis, sedangkan an tara asam uronat dengan xylosa sangat tahan. Ikatan monoksida pada glukomanan terhidrolisis lebih cepat daripada ikatan glikosida. Ikatan pada hemiselulosa sangat rentan terhadap pemutusan efek katalis berupa ion hidronium. Hidrolisis hemiselulosa akan menghasilkan campuran beberapa gula sederhana yang sebagian besar berupa pentosa. Kandungan pentosan di atas delapan persen dalam pulp akan mengakibatkan pulp tidak dapat diproses menjadi viskosa rayon, dan akan menYlIlitkan dalam penyaringan viskosa (Hermans, 1949).
8
3. Lignin
Lignin adalah polimer aromatik kompleks yang terbentuk melalui polimerisasi tiga dimensi dari sinamil alkohol yang juga merupakan tunman dari fenilpropana. Gugus fungsi sangat mempengaruhi reaktivitas lignin yang terdiri dari hidroksil fenolik, hidroksil benzilik dan gugus karbonil. Frekuensinya beragam sesuai dengan lokasi morfologis dari lignin. Pada suasana asam lignin akan mengalami kondensasi yang men yebabkan bobot molekul lignin bertambah dan akhirnya mengendap (Achmadi. 1989).
B. PULP RAYON Menurut SII (1984), pulp rayon adalah pulp yang termasuk klasitikasi pulp alfa (pulp untuk konversi kimia), baik pulp alkali maupun pulp sulfit dari kayu daun jarum atau kayu daun lebar yang digunakan sebagai bahan baku serat biasa. Pulp mempunyai tingkat kemurnian selulosa yang tinggi dan digunakan untuk pembuatan rayon yang dinamakan pulp dissolvinf!, (Thomass di dalam Britt, 1970). Pulp dissolving sering digunakan untuk bahan baku rayon yang disebut pulp
rayon, selain itu pulp ini juga digunakan untuk pembuatan selopan, metil selulosa, nitro selulosa, eti! selulosa, selulosa asetat dan turunan selulosa lainnya (Casey. 1980). Syarat-syarat tertentu yang hanlS dipenuhi oleh pulp untuk rayon an tara lain keragaman kualitas yang dapat dicapai dengan proses dissolving yang sempurna. Faktor-faktor lain yang menentukan pulp rayon adalah kondisi proses, peralatan. jenis serat yang dibuat (Salihima dan Fatah, 1982). Alaudin dan Joedodibroto
9
(1972), menambahkan bahwa stan dar kemurnian pulp untuk rayon dalam c1unia perdagangan adalah selulosa alfa 91 - 93 persen, selulosa beta dan gama 6 - 10 persen, dan pentosan 2 - 3 persen. Dalam memproduksi pulp rayon, komponen kimia yang diharapkan ada dalam jumlah besar adalah selulosa alfa oleh karena itu pad a kayu daun lebar komponen kimia bukan selulosa tersebut sebanyak mungkin harus dihilangkan selama proses pengolahan. Hal ini disebabkan hemiselulosa dalam pulp rayon tidak diinginkan, karena akan memberikan pengaruh kurang baik terhadap sifat viskosa, mutu serat rayon, dan daya saring selama pembuatan rayon. Usaha untuk meningkatkan kemurnian selulosa pulp rayon yang dibuat dari kayu telah ban yak dilakukan, yaitu melalui optimasi berbagai peubah konclisi pemasakan serpih kayu dalam proses sulfat atau proses alkali. Tetapi kemurnian pulp rayon yang dihasilkan masih rendah, karen a sebagian besar hemiselulosa masih terdapat di dalam pulp terutama hemiselulosa yang sifatnya tahan terhadap degradasi alkalis (Alaudin, 1982). Tabel I. Syarat pulp rayon biasa Satuan
Nilai
Selulosa alfa Sari (alkohol benzene) Abu Silika
% % % mg/kg
mm. 90.5 maks. 0.3 maks.O.15 maks.50.0
Viskositas
mPa. s
Derajat putih (GE)
90.0
S-IS
% %
l1un. min. maks.
6.5
S-IO
%
maks. 10.0
Kadar air
%
sekitar 1.0
Pengujian
'Sumber : SII 1163-84
18.0
10
Tabel2. Syarat pulp rayon menurut Casey (1979) Satuan
Nilai
Selulosa alfa Sari (alkohol benzene)
%
Abu
%
m1l1. 88.0 maks. 0.5 maks. 0.15
Pentosan
%
maks.
5.0
Lignin
%
maks.
0.1
Derajat putih
%
min. 85.0
Pengujian
%
C. PEMBUATAN PULP RAYON Proses pembuatan pulp rayon meliputi beberapa tahap yaitu prahidrolisis. pemasakan, dan pemutihan (pengelantangan).
1. Prahidrolisis Pembuatan pulp untuk rayon akan diproses sedemikian rupa sehingga diperoleh pulp dengan tingkat kemurnian selulosa yang tinggi. Untuk menghasilkan pulp rayon dengan kemurnian yang tinggi seperti yang dikehendaki, maka pemasakan dengan proses sulfat, sulfit atau soda saja tidak cUkup. Oleh karena itu diperlukan suatu perlakuan yaitu mengolah serpih kayu melalui proses prahidrolisis sebelum dilakukan pemasakan. Adanya proses tersebut menyebabkan serpih kayu menjadi lunak atau ll1engembang sehingga ll1ell1udahkan penyerapan bahan kimia selama proses pell1asakan (Alaudin, 1982). Selanjutnya Wenzl (1970) ll1enyatakan bahwa perlakuan prahidrolisis dapat mengurangi rendemen serta kandllngan lignin dan akan meningkatkan kandungan sellliosa alfa.
11
Zhan dan Chen (1983) menyatakan bahwa pada dasarnya prahidrolisis akan mengakibatkan perombakan hemiselulosa dan lignin serta terjadinya perubahan struktur kimia dari kayu. Menurut Richter (1956), kemampuan prahidrolisis untuk melarutkan komponen kimia bukan selulosa (hemiselulosa dan lignin) sangat dipengaruhi oleh kondisi yang dipakai, terutama suhu maksimum, waktu dan tingkat keasaman (pH) larlltan prahidrolisis. Prahidrolisis dalam Sllasana asam dengan menggunakan asam mineral seperti asam sui fat dan asam nitrat sesuai untuk semlla jenis bahan baku berserat selulosa. Ritcher (1965) menambahkan bahwa prahidrolisis dengan asam akan meningkatkan tingkat kemurnian selulosa pulp. Prahidrolisis dapat dilakukan dengan media asam atau air. Hasil penelitian Syahputra (1991) menyatakan bahwa prahidrolisis dengan air menghasilkan rendemen, kadar selulosa alfa, derajat putih serta viskositas yang lebih tinggi daripada dengan asam. Pengunaan media air dalam proses prahidrolisis akan lebih menguntungkan karen a lebih murah· dengan efek degradasi selulosa yang lebih kecil. Hemiselulosa yang terombak dan terlarutkan terdiri dari gula bebas seperti xylosa, galaktosa, arabinosa (Alaudin, 1982). Prahidrolisis dengan cara merendam bahan berserat dalam air dengan suasana netral dapat digunakan sebagai tingkat pendahuluan dalam pembuatan pulp rayon atau pulp yang dilarutkan (dissolving pulp). Prahidrolisis dengan cara ini sesuai untuk digunakan pad a bahan berserat yang mengandung banyak gugus asetil (Bewagan dan Faulmino, 1978). Hasil penelitian Nelson (1976) menyimpulkan bahwa prahidrolisis dengan menggunakan larutan dalam suasana basa (alkali) pada beberapa jenis
12
kayu pinus memberikan hasil yang memuaskan karena pulp rayon yang diperoleh mengandung selulosa alfa tinggi, sedangkan hemiselulosa dan resin yang dikandung pulp rayon rendah, Pembahan tingkat keasaman prahidrolisis dari suasana asam sampai basa cenderung meningkatkan rendemen dan menumnkan selulosa alfa dan hemiselulosa. Wenzl (1970) menambahkan bahwa variabel yang mempengaruhi prahidrolisis adalah suhu dan waktu. Peningkatan suhu dan lamanya waktu pada perlakuan prahidrolisis akan meningkatkan kadar selulosa alfa, tetapi kandungan pentosan dan rendemen pulp akan menurun.
Rydhlom (1965)
menambahkan bahwa kenaikan waktu prahidrolisis pada suhu prahidrolisis akan meningkatkan laju perombakan komponen kimia kayu. Alaudin (1984), telah melakukan analisis serpih kayu Accasia auriculiformis dengan cara merendam serpih kayunya di dalam air pada suhu maksimum 160"C dan 170"C dan waktu perendaman pada SUllll tersebut bervariasi. Hasil penilitian menunjukkan bahwa dengan adanya perpanjangan waktu prahidrolisis 30 menit atau 60 men it maka rendemen pulp akan menjadi lebih rendah, tetapi kandungan selulosa alfa dan viskositas pulp meningkat, karena semakin ban yak hemiselulosa dan bahan bukan selulosa lain yang larut. Apabila proses prahidrolisis dilakukan pada suhu di atas 160 "C atau 170 "C dengan waktu yang lebih lama, maka pulp yang akan diperoleh mengandung selulosa alfa yang makin rendah, karen a terjadi degradasi selulosa yang makin banyak. Ryhdolm (1965) menambahkan bahwa pengaruh waktu pada prahidrolisis berhubungan erat dengan suhll prahidrolisis. Waktll prahidrolisis yang lama akan menaikkan lajll perombakan komponen kimia kaYll.
13
Alaudin (1984), telah melakukan analisis bahwa pada dasarnya prahidrolisis akan mengakibatkan perombakan hemiselulosa dan lignin serta terjadinya perubahan struktur kimia dari kayu. Hemiselulosa yang terombak dan terlarutkan terdiri atas gula-gula pentosan, heksosan baik dalam bentuk polimer ataupun gula bebas seperti xylosa, galaktosa, arabinosa dan lain-lain (Parekh et aI., 1977).
2. Pemasakan Tujuan dari pemasakan campuran adalah untuk memanfaatkan kayu daun lebar campuran tropis yang terdiri dari ban yak jenis dan bersifat heterogen sebagai bahan baku pulp (Sachur, 1966). Sifat bahan baku dan variabel proses pemasakan dapat memnpengaruhi rendemen, komposisi kimia, dan sifat fisik lembaran pulp yang dihasilkan. Sifat bahan baku meliputi jenis kayu, massa jenis, umur pohon, lama penyimpanan, dan ukuran serpih. Sedangkan variabel proses meliputi perbandingan antara larutan pemasak dengan bobot serpih, konsentrasi alkali aktif, sulfiditas, suhu dan waktu pemasakan (Clayton, 1969). Libby (1962) mengatakan bahwa waktu pemasakan yang terlalu lama dari waktu optimum akan menyebabkan adanya degradasi selulosa yang semakin besar. Semakin lama pemasakan, rendemen pulp yang dihasilkan semakin keciL MenUfut Swartz dan Mac Donald (1962) perbedaan jenis kayu menyebabkan perbedaan terhadap kualitas pulp yang dihasilkan. Contohnya hubungan antara jenis kayu dan pemasakan, jenis kayu yang mempunyai massa jenis berbeda pada uIl1umnya memerlukan waktu pemasakan yang lebih lama.
14
Proses pemasakan pulp secara kimia dapat dilakukan dengan proses sui fat, sui fit, soda dan soda antrakinon. Proses soda merupakan proses pemasakan secara kimia yang tertua. Proses ini hanya menggunakan soda kaustik dalam proses pemasakan bahan (Bryce, 1980). Casey (1980) menyatakan bahwa alkali dipakai oleh bahan untuk bereaksi dengan lignin, melarll!kan karbohidrat, bereaksi dengan bermacam-macam asam organik yang terdapat dalam kayu, bereaksi dengan resin dalam kayu dan sebagian diuapkan oleh sera!. Alkali harus ada selama pemasakan, kekurangan bahan killlia tersebut akan lllenghasilkan pulp yang berwarna gelap sehingga sulit untllk diputihkan. Menurut Casey (1964), faktor terpenting dalam proses alkali adalah konsentrasi larutan pemasak. Peningkatan konsentrasi lllenyebabkan peningkatan laju delignifikasi dan juga mengakibatkan efek pengningkatan larutan selulosa. Konsentrasi alkali aktif terhadap berat kayu yang sering dipakai berkisar 15 sampai 18 persen. Peningkatan konsentrasi terlalll tinggi menyebabkan serangan terhadap selulosa lebih besar dari lignin, sehingga menurllnkan rendemen dan kekuatan pulp serta kebutuhan pellllltihan meningkat. Proses soda tidak menguntungkan untuk lllemasak kayu daun [ebar campuran, tetapi dengan pengolahan sejenis hampir semua jenis kayu dapa! diolah menjadi pulp. Kelemahan dari proses ini adalah delignifikasi rendah dibandingkan dengan sulfat dan sulfit sehingga menghasilkan rendemen yang rendah. Casey (1980), proses sulfat mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan proses lainnya. Keuntungan penggunaan proses sulfat adalah proses delignifikasi berJangsung secara cepat, menghasilkan kualitas pulp
15
yang baik, fleksibel terhadap jenis bahan baku (kayu), ekonomis dalam penggunaan bahan pemasak, degradasi selulosa minimum sehingga diperoleh rendemen yang tinggi, dan biaya proses lebih rendah. Kelemahan proses sulfat yaitu pulp yang dihasilkan berwarna gelap karena adanya sulfur serta menimbulkan bau yang kllrang enak dan membutuhkan pemutih yang lebih ban yak. Rendemen, komposisi kimia, dan sifat fisik lembaran pulp sulfat dipengaruhi oleh sifat bahan baku dan pellbah pada proses pemasakan. Sifat bahan baku adalah jenis, bobot jenis, llmur penyimpanan dan dimensi chip. Sedangkan peubah prosesnya adalah rasio antara larutan pemasak dengan bobot serpih, konsentrasi alkali aktif, sulfiditas serta suhu dan waktu pemasakan (Clayton, 1969). Untuk meningkatJan delignifikasi dari soda (NaOH), maka dalam proses soda ditambahkan suatu bah an kimia yang selektif terhadap lignin misalnya antrakinon (Casey, 1980). Selanjutnya proses tersebut disebut dengan proses soda antrakinon. Proses soda antrakinon adalah proses pembuatan pulp yang menggunakan soda sebagai larutan pemasak ditambah dengan antrakinon sebagai katalis. Holton (1978) menyatakan bahwa antrakinon adalah senyawa organik yang berfungsi sebagai katalis yang dapat mempercepat laju delignifikasi dalam pembuatan pulp dengan proses alkali. Menurut Fullerton (1979). antrakinon berupa bubuk berwarna ktll1ing berbentuk rhombis dengan sinonim nama kimia difenilenaketon, memiliki titik didih dan titik cair tinggi. tidak mudah menguap, tidak larut dalam air dan sebagian besar pelarut organik. Rumus bang un antrakinon seperti disajikan pada Gambar 2.
16
Gambar 2. Rumus bangun antrakinon Menurut Cameron (1992), antrakinon adalah suatu bahan penambah dalam pembuatan pulp yang dapat meningkatkan rendemen.
Keuntungan
yang dapat diperoleh adalah menghemat pemakaian bahan kimia, mempercepat proses delignifikasi dan meningkatkan beberapa sifat fisik lembaran pulp yang dihasilkan, serta mengurangi pencemaran lingkungan yang ditimbulkan, berupa bau, karen a dapa mengurangi emisi sulfida. Maties (1981) menyatakan juga bahwa antrakinon dapat meningkatkan laju delignifikasi dan mampu mengurangi kerusakan selulosa akibat serangan bahan kimia pemasak. Menurut Lowendahl dan Samuelson (1978), antrakinon akan mengoksidasi gugus ujung rantai selulosa dan hemiselulosa sehingga membentuk gugus asam aldonat yang lebih stabil dari serangan alkali. Dengan demikian selulosa dan hemiselulosa menjadi lebih mantap. Casey (1980) menyatakan bahwa penambahan antrakinon dalam lanltan pemasak pada proses soda dalam jumlah yang rendah yaitu 0.05 - 0.10 persen akan menghasilkan peningkatan laju delignifikasi, rendemen pulp serta sifat kekuatan pulp yang hampir sam a dengan yang diperoleh dengan proses sui fat. Menurut Syodolm dan Wikblat (1980) pemakaian antrakinon 0.5 persen dari berat serpih kering tanur pada proses soda dapat menurunkan bilangan
17
kappa. Pada bilangan kappa yang sama, penambahan antrakinon menyebabkan rendemen meningkat, sedangkan pemakaian alkali dan waktu pemasakan berkurang. Selulosa
Gugus ujung selulosa tereduksi -CHO
-COOH Memantapkan selulosa
,-------
---
I
-
.
I I
Antrakinon
Antrahidrokinon
r
!
Mempercepat delignitikasi
1 I i
v Lignin dengan bobot molekul rendah
Lignin
Gambar 3. Mekanisme reaksi antrakinon sebagai katalis pemasakan
18
3. Pemutihan (Pengelantangan) Pemutihan merupakan proses penghilangan lignin dari serpih kayu daun lebar campuran yang telah mengalami proses prahidrolisis dan proses pemasakan. Pemutih tidak akan dapat berhasil dengan hanya menggunakan satli atau dua tingkat saja, dan jika diberi zat pemutih yang berlebihan, maka derajat putih yang dicapai tidak seimbang dengan kerusakan yang diakibatkannya. Hal ini terutama disebabkan oleh lignin dalam pulp yang sukar lanlt dalam air, bahkan setelah melalui proses klorinasi masih sukar larut (Puslitbang Hasil Hutan, 1982). Proses pemutihan bertujuan untuk memperbaiki warna pulp yang asli dan untuk mendapatkan kemurnian seTal. Dengan kata lain tujuan pemutihan adalah untuk memproduksi pulp putih yang berwarna stabil terhadap sifatsifat fisik dan kimia pulp (Siagian, 1989). Menurut Siagian (1989), kondisi umum yang penting di dalam proses pemutihan pulp adalah jumlah bahan kimia pemutih yang digunakan, konsistensi pemutih, waktu dan suhu pemutih. Proses pemutihan yang digunakan untuk pembuatan pulp rayon adalah pemutihan bertingkat lima yaitu klorinasi (C), ekstraksi I (E), klordioksida (D), ekstraksi II (E). klordioksida (D) dan diakhiri dengan pengasaman (Siagian, 1989).
a. Klorinasi Tahap klorinasi bertujuan untuk melarutkan lignin, bahan-bahan organik berwarna serta sisa-sisa yang tidak diinginkan yang terdapat pacla seraL Bahan kimia yang digunakan pada tahap ini adalah klor yang banyaknya penggunaan ditentukan berdasarkan bilangan kappa dari pulp
19
yang akan diputihkan. Terlalu banyak klor yang digunakan menyebabkan timbulnya serangan yang hebat terhadap karbohidrat sehingga akan menghasilkan rendemen dan kekuatan fisik yang rendah. Sebaliknya terlalu sedikit klor, maka pulp sulit untuk diputihkan (Loras, 1980).
b. Ekstraksi alkali Ekstraksi alkali merupakan pelarutan dari hasil reaksi pada tahap klorinasi ataupun dengan hipoklorit. Ekstraksi alkali berfungsi untuk menetralkan suasana asam dan melarutkan hasil dekomposisi lignin yang telah terurai pada tahap klorinasi (Siagian, 1989). Ryhdolm (1965) menambahkan bahwa ekstraksi alkali juga bertujuan untuk menghilangkan senyawa-senyawa resin yang sulit larut pad a tahap klorinasi, khususnya pulp yang berasal dari kayu daun lebar. Bahan kimia yang digunakan sebagai pelarut pada tahap ekstraksi alkali adalah natrium hidroksida (NaOH).
c. Klordioksida Pemutihan dengan klordioksida umumnya dilakukan pada konsistensi 10 - 12 persen, pH 3 - 5. Jika dipakai pada lahap pertama dari pemutihan bertingkat, penggunaan senyawa klordioksida dilakukan pada suhll rendall. Jika dipakai diantara tahapan pemutihan atau tallap akhir pemutihan digunakan suhu 60-80°C
atall optimum pad a suhu 70"C; waktu reaksi 3 - 5
jam (Siagian, 1989). Selanjutnya Rapson (1970) menyatakan bahwa penggunaan klordioksida lebih menguntungkan daripada hypoklorit karena reaksi lebih selekti f terhadap lignin dan senyawa ekstraktif.
20
Pada proses pemutihan tahap terakhir yang dilakukan adalah pengasaman baik dengan Hel, asall1 cuka, asall1 oksalat atau SO" dengan tujllan untuk melarutkan ion-ion logam baik yang berasal dari pulp maupun peralatan selama proses dan untuk kestabilan pemutihan. Air yang digunakan baik untuk pell1utihan maupun pencucian harus yang telah dilunakan (soft-water) dan dengan pH 6. Bila pH air terutall1a untuk pencucian terakhir keadaannya netrallebih-Iebih alkali. maka sebagian ion loga1l1 yang telah larut akan terserap kembali oleh serat (Alalldin, 1982).
III. BAHAN DAN METODA
A. BAHAN DAN ALAT 1. Bahan Baku Bahan baku utama yang digunakan adalah kayu daun lebar campllran terdiri dari kurang lebih 15 jenis kayu yang berasal dari areal hutan alam produksi yang terletak di Tapanuli Utara propinsi Sumatera Utara (Lampiran 1.)
2. Bahan Kimia Bahan kimia yang digunakan untuk prahidrolisis, pemasakan dan pemlltihan adalah asam sui fat (H 2S04), air, natrium hidroksida (NaOH), antrakinon (AQ), klor (CI2), asam klorida (HCI). Bahan kimia yang digunakan untuk analisis pulp adalah untuk pulp yang belum putih dilakukan penentuan bilangan kappa dengan menggunakan larutan asam sulfat (H2S04) 4 N; KMN0 4 0.1 N, KIlO persen dan larutan kanji
0.2 persen; untuk pulp yang telah diputihkan dilakukan analisa kimia kadar selulosa alfa dengan menggunakan larutan NaOH 8.3 persen dan 17.5 persen, CHJCOOH 2 N, H 2S0 4 pekat, K 1 Cr 2 0 7 0.4 N, Na 2SPJ 0.1 N, NaOH
0.5 N, KI dan larutan kanji 0.5 persen. Penggunaan NaOH 10 persen dan 18 persen untuk menentukan kelarutan pulp. Pada pengujian viskositas pulp digunakan larutan kuprietilen diamin N, untllk penetapan kadar sari digunakan larlltan alkohol benzene dan penentllan kadar silika pulp digunakan larutan HCI 6 M.
22
3. Alat Peralatan yang digunakan dalam penelitian meliputi peralatan pembuatan pulp dan peralatan penganalisaan pulp. Peralatan pembuatan pulp yang digunakan adalah golok, pH meter, rotary digester, pengukur waktu, termometer. Sedangkan a1at untuk penganalisaan pulp meliputi oven, tanur. soxhlet, pemanas listrik termometer, viskosimeter, erlenmeyer, wadah pencuci, saringan, gelas ukur, timbangan, tabung reaksi, cawan porselen.
B. METODA PENELITIAN Metoda yang digunakan dalam penelitian meliputi metoda pembuatan pulp rayon dan metoda analisis hasil pulp rayon. Pembuatan pulp rayon yang dilakukan adalah pembuatan serpih, proses prahidrolisis, pemasakan dan pemutihan (pengelantangan). Sedangkan analisis hasil pulp yang dilakukan adalah rendemen prahidrolisis, rendemen pulp belum putih, rendemen pulp putih, konsumsi alkali, bilangan kappa (TAPPI T 236 m-60 U 245), derajat putih, selulosa alfa (SII.0443-81), kelarutan pulp dalam NaOH 10 per sen dan 18 persen (SII.129485), viskositas (SII.1l57-84), kadar abu dan silika (SII.1292-85) serta kadar sari (SII.1293-85). 1. Pembuatan Pulp Rayon
a. Pembuatan serpih Dolok kayu yang digunakan untuk pembuatan pulp dikuliti dan dijaclikan lempengan. Lempengan kayu yang telah dikuliti sebagian dijaclikan serpih dengan ukuran seragam, yaitu panjang 2 - 3 cm, lebar 1.5 - 2 cm, dan teba! 0.2 - 0.3 cm. Pembuatan serpih clilakukan secara manual.
23
Serpih kayu dari setiap jenis kemudian dihamparkan dalam ruangan hingga mencapai kadar air keseimbangan kering udara kurang lebih satu minggu, dan dicampur, kemudian secara acak diambil contoh serpih kayu sebanyak dua kali 30 gram untuk penentuan kadar air yang digunakan untuk pengukuran bobot jenis. b. Proses prahidrolisis Proses prahidrolisis serpih kayu daun lebar campuran dilakukan dengan menggunakan media asam sulfat pad a pH 4, air lunak pada pH 7 dan natrium hidroksida pada pH 10 di dalam rotary digester. Proses prahidrolisis pad a berbagai derajat keasaman dilakukan pada kondisi suhu maksimum 170"C selama 30 menit, 60 menit, dan 90 menit dengan nilai banding kayu dan larutan 1 : 4. Sedangkan waktu pemasakan dan suhu ruang ke suhu maksimum pemasakan tersebut diatur sekitar 1.5-2 jam. Proses prahidrolisis pada setiap kombinasi perlakuan derajat keasaman (pH 4, pH 7, dan pH 10) serta waktu pada suhu maksimum (30 menit, 60 menit, dan 90 menit) masing-masing dilakukan dua kali ulangan. Setelah proses prahidrolisa serpih kayu diambil dicuci sampai bebas larutan prahidrolisis dan dilakukan penentuan kadar air serpih serta rendemen serpih yang telah mengalami prahidrolisis. c. Pemasakan Serpih kayu daun lebar campuran dari hasil uji prahidrolisis diolah menjadi pulp melalui pemasakan dengan proses soda antrakinon dengan menggunakan NaOH 30 gram/liter dari berat serpih kayu kering; rasio
24
serpih kayu dan larutan pemasak adalah I : 4.5; suhu maksimum 170"C selama dua jam dan tekanan 9 - 10 atm; waktu dari suhu ruang sampai suhu maksimum selama dua jam; antrakinon yang digunakan mempunyai konsentrasi 0.1 persen dari be rat serpih kering oven. Proses pemasakan dilakukan di dalam rotary digester, yang telah dibersihkan sebelumnya. Setelah dua jam mencapai suhu maksimum pemasakan dihentikan, klep dibuka untuk menghilangkan tekanan dan udara panas. Kemudian pulp dikeluarkan dari digester dan dilakukan pencucian sampai bebas alkali serta dilakukan penyaringan pulp. Kadar air dan rendemen pulp ditentukan. Pembuatan larutan pemasak dan bahan baku kering oven 4.5 : I . Larutan yang digunakan dalam pemasakan serpih adalah NaOH. Kebutuhan NaOH dapat ditentukan dengan perhitungan sebagai berikut: Volume NaOH (ml) = _ _'-'A'-'XC!....!I~.2::..::9c..:X'-'--'W-'---_ X 100 B
dimana : A = alkali total (% sebagai NaOH) B = konsentrasi NaOH (graml1iter) W = berat bahan baku kering oven Jumlah air yang ditambahkan dapat ditentukan dengan perhitungan sebagai berikut : Volume air (ml) = M - (V 1 - V2)
25
dimana: M = jumlah larutan pemasak VI = volume NaOH (ml) V2 = jumlah air dalam bahan (ml) Larutan pemasak dibuat dengan mencampurkan larutan NaOH dengan air sesuai dengan jumlah yang telah ditentukan pada proses soda antrakinon, antrakinon yang digunakan berupa kristal dengan rU1l1US molekul C I4 H 7 NaO,.5H 2 0. Perbandingan antrakinon yang digunakan adalah O. 1 persen bobot kering ka yu.
d. Pemlltihan (Pengelantangan) Pulp yang dihasilkan dari pemasakan kemudian diputihkan (dikelantang) dengan tahapan C-E-D-E-D-pengasaman. Klorinasi dengan menggunakan air klor, ekstraksi perta1l1a dan kedua 1l1enggunakan natrium hidroksida, oksidasi perta1l1a dan kedua menggunakan klordioksicla dan pengasaman menggunakan asam klorida. Pad a setiap akhir tingkat pemutihan (pengelantangan) dilakukan pencucian pulp sampai bebas bahan pemutih. Pemutihan pulp dilakukan pada sa!u kondisi tahapan C-E-D-E-D dan dilakukan dua kali ulangan. Tahap pemutihan dapa! dilihat pada La1l1piran 2.
2. Allalisa Hasil Pulp Rayon Tahap-tahap analisis hasil pulp dapat dilihat pada La1l1piran 3.
26
3. Rallcallgall Percobaall
Rallcangan percobaan yang digunakan adalah rancangan percobaan faktorial dengan pola acak lengkap 3 X 3 X 2. Faktor perJakuan adalah : faktor A (derajat keasaman) dengan taraf A.l (pH 4); A.2 (pH 7); A.3 (pH 10) serta faktor B (waktu pada suhu maksimum prahidrolisis) dengan tarat" B.I (30 menit); B.2 (60 menit); B.3 (90 menit). Setiap kombinasi perlakuan dilaksanakan dua kali ulangan. Model umum rancangan percobaan yang dilakukan adalah :
dil11ana : = nilai pengal11atan akibat pengaruh derajat keasal11an prahidrolisis
pada taraf ke-i dan waktu prahidrolisis pada taraf ke-j pada ulangan ke-k = nilai rata-rata umum
f1.
A,
= pengaruh faktor derajat keasal11an prahidrolisis pada taraf ke-i
B.
=
J
pengaruh faktor waktu prahidrolisis pada taraf ke-j
= pengaruh interaksi yang teljadi antara derajat keasal11an pada taraf
AB..
'.I
ke-i dan waktu prahidrolisis pada taraf ke-j =
pengaruh sisa yang diakibatkan oleh kekeliruan eksperimen ke-k dalal11 kOl11binasi perlakuan (ij)
1=1,2,3 j = 1,2,3 k
=
1,2
27
Untuk menguji pengaruh dari faktor derajat keasaman prahidrolisis. faktor waktu pad a suhu maksimum prahidrolisis dan interaksi kedua faktor terhadap respon digunakan kriteria uji-F melalui penggunaan analisa keragaman. Sedangkan untuk mengetahui perbedaan antar perlakuan derajat keasaman atau faktor perlakuan waktu prahidrolisis serta interaksi perlakllan, maka dilakllkan llji beda jarak rata-rata an tar perlakllan (Duncan's Multiple Range-Test).
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pulp rayon disebut jU'ga dengan pulp dissolving adalah pulp dengan tingkat kemurnian selulosa tinggi dan digunakan untuk pembuatan rayon. Oleh karena itu dalam pembuatannya yang diutamakan adalah kandungan selulosa, terutama selulosa alfa, yang dihasilkan tinggi walaupun rendemen dari pulp tersebut rendah. Perbedaan pulp rayon dengan pulp kertas adalah adanya suatu proses sebelum pemasakan dengan larutan pemasak baik berupa sulfat, suitit atau soda yang dikenal dengan proses prahidrolisis. Proses prahidrolisis ini menyebabkan serat serpih kayu mengembang sehingga memudahkan dalam penyerapan larutan pemasak pada waktu pemasakan yang dapat memudahkan lignin dan bahan-bahan bukan selulosa larut. A. RENDEMEN 1. Rendemen Setelah Prahidrolisis
Rendemen prahidrolisis adalah rendemen yang didapatkan setelah serpih kayu diberi perJakuan prahidrolisis berdasarkan berat serpih kayu kering oven awal. Nilai rata-rata akibat pengaruh pH dan waktu pada prahidrolisis terdapat pada Tabel 3. Tabel 3. Rendemen setelab prahidrolisa (persen)
i Rata-rata I
Waktu (menil)
pH 4
rH pH 7
pH 10
30 60 90 Rata-rata
33.83 45.37 43.91 41.04
44.16 49.01 53.87 49.01
40.05 36.39 35.40 37.28
39.35 43.59 44.39
I I
29
Berdasarkan analisis sidik ragam menunjukkan bahwa pH prahidrolisis (A), waktu prahidrolisis (B), dan interaksi keduanya memberikan pengaruh
sangat nyata terhadap rendemen prahidrolisis. Berdasarkan uji lanjut Duncan dengan menggunakan selang kepercayaan 95 persen dan 99 persen, penggunaan pH 4 akan berbeda nyata dengan pH 7 dan pH 10. Dan penggunaan pH 7 akan berbeda nyata dengan penggunaan pH 10. Perlakuan prahidrolisis dengan menggunakan pH 7 memberikan rendemen prahidrolisis tertinggi yaitu 49.01 persen. Hal ini diduga karen a pada kayu daun lebar dalam keadaan netral glukoronoksilan sulit terdegradasi sehingga kandungan hemiselulosa lebih ban yak. Sedangkan pada suasana asam dan basa glukoronoksilan yang ada lebih mudah terdegradasi yang mengakibatkan rendemen yang dihasilkan lebih kecil (Achmadi, 1989).
ooYT------------------------------------, 50~······················································~~~illr·· .. ···········································I
i! .~
40
J-j ................
·1
eu
"
~ JO
-1-1·············
c
~ 20 J-j ......... .
~
c
a:• 10 J-j ........... .
0+'===
pH 4
pH 7 pH
I~T1 DT2~T3
pH 10
I
Gambar 4. Diagram rendemen pulp setelah prahidrolisis
30
Perbedaan waktu prahidrolisis yang digunakan berpengaruh nyata terhadap rendemen prahidrolisis yang dihasilkan. Waktu prahidrolisis selama 90 menit memberikan rendemen rata-rata tertinggi yaitu 44.39 persen. Semakin tinggi waktu prahidrolisis yang digunakan, rendemen prahidrolisis yang dihasilkan semakin tinggi pada serpih kayu daun lebar. Hal ini diduga dengan meningkatnya waktu tersebut, maka serpih yang didapatkan semakin lunak dan semakin mengembang sehingga ban yak larutan prahidrolisis yang masllk. Lamanya waktu prahidrolisis juga menyebabkan terputusnya ikatan-ikatan yang terdapat pad a serpih sehingga komponen-komponen yang terplltus tersebllt mengendap. Interaksi antara pH dan waktu prahidrolisis yang digunakan berpengaruh nyata terhadap rendemen prahidrolisis yang dihasilkan. Interaksi an tara pH 7 dan waktu prahidrolisis 90 menit memberikan rendemen yang tertinggi yaitu 53.87 persen. Prahidrolisis yang dilakukan menyebabkan perombakan hemiselulosa dan lignin serta terjadi perubahan struktur kimia dari kayu (Zhan dan Chen, 1983) sehingga diinginkan pada proses pemasakan selanjutnya delignifikasi yang teIj adi semakin besar.
2. Rendemen Pulp Belum Putih Rendemen pulp belum putih merupakan rendemen pulp yang didapatkan dari hasil pemasakan dengan menggunakan larutan pemasak baik berupa sulfat, sulfit maupun soda dan belum diputihkan. Dalam hal ini larutan pemasak yang digunakan adalah soda antrakinon dengan konsentrasi NaOH 30 gram/liter dan konsentrasi AQ 0.1 persen.
31 Tabel4. Rendemen pulp belum putih (persen)
I Rata-rata I
Waktu (meni!/.
pH 4
pH pH 7
pH 10
30 60 90 Rata-rata
30.70 38.77 30.02 33.16
35.00 34.67 34.64 34.77
39.80 29.94 34.82 34.85
I 1
I I
35.16 34.46 33.1 Ii
Berdasarkan analisis sidik ragarn rnenunjukkan bahwa pH dan waktll prahidrolisis yang digunakan tidak berpengaruh nyata terhadap rendel11en pulp belurn putih yang dihasilkan.
Sedangkan interaksi an tara pH dan waktll
prahidrolisis yang digunakan berpengaruh nyata terhadap rendel11en pulp belul11 putih. Berdasarkan Tabel 4. rendel11en pulp belul11 putih dari serpih kaYli daun lebar carnpuran rata-rata berkisar 29.94 - 39.80 persen. Jika dibandingkan dengan penelitian Alaudin (1984) terhadap kayu daun lebar, rende1l1en yang didapatkan harnpir sarna yaitu berkisar 28.00 - 40.00 persen. Berdasarkan Garnbar 5., rata-rata rendernen pulp belum putih dengan semakin l11eningkatnya pH prahidrolisis yang digunakan rendel11en yang dihasilkan sel11akin meningkat. Sedangkan dengan semakin la1l1anya waktu prahidrolisis yang digunakan rata-rata rende1l1en pulp belum plltih yang dihasilkan sel11akin l11enurun. Hal ini sesuai dengan pendapat Rydholl11 (1965) yang menyatakan bahwa perbedaan pH (derajat keasal11an) yang digunakan dari asam sampai basa cenderung menurunkan kandungan selulosa alfa dan meningkatkan rendemen pulp. Sedangkan Wenzl (1970) menyatakan bahwa lal11anya waktll prahidrolisis yang digunakan akan menurunkan rendel11en pulp.
32
., .0
~ 0
J5
"ro~
30
•
E
0
Cl.
25
~
•
]j ~ 0 0
E 0 u 0 0
'"
'0 15 10 5 0 Tl
T2
i'l'aktu (menll)
Gambar 5. Diagram rendemen pulp sebelum pemutihan Uji lanjut Duncan pad a tingkat kepercayaan 95 persen menunjukkan bahwa penggunaan pH 4 dan waktu prahidrolisis 60 menit berbeda nyata dengan penggunaan pH 4 waktu 30 menit, pH 4 waktu 90 menit, pH \0 waktll 60 menit. Dan penggunaan pH \0 waktu 30 menit berbeda nyata dengan pH 4 waktu 90 men it dan pH \0 waktu 60 menit. Interaksi an tara pH 10 dan waktu prahidrolisa 30 menit memberikan
hasil rendemen terbesar yaitu 39.79 persen. Hal ini diduga dengan pH 10 dan waktu prahidrolisis 30 menit, pada saat pemasakan dengan NaOH
+
antraki-
non lebih banyak mengalami penghancuran atau degradasi, terlltall1a glllkoronoksilan, sehingga serat-serat yang dihasilkan lebih hailis dan lebih ll111dah untuk lolos pada penyaringan yang dilakllkan.
33
3. Rendemen Pulp Putih Rendemen pulp putih didapatkan setelah pulp hasil proses pemasakan diputihkan dengan pemutihan yang sesuai, dalam hal ini pemutihan dengan klordioksida yang menggunakan lima tahap C-E-D-E-D. Proses pemutihan bertujuan untuk menghilangkan lignin dan menguraikan karbohidrat sehingga menurunkan rendemen pulp. Dalam pembuatan pulp rayon diharapkan komponen selulosa alfa setinggi mungkin dan komponen non selulosa serendah mungkin.
Tabel5. Rendemen pulp putih (persen) Waklu (menil) 30 60 90 Rata-rata
pH4
pH pH7
pH 10
26.40 36.03 25.60 29.34
29.85 26.69 25.99 27.51
31.66 26.75 29.42 29.28
~
Rata-rata
29.30 29.82 27.00
Berdasarkan analisis sidik ragam diketahui bahwa pH dan waktu prahidrolisis yang digunakan serta interaksi an tara keduanya tidak berpengaruh nyata terhadap rendemen pulp putih yang dihasilkan. Hal ini diduga karena serpih campuran kayu yang digunakan sam a dan tidak dikelompokkan berdasarkan bobot jenis. Rendemen pulp putih yang dihasilkan berkisar an tara 25.6-36.025 persen (Tabel 5). Rendahnya rendemen pulp rayon ini dibandingkan dengan pulp kertas disebabkan karen a pad a pembuatan pulp rayon digunakan proses prahidrolisis yang bertujuan untuk mengembangkan serpih. melarutkan lignin dan hemiselulosa sehingga pada waktu pemasakan larutan
34
pemasak tidak hanya menyerang lignin dan hemiselulosa namun sebagian ada yang menyerang komponen lainnya. Berdasarkan pad a Gambar 6. rata-rata rendemen pulp putih lebih tinggi pada suasana asam dan basa dibandingkan dengan rendemen pulp putih pada suasana netral. Hal ini diduga karen a pad a suasana netral komponenkomponen yang telah terurai Ibereaksi dengan klordioksida lebih mudah terlamt.
40~--------------------------------------'
§
a. a. a.
"o •E
•
u
"
a:
pH 4
pH 7 pH
pH 10
Gambar 6. Diagram rendemen pulp putih Sedangkan rata-rata rendemen pulp putih dengan semakin lamanya waktu prahidrolisis, maka rendemen yang dihasilkan semakin menurlln.
Hal
ini didllga karena dengan semakin meningkatnya waktu prahidrolisis, larutan tidak hanya menyerang lignin dan hemiselulosa, tetapi juga akan menyerang selulosa sehingga sebagian selulosa akan terdegradasi yang menyebabkan sebagian selulosa tumt lamt selama proses.
35
B. KONSUMSI ALKALI Konsumsi alkali didapatkan dari total alkali yang digunakan untuk proses pemasakan dikurangi dengan sisa alkali. Konsumsi alkali menunjukkan jumlah alkali aktif yang terpakai oleh serpih kayu pada proses pemasakan. Konsumsi alkali juga digunakan untuk mendeteksi kondisi pemasakan dari pulp apakah sempuma atau tidak.
Tabel6. Konsumsi alkali pulp (persen)
Waktu (menit)
pH4
30 7.19 60 7.19 I 90 7.19 Rata-rata .J_7.19 ,
pH pH7 7.9~ 7.9~
7.94 7.94
,
Rata-rata
!
pH 10 7.19 7.19 7.19 7.19
7.~3
7.~0 7.~0 , .--~
Berdasarkan analisis sidik ragam menunjukkan bahwa pH dan waktu prahidrolisis serta interaksi antara pH dan waktu tersebut berpengaruh sangat nyata terhadap konsumsi alkali. Uji lanjut Duncan dengan selang kepercayaan 95 persen dan 99 persen menunjukkan bahwa pH 4 berbeda nyata dengan pH 7 dan pH 10 yang digunakan. Sedangkan pH 7 berbeda nyata dengan pH 10 yang digunakan. Pada suasa-
na asam dan basa konsumsi alkali lebih kecil daripada konsumsi alkali pada suasana netra!. Hal ini diduga karen a zat ekstraktif yang bersifat lipofilik terombak dan larut dalam air pencucian sehingga sisa alkali aktif pada lindi hitam lebih keci!.
36
Uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa waktu prahidrolisa 30 menit berbecla nyata terhadap konsumsi alkali pada selang kepercayaan 95 persen dan 99 persen.
,
~
~
7
J+············
6
j..j ..............
5
"
~ 4
~ 3·).t············· ~
o¥===
pH.
pH 7 pH (kel5.sl5.rnan)
pH 10
I~Tl DT2~T3 I
Gambar 7. Diagram konsumsi alkali pulp Dari Tabel 6 dan Gambar 7. terlihat bahwa konsumsi alkali untuk setiap waktu prahidroilisis ticlak berbeda jauh. Konsumsi alkali terbesar diperoleh pacla waktu prahidrolisis 30 menit yaitu 7.443 persen. Hal ini diduga karen a pacla waktu prahiclrolisis 30 menit, serpih kayu mengalami pengembangan ticlak maksimum sehingga pada waktu pemasakan alkali yang c1igunakan (NaOH) CUklip besar llntuk proses c1elignitikasi clan pelarutan zat-zat non selulosa lainnya. Berclasarkan uji lanjut Duncan pacla selang kepercayaan 95 persen clan 99 persen c1iketahui bahwa interaksi an tara pH 10 clan waktu prahiclrolisis 30 menit berbecla nyata c1engan interaksi lainnya. Konsumsi alkali terbesar c1ihasilkan oleh interaksi an tara pH 7 clan waktu prahidrolisa 90 menit yaitu 7.9445 persen.
37
Konsumsi alkali dari hasil penelitian ini tergolong rendah. Hal ini diduga karen a konsentrasi alkali yang digunakan rendah yaitu 30 gram/liter. Pad a pemasakan digunakan antrakinon dengan tujuan untuk mempercepat proses delignifikasi, mencegah terjadinya polusi akibat larutan pemasak, dan menghemat penggunaan bahan kimia. Antrakinon dalam pemasakan hanya bersifat sebagai katalis.
C. BILANGAN KAPPA Bilangan kappa digunakan untuk menentukan tingkat kematangan dan daya terputihkan dari pulp baik pulp ki1l1ia maupun pulp semiki1l1ia. Dengan bilangan kappa dapat diketahui kandungan lignin dalam pulp tersebut.
Semakin tinggi
bilangan kappa dari pulp tersebut, maka kemampuan pulp untuk diputihkan akan semakin berkurang (Casey, 1980). Rata-rata nilai bilangan kappa dari pulp yang belum diputihkan dapat dilihat pada Tabel 7. Berdasarkan analisis sidik ragam menunjukkan bahwa pH (A) dan waktu prahidrolisis (B) serta interaksi keduanya tidak 1l1emberikan pengaruh nyata terhadap bilangan kappa pulp. Hal ini diduga karena serpih kayu yang digunakan tidak dikelo1l1pokkan berdasarkan bobot jenis sehingga pada waktu pemisahan serat dengan menggunakan stirer serat yang terpisah ll1empunyai ukuran yang ha1l1pir sama untuk setiap sa1l1pel yang digunakan. Tabel7. Bilangan kappa pulp
Waklu (menit)
f---c::-::-:----------'P:oH-==-------::--:-::-----1/ pH 4 pH 7 pH 10
Rala - fa la I, , ,
30 60 90 !
Rala- fala
40.7675 39.5525 42.0650 40.80
42.0450 44.3500 41.9050 42.77
33.8600 37.1000 36.9650 35.98
38.89 40.33 40.31
1
38
5n~r------------------------------------,
T1
I~PH4
f2 Wllklu (rnenil)
DpH7
f3
00 pH10
Gambar 8. Diagram bilangan kappa pulp Bilangan kappa rata-rata yang didapatkan berkisar antara 33.86 - 44.35. Bilangan kappa ini tergolong tinggi sehingga pulp sukar untuk diputihkan. Tingginya bilangan kappa disebabkan karen a konsentrasi larutan pemasak yng digunakan (NaOH) rendah. Sehingga lignin dalam serpih kayu daun lebar campuran tersebut tidak terlarut dan terpecah tetapi masih berikatan dengan serpih kayu.
39
Berdasarkan Casey (1980), bilangan kappa untuk pulp rayon sebaiknya 10-20 atau kurang sehingga pulp mudah untuk diputihkan, sedangkan semakin tinggi bilangan kappa yang ada, pulp akan semakin sulit diputihkan. D. DERAJAT PUTrn Pengukuran derajat putih dilakukan setelah pulp yang dihasilkan berbentuk lembaran. Pemutihan yang dilakukan menggunakan tahap lima tingkat yaitu C-E-D-E-D dan diakhiri dengan pengasaman. Tujuan pemutihan dengan tahap ini adalah penghilangan lignin dan pelarutan komponen non selulosa sehingga pulp yang dihasilkan mempunyai kandungan selulosa alfa tinggi karen a yang ingin dihasilkan adalah pulp untuk rayon. Menurut Alaudin dan Joedodibroto (1972), proses pemutihan dengan lima tingkat hanya akan menghasilkan derajat putih sekitar 80 GE. Jika dibandingkan dengan hasil yang didapat, derajat putih dari hasil analisis lebih rendah. Hal ini diduga karena pada proses pemasakan larutan pemasak yang digunakan mempunyai konsentrasi rendah sehingga tidak mampu memecahkan lignin secara sempurna yang akibatnya pada proses pemutihan dengan tahap C-E-D-E-D konsistensi yang digunakan rendah yaitu berkisar 2.5 - 10 persen. Sedangkan konsistensi yang optimum untuk tahap pemutihan tersebut sehingga didapat hasil yang otpimal adalah 11 - 12 persen (Rapson, 1977). Hal lain yang mempengaruhi derajat putih dari pulp tersebut adalah sifat dari serat-serat serpih kayu c1aun lebar campuran itu sendiri.
40
Tabel8. Derajat putih pulp (GEl Waktu (menit)
pH 4
30 60 90 Rata - rata
48.95 14.92 20.18 28.02
Rata - rata
I'H pH 7
pH 10
36.35 12.25
48.12 36.90 11.37 32.13
~O.OO
29.35
44.48
21.39 23.85
Berdasarkan analisis sidik ragam di ketahui bahwa pH prahidrolisis (AJ dan waktu prahidrolisis (B) yang digunakan serta interaksi antara keduanya tidak berpengaruh nyata terhadap derajat putih yang dihasilkan. Hal ini diduga karena kayu daun lebar yang digunakan tidak dikelompokkan berdasarkan bobot jenis. Berdasarkan Tabel 8. dan Gambar 9. terlihat bahwa rata-rata derajat putih yang dihasilkan berkisar 11.38 - 48.95 GE.
eo 50
W
40
6..
30
"i"•
20
"E o
10
o¥===
pH 4
pH 7
pH 10
pH
I~T1 DT2~T3
, Gambar 9. Diagram derajat putih pulp
41
Jika dibandingkan dengan SII.1163-84 untuk pulp rayon biasa, dimana derajat putih yang harus dicapai agar dapat digunakan sebagai pulp untuk rayon minimal 90 GE, maka hasil yang didapatkan tidak memenuhi standar tersebut. Warna pulp yang tidak putih dalam pembuatan pulp untuk rayon sebenarnya tidak berpengaruh dalam pengolahan viskosa, hanya viskosa yang akan dihasilkan berwarna gelap dan kurang cerah sehingga kurang disenangi. E. SELULOSA ALFA
Pengertian dari selulosa alfa berdasarkan SII.047-8l adalah bagian dari selulosa yang mempunyai berat molekul tinggi dan tidak larut dalam NaOH 8.:1 persen., tetapi larut dalam NaOH 17.5 persen. Berdasarkan analisis sidik ragam, Illenunjukkan bahwa pH prahidrolisis (A) yang digunakan berpengaruh nyata terhadap selulosa alfa. Sedangkan waktll prahidrolisis (B) yang digunakan berpengaruh sangat nyata terhadap selulosa alfa dan interaksi antara pH dan waktu prahidrolisis tersebut tidak berpengarllh nyata terhadap selulosa alfa. Berdasarkan uji lanjut Duncan dengan selang kepercayaan 95 persen diketahui bahwa pH 10 yang digunakan pada prahidrolisis berbeda nyata dengan pH 4 dan pH 7. Kenaikan pH dari 4 salllpai 10 semakin Illenurun kan kadar selulosa alfa yang dihasilkan (Galllbar 10.). Hal ini diduga karen a dengan penggllnaan pH 10 pada prahidrolisis tidak hanya menyerang lignin dan hemiselulosa Illelainkan juga Illenyerang rantai sellilosa yang Illenyebabkan sebagian selulosa terutama selulosa alfa dan selulosa rantai pendek ikut terlarut pada saat pencucian dan pelllutihan. Hal ini sesuai dengan pendapat Rydhollll (1965) yang
42
menyatakan bahwa hidrolisis suasana asam sampai basa cenderung menurunkan selulosa alfa.
100 95
90
2
" S"
B5
~
''"" ~
BO
75
0
70
'"
65
~
60 55
50
I T1
I~PH4
f2 ifaktu (rnl!'nil)
DpH7
OOjpH10
Gambar 10. Diagram selulosa alfa pulp Sedangkan waktu prahidrolisis 60 menit berdasarkan uji lanjut Duncan dengan selang kepercayaan 95 persen dan 99 persen berbeda nyata dengan waktu prahidrolisis 30 menit dan 90 menit. Selulosa alfa tertinggi dihasilkan pad a perlakuan waktu prahidrolisis 30 menit. Hal ini diduga karena clengan meningkatnya waktu prahidrolisis dapat menyebabkan terjadinya degradasi selu losa lebih besar daripada degradasi yang terjadi pad a komponen kayu non selulosa, terutama pada kayu daun lebar komponen non selulosa suli t terlarut. Selulosa alfa dapat menunjukkan tingkat kemurnian pulp yang dihasilkan dari pengolallan serpih dan mudah atau tidaknya serpih tersebut diolah menjacli rayon (Casey. 1980). Oleh karen a itulah komponen selulosa alfa yang sangat dipentingkan dalam pembuatan pulp untuk rayon.
Tabel 9 . Kandungan selulasa alfa dalam pulp Waktu (menit)
pH 4
rH pH 7
pH 10
30 60 90 Rata-rata
94.755 90.645 92.715 92.705
9.\.755 92.755 9U60 92.957
93.100 86.150 92.605 90.618
Rata-rata
94.203 89.850 92.227
Kandungan selulosa alfa rata-rata yang didapatkan berdasarkan Tabel 9. berkisar antara 86.150-94.755 persen. Hasil tersebut sudah memenuhi SII.1163-84 di mana kandungan minimum selulosa alfa dalam pulp adalah 90 persen. Tingginya kadar selulosa alfa pad a hasil penelitian dikarenakan bahan baku yang digunakan adalah kayu daun lebar campuran, dimana kanclungan selulosa pacla kayu claun lebar tinggi. F. KELARUTAN PULP DALAM NaOH 10 PERSEN DAN NaOH 18 PERSEN
Kelarutan pulp clalam NaOH 10 per sen (S-IO) menunjukkan jumlah hemiselulosa dan rantai pendek dari selulosa yang terdegradasi. Berdasarkan analisis siclik ragam cliketahui bahwa pH prahiclrolisis (A) clan interaksi pH dan waktu prahidrolisis berpengaruh nyata terhadap kelarutan pulp dalam NaOH 10 persen. Uji lanjut Duncan dengan selang kepercayaan 9:; persen diketahui bahwa pH 7 berbecla nyata dengan pH 10 yang cligunakan. Kelarutan pulp dalam NaOH 10 persen tertinggi terclapat pacla pH 10.
Hal ini
44
diduga karena pada suasana basa polisakarida terutama hemiselulosa yang berikatan dengan selulosa sulit larut dalam alkali (Casey, 1972) yang disebabkan karena sifat dari ikatan glikosidik pada hemiselulosa sukar terhidrolisis pada suasana basa, terutama kayu daun lebar.
TabellO. Kelarutan pulp dalam NaOH 10 'if (persen) Waktu (merritl
30 60 90 Rata-rata
Rata rata
pH4
pH pH7
pH 10
12.74 11.96 12.06 12.25
9.16 11.06 6.90 9.04
7.16 15.11 12.87 16.37
9.69 15.11 12.S7
Kelarutan rata-rata pulp dalam NaOH 10 persen berdasarkan Tabel 10. berkisar 6.9-22.3 persen. Hal ini menunjukkan bahwa jumlah hemisellllosa yang terdegradasi hanya sebagian. Hasil penelitian tersebllt tidak l1lel1lenllhi syarat SII. I 163-84 llntuk pulp rayon biasa dil1lana kelarutan pulp dalam NaOH 10 persen maksimum 10 persen, walaupun ada sebagian kecil yang l1lel1lenuhi syarat tersebut.
'",
'"
!
\
45
l 'nJ+··········· ... ·· .........·.·······················..........
'" D
I
'.il
z "
. E
ro
u
%
10
~
~ ~
5
J..t ..........
~
0+===
T2
T1
lfaktu (menit)
[ ~ pH 4
D
pH 7
~
pH 10
Gambar 11. Diagram kelarutan pulp dalam NaOH 10 persen Berdasarkan uji lanjut Duncan dengan selang kepercayaan 95 persen diketahiJi bahwa interaksi antara pH 10 dan waktu prahidrolisis 60 menit berbeda nyata dengan pH 7 waktu 30 menit , pH 7 waktu 90 ll1enit, dan pH 10 waktu 30 menit. Kelarutan dalam NaOH 10 persen tertinggi dihasilkan oleh interaksi antara pH 10 dan waktu prahidrolisis 60 ll1enit yaitu sebesar 22.6 persen. Kelarutan ini termasuk tinggi, dikarenakan hell1iselulosa dan ikatan rantai pendek selulosa belum ban yak terdegradasi sehingga akan menyulitkan dalaalll pell1buatan pulp untuk rayon. Sedangkan untuk ll1engetahui jumlah hemiselulosa sendiri yang terdapat eli dalam pulp dapat dilakukan dengan melakukan analisa kelarutan pulp dalalll NaOH 18 persen (S-18) di mana pada konsentrasi ini selulosa mengeillbang secara maksimull1.
46
Berdasarkan analisis sidik ragam diketahui bahwa pH prahidrolisis (A) dan interaksi antara pH dan waktu prahidrolisis tidak berpengaruh nyata terhaclap kelarutan pulp dalam NaOH 18 persen.
Tabeili. Kelarutan pulp dalam NaOH 18 persen (satuan persen) Waktu (meni!)
30 60 90 Rata-rata
pH 4
9.10 14.76 12.56 12.14
f'H pH 7
pH llJ
11.16 13.56 5.84 10.19
5.26 12.14 5.36 7.59
I
Rata-ratn - ------
H.5l 13.4~
7.Y2
Sedangkan waktu prahidrlolisis (B) berdasarkan anal isis sidik ragam berpengaruh nyata terhadap kelarutan pulp dalam NaOH 18 persen. Uji lanjut Duncan dengan selang kepercayaan 95 persen menunjukkan bahwa waktu prahidrolisis 60 men it berbeda nyata dengan waktu prahidrolisis 30 menit dan 90 menit. Berdasarkan Tabel 11. dan Gambar 12. waktu prahidrolisis 60 men it mempunyai kelarutan dalam NaOH 18 persen tertinggi yaitu 13.49 persen. Tingginya nilai ini menunjukkan bahwa kandungan hemiselulosa di dalam pulp masih cukup tinggi sehingga mengakibatkan tertutupnya permukaan saringan yang menyulitkan penyaringan selulosa (Salihima, 1981), dan juga akan menyebabkan proses pematangan selulosa alkali menjadi cepat sehingga warna dan kecerahan serat rayon semakin rendah (Samuel et aI., 1976).
47
,,~------------------------------------,
'"
1
I
1
'"
~ z E
•
jii
,
,J+ ............,
IS ~ ~
4
J+···········,
,J+ ..........•
0+=====
T1
T2
Wakt.u (m.enit)
I~PH4
DpH7
~pHl0
Gambar 12. Diagram kelarutan pulp dalam NaOH 18 persen Kelarutan pulp dalam NaOH 18 per sen rata-rata berkisar 5.265-14.765 persen. Hasil penelitian ini hanya sebagian kecil yang memenuhi syarat SII.1163-84 di mana kelarutan maksimum pulp dalam NaOH 18 persen adalah 6.5 persen, sedangkan sebagian yang lain belum memenuhi standar tersebut.
G. VISKOSITAS PULP Viskositas adalah suatu ukuran dari sifat nuida untuk melawan gaya yang menyebabkan mengalir dan diukur pada suhu tertentu dengan satuan miliPascal second (mPas). Tujuan penentuan viskositas dari suatu pulp adalah untuk menunjukkan tingkat kerusakan selulosa akibat pengolahan serpih, pemasakan pemutihan serta menunjukkan kekuatan viskosa serat (Alaudin, 1982).
48
Berdasarkan analisis sidik ragam diketahui bahwa pH prahidrolisis (A) yang digunakan berpengaruh nyata terhadap viskositas pulp, sedangkan waktll prahidrolisis (B) dan interaksi an tara pH dan waktu prahidrolisis berpengaruh sangat nyata terhadap viskositas pulp. Uji lanjut Duncan dengan selang kepercayaan 95 persen diketahui bahwa pH 10 berbeda nyata dengan pH 4 dan pH 7 yang digunakan. Viskositas sell1akin menurun dengan perubahan kondisi larutan prahidrolisis dari Sllasana asam sall1pai basa, yang didllga karena larutan NaOH (dalam suasana basal dapat memekarkan selulosa dan turllnannya.
Pemekaran ini dapat mengakibatkan
kerusakan daerah teratur yang akhirnya menyebabkan pelarutan sempurna. Uji lanjut Duncan dengan selang kepercayaan 95 persen dan 99 persen diketahui bahwa waktu prahidrolisa 30 menit berbeda nyata dengan waktll prahidrolisis 60 menit. Viskositas tertinggi ada pada perlakuan dengan waktll prahidrolisis 30 menit yaitu 10.32 mPas. Hal ini diduga karena pad a waktll prahidrolisis 30 menit selulosa belum mengalami kerusakan dan pell1ekaran sehingga tidak menyebakan selulosa tersebllt larut. Sedangkan uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa pH 4 dan waktu prahidrolisis 30 menit berbeda nyata dengan pH 4 waktu prahidrolisis 60 menit, pH 7 waktu prahidrolisis 90 menit, pH 7 waktu prahidrolisis 60 menit, pH 7 waktll prahidrolisis 90 menit, pH 10 waktu prahidrolisis 30 menit, pH 10 Waktll prahidrolisis 90 ll1enit. Sedangkan pH 4 waklu prahidrolisis 60 ll1enit berbeda nvata dengan pH 4 waktu prahidrolisis 90 menit, pH 7 waktu prahidrolisis 30 ll1enit. pH 7 waktu prahidrolisis 90 menit, pH 10 waktu prahidrolisis 30 menit. pH 10 waktu prahidrolisis 60 menit dan pH 10 waktu prahidrolisis 90 menit pad a selang kepercayaan 95 persen dan 99 persen.
49
16~-----------------------------------'
jJ
c. 10
S ~
8-H
······......
~
.Ii
5
e
,
0+<===
Tl
I~ pH 4
T3
T2
;h~tu (rr.~nit)
0
pH 7
~
pH 10
Gambar 13. Diagram viskositas pulp Berdasarkan Gambar 13. diketahui bahwa ada sebagian viskositas pulp yang tidak dapat terukur, yang disebabkan karen a kandungan lignin pada pulp tersebut masih cukup tinggi. Hal ini diketahui dari bilangan kappa pulp yang tergolong tinggi. Tabel 12. Viskositas pulp (mPas)
L
\Vaktu (menit)
D1i ~
H rH 7
I
3U 60 90
14.79
Rata-rata
K.XX
II.X:; () -~-----
J3.X7 0 7.34 7.07
Rata - rata
.r1il0~~
5.24 7.5C1
0 4.25
-~--
-.-.:.::..----===--==-
10.32 2.5 7.3:-\ -----
---------,
50
Hasil penelitian viskositas pulp rata-rata berkisar 4.32 - 14.98 IllPas CTabeI12.), hasil tersebut tidak memenuhi syarat SIl.1163-84 untuk pulp rayon, di mana viskositas minimum adalah 18 mPas.
Rendahnya viskositas
pada pulp yang digunakan untuk rayon dapat menyebabkan kekuatan viskose serat rayon rendah.
H. KADAR ABU Kadar abu pulp Illenunjllkkan jumlah bahan organik dan bentuk senyawa logam, terutama silika, suI fat dan senyawa karbonat.
Kadar abu dalam pulp
dipengaruhi oleh berbagai faktor an tara lain kandungan mineral kayu, air pengolahan dan proses pengolahan.
Tabd 13. Kadar abu pulp Waktu (mmit) 3() 6(1
90 Rata-rata
'----;~ ____ ._____j1H~_
, __---.l
.pH4
[lH 7
pH 10
U.4U-l 1.073 0.339 O.n(lS
0.531
0.711 0.930 0.524 0.722
1.014 0.302 ---- ----0.616
---~-
(I.54Y I. (1(1(1 ()JR~
,
I
j
-"---
Berdasarkan analisis sidik ragalll diketahui bahwa pH prahicirolisis (A) dan interaksi antara pH dan waktu prahidrolisis tidak berpengaruh nyata terhaciap kadar abu pulp, sedangkan waktu prahidrolisis (B) yang digunakan berpengaruh nyata terhadap kadar abu pulp. Uji lanjut Duncan dengan selang kepercayaan 95 persen menunjukkan bahwa waktu prahidrolisis 90 menit berbeda nyata dengan waktu prahidrolisis
51
60 menit dan tidak berbeda nyata dengan waktu prailidrolisis 30 mcnit. Nilai rata-rata Kadar abu terendah ada pada perlakuan dengan waktu prahidrolisis 90 menit. Hal ini diduga karena dipengaruhi oleh proses pengolahan pulp tersebut dan air pengolahan yang digunakan tetapi tidak dipengaruhi oleh kandungan mineral kayu, sebab jenis kayu yang digunakan sama untuk semua perlakuan. Proses pengolahan yang berpengaruh adalah perpanjangan waktu prahidrolisis selama 90 menit yang menyebabkan jumlah bahan-bahan organik lebih lama mengalami degradasi dan lebih ban yak senyawa-senyawa logam yang larut. seperti logam-logam alkali. Komponen utama dari abu kayu adalah kalium. kalsium dan magnesium serta silikon yang terutama pad a kayu-kayu tropis.
12~--------------------------------------'
l .c "m 0
0' 0'
~
"•
0 .•
02
a T1
T2
T3
vraktu (rnenit)
I~PH4
DpH7
~pH10
Gambar 14. Diagram Kadar abu pulp
52
8erdasarkan Gambar 14. kadar abu semakin tinggi dengan perubahan pH dari suasana asam sampai basa. Peningkatan ini diduga karen a pada suasana basa hidrolisis yang terjadi lebih sulit dan hanya dapat berlangsung dengan suhu yang tinggi, sehingga komponen-komponen struktur kayu yang ada belum ban yak mengalami pemutusan ikatan terutama sen yaw a logamnya. Rata-rata kadar abu dari pulp adalah 0.30-1.07 persen (Tabel 13.).
Hasil
penelitiaan ini belum memenuhi syarat bagi pulp rayon menurut S11.1163-84 di mana kadar abu maksiI11uI11 adalah 0.15 persen. Tingginya kadar abu pada pulp untuk rayon biasanya tidak dikehendaki karena akan I11enyulitkan proses pembuatan pulp rayon, terutama dalam penyaringan, pemeraman dan pemintalan serat (Hartoyo ,1989).
I. KADAR SlUKA Kadar silika dari suatu pulp didapatkan dari sisa kadar abu pulp yang tidak larut dalam Hel 6 M. Berdasarkan analisis sidik ragam diketahui bahwa pH prahidrolisis (A) berpengaruh sang at nyata terhadap kadar silika pulp, sedangkan interaksi antara pH dan waktu prahidrolisis berpengaruh nyata terhadap kadar silika pulp. Waktu prahidrolisis (8) yang digunakan tidak berpengaruh nyata terhadap kadar silika pulp. Tahd 14. Kadar silika pulp \Vaktu CJTIcnit)
3() 60 911 Rata-rata .. - - ------ - - - -
-----._--------
pH 4 /ilJ.511 ~1.11I
Ii\) .411 73.33
. __
ClIlgf"l
~1I::L_
Rata- rata
pH 7.
pHJO
121.711 l) I.CICI 90.211 1011.1.)7
4\1.110 14.5 <)5.50 53.1111
-.-~-.
'"
.-~---~-
--
~11.(17
()2.211
X5.tJ3
~.----------.-
52
Uji ianjut Duncan dengan seiang kepercayaan 95 persen dan 99 persen diketahui bahwa pH 7 berbeda nyata dengan pH 4 dan pH 10 yang digunakan. Kadar silika tertinggi didapatkan pada pH 7 yaitu 100.97 mg/kg. Tingginya kadar silika ini diduga karena pada suasana netral, logam-Iogam alkali akan terurai dan lebih mudah melakukan ikatan dengan kOll1ponen serpih kayu. Ikatan yang terbentuk ini ll1enyebabkan sulitnya silika larut selall1a proses pell1asakan. Uji lanjut Duncan dengan selang kepercayaan 95 per sen diketahui bahwa interaksi pH 10 dan waktu prahidrolisis 60 menit berbeda nyata dengan interaksi antara pH 4 waktu prahidrolisis 30 ll1enit, pH 4 waktu prahidroiisis 90 menit, pH 7 waktu prahidrolisis 30 ll1enit, pH 4 waktu prahidrolisis 60 menit, pH 7 waktu prahidrolisis 60 menit, pH 7 waktu prahidrolisis 90 menit, pH 10 waktu prahidrolisis 30 menit dan pH 10 waktu prahidrolisis 90 menit. Sedangkan pH 7 waktu prahidrolisis 30 menit berbeda nyata dengan pH 4 waktu prahidrolisis 30 menit dan pH 4 waktu prahidrolisis 90 ll1enit. Nilai rata-rata kOll1binasi tertinggi adalah pH 7 waktu prahidrolisis 30 menit yaitu 121.70 mg/kg. Hal ini diduga pada pH 7 dan waktu prahidrolisis 30 menit logam alkali masih berikatan dengan komponen serpih kayu yang lain dan prahidrolisis yang dilakukan pada waktu 30 ll1enit belum dapat melarutkan silika karen a ikatan yang terbentuk tidak ll1engaiami pengell1bangan sehingga pada waktu pemasakan iarutan pemasak yang digunakan tidak mall1pu untuk memutuskan ikatan tersebut.
53
140 120
0;
100
IE ~
S
•
BO
~
~
""
60
D
'"
.. 0
20
a T2
T1
T3
Yfakt:.1 (menit)
I~ pH 4 D
pH 7
00l pH 10
Gambar 15. Diagram kadar silika pulp Kadar silika yang dihasilkan dari penelitian cukup tinggi yaitll berkisar 14.5 - 121.7 mg/kg. Hasil ini tidak sesuai dengan syarat SII.1163-84 untuk pulp rayon di mana kadar silika minimum untuk pulp rayon adalah 50 mg/kg. Kadar silika yang tinggi ini menyebabkan rendahnya mutu dari pulp untuk rayon. J.KADAR SARI Kadar sari digunakan untuk menunjukkan jllmlah zat terlarllt ( pada kayu daun lebar campuran) dalam pelarllt netral dalam hal ini digllnakan alkohol benzen dengan perbandingan I: 2. Tlljuan pengukuran kadar sari adalah llntuk mengetahui zat ekstraktif yang tersisa dalam pulp terutama resin.
54
T~bel15. K:ld~r 8~ri pulp (%)
pH
\\\1ktu
R~t~
(meni!)
t'ti4
t)Ii 7
otilO
30 60 90
0.41 0.48 0.40 0.43
0.17 0.45 0.18 0.27
0.27 050
R~ta
-l<1tl
030
rntl
0.28 0.48 0.30
0.36
Berdasarkan analisis sidik ragam diketahui bahwa pH prahidrolisis (Al. waktu prahidrolisis (B) dan interaksi antara pH dan waktu prahidrolisis tidak berpengaruh nyata terhadap kadar sari dari pulp. Berdasarkan Tabel IS. dan Gambar 16. diketahui bahwa rata-rata kadar sari dari pulp hasil penelitian berkisar 0.17 -0.50: persen. Kadar sari ini hanya sebagian yang memenuhi syarat SII.1163-84 yaitu pulp untuk rayon harus mengandung sari maksimul11 0.3 persen. Kadar sari yang tidak l11emenuhi syarat SII tersebut tergolong cukup tinggi yang diduga karena kandungan zat ekstraktif dalam pulp l11asih ban yak tersisa yang disebabkan oleh bagian-bagian yang bersifat Iipofilik dalam serpih kayu daun lebar call1puran tidak terombak pad a proses pengolahan.
55
0.'
05
g ~
," ,"
0.,
0'
n
"
0.2
o1
Tl
T'
ifaktu (menit)
I~ pH 4 D
pH 7
~
pH 10
Gambar 16. Diagram kadar sari pulp Kadar sari yang tinggi pada pulp untuk rayon menyebabkan warna pulp berubah dan terjadi kesulitan pada saat pemintalan dan penyaringan (Samuel el aI., 1976). Perubahan warna pulp diakibatkan karena sari (dalam hal ini lemak) tersebut teroksidasi terutama jika diudara terbuka.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. KESIMPULAN Berdasarkan uji statistik data hasil penelitian (0<=5%) menunjukkan bahwa pH prahidrolisis berpengaruh sangat nyata terhadap rendemen prahidrolisis, konsumsi alkali, kadar silika dan berpengaruh nyata terhadap selulosa alfa, kelarutan pulp dalam NaOH 10 persen dan viskositas. Waktu prahidrolisis berpengaruh sangat nyata terhadap rendemen prahidrolisis, konsumsi alkali, selulosa alfa, viskositas, dan berpengaruh nyata terhadap kelarutan pulp dalam NaOH 18 persen dan kadar abu. Interaksi antara pH dan waktu prahidrolisis berpengaruh sangat nyata terhadap rendemen setelah prahidrolisis, konsull1si alkali, viskositas, dan berpengaruh nyata terhadap rendell1en pulp belull1 putih, kelarutan pulp dalall1 NaOH 18 persen dan kadar silika. Prahidrolisis yang dilakukan mengakibatkan rendemen pulp menurun dan selulosa alfa meningkat, tetapi belum dapat untuk menghilangkan lignin dan hemiselulosa secara keseluruhan pad a serpih kayu daun lebar campuran yang digunakan. Pada serpih kayu daun lebar campuran hemiselulosa mengalami degradasi lebih cepat pada suasana asam dan basa, selulosa mengalami degradasi lebih cepat pada suasana basa, sedangkan delignifikasi pada suasana netral terjacii lebih cepat. Waktu prahidrolisis yang semakin lama menyebabkan degradasi selulosa lebih besar dibandingkan dengan lignin, hell1iselulosa, dan zat ekstraktif. Kandungan selulosa alfa terutama sangat dipertahankan pada pulp yang digunakan untuk rayon.
57
Secara keseluruhan perlakuan yang terbaik untuk serpih kayu daun lebar campuran dengan mempertimbangkan rendemen dan kandungan komponen kimia dalam pulp adalah perJakuan prahidrolisis pada pH 7 dan waktu 30 menit, meskipun tidak semua kandungan komponen kimia pada pulp tersebut memenuhi syarat SI1. I 163-84.
B. SARAN Untuk memperbaiki sifat pulp rayon kayu daun lebar campuran yang belum memenuhi persyaratan, kiranya dapat dilakukan dengan mengolah serpih kayu daun lebar tersebut pad a konsentrasi larutan pemasak yaitu NaOH dan antrakinon yang lebih tinggi serta dengan memperbaiki kondisi dalam pel11utihan.
DAFfAR PUSTAKA
Alaudin. 1982. Percobaan Pembuatan Pulp Rayon dari Kayu Pinus Merkusii. Simposium Selulosa dan Kertas IV. Balai Besar Pnelitian dan Pengembangan Industri Selulosa, Bandung. Alaudin. 1984. Percobaan Pembuatan Pulp Rayon dari Beberapa Macam Kayu. Berita Selulosa 20 (4) : 125-131, Bandung. Alaudin dan R. Joedibroto. 1972. Penelitian Kayu-Kayu Indonesia untuk Pulp Rayon. Lembaga Penelitian Selulosa, Bandung. Bewagan, B.O. and A.A. Foulmino. 1978. Quantities of Agohodel monte Dissolving Pulp. Fropride digest 7 (l) : 12-17 Britt, K.W. 1970. Pulp and Paper Technology. Van Nostrand Reinhold Co., New York. Bruun, H. 1979. Soda Pulping With Antrhaquinone Technical Association of the Pulping and Paper. 62: 65 - 68. Brunow,G. dan K. Pappius. 1981. A Kinetic Study on the Mechamism of 1l-0-4 Ether Cleavage in Soda Anthraquinone Pulping. Paperi Ja Puu. 63 (12) : 783 785 Bryce. 1980. Alkaline PUlping. Di Dalam J.P. Casey (Ed). Pulp and Paper Chemistry and Chemical Technology. A Wiley - Interscience Publication, New York. Cameron, D.W., E Alan, EN. Peter, W.L.S. Eva and V. Natty. 1982. The Effect of Addition of Quinonoid and Hydro Quinonoid Derivatives in NSSC Pulping. APPITA XXXV (4). Casey, J.P. 1960. Pulp and Rayon Chemistry and Chemical Technology. Clayton. 1969. The Chemistry of Wood and Fibers. Di dalam R.G. Mac Donald dan J.N. Franulin. The Pulping of Wood 1. Mc Graw-Hill Book Company, New York. Haun, E.P.1. 1970. Hemicelulosa. Di dalam K.W. Britt (ed.) Pulp and Paper Making. Third Edition. Reinhold Publisher Company, New York. Hermans, P.H. 1949. Physics and Chemistry of Cellulosa Fibers. Elseuer Publishing Co. Inc., New York. Lauer, K. 1958. A Study of Tropical Woods. Sulphate Pulping of Some Tropical Woods from the Amazone. TAPPI 41 (7) : 337-339. Landquist, K. 1981. Investigation of Lignin from Soda and Soda Anthraquinone Cooking Spruce Wood. Paperi Ja Puu. 12: 783 - 785.
59
Liebergot, M. and B. Van Lierop. 1986. Oridative Bleaching a Review Part I. Delignification. Pulp and Paper Canada 87 (9): T 324-T 328 Martawijaya, A., 1. Kartasujana, 1. Mandang, S.A. Prawira dan K. Kadir. 1989. Atals Kayu Indonesia Jilid II. Departemen Kehutanan, Bogor. Nelson, P.J. 1975. Two Stage Alkali Bisulphite of Pinus radiata and Pinus pinasta. APPITA 8(4) : 232 - 236. Parekh, 1.H., S.K. Roy Moulik and S.K. Sodani. 1977. Dissolving Grade Pulps form Eucalyptus tereticornis Hybrid. TAPPI Conference 4th International Dis solving Pulps, Chicago, Illions. Pasaribu, R.A., R. Han dan T. Silitonga. 1979. Pembuatan Pulp Campuran Kayu Daun Lebar Berdasarkan Berat Jenis. Sirkulasi Terbatas P3HH-Bogor, Bogor. Richter, A.G. 1956. Some Aspect of Prehydrolisis PUlping. TAPPI 39 (4) : 193-210 Runkel, K.O.H. 1952. Tropical Woods and Agriculture Residus as Source of Pulp. FAO, Roma. Rydholm, S.A. 1965. Pulping Process. Interscience Publisher a Division of John and Wiley Inc., New York. Sachur. 1966. Mixed Cooking Sulphate dari Tujuh Jenis Daun Lebar. Skripsi Minat Utama Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor, Bogor. Sutrisno, T.S. 1981. Penelitian Pembuatan Pulp dengan Bahan Baku Serbuk Penggergajian Kayu Albisia (AlbiziaJalcatarian Forsberg) Proses Soda Antrakinon. Berita Selulosa XVII (3) September 1981, Bandung. Standar Industri Indonesia. 1981. Cara Uji Kadar Selulosa Alpha, Beta, dan Gamma dalam Pulp. Departemen Perindustrian, Jakarta. SII 043-81. Standar Industri Indonesia. 1983. Cara Uji Massa Jenis Kayu untuk Pulp. Departemen Perindustrian, Jakarta. SII 0833-83. Standar Industri Indonesia. Perindustrian, Jakarta.
1984. Persyaratan Pulp Rayon Biasa. Departemen
Standar Industri Indonesia. 1985. Cara Uji Kelarutan Pulp dalam Alkali pada Suhu 25"C. Departemen Perindustrian, Jakarta. SII 1294-85. Standar Industri Indonesia. 1985. Cara Uji Kadar Abu, Silika dan Silikat daJam Kayu dan Pulp Kayu. Depatemen Perindustrian, Jakarta. SII 1292-85. Standar Industri Indonesia. 1985. Cara Uji Kadar Sari (Ekstrak Alkohol Benzene) dalam Kayu dan Pulp. Depatemen Perindustrian, Jakarta. SII 1293-85. Tobing. 1976. Kayu sebagai Bahan Baku. Proyek TeIjemahan Literatur Kehutanan. Institut Pertanian Bogor, Bogor.
60
Wise, L.E. 1949. Wood Chemistry. Reinhold Publishing Corporation, New York. Zhan, H. and J. Chen. 1983. Kinetic of Water Prehydrolisis of Bagase, Vol ll. Tsukuba Science City, Japan.
LAMPIRAN
61
Lampiran I. Kayu daun lebar campuran yang digunakan pada peneiitian Nama daerah
Nama Botani
Mayang
Palaguium sp.
Berat Jenis
Porporan
0.44 0.42
Tuba
Engelhardia sp.
0.43
Api-api
Adinandra dumosa Miq
0.51
Handis
Garcinia sp.
0.56
Hoting
Quercus mergiayi
0.56
Logan
Dypterocarpus costulatus
0.51
Modang
Litsea ferruginea
0.54
Mudar-mudar
Horsfieldia sp.
0.55
Sampiratus
0.57
Handolog
Eugenia sp.
0.70
Hapas-hapas
Exblukandia populnea
0.63
Hatinggiran
Papanca sp.
0.74
Sakkupal
Parinari sp.
0.67
Tulasan
Altingia excelsa Noronh
0.64
0.220
Klorinasi
0.5
10
2.5
Asam klorida
Klordioksida 5
10
10
f
Konsistensi (%)
Ekstraksi II 1
C10 (%
10
1.5
NaOH (%)
Klordioksida
Ekstraksi I
C1CH 4 (%)
Tahap pemutihan
Lampiran 2. Kondisi pemutihan
1
3
1
3
1
1
Waktu (jam)
kamar
70
60
70
60
kamar
Suhu (oC)
3
6
4 -
5 -
5
6
10 - 11
5 -
10 - 11
2 -
pH
63
Lampiran 3. Metoda analisa hasil pulp rayon A.RENDEMEN Rendemen pulp yang diukur adalah untuk serpih setelah prahidrolisa dan pulp yang belum dan telah diputihkan. Rendemen pulp diukur dengan nlmus : R = ( 100 - KA ) X BP BS dimana: R = rendemen pulp dalam persen KA = kadar air pulp dalam persen BP = berat pulp dalam gram BS = berat serpih dalam oven
B. KONSUMSI ALKALI Konsllmsi alkali dilakllkan dengan tujuan untllk mengetahlli jumlah alkali yang digllnakan pada proses pemasakan Total alkali (alkali asal) =
Berat kering mutlak chip X % NaOH yang digunakan
Sisa alkali = 500 25x25
x V BL X V HC! X N HC ! X 40
dimana : V BL
= Volume black liquor
V HC!
= Volume Hel yang digunakan untuk titrasi
64
Lampiran 3. Lanjutan
= Normalitas HCI yang digunakan
NHC"1
Konsumsi alkali =
Total alkali-sisa alkali BKM chip
x 100%
dimana: BKM chip
= Berat kering mutlak chip
C. BILANGAN KAPPA (TAPPI T 236 m-60 U 245) Bilangan kappa adalah jUllllah mililiter KMnO 4 0.1 N yang terpakai oleh 1 gram pulp kering oven ditentukan dalam keadaan standar. Untuk suhu 25"C
Bilangan kappa =
Pxf
P
W
=
Untuk suhu lebih dari 25 "C
Bilangan kappa =
Pxf W
X
[I
+ 0.013 (25-T'C))
dimana: P
= Jumlah ml thio 0.2 N yang digunakan
b
= Jumlah ml thio untuk contoh
a
=
W
= Berat pulp kering oven
N1
= Konsentrasi thio yaang digunakan
Jumlah ml thio untuk blanko
65
Lal1lpiran 3. Lanjutan N2 = Konsentrasi KMn0 4 yang digunakan f
= Faktor koreksi
C. DERAJAT PUTIH PULP Pekerjaan dimulai dengan l1lel1lbuat lembaran contoh uji, dan l1lel1leriksa apakah saringan cahaya biru sudah tepat letaknya. Kemudian dilakukan penyetelan alat uji (brigthness tester) terhadap stan dar berdasarkan cara yang berlaku untuk alat uji yang digunakan. Lel1lbaran penutup diangkat dan diletakkan eli bawah lembaran contoh uji terbawah. Bantalan berisi contoh uji ditel1lpatkan pada lubang contoh alat uji. Derajat putih merupakan perbandingan antara intensitas cahaya biru dengan panjang gel om bang 457 nm yang dipantulkan oleh perl1lukaan lapisan Mg-oksida pada kondisi sudut datang 45° dan sudut pantul nol derajat. Nilai derajat putih dinyatakan dalam persen. Nilai derajat putih lembaran pulp akan terlihat pada alat setelah skala pada alat diatur sehingga mendapat angka yang tepat.
D. VISKOSITAS PULP (SII.1157-84) Viskositas pulp adalah viskositas larutan pulp 0.5 persen dalal1l kuprietilendial1lin 0.5 M yang ditentukan dengan cara mengukur waktu alirnya melalui pipa kapiler, diukur pada suhu 25"C. Kadar air contoh ditentukan menurut 511.0532-81. 5elanjutnya sampel ditimbang setara dengan kurang lebih 0.2500 gram contoh kering oven, kel1luelian
66
Lampiran 3. Lanjutan dimasukkan ke dalam botol pelarut. Air suling sebanyak 25 ml dipipet dan dimasukkan ke dalam botol pelarut, kemudian botol ditutup dan dikocok perlahan untuk menyebaratakan pulp dalam air. Selanjutnya gas nitrogen dimasukkan ke dalam botol pelarut selama kurang lebih dua menit. Larutan kuprietilendiamin 1 M dipipet sebanyak 25 ml dan dimasllkkan ke dalam botol pelarut, sambi I dialiri gas nitrogen ke dalamnya. Kemudian pengaliran gas ni trogen dilanjutkan sampai beberapa meni t, dan botol di tutup. lall! dikocok selama 15 - 30 meni t dengan menggunakan penggoyang mekanik sampai semua pulp larut. Pad a akhir pengocokan, botol dimiringkan selama dua menit untuk mengeluarkan gaas nitrogen yang terlarut. Viskositas larutan pulp dihitung sebagai berikut ;
Viskositas 0.5% (Cu En) = C. t. d mPas 103 dimana ; C = konstanta viskometer t = waktu alir (detik)
d = rapat massa larutan pulp (10052 kg/mJ) pada suhu 25"C D. KELARUTAN PULP DALAM NaOH 10 PERSEN DAN 18 PERSEl'\ (SII.1294-85)
Sebanyak I.S gram contoh pulp dimasukkan ke dalam gel as piala lalu ditambahkan 7S ml NaOH 10 persen dan 18 persen (suhu 25"C) diadllk sampai
67
Lampiran 3. Lanjlltan pulp terdispersi sempurna, lalu ditambah lagi 25 ml NaOH yang sama. Dibiarkan selama 60 menit, kemudian disaring dengan corong masir dan filtrat ditampungo Selanj utnya corong masir dan pulp yang tersisa dikeringkan dalam oven sampai beratnya tetap. Kadar kelarutan dihitllng sebagai berikut: A-B
Kelarutan pulp (%) =
X 100%
A
dimana: A = berat sampel awal kering oven (gram) B = berat sampel akhir kering oven (gram) F. KADAR ABU DAN SlUKA (Sn.1292-85)
"Kadar abu Sebanyak 5 gram contoh pulp dimasukkan ke dalam cawan, lalll dipanaskan pada tanur listrik bersllhll 600"C minimal 3 jam. Selanjutnya didinginkan dan ditimbang sampai beratnya tetap. Kadar abu dihitung dengan rumus :
Kadar abll =
A-B
X 100%
C
dimana: A = be rat cawan
+
sisa pembakaran (gram)
68
Lampiran 3. Lanjutan B = berat cawan kosong (gram) C = berat contoh kering oven (gram)
" Kadar silika Sisa pembakaran pada penentuan kadar abu diberi HCI 6 M dengan hati-hati dan diuapkan diatas penangas air sampai kering (diulang dua kali) , kemudian ditambahkan lagi 5 ml HCl 6 M. Larutan selanjutnya diencerkan dengan 20 ml air suling dan dipanaskan di atas penangas air. Residu disaring dengan kertas saring bebas abu secara kuantitatif dan dicuci beberapa kali dengan air suling panas sampai filtratnya bebas dari ion klorida (diuji perak nitrat). kertas saring berisi residu ditempatkan dalam cawan porselen yang telah diketahui bobotnya dan dikeringkan dalam oven pada suhu 105"C. Cawan dan isinya dimasukkan ke dalam tanur listrik pad a sllhll 575 + 25°C paling sedikit selama tiga jam. Pendinginan dilakukan eli dalalll desikator untuk kellludian ditilllbang dengan neraca analitis. Pelllbakaran dan penimbangan dilakukan salllpai bobot konstan.
Kadar silika (ppm) =
100 X A B
dilllana : A = berat Si02 (Illiligram) B = berat contoh (gram)
69
Lampiran 3. Lanjutan
G. KADAR SARI (SII.1293-85) Sebanyak I gram contoh pulp digulung dalam kertas saring bebas sari. Ditempatkan dalam soxhlet. Ke dalam labu ekstrak yang telah ditera diisi 150200 ml alkohol benzene I : 2 dan dihubungkan dengan alat soxhlet dan pendingin tetap. Panas ekstraksi didapatkan dari pemanas listrik yang terpasang selama 6 jam, kemudian hasil ekstraksi dikeluarkan dan alkohol benzene diuapkan dari labu ekstrak, Sisa penguapan dalam labu ekstrak dioven sampai beratnya tetap. Kadar sari dari pulp rayon dihitung menurut rUl11us sebagai berikut :
Kadar sari =
A
X 100%
B dimana: A = berat sari dalam labu (gram) B = berat contoh kering oven (gram)
H. PENENTUAN KADAR SELULOSA ALFA (SII.0443-81) Sebanyak tiga gram contoh pulp dimasukkan ke dalam gel as piala clan suhu dijaga sekitar 20"C. Lalu ditambah 15 1111 NaOH 17.5 persen clan simaserasi selama satu menit. Selanjutnya ditambhakan 10 ml NaOH 17.5 persen dua kali dan masing-masing diad uk selama 45 dan 15 detik. Setelah tiga menit dital11bahkan 10 ml NaOH 17.5 persen. Dilakukan penambahan NaOH 10 ml tiga kali setelah 2.5, 5, 7.5 menit dibiarkan selama 30 menit dalam keadaan tertutup.
70
Lampiran 3. Lanj utan Ditambah 100 ml air suling dan dibiarkan selama 30 menit. Campuran dituangkan dalam cawan masir yang dilengkapi denga labu isap dengan pompa vakuI11. Cairan ditampung dalam gelas piala yang telah dibersihkan dengan 25 ml NaOH 8.3 persen.
Endapan dicuci lagi dengan 4000 ml air suling, ditambahkan asam
asetat 2 N diaduk selama lima menit, kemudian endapan dicuci sehingga bebas asam.
Endapan bersama cawan masir dimasukkan ke dalam oven sampai
beratnya tetap. Kadar selulosa alfa dihitung dengan rum us : Berat endapan X 100%
=
Berat pulp kering
../"---,/' ." I, '.' .,
~ ;~
"
\
.
.
.....
/
.,.-,--~
Pnkidroli5.l
34.64%
B.87%
9Q
34.12~"
3S.40%
90
39.79%
29.94"0
40.05%
36.39%
30
60 7.ISSO%.
7.1815%
7.1940%
7.94450/.
36.9650
37.1000
33.8600
41.90S0
4.0500
42,0450
7.9440%
7.9435~
49.01%
60
35.01~o
34.67'!'
44.16%
30
42.06S0
7.1895~ ..
40.7675
30.02~0
43.91~o
7.1915%
Bil.K2.wa
39.SS25
9Q
Pcmasakan
Konsumsl alkali
7.19000/0
38.770/_
45.37%
30.69%
33.S30/_
60
.ond_
30
WaktuLmeni!L I Rendemcn
Pcrlllruan
111111!l3-84
plliO
pH7
pH4
.H
Lamplran 4. lIasil anallsa pulp
29.42%
26.75%
31.66%
25.99%
26.69'1{,
29.8S%
25.60%
36.03%
26.40%
Rmdemen
nub. 9O.S OE
1I.37S OE
36.9OO0E
48.125 GE
40.ooo0E
122500E
36.3500E
20.1150E
14.92S OE
4S.950 OE
ner. Pulih 9.100%
maks. 9O.S %
92.605%
min. 10%
12.87%
5.26S%
___ ~n.6.5%
5.365
12.145%
7.16~"
15.11%
93.100% 86.150"/..
13.565~'..
11.165%
14.765% 12.56S o..
5.835%
11.06%
9.16%.
12.06"'.
11.96%
12.74"ro
Kcl.dlm NaOH 10% Kc1.dlm NaOH 18%
6.90%
91.360%
92.7H%
94.75S%
92.715~.
90.645%
94.755~;'
Sc:lulosa
min. 18 mP.u
~_J.s.O.lS%
0.5240/..
-
0.711% 0.930%
5.24 mP.u 7.50 mPa'
0.302%
1.014%
0.S31%
min. SO
95.50
14.50
49.00
90.20
91.00
121.70
69.40
11.10 o.:n~'
69.50 1.0730/.
Kadar lilika (mlli\:,,} 0.404%
Kadar abu
Pcmutwn
7.34mPu
B.S7 mPu
14.79 mPu
11.85 mPas
Vi.kO$ilas
I
I
n"b._(lJ..~
0.3014%
0.5022%
0.2732".
0.1851~'b
O.4BI%
0.17440'0
0.4013-"
0.4116%
0.406S%
Kadar5.lrl
4
187.91882 1. 2060500 708.19196
Galat
TOTAL
350.580
46.979706 .1340056
1607.582 329.155
215.42494 44.10861
Kuadrat tengah F-ratio
Duncan Jumlah
LS tengah
Kehomogenan
3 1 2
37.280000 41. 035000 49.013333
* secara statistik berbeda nyata
1 - 2 1 - 3 2 - 3
kontras
6 6 6
perbedaan -7.97833 * 3.75500 * 11. 7333 *
x x x
----------------------~-------------------------------------------
Metoda: 95 Persen Tingkat
.0000
.0000 .0000
Sig. level
Analisa multi range untuk rendemen prahidrolisa.Renpra by PRAHID.pH
Semua F ratio didasarkan pada kuadrat tengah galat
17
9
2 2
d.b.
430.84988 88.21721
Jumlah kuadrat
Pengaruh utama A:Prahidrolisa.pH B:Prahidrolisa.waktu Interaksi AB
Sumber variasi
Analisa sidik ragam untuk rendemen prahidrolisa - Type III Sums of Squares
Lan1Diran 5. Analisa sidik ragam dan uji Duncan rendemen prahidrolisa
f\J
--J
1 2 3
*
39.346667 43.588333 44.393333
LS tengah
secara statistik berbeda nyata
1 - 2 1 - 3 2 - 3
6
6
6
Duncan Jumlah
kontras
Metoda: 95 Persen Tingkat
perbedaan -4.24167 * -5.04667 * -0.80500 *
x x
x
Kehomogenan
Analisa multi range untuk rendemen prahidrolisa.Renpra by PRAHID.Waktu
Lampiran 5. Lanjutan
'"
-.J
1 9 8 7 3 4 2 5 6
Metoda: 95 Persen Level
contrast 1 - 2 1 - 3 1 - 4 1 - 5 1 - 6
2 2
2
2
2 2
2 2
2
Duncan Count 33.830000 35.400000 36.390000 40.050000 43.910000 44.160000 45.365000 49.010000 53.870000
LS Mean
difference -11.5350 -10.0800 -10.3300 -15.1800 -20.0400
*
*
* * *
X X X X X X X X X
Homogeneous Groups
Analisa multi range untuk rendemen prahidrolisa.Renpra by PRAHID.lnter
Lampiran S. Lanjutan
-l'>
..-J
Lamplfan
J,
*
LanJutan
-
7 8 9 3 4 5 6 7 8 9 4 5 6 7 8 9 5 6 7 8 9 6 7 8 9 7 8 9 8 9 9
secara statistik berbeda nyata
1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 5 5 5 5 6 6 6 7 7 8
kontras -6.22000 -2.56000 -1. 57000 1. 45500 1. 20500 -3.64500 -8.50500 5.31500 8.97500 9.96500 -0.25000 -5.10000 -9.96000 3.86000 7.52000 8.51000 -4.85000 -9.71000 4.11000 7.77000 8.76000 -4.86000 8.96000 12.6200 13.6100 13.8200 17.4800 18.4700 3.66000 4.65000 0.99000
perbedaan
* * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
* * * * * * * * * *
-J V1
secara statistik berbeda nyata
2 - 3
37.280000 41. 035000 49.013333
LS tengah
perbedaan -7.97833 * 3.75500 * 11. 7333 *
X
X
x
Kehomogenan
1 2 3
*
39.346667 43.588JJ:J 44.393333
LS tengah
secara statistik berbeda nyata
1 - 3 2 - 3
kontras 1 - 2
6 6 6
Metoda: 99 Persen Duncan Tingkat Jumlah
perbedaan -4.24167 * -5.04667 * -0.80500 *
X
x
x
Kehomogenan
Analisa multi range untuk rendemen prahidrolisa.Renpra by RENPRA.Waktu
*
6 6 6
3 1 2
kontras 1 - 2 1 - 3
Duncan Jumlah
Metoda: 99 Persen Tingkat
Analis multi range untuk rendemen prahidrolis.Renpra by RENPRA.pH
Lampiran 5. Lanjutan
.:1\
<J
-" LJu"J U •• h •
1 9 8 7 3 4 2 5 6
1
- 5
kontras 1 - 2 1 - 3 1 - 4 1 - 5 1 - 6 1 - 7 1 - 8 1 - 9 2 - 3 2 - 4 2 - 5 2 - 6 2 - 7 2 - 8 2 - 9 3 - 4 3 - 5 3 - 6 J - 7 3 - 8 3 - 9
2 2 2 2 2 2 2 2 2
Metoda: 99 Persen Duncan Tingkat Jumlah 33.830000 35.400000 36.390000 40.050000 43.910000 44.160000 45.365000 49.010000 53.870000
LS tengah
-..:).35000
8.~~1000
*
*
perbedaan -11.5350 * -10.0800 * -10.3300 * -15.1800 * -20.0400 * -6.22000 * -2.56000 * -1. 57000 * 1.45500 * 1.20500 * -3.64500 * -8.50500 * 5.31500 * 8.97500 * 9.96500 * -0.25000 -5.10000 * -9.96000 * 3.86000 * 7.52000 *
X X
X
x
X
X
X
X
X
Kehomogenan
Analisa multi range untuk rendemen prahidrolis.Renpra by RENPRA.lnter
~"""""P""""
-J
-J
'-"~""V"~'" oJ" LJ . . .
*
'J .....U I
6 7 8 9
7 8 9 8 9 9
5 5 5 -
6 6 6 7 7 8
secara statistik berbeda nyata
-
9
4 -
5 -
8
4 -
-9.71000 4.11000 7.77000 8.76000 -4.86000 8.96000 12.6200 13.6100 13.8200 17.4800 18.4700 3.66000 4.65000 0.99000
7
4 - 6 4 -
perbedaan
kontras
*
* * * * * *
* * *
* *
*
())
-J
4
179.58782 82.420350 285.28123
Galat
TOTAL
4.903
44.896956 9.1578167
.596 .674
5.4605056 6.1760222
Kuadrat tengah F-ratio
.0224
.5712 .5334
Sig. level
3 1 6 5 9 4 2 7
8
"
contrust 1 - 2 1 - 3 1 - 4
2 2 2 2 2 2 2 2 2
Metoda: 95 Per sen Duncan Tingkat Jumlah 29.945000 30.025000 30.695000 34.645000 34.670000 34.825000 35.005000 38.770000 39.795000
LS tengah
-~::. ()'/~:,OO
-4.3JOOO
difference -8.07500 0.67000
*
X
X
X X XX XX XX XX
x
Kehomogenan
Analisa multi range untuk rendemen pemasakan.Rendemen by RENPEMSK.lnter
Semua F ratio didasarkan pada kuadrat tengah galat
17
9
2 2
d.b.
10.921011 12.352044
Jumlah kuadrat
Pengaruh utama A: Renpemsk. pH B:Renpemsk.Waktu Interaksi AB
Sumber variasi
Analisa sidik ragam untuk rendemen pemasakan.Rendemen - Type III Sums of Squares
Lalllpiran 6. Analisa sidik ragalll dan uji Duncan renlielllen pulp belul11 putih
-.J \0
LclillPII(:l1l D.
*
Li:lIlJutan
9 9
secara statistik berbeda nyata
7 8 -
- 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 - 6 - 7 - 8 - 9 - 7 - 3 - 9 - 3
3
2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 5 5 5 5 6 6 6 7
9
1 2 -
kontras 1 - 6 1 - 7 1 - 8
-4.88000
-3.95000 -9.10000 0.75000 -4.13000 8.74500 3.76500 4.10000 4.12500 -1. 02500 8.82500 3.94500 -4.98000 -4.64500 -4.62000 -9.77000 0.08000 -4.80000 0.33500 0.36000 -4.79000 5.06000 0.18000 0.02500 -5.12500 4.72500 -0.15500 -5.15000 4.70000 -0.18000 9.85000 4.97000
perbedaan
*
*
*
*
*
0
(D
4
148.71298 124.48367 313.11170
Galat
Total
13.831519
37.178246
6.466084 13.491438 2.688
.467 .975
Kuadrat Tengah F-ratio
Semua F ratio didasarkan pada kuadrat tengah galat
17
9
2 2
d.b.
12.932168 26.982875
Jumlah kuadrat
Pengaruh utama A:Pemutiha.pH B:Pemutiha.Waktu Interaksi AB
Sumber variasi
.1004
.6410 .4136
Sig. level
Analisa sidik ragam untuk rendemen pulp putih - Type III Sums of Squares
L'\mpiran 7. Analisa sidik ragam dan uji Duncan rendemen pulp putih
OJ
4
4.93333E-005 6.50000E-006 2.2756645
Galat
TOTAL
.0003
17.077
7.22222E-007
1.23333E-005
.0000 .0003
sig. level
1.1377882999999.999 .0000162 22.385
Kuadrat tengah F-ratio
3 1 2
*
3
2
-
2 3
1 1 -
kontras
6 6 6
Duncan Jumlah
7.1891667 7.1903333 7.9440000
LS tengah
secara statistik berbeda nyata
Metoda: 95 Persen Tingkat
perbedaan -0.75367 * 0.00117 * 0.75483 *
X X
x
Kehomogenan
Analisa multi range untuk konsusmsi alkali.Konsalk by KONSALK.pH
Semua F ratio didasarkan pada kuadrat tengah galat
17
9
2 2
d.b.
2.2755763 .0000323
Jumlah kuadrat
Pengaruh utama A:Konsalk.pH B:Konsalk.Waktu Interaksi AB
Sumber variasi
Analisa sidik ragam untuk konsumsi alkali - Type III Sums of Squares
Lalllpiran 8. Analisa sidik ragalll dan uji Duncan konsulllsi alkali
en
OJ
*
3 3
7.4398333 7.4406667 7.4430000
LS tengah
secara statistik berbeda nyata
1 2 -
kontras 1 - 2
6 6 6
Duncan Jumlah
perbedaan 0.00317 * 0.00233 * -0.00083
X
X
x
Kehomogenan
6
1 7 4 5
1 -
5
contrast 1 - 2 1 - 3 1 - 4
2 2 2 2 2 2 2 2 2
8 9 3 2
Duncan Count
Metoda: 95 Per sen Level
.-----~---
-- - - - -
--
-- -
--
7.1855000 7.1880000 7.1895000 7.1900000 7.1915000 7.1940000 7.9435000 7.9440000 7.9445000
LS Mean
difference 0.00150 0.00200 -0.75200 -0.75250
*
*
X
X
XX
XX
X
X
X
X X
Homogeneous Groups
Analisa multi range untuk konsumsi alkali.Konsalk by KONSALK.lnter
2 3 1
Metoda: 95 Persen Tingkat
Analisa multi range untuk konsumsi alkali.Konsalk by KONSALK.Waktu
-.
ro \.N
J--,HIIII_/IIHII
u. L ......
*
'JU.",.
-
6 7 8 9 3 4 5 6 7 8 9 4 5 6 7 8 9 5 6 7 8 9 6 7 8 9 7 8 9 8 9 9
secara statistik berbeda nyata
4 4 4 4 4 5 5 5 5 6 6 6 7 7 8
3 3 3
2 3 3 3
2
2
2
2
2
1 1 1 1 2
kontras -0.75300 -0.00250 0.00600 0.00350 0.00050 -0.75350 -0.75400 -0.75450 -0.00400 0.00450 0.00200 -0.75400 -0.75450 -0.75500 -0.00450 0.00400 0.00150 -0.00050 -0.00100 0.74950 0.75800 0.75550 -0.00050 0.75000 0.75850 0.75600 0.75050 0.75900 0.75650 0.00850 0.00600 -0.00250
perbedaan
*
* * * * * * * *
* * *
*
* * * *
* * * * *
* * * *
(Xl
-Po
4
19.088289 275.41183 449.19829
Galat
Total
30.601314
4.7720722
73.246606 4.102485 .156
2.394 .134
Kuadrat tengah F-ratio
Semua F ratio didasarkan pada kuadrat tengah galat
17
9
2 2
d.b.
146.49321 8.20497
Jumlah kuadrat
Pengaruh utama A:Bilkapp.pH B: Bilkapp. Waktu Interaksi AB
Sumber variasi
.9554
.1467 .8762
sig. level
Analisa sidik ragam untuk Bilangan Kappa - Type III Sums of Squares
Lampiran 9, Analisa sidik rag am dan uji Duncan bilangan kappa
CD IJ1
4
1705.5175 4362.2900 7972.0250
Galat
Total
484.69889
426.37937
19.38500 932.72375 .880
1. 924
.040
Kuadrat tengah F-ratio
Semua F ratio didasarkan pada kuadrat tengah galat
17
9
2 2
d.b.
38.7700 1865.4475
Jumlah kuadrat
Pengaruh utama A:putih.pH B:putih.Waktu Interaksi AB
Sumber variasi
.5130
.9610 .2015
Sig. level
Analisa sidik ragam untuk Derajat Putih - Type III Sums of squares
Lal11piranlO, Analisa siclik ragal11 dan uji Duncan derajat putih
ffi
en
4
30.320489 20.727100 128.66564
Galat
Total
2.3030111
7.5801222
10.239539 28.569489
1
3
2
*
3 3
x x
89.850000 92.293333 94.203333
perbedaan 4.35333 * 1. 91000 -2.44333 *
X
Kehomogenan
Alfa. Waktu
LS Tengah
secara statistik berbeda nyata
1 2 -
1 - 2
kontras
6 6 6
Metoda: 95 Persen Duncan Tingkat Jumlah
Analisa multi range untuk selulosa alfa pada
3.291
4.446 12.405
Kuadrat tengah F-ratio
Semua F-ratio didasarkan pada kuadrat tengah galat (error)
17
9
2 2
d.b.
20.479078 57.138978
Jumlah kuadrat
Pengaruh utama A:Alfa.pH B:Alfa.Waktu Interaksi AB
Sumber variasi
Analisa sidik ragam untuk selulosa alfa
Lal11pmln II ,. Analisa sidik ragal11 dan uji Duncan selulosa alfa
.0636
.0454 .0026
Sig. level
en
-.J
*
90.618333 92.705000 92.956667
secara statistik berbeda nyata
1 - 2 1 - 3 2 - 3
kontras
6 6 6
LS Tengah
Perbedaan -0.25167 2.08667 * 2.33833 *
X
X
x
Kehomogenan
2 3 1
*
3 3
1 2 -
89.850000 92.226667 94.203333
LS tengah
secara statistik berbeda nyata
2
1 -
6 6 6
Duncan Jumlah
kontras
Metoda: 99 Per sen Tingkat
perbedaan 4.35333 * 1.97667 -2.37667
X
XX
X
Kehomogenaan
Analisa multi range untuk selulosa alfa.Sampel by SELULOSA.Waktu
3 1 2
Metoda: 95 Persen Duncan Tingkat Jumlah
Analisa multi range untuk alfa selulosa terhadap SELULOSA.pH
Lampiran II,. Lanjutan
CD CD
.·U·· ~'J'
'.--'U""'U,'
n"" ,II In
4
194.63103 115.60115 569.21305
Ga1at
Total
12.844572
48.657758
83.391717 46.098717
.0450
3.788
2 1 3
perbedaan 3.21167 -4.22167 -7.43333 *
x
9.043333 12.255000 16.476667
XX X
Kehornogenan
LS tengah
secara statistik berbeda nyata
3
2 -
*
2 3
1 1 -
kontras
6 6 6
Metoda: 95 Persen Duncan Tingkat Jumlah
Analisa multi range untuk Kelarutan pulp dalarn NaOH 10%.Sampel by NaOH.pH
.0180 .0714
Sig. level
6.492 3.589
Kuadrat tengah F-ratio
Semua F ratio didasarkan pada kuadrat tengah galat
17
9
2 2
d.b.
166.78343 92.19743
Jumlah kuadrat
Pengaruh utarna A:NaOH.pH B:NaOH.Waktu Interaksi AB
Sumber variasi
Analisa sidik ragam Kelarutan pulp dalam NaOH 10% - Type III Sums of Squares
· _._... - '--0·---persen dan 18 persen
OJ
~
6 7 4 5 2 3 1 9 8 kontras 1 - 2 1 - 3 1 - 4 1 - 5 1 - 6 1 - 7 1 - 8 1 - 9 2 - 3 2 - 4 2 - 5 2 - 6 2 - 7 2 - 8 2 - 9 3 - 4 3 - 5
2 2 2 2 2 2 2 2 2
Metoda: 95 Persen Duncan Tingkat Jumlah 6.900000 7.165000 9.165000 11. 065000 11. 965000 12.065000 12.735000 19.665000 22.600000
LS tengah
perbedaan 0.77000 0.67000 3.57000 1.67000 5.83500 5.57000 -9.86500 -6.93000 -0.10000 2.80000 0.90000 5.06500 4.80000 -10.6350 -7.70000 2.90000 1. 00000
*
*
X
X X XX XX XX XX XX
x
Kehomogenan
Analisa multi range Kelarutan pulp dalam NaOH 10%.Sampel by NAOH.lnteraksi
Lampi ran 12. Lanjutan
q) ()
3 3 3 3 4 4 4 4 4 5 5 5 5 6 6 6 7 7 8
-
*
6 7 8 9 5 6 7 8 9 6 7 8 9 7 8 9 8 9 9
kontras
secara statistik berbeda nyata
Lalllpiran 12, Lanjlltan
5.16500 4.90000 -10.5350 -7.60000 -1. 90000 2.26500 2.00000 -13.4350 -10.5000 4.16500 3.90000 -11. 5350 -8.60000 -0.26500 -15.7000 -12.7650 -15.4350 -12.5000 2.93500
perbedaan
* * * *
*
*
*
*
,-0
,
4
45.072622 74.845400 294.85884
Galat
Total
1. 355
11.268156 8.3161556
3.762 6.756
31.282372 56.188039
Kuadrat Tengah F-ratio
.3227
.0650 .0161
sig. level
3 1 2
*
perbedaan -4.98167 * 0.58833 5.57000 *
X
x
7.921667 8.510000 13.491667
X
Kehomogenan
LS Tengah
secara statistik berbeda nyata
1 - 3 2 - 3
kontras 1 - 2
6
6 6
Metoda: 95 Persen Duncan Tingkat Jumlah
Analisa multi range untuk kelarutan pulp dalam NaoH 18 % by KELDEL.Waktu
Semua F ratio didasarkan pada kuadrat tengah galat
17
9
2 2
d.b.
62.56474 112.37608
Jumlah kuadrat
Pengaruh utama A:Keldel.pH B:Keldel.Waktu Interaksi AB
Sumber variasi
Analisa sidik ragam Kelarutan pulp dalam NaOH 18%-Type III Sums of Squares
Lampiran 12. Lanjutan
U) !\)
4
220.83624 41.682000 566.62471
Galat
TOTAL
4.6313333
55.209061
29.693118 65.976176
3 2 1
*
4.2466667 7.9033333 8.8800000
LS Tengah
secara statistik berbeda nyata
3 3
1 2 -
kontras 1 - 2
7 6
5
Metoda: 95 Persen Duncan Tingkat Jumlah
perbedaan 0.97667 4.63333 * 3.65667 *
Analisa multi range untuk viskositas .Sampel by VISKO.pH
.0012
.0186 .0016
Sig. level
X
X
x
Kehomogenan
11.921
6.411 14.246
Kuadrat tengah F-ratio
- Type III Sums of Squares
Semua F ratio didasarkan pada kuadrat tengah galat
17
9
2 2
d.b.
59.38624 131. 95235
Jumlah kuadrat
Pengaruh utama A:Visko.pH B:visko.Waktu Interaksi AB
Sumber variasi
Analisa sidik rgam untuk viskositas
Lal11piran 13. Analisa sidik ragal11 dan uji Duncan viskositas pulp
'.D Vl
*
3
2 -
secara
3
1 -
kontras 1 - 2
6 6 6
3.333333 7.376667 10.320000
LS tengah
statistik berbeda nyata
Duncan Jumlah
perbedaan 6.98667 * 2.94333 * -4.04333 *
X
X
x
Kehomogenan
1 4 3
8
6
7
kontras 1 - 2 1 - 3 1 - 4 1 - 5
2 2 2 2 2 2 2 2 2
2 5 9
Duncan Jumlah
Metoda: 95 Persen Tingkat .000000 .000000 .000000 5.240000 7.340000 7.500000 11.850000 13.870000 14.790000
LS tengah
perbedaan 11.8500 * -2.94000 * -2.02000 * 11.8500 *
X
X
X X
X
X X
X
X
Kehomogenan
Analisa multi range untuk viskositas.sampel by VISKO.lnteraksi
3 1
2
Metoda: 95 Persen Tingkat
Analisa multi range untuk viskositas .Sampel by VISKO.Waktu
,0 .p.
*
secara statistik berbeda nyata
kontras 1 - 6 1 - 7 1 - 8 1 - 9 2 - 3 2 - 4 2 - 5 2 - 6 2 - 7 2 - 8 2 - 9 3 - 4 3 - 5 3 - 6 3 - 7 3 - 8 3 - 9 4 - 5 4 - 6 4 - 7 4 - 8 4 - 9 5 - 6 5 - 7 5 - 8 5 - 9 6 - 7 6 - 8 6 - 9 7 - 8 7 - 9 8 - 9
Lamplran Ll. Lanjuran perbedaan 4.51000 * 6.61000 * 4.35000 * 11.8500 * -14.7900 * -13.8700 * 0.00000 -7.34000 * -5.24000 * -7.50000 * 0.00000 0.92000 14.7900 * 7.45000 * 9.55000 * 7.29000 * 14.7900 * 13 .8700 * 6.53000 * 8.63000 * 6.37000 * 13.8700 * -7.34000 * -5.24000 * -7.50000 * 0.00000 2.10000 * -0.16000 7.34000 * -2.26000 * 5.24000 * 7.50000 * \J1
'"
L ...dll.lllldll
*
3
3.333333 7.376667 10.320000
secara statistik berbeda nyata
2 -
kontras 1 - 2 1 - 3
6 6 6
perbedaan 6.98667 * 2.94333 -4.04333
XX X
x
Kehornogenan
1 1 1 1
-
3 4 5 6
1 - 2
2 2 2 2
8 1 4 3
kontras
2
2 2 2 2
2
Duncan Jurnlah
5 9 7 6
Metoda: 99 Persen Tingkat .000000 .000000 .000000 5.240000 7.340000 7.500000 11.850000 13.870000 14.790000
LS tengah
perbedaan 11.8500 * -2.94000 * -2.02000 11.8500 * 4.51000 *
X
XX
X X X X X
X X
Kehomogenan
Analisa multi range untuk viskositas.Sampel by VISKO.lnteraksi
2 3 1
LS tengah
Analisa multi range untuk viskositas .Sarnpel by VISKO.Waktu
I.)"
Metoda: 99 Per sen Duncan Tingkat Jurnlah
l.ALlIlj.JIHUI
I.D 0"1
* secara statistik berbeda nyata
kontras 1 - 7 1 - 8 1 - 9 2 - 3 2 - 4 2 - 5 2 - 6 2 - 7 2 - 8 2 - 9 3 - 4 3 - 5 3 - 6 3 - 7 3 - 8 3 - 9 4 - 5 4 - 6 4 - 7 4 - 8 4 - 9 5 - 6 5 - 7 5 - 8 5 - 9 6 - 7 6 - 8 6 - 9 7 - 8 7 - 9 8 - 9
Lam pi ran 13. Lanjutan perbedaan 6.61000 * 4.35000 * 11.8500 * -14.7900 * -13.8700 * 0.00000 -7.34000 * -5.24000 * -7.50000 * 0.00000 0.92000 14.7900 * 7.45000 * 9.55000 * 7.29000 * 14.7900 * 13.8700 * 6.53000 * 8.63000 * 6.37000 * 13.8700 * -7.34000 * -5.24000 * -7.50000 * 0.00000 2.10000 -0.16000 7.34000 * -2.26000 5.24000 * 7.50000 *
--l
'-<)
17
3 1 2
*
3
.3886667 .5486667 1.0056667
LS Tengah
secara statistik berbeda nyata
2 -
1 - 2 1 - 3
kontras
6 6 6
Metoda: 95 Persen Duncan Tingkat Jumlah
Analisaa multi range untuk kadar abu
.233
.189 4.674
perbedaan -0.45700 0.16000 0.61700 *
XX X
x
Kehomogenan
by ABU.Waktu
.1315952
.0306725
.0249185 .6151380
Kuadrat tengah F-ratio
Semua F ratio didasarkan pada kuadrat tengah galat
2.5871600
Totaal
9
4
.1226900 1. 1843570
2 2
d.b.
.0498370 1.2302760
Jumlah kuadrat
Galat
Pengaruh utama A:Abu.pH B:Abu.Waktu Interaksi AB
Sumber variasi
Analisa sidik ragam kadar abu pulp - Type III Sums of Squares
Lampiran 14. Analisa sidik ragam dan uji Duncan kadar abu
.9128
.8307 .0405
Sig. level
(0
\.D
4
6349.7333 3211.7000 18247.620
Galat
TOTAL
356.85556
1587.4333
3477 .8467 865.2467
*
3
53.00000 73.33333 100.96667
LS tengah
secara statistik berbeda nyata
2 -
kontras 1 - 2 1 - 3
6
6 6
3
1 2
Metoda: 95 Persen Duncan Tingkat Jumlah
perbedaan -27.6333 * 20.3333 47.9667 *
X
X
x
.0294
.0056 .1438
Sig. level
Kehomogenan
Analisa multi range untuk kadar silika.Sampel by SILIKA.pH
4.448
9.746 2.425
Kuadrat tengah F-ratio
Semua F ratio didasarkan pada kuadrat tengah galat
17
9
2 2
d.b.
6955.6933 1730.4933
Jumlah kuadrat
Pengaruh utama A:Silika.pH B: Silika. Waktu Interaksi AB
Sumber variasi
Analisa sidik ragam kadar silika.Sampe1 - Type 111 Sums of Squares
Lalllpiran 15. Analisa sidik ragalll dan uji Duncan kadar silika
'"'"
•
7 3 1 2 6 5 9 4
8
3
4 5 6 7 8 9 3 4 5 6 7
-
1 -
1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2
kontras 1 - 2
2 2 2 2 2 2 2 2 2
Metoda: 95 Persen Duncan Tingkat Jumlah 14.50000 49.00000 69.40000 69.50000 81.10000 90.20000 91. 00000 95.50000 121.70000
LS tengah
perbedaan -11.6000 0.10000 -52.2000 * -21. 5000 -20.7000 20.5000 55.0000 * -26.0000 11. 7000 -40.6000 -9.90000 -9.10000 32.1000
X
XX X X XX XX XX XX
x
Kehomogenan
Analisa multi range untuk kadar silika.Sampel by SILIKA.lnteraksi
Lampi ran 15. Lallj ulan
o o
~
secara statistik berbeda nyata
*
8 9 4 5 6 7 8 9 5 6 7 8 9 6 7 8 9 7 8 9 8 9 9
-
2 2 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 5 5 5 5 6 6 6 7 7 8
kontras
Lampi ran 15. Lanj utan
66.6000 -14.4000 -52.3000 -21.6000 -20.8000 20.4000 54.9000 -26.1000 30.7000 31. 5000 72.7000 107.200 26.2000 0.80000 42.0000· 76.5000 -4.50000 41.2000 75.7000 -5.30000 34.5000 -46.5000 -81.0000
perbedaan
*
*
*
* *
*
*
*
~
~
o
3 1 2
.0053000 .0073167 .0100333
LS Mean
secara statistik berbeda nyata
3
2 -
*
2 3
1 1 -
6 6 6
Duncan Count
kontras
Metoda: 99 Persen Level
-0.00272 0.00202 0.00473
perbedaan
*
XX X
x
Homogeneous Groups
Analisa multi range untuk kadar silika.Sampel by SILIKA.pH
Lampiran 15. Lanjutan
4
.0275479 .4116124 .6575902
Galat
TOTAL
.0457347
.0068870
.0377840 .0714309 .151
1. 562
.826
Kuadrat tengah F-ratio
Semua F ratio didasarkan pad a kuadrat tengah galat
17
9
2 2
d.h.
.0755681 .1428618
Jumlah kuadrat
Pengaruh utama A:Lemak.pH B:Lemak.Waktu Interaksi AB
Sumber variasi
.9580
.4684 .2617
Sig. level
Analisa sidik ragam untuk kadar lemak - Type III Sums of squares
Lalllpiran 16, Analisa sidik ragam dan uji Duncan kadar sari
,-"
~
o
