BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Kertas Kertas adalah barang yang berwujud lembaran-lembaran tipis. Yang dihasilkan dengan kompresi serat yang berasal dari pulp yang telah mengalami pengerjaan pengeringan, ditambah beberapa bahan tambahan yang saling menempel dan saling menjalin, serat yang digunakan biasanya berupa serat alam yang mengandung selulosa dan hemiselulosa. Kertas merupakan kemasan yang pertama ditemukan sebelum plastik dan logam. Saat ini kemasan kertas masih banyak digunakan dan mampu bersaing dengan kemasan lain seperti plastik dan logam karena harganya yang murah, mudah diperoleh dan penggunaannya yang luas. Selain sebagai kemasan, kertas juga berfungsi sebagai media komunikator dan media cetak. Kelemahan kemasan kertas untuk mengemas bahan pangan adalah sifatnya yang sensitif terhadap air dan mudah dipengaruhi oleh kelembaman udara lingkungan. Sifat-sifat kemasan kertas sangat tergantung pada proses pembuatan dan perlakuan tambahan pada proses pembuatannya. Kemasan kertas dapat berupa kemasan fleksibel atau kemasan kaku. Jenis kemasan ketas yang dapat digunakan sebagai kemasan fleksibel adalah kertas kraft dan kertas tahan lemak (grease proof). Glassin dan kertas lilin (waxed paper) atau kertas yang dibuat dari modifikasi kemasan kertas fleklsibel. Kemasan kertas yang kaku terdapat dalam bentuk karton, kotak, drum, cawan - cawan yang tahan air, yang dapat dibuat dari paper board, kertas laminasi, corrugated board dan berbagai jenis board dari kertas khusus. Wadah kertas biasanya dibungkus lagi dengan bahan - bahan kemasan lain seperti plastik dan foil logam yang lebih bersifat protektif. Karakteristik kertas didasarkan pada berat atau ketebalannya. Berdasarkan berat maka kertas dapat dinyatakan dalam berat (lb)/3000 ft² atau yang disebut dengan rim. Di USA banyaknya rim standar untuk kertas kemasan adalah 500 lembar dengan ukuran 24 x 36 inchi (61 x 91.5 cm). Di Eropa, Jepang dan negara-
6
negara lainnya ukuran yang lebih umum adalah grammage (gr/m²). Gramatur untuk kertas kemasan berkisar antara 30 gr/m² - 150 gr/m², (18 lb/rim - 90 lb/rim), sedangkan untuk corrugated board berkisar antara 117 gr/m2 - 300 gr/m² (72 lb/rim - 85 lb /rim) (Mimi Nurminah, 2002). Selembar kertas buatan tangan atau kertas mempunyai karakteristik berbeda dengan kertas buatan pabrik. Kertas buatan tangan dengan ciri-ciri khusus mempunyai serat-serat murni yang panjang dan menghasilkan kertas yang kuat dan awet, serta dalam proses pembuatannya cenderung bebas dari bahan-bahan kimia yang berbahaya. Kertas seni dapat dimanfaatkan sebagai media untuk menampilkan nilai-nilai seni rupa, karena wujudnya masih menampakkan seratserat alami dan kertas tersebut dapat dihadirkan secara utuh sebagai bahan yang mengandung unsur-unsur estetis (Bahari, 1995).
2.1.1. Jenis – Jenis Kertas Jenis kertas utama yang digunakan, yaitu kertas kasar dan kertas lunak. Kertas yang digunakan sebagai kemasan adalah jenis kertas kasar, sedangkan kertas halus digunakan untuk kertas tulis yaitu untuk buku dan kertas sampul. Kertas kemasan yang paling kuat adalah kertas kraft dengan warna alami, yang dibuat dari kayu lunak dengan proses sulfat.
1. Kertas Glasin dan Kertas Tahan Minyak (Grease Proof) Kertas glasin dan kertas tahan minyak dibuat dengan cara memperpanjang waktu pengadukan pulp sebelum dimasukkan ke mesin pembuat kertas. Penambahan bahan-bahan lain seperti plastizier bertujuan untuk menambah kelembutan dan kelenturan kertas, sehingga dapat digunakan untuk mengemas bahan - bahan yang lengket. Penambahan antioksidan bertujuan untuk memperlambat ketengikan dan menghambat pertumbuhan jamur atau khamir. Kedua jenis kertas ini mempunyai permukaan seperti gelas dan transparan, mempunyai daya tahan yang tinggi terhadap lemak, oli dan minyak, tidak tahan terhadap air walaupun permukaan
7
dilapisi dengan bahan tahan air seperti lak dan lilin. Biasanya digunakan untuk tas, kotak dan kemasan makanan berminyak.
2. Kertas Kraft Kertas kraft merupakn salah satu bahan yang digunakan untuk pembuatan jenis amplop gelembung. Kertas kraft digunakan untuk membuat amplop karena kekuatan tarik tinggi dibandingkan dengan kertas biasa. Karena kekuatan tarik yang tinggi dapat menahan dengan dibawah beban yang besar sehingga memungkinkan untuk pak barang-barang berat didalamnya. Warna kertas kraft adalah tergantung pada pengolahannya, warna putih diperoleh dari pemutihan dan warna cokelat diperoleh tanpa proses pemutihan. Jenis bahan baku yang digunakan untuk membuat kertas kraft biasanya adalah kayu lunak. Dengan menggunakan prosedur yang panjang pengolahan kayu lunak ini diubah menjadi kertas kraft berguna. Kertas kraft memiliki sifat fisik seperti ketahanan sobek yang beragam, elastisitas yang baik. Kertas kraft yang memiliki arti harfiah kertas kuat, mempunyai tiga kegunaan utama, yakni: 1. Kertas bungkus (wrapping) seperti untuk bungkus kertas plano, kertas bungkus nasi, dll. 2. Kantong (bag/sack) seperti kantong belanja atau shopping bag. 3. Karung (shipping sack) seperti karung atau kantong semen dan berbagai fungsi converting. Gramaturnya berkisar antara 50 – 14 gsm. Pulp kertas yang dipakai bias melalui proses pemutihan atau bleaching atau tidak. Bila tidak diputihkan maka berwarna kecoklatan (Rebry Atnam, 2007)
3. Kertas Perkamen Kertas perkamen digunakan untuk mengemas bahan pangan seperti : mentega, biscuit yang berkadar lemak tinggi, keju, ikan (basah, kering atau digoreng), daging (segar, kering, diasap atau dimasak). Sifat - sifat kertas perkamen adalah :
8
mempunyai ketahanan lemak yang baik, mempunyai kekuatan basah (wet strength) yang baik walaupun dalam air mendidih, permukaan bebas serat, tidak berbau, tidak terasa dan transparan sehingga sering disebut kertas glasin.
4. Kertas Lilin Kertas lilin adalah kertas yang dilapisi dengan lilin yang bahan dasarnya adalah lilin parafin dengan titik cair 46 - 740C dan dicampur polietilen (titik cair 100 1240C) atau petrolatum (titik cair 40 - 520C). Kertas ini dapat menghambat air, tahan terhadap minyak/oli dan daya rekat panasnya baik. Kertas lilin digunakan untuk mengemas bahan pangan, sabun, tembakau dan lain – lain.
5. Daluang (Container Board) Kertas daluang banyak digunakan dalam pembuatan kartun beralur. Ada dua jenis kertas daluang, yaitu : liner board disebut juga kertas kraft yang berasal dari kayu cemara (kayu lunak), corrugated medium yang berasal dari kayu keras dengan proses sulfat.
6. Chipboard Chipboard dibuat dari kertas koran bekas dan sisa - sisa kertas. Jika kertas ini dijadikan kertas kelas ringan, maka disebut bogus yaitu jenis kertas yang digunakan sebagai pelindung atau bantalan pada barang pecah belah. Kertas chipboard dapat juga digunakan sebagai pembungkus dengan daya rentang yang rendah. Jika akan dijadikan karton lipat, maka harus diberi bahan - bahan tambahan tertentu.
7. Tyvek Kertas tyvek adalah kertas yang terikat dengan HDPE (high density polyethylene). Dibuat pertama kali oleh Du Pont dengan nama dagang Tyvek.
9
Kertas tyvek mempunyai permukaan yang licin dengan derajat keputihan yang baik dan kuat, dan sering digunakan untuk kertas foto. Kertas ini bersifat yaitu tidak menyusut atau mengembang bila terjadi perubahan kelembaban, tahan terhadap kotoran bahan kimia, bebas dari kontaminasi, mempunyai kemampuan untuk menghambat bakteri ke dalam kemasan ( Elisa Julianti, 2007).
2.1.2. Pembuatan Kertas Pulp yang mengandung air 96% dan bahan padat 4% dimasukkkan ke dalam alat pengaduk, sehingga terjadi pemisahan antara serat dan fibril yang disebut proses fibrilisasi, yaitu proses pecahnya lapisan kambium yang mengelilingi serat karena serat-serat membesar dan fibril membuka. Pengadukan yang sedikit akan menghasilkan kertas dengan daya serap tinggi dan daya robek tinggi, dan jika pengaduan dilanjutkan maka kertas menjadi lebih padat tetapi daya sobek menurun. Penambahan bahan perekat seperti resin, pati dan tawas ke dalam alat pengaduk bertujuan untuk meningkatkan daya tahan air dan daya ikat tinta dari kertas sehingga kertas dapat dicetak, serta mempengaruhi sifat adhesive yang berperan dalam pembuatan kemasan. Bahan - bahan lain yang ditambahkan dalam pewarna, bahan untuk kecerahan dan kekakuan, seperti titanium dioksida, sodium silikat, tanah diatom, kasein, lilin, dan kapur. Setelah dari pengaduk, maka campuran pulp dan bahan - bahan tambahan tadi dijernihkan pada refiner jordan, kemudian di bawa ke silinder penyadap yang terdiri dari seperangkat pisau – pisau tertutup rapat berputar dengan cepat bersama - sama memecah serat. Campuran ini kemudian dimasukkan ke dalam headbox untuk dimasukkan pada mesin pembuat kertas dan karton (Elisa Julianti, 2007). Secara garis besar proses pembuatan kertas meliputi tahap-tahap persiapan bahan baku, pulping, defiberasi, pencucian, penyaringan, pemutihan, dan pencetakan (Smook, 1994). Proses pembuatan kertas dapat dilihat pada Gambar 2.1. Pembuatan kertas dapat dibagi menjadi dua tahap, yaitu proses pembuatan pulp dan proses pembuatan kertas. Kedua hal tersebut dapat diuraikan lagi lebih lanjut sebagai berikut:
10
2.1.3. Proses Pembuatan Pulp pada Kertas Pulping adalah suatu proses dimana kayu/bahan baku berserat lainnya diperkecil ukurannya sehingga menjadi suatu massa serat (Smook, 1994). Tujuan utama pembuatan pulp adalah untuk melepaskan serat-serat yang dapat dikerjakan secara kimia, mekanik atau semikimia yaitu kombinasi dua tipe perlakuan. Metode pembuatan pulp dengan proses kimia dapat dibedakan menjadi dua yaitu metoda proses basa (proses soda dan proses sulfat) dan proses asam (proses sulfit) (Fengel dan Wegener, 1995). Bahan Baku
Persiapan (pemotongan, pengecilan ukuran, penimbangan)
Pulping
Defiberasi (penguraian serat)
Pencucian
Penyaringan
Pencetakan (pembuatan lembaran)
Kertas Gambar 2.1 Proses Pembuatan Kertas (Smook, 1994) Pulp yang berbahan baku lidah mertua dan kulit pisang dibuat dengan menggunakan metode kimia basa dengan proses soda. Menurut Onggo (2004), proses pulping yang optimal untuk serat tanaman non kayu adalah proses alkali menggunakan NaOH. Selulosa bersifat tidak larut dalam alkali NaOH, sedangkan lignin, hemiselulosa, pektin dan komponen serat lainnya bersifat larut. Pembuatan
11
pulp secara semikimia meliputi perlakuan serpih dengan larutan natrium hidroksida (NaOH) dan defibrasi penggiling akhir (Fengel dan Wegener, 1995). Kertas yang dihasilkan dari proses ini adalah kertas dengan derajat putih yang rendah (kecoklatan), memiliki serat yang bersifat kuat, tetapi memiliki kualitas cetak yang kurang bagus (Smook, 1994).
2.1.4. Proses Pembentukan Kertas (Forming) Penambahan bahan perekat pada penggunaan kertas seni dilakukan pada saat bubur kertas (pulp) belum dibentuk menjadi lembaran kertas dengan cara mencampurkan perekat tapioka. Tanpa penggunaan bahan perekat, serat-serat yang digunakan untuk kertas sebenarnya sudah saling mengkait. Penggunaan bahan perekat disini adalah untuk menguatkan atau mengawetkan kertas sehingga didapatkan kertas yang berkualitas dengan ketahanan tarik dan ketahanan sobek yang tinggi (Bahari, 1995). Tahap terakhir adalah pembentukan kertas (forming), yaitu dengan mencetak bubur kertas sesuai dengan bentuk pada desain yang telah dibuat. Menurut Malo (2004), pencetakan dimulai setelah pulp siap dengan menyatukan kedua cetakan/bingkai secara bersamaan (bingkai dengan screen berada di bawah, sedangkan bingkai kosong berada di atas), kemudian dimasukkan dalam bak berisi bubur kertas sampai tenggelam. Cetakan kosong diangkat dan cetakan berscreen dengan pulp diatasnya dijemur di bawah terik matahari dengan posisi mendatar. Untuk mendapatkan kertas dengan derajad putih yang telah ditentukan, maka dibutuhkan proses pemutihan bubur kertas. Secara konvensional, proses pemutihan bubur kertas menggunakan senyawa khlor, di antaranya gas khlorin (Cl2), hipokhlorit, khlorat, dan hidrogen peroksida (H2O2) (Raharja, 2007). Tabel 2.1 memaparkan bahan pemutih yang digunakan untuk proses pemutihan pulp kertas.
12
Tabel 2.1 Zat Pemutih dan Karakteristiknya Bahan Pemutih Karakteristik Khlorin (Cl2) Dapat memutihkan kertas dengan baik, namun menghasilkan limbah yang sangat berbahaya bagi lingkungan. Kalsium Hidrogen Sulfit Pemutihan dengan senyawa ini tidak (Ca(HSO3)2) permanen. Warna asli dari bubur kertas akan kembali jika terkena udara dan cahaya dalam waktu lama karena oksigen mengoksidasi senyawa ini. Hidrogen Peroksida Senyawa ini cukup baik untuk (H2O2) memutihkan kertas, namun derajat putih yang dihasilkan kecil. Sodium Perboat Merupakan bahan kimia yang (NaBO3) ditambahkan pada detergen. Senyawa ini mengubah molekul air menjadi H2O2. Ozon (O3) Ozon merupakan bahan pemutih yang ramah lingkungan, karena tidak menghasilkan bahan yang berbahaya seperti senyawa halogen yang dihasilkan khlorin. Sumber: Othmer, 1992 Hidrogen peroksida mempunyai kemampuan melepaskan oksigen yang cukup kuat dan mudah larut dalam air. Keuntungan penggunaan hidrogen peroksida sebagai bahan pemutih pulp ini antara lain tidak menghasilkan endapan, larutan hidrogen peroksida menghasilkan produk yang putih bersih dan bahan organik yang diputihkannya tidak mengalami kerusakan. Selain itu OOH - yang berperan dalam oksidasi bersifat ramah terhadap lingkungan, berbeda dengan kaporit yang harus melalui proses penetralan dan pencucian berulang-ulang. Keuntungan lain dari penggunaan peroksida sebagai bahan pemutih adalah kemudahan dalam pelaksanaan dan penerapan, serta menghasilkan produk yang relatif tidak beracun dan tidak berbahaya (Andra, 2007).
2.2. Pulping 2.2.1. Pengertian Pulping Pulping adalah usaha untuk mendapatkan serat-serat dengan cara melarutkan lignin semaksimal mungkin. Tujuan utama dari proses Pulping adalah mendapatkan serat sebanyak mungkin yang diindikasikan dengan nilai rendemen
13
yang tinggi dengan kandungan lignin seminimal mungkin, yang diuraikan oleh nilai bilangan kappa. Pulp adalah hasil pemisahan serat dari bahan baku berserat (kayu maupun non kayu) melalui berbagai proses pembuatannya. Pulp terdiri dari serat-serat (selulosa dan hemiselulosa) yang digunakan sebagai bahan baku kertas. Pada umumnya pulp yang dihasilkan pada dewasa ini adalah pulp kimia. Pulp kimia adalah pulp yang diperoleh dengan proses kimia, sehingga sebagian besar komponen kimia nonserat dihilangkan dan serat-serat terpisah tanpa suatu pengerjaan mekanis. Proses pemutihan pulp dapat menghilangkan lignin yang tetap ada pada serat selulosa setelah proses pulping (proses pembuatan bubur kertas) secara bersamaan. Proses pemutihan pulp juga dapat menghilangkan hemiselluosa yang terkandung dalam pulp (Raharja, 2007). Pada saat proses Pulping, lignin akan terdegradasi oleh larutan pemasak menjadi molekul yang lebih kecil yang dapat larut dalam lindi hitam. Peristiwa ini disebut delignifikasi (Rahmawati, 1999). Pembuatan Pulp secara kimia bertujuan untuk memisahkan lignin yang terikat pada serat secara selektif (Sjostrom, 1995). Pembagian pulp kimia berdasarkan bahan kimia yang digunakan dalam proses pemasakan terdiri atas pulp soda, sulfat dan sulfit. (Joedodibroto, 1983). Proses pulping yang optimal untuk serat tanaman non kayu adalah proses alkali menggunakan NaOH. Terdapat tiga komponen pada bubur kertas (pulp) yaitu selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Dewasa ini proses Pulping kimiawi diarahkan pada proses Pulping bebas belerang untuk mengurangi masalah lingkungan hidup (pencemaran air dan udara), jadi diantaranya dilakukan dengan mengembangkan proses soda, yaitu proses pemasakan secara alkali dengan NaOH sebagai larutannya (Tapanes et al. 1992).
2.2.2. Metode Pembuatan Pulp Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa Pulping merupakan proses pemisahan serat selulosa dari bahan pencampuran (lignin dan pentosan), pelepasan bentuk bulk menjadi serat atau kumpulan serat. Lignin harus dihilangkan karena dapat membuat kertas mengalami degradasi.
14
Metode pembuatan pulp ada dua macam yaitu metode kimia (chemical pulping) dan metode mekanikal (mechanical pulping). Tapi disini akan dibahas secara garis besarnya saja agar lebih mudah dipahami. Penjelasannya sebagai berikut: 1. Metode Mekanis (ground wood) -
Pemisahan serat secara mekanis
-
Kekuatan dan derajat putih kertas tidak diutamakan
-
Cocok untuk kertas koran dan tisu.
-
Konversi 95%
2. Metode Kimia Pemisahan selulosa dengan bahan kimia. Bahan pemisah berupa: a. Basa (proses soda dan proses kraft) b. Asam (proses sulfit, proses magnetic, dan proses netral sulfit). Dasar pemilihan proses yakni: -
Bahan baku yang digunakan sifat pulp
-
Kekuatan dan derajat putih kertas diutamakan
-
Cocok untuk kertas tulis (HVS)
-
Konversi 65 – 85 %
3. Metode Semi Kimia -
Metode campuran antara kimia-pelunakan dengan larutan sulfit, sulfat atau soda dan mekanis untuk pemisahan serat.
-
Jenis metode : metode soda dingin dan metode chemi ground wood
-
Konversi 85 – 95 %
2.3. Lidah Mertua Agave merupakan herbal perennial xerophilik yang kokoh dan kuat serta bersifat monokarpik. Tanaman xerophilik tergolong ke dalam tumbuhan CAM (carssulaceae acid metabolism). Tanaman seperti ini mampu beradaptasi terhadap kekeringan dengan transpirasi rendah dan tetap melakukan proses fotosintesis. Pada saat kelembapan rendah, stomata membuka pada malam hari dan menutup pada siang hari (Gardner et al. 1991).
15
Tinggi tanaman 3–9 m ketika berbunga, menghasilkan banyak bulbil dan sucker (anakan). Daunnya bersifat sukulen, tersusun melingkar spiral dengan ukuran daun 75–185 cm x 10–15 cm x 2–4,5 cm dengan pinggiran daun berduri tegak berwarna hitam dengan panjang duri hingga 3 cm (Utomo et al. 2003). Bunga duduk pada ranting pendek, berjejal rapat, tabung tenda bunga berbentuk corong, lebih kurang 1 cm. Panjang tajuk 2 cm, bagian yang ke dalam sempit. Tangkai sari dan tangkai putik panjangya lebih kurang 3 cm. Bakal buah bulat silindris, tiap ruang berisi banyak biji. Kepala putik berbentuk tombol, masingmasing bertajuk 3. Buah kotak lebih kurang panjangnya 4 cm (Van Steiins et al. dalam Santoso, 1992). Setiap helai daun yang siap panen menghasilkan 3–6% serat berwarna putih. Serat diperoleh melalui proses mekanis yaitu dengan alat dekortikator. Daun yang telah matang dimasukkan ke alat dekortikator untuk mendapatkan serat basah. Selanjutnya serat yang diperoleh dijemur terlebih dahulu sebelum diproses lebih lanjut. Serat yang dihasilkan mengandung 64–71% α-selulosa, 7–17% lignin, 12% hemiselulosa, dan 1–2% abu (Utomo et al. 2003) dengan karakter sifat mekanik dan fisiknya yaitu densitas sebesar 800–700 kg/m3, daya serap air 56%, kuat tarik (tensile strength) 268 MPa, elastisitas modulus 15 Gpa (Chandramohan dan Marimuthu, 2011).
Gambar 2.2 Tumbuhan Agave Angustifolia Haw
16
Serat sisal pada umumnya dipakai pada industry pembuatan tali-temali dan pembuatan kerajinan tangan. Seiring dengan perkembangan zaman, pemanfaatan sisal mulai dikembangkan untuk produk lain: a. Bahan Baku Pembuatan Pulp dan Kertas Sisal dalam perkembangannya dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan kertas. Pulp yang dihasilkan memiliki karakter, antara lain: resistensi sobek yang tinggi, porositas tinggi, kandungan α selulotik tinggi, berdensitas tinggi, serta daya tahan lipat tinggi sehingga sering digunakan untuk bahan pembuatan kertas dengan keperluan khusus seperti kantong teh celup, kertas rokok, kantong vakum, kertas saring, dan sebagainya (Gutierrez et al. 2008; Hurter 2001). b. Bahan Baku Komposit Serat sisal dapat digunakan sebagai komposit dalam industri bahan bangunan (untuk pembuat 360-an papan partikel, pintu, campuran semen, asbes, dan sebagainya), otomotif (pembuatan door trim, dash board, panel, rak, dan beberapa bagian mobil lainnya), geotekstil, serta industri kereta api (Saxena et al. 2011; Rai dan Jha 2012). Penggunaan serat alam sebagai bahan baku komposit sangat menguntungkan karena selain ramah lingkungan, juga dapat mengatasi kelangkaan bahan baku sintetis serta mengurangi biaya produksi. c. Limbah Penyeratan Serat yang dihasilkan dari daun sisal berkisar antara 3–5% dari keseluruhan bagian daun. Sisanya (95%) berupa limbah. Besarnya komponen limbah hasil penyeratan dapat dimanfaatkan menjadi berbagai produk yang bermanfaat. Salah satunya adalah pupuk organik (kompos). Sisa proses penyeratan yang berupa kulit daun dan bagian daun lainnya (yang tidak dapat digunakan sebagai serat) serta bagian tanaman lainnya (seperti bunga dan batang bunga) dapat diolah menjadi pupuk organic (kompos). Selain itu, tingginya selulosa yang terkandung dalam limbah penyeratan dapat diolah lebih lanjut (dengan proses fermentasi) menghasilkan bioetanol dan biogas (Salum dan Hodes 2011; Van Dam 2009). Selain selulosa, limbah proses penyeratan lainnya dapat berupa air seratan daun. Air hasil seratan sisal ini mengandung senyawa aktif yang dapat digunakan sebagai antimikrobia. Senyawa tersebut antara lain: saponin, tannin, flavonoid,
17
glikosida, terpenoid, plobatannin dan kardiak glikosida (Ade-Ajayi et al. 2011). Selain itu, beberapa senyawa tersebut sering digunakan dalam industry farmasi untuk bahan baku pembuatan obat-obatan (Debnath et al. 2010).
2.4. Pisang Tanaman pisang merupakan salah satu jenis tanaman yang banyak tumbuh di daerah tropis. Pisang (Musa paradisiaca L) adalah tanaman buah-buahan yang tumbuh dan tersebar di seluruh Indonesia. Negara Indonesia merupakan penghasil pisang terbesar di Asia. Pisang dapat dikonsumsi secara langsung dan ada yang diolah dulu, jika diolah menghasilkan limbah padat berupa kulit pisang. Sisa pengolahan ini masih dapat diekstrak dan dimanfaatkan untuk menghasilkan produk-produk yang berguna. Kulit pisang selain digunakan sebagai pakan ternak, dapat diekstrak kandungan pektin di dalamnya. Pektin merupakan senyawa hidrokoloid karbohidrat yang terdapat pada jaringan tanaman muda dan buah. Selain itu pektin dapat menyerap air 40-100 kali volumenya (Hanifah, 2004). Pemanfaatan buah pisang sebagai bahan pangan masyarakat, ternyata menghasilkan limbah berupa kulit pisang yang sampai saat ini masih belum banyak dimanfaatkan secara produktif, bahkan biasanya hanya dibuang sebagai sampah. Dengan kemajuan teknologi pengolahan, usaha-usaha ke arah peningkatan pemanfaatan pisang dalam bentuk-bentuk lain dapat memperkuat nilai ekonomisnya, misalnya dalam bentuk tepung pisang, sale, kue lecker, kue mollen dan dikonsumsi sebagai buah segar (Hasnati, 2005). Kulit pisang mengandung senyawa pati yang merupakan salah satu komponen penting untuk mengikat komponen-komponen penyusun kertas. Pati (Starch) memiliki sifat yang dapat meningkatkan retensi, drainase dan meningkatkan kekuatan lembaran kertas. Pati dapat dipergunakan pada proses pembuatan kertas alkali dan kertas asam, dan dapat bekerja pada pH 4-9. Sebelum dipergunakan dalam pembuatan kertas, pati dimasak terlebih dahulu agar terbentuk gelatinasi, gelatinasi menyebabkan kekentalan larutannya berubah, pemasakan pati dianjurkan pada suhu 100ºC selama 20 - 30 menit (Wawan, K.H, dkk, 2004).
18
Pati mampu mengikat bahan – bahan penyusun kertas untuk meningkatkan kualitas kertas. Pati ditambahkan dalam pembuatan pulp sebelum dibuat menjadi kertas. Pati akan meningkatkan jumlah kertas yang dihasilkan serta keelastisan kertas yang diproduksi. Pati mengisi pori kertas, menghaluskan permukaan kertas, dan mencegah tinta menyebar pada permukaan ketika kertas tersebut diitulis. Pati yang teroksidasi, asam dari modifikasi pati, dan kation dari pati biasa digunakan dalam proses pembuatan kertas, bersama dengan hidroksimetil yang dimodifikasi dan fosfat ester dari pati, untuk meningkatkan kekuatan dan ketebalan dari beberapa jenis kertas, seperti kertas untuk kalender dan kotak karton (Asuncion, 2003). Kulit pisang mengandung banyak senyawa yang dapat dimanfaatkan. Kandungan dalam pisang dapat dilihat pada Tabel 2.2. Kandungan pati dalam kulit pisang cukup tinggi, yaitu 12,8% (Emaga dkk., 2007). Dalam penelitian ini, pati yang terdapat dalam kulit pisang akan digunakan sebagai pengikat komponen-komponen penyusun kertas (binder), sehingga mengurangi limbah dan menaikkan nilai ekonomis dari kulit pisang. Pisang kepok (Musa paradisiacal Linn) merupakan pisang berbentuk agak gepeng dan bersegi seperti terlihat pada Gambar 2.3. Karena bentuknya gepeng, ada yang menyebutnya pisang gepeng. Ukuran buahnya kecil, panjangnya 10-12 cm dan beratnya 80-120 g. Kulit buahnya sangat tebal dengan warna kuning kehijauan dan kadang bernoda cokelat.
Gambar 2.3 Pisang Kepok (Musa paradisiacal Linn)
19
Ada dua jenis pisang kepok, yaitu pisang kepok kuning dan pisang kepok putih. Secara kasat mata dari luar bentuk pisang hampir sama. Hanya daging buah pisang kepok kuning berwarna kekuningan, sedangkan kepok putih lebih pucat. Rasa kepok kuning lebih manis, sedangkan yang kepok putih lebih asam. Padahal nilai gizi yang terkandung dalam pisang kepok putih sama dengan pisang kepok kuning. Dunia industri membudidayakan pisang kepok ini untuk tepung, kripik, cuka, bir, dan puree (Rumpis, 2011). Kandungan senyawa dalam kulit pisang dapat dilihat pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Kandungan Senyawa dalam Kulit Pisang No. Senyawa Kandungan (g/100 g berat kering) 1. Protein 8,6 2. Lemak 13,1 3. Pati 12,8 4. Abu 15,3 5. Serat total 50,3 Sumber: Yosephine, dkk (2012)
2.5. Sifat Mekanik dan Fisik Kertas Sifat fisik pulp merupakan salah satu parameter yang digunakan untuk menentukan kualitas pulp (Sixta, 2006). Kriterianya tergantung pada jenis produk yang diinginkan. Secara sederhana sifat-sifat tersebut menurut Casey (1991), meliputi:
2.5.1. Ketahanan Sobek (Tearing Strength) Didefinisikan sebagai gaya dalam satuan gram gaya atau gram force (gf) atau miliNewton (mN), yang diperlukan untuk menyobek lembaran pulp pada kondisi standar (SNI 0436 : 2009). Faktor sobek adalah jumlah desimeter persegi lembaran kertas yang beratnya dapat menyobekkan kertas tersebut. Factor sobek dapat dihitung dari ketahanan sobek dalam gram gaya dibagi dalam gramatur dikalikan seratus. Dalam hal ini nilai kekuatannya dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain (Browyer dan Haygreen, 1999):
20
a. Panjang serat Secara umum ketahanan sobek lembaran pulp meningkat seiring dengan peningkatan panjang serat. Hal ini terjadi karena serat-serat panjang dapat menyebarkan daerah perusakan ikatan yang lebih besar daripada serat pendek saat dilakukan penyobekan. b. Jumlah serat yang berperan saat penyobekan Masing-masing serat yang menyusun suatu lembaran pulp pada gramatur tertentu (massa lembaran pulp dalam gram per satuan luasnya dalam meter persegi turut menyumbangkan energy terhadap keseluruhan energy yang dibutuhkan untuk penyobekan. Sehingga lembaran pulp dengan jumlah serat lebih banyak akan memiliki ketahanan sobek lebih tinggi. c. Ikatan antarserat Ikatan antarserat turut berpengaruh terhadap ketahanan sobek lembaran pulp. Dalam hal ini kekuatan ikatannya sangat tergantung pada proses fibrilasi (penguraian mikrofibril serat) yang terjadi pada saat pulping yang kemudian disempurnakan melalui proses refining. Didalam refiner sebagian mikrofibril serat akan mengalami pemipihan dan penguraian sehingga luas permukaan yang berpotensi membentuk ikatan hydrogen bertambah, akibatnya ikatan antarserat makin kuat. Ketahanan sobek lembaran pulp meningkat seiring dengan peningkatan ikatan antarserat sampai pada batas tertentu saat masing-masing serat mengalami tarikan yang sangat kuat sehingga ikatan antarkeduanya mudah putus. Perhitungan yang diperlukan dalam mengukur ketahanan sobek kertas tersebut adalah sebaai berikut: Ketahanan Sobek rata-rata =
………………………………………........ (1)
dengan: A = Pembacaan skala rata-rata (N) B = Jumlah lembaran yang diperlukan pada saat pengujian
2.5.2. Indeks Sobek Kertas Indeks sobek adalah ketahanan sobek kertas dalam mili newton dibagi dengan gramatur. Secara matematis dapat dituliskan: 21
Indeks Sobek =
⁄
…………………………………….… (2)
2.5.3. Ketahanan Tarik (Tensile Strength) Didefinisikan sebagai daya tahan lembaran pulp terhadap gaya tarik yang bekerja pada kedua ujungnya. Kuat tarik adalah ketahanan suatu bahan terhadap deformasi plastis. Ketahan tarik merupakan ukuran ketahanan kertas terhadap tarikan langsung dan dihitung dari beban yang diperlukan untuk menarik putus sebuah jalur kertas dengan dimensi tertentu. Daya regangan adalah regangan maksimum yang dapat dicapai oleh jalur kertas tersebut diukur pada kondisi standar (SNI ISO 1924.2: 2010). Untuk pengujian kuat tarik, pengukuran dilaksanakan berdasarkan tegangan yang diperlukan untuk menarik benda uji standar dengan penambahan tegangan konstan. Hasil pengukuran dari pengujian kekuatan tarik berasal dari tegangan yang mengakibatkan regangan. Sifat fisik ini dianggap penting untuk jenis kertas tertentu seperti kertas belanja . Dalam hal ini nilai kekuatannya dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain (Saranah, 2002): a. Arah serat dalam lembaran pulp Nilai ketahanan tarik lembaran pulp akan lebih tinggi jika arah seratnya sejajar dengan arah tarikannya. b. Ikatan antarserat Makin besar kekuatan ikatan antarserat maka ketahanan tarik lembaran pulp makin besar. Selain itu, factor – factor yang dapat mempengaruhi ketahanan tarik yang lainnya adalah: 1. Kekuatan serat individu lemah maka kekuatan juga terpengaruh. 2. Panjang serat rata-rata terlalu panjang, maka akan menghasilkan pembentukan kertas yang tidak baik yang dapat menurunkan kekuatan tarik. 3. Kemampuan pengikatan permukaan serat bergantung kepada proses penekanan, serat yang tidak dipress akan menghasilkan pengikatan yang lemah.
22
4. Struktur permukaan keras; kekuatan tarik akan terpengaruh apabila struktur pembentukan kertas tidak baik. Secara matematik, kuat tarik maksimum dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut: Ketahanan Tarik (σ) =
………………………………………..…………… (3)
dengan: Fm = Gaya maksimum (N) Ao = Luas permukaan (m2)
2.5.4. Indeks Tarik Kertas Indeks tarik kertas adalah ketahanan tarik dibagi dengan gramatur kertas tersebut. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut: Indeks Tarik =
⁄ ⁄
…………………………………… (4)
2.5.5. Ketahanan Retak Didefinisikan sebagai tekanan hidrostatik dalam kilopascal atau psi yang dibutuhkan untuk meretakkan suatu bahan saat tekanan ditingkatkan pada kecepatan konstan oleh karet diafragma bundar dengan diameter 30,5 mm (T-404cm-92). Sifat fisik ini dianggap penting untuk jenis kertas khusus yang biasa digunakan untuk menahan beban sangat berat. Dalam hal ini nilai kekuatannya tergantung pada (Nursyamsu, 1993): a. Panjang serat Lembaran pulp yang tersusun oleh serat-serat panjang akan memiliki kekuatan retak yang lebih tinggi. b. Ikatan antarserat Makin besar kekuatan ikatan antarserat maka ketahanan retak lembaran pulp makin besar. Kekuatan ikatan antarserat sangat dipengaruhi oleh proses fibrilasi.
23
2.5.6. Ketahanan Tekan Lingkar (Ring Crush Resistance) Ketahanan tekan lingkar digunakan untuk menentukan ketahanan tekan tepi lingkar kertas dan karton. Ketahanan tekan tepi ( edge crush resistance) adalah daya tahan tepi karton dalam posisi tegak lurus terhadap suatu tekanan, dinyatakan dalam N atau kgf, diukur pada kondisi standar. Pengujian ketahan tepi karton menurut ISO 3.037 atau TAPPI T 811 berfungsi untuk memberikan informasi kekuatan dan kendali mutu karton gelombang pada posisi tegak lurus (Rina Masriani, 2007).
2.5.7. Gramatur Gramatur adalah massa lembaran kertas atau karton dalam gram dibagi dengan satuan luasnya dalam meter persegi, diukur dalam kondisi standard dengan metoda SNI ISO:538-2010. Pengukuran dilakukan di Balai Besar Pulp dan Kertas. Secara matematis dapat dituliskan sebagai: Gramatur =
……………………………………………… (5)
2.5.8. Tebal Kertas Tebal kertas adalah jarak antara dua permukaan yan sejajar yang tegak lurus setelah dilakukan penekanan. Ketebalan lembaran kertas dipengaruhi oleh beberapa factor diantaranya jenis serat, adanya bahan lain selain serat, gramatur, tingkat penekanan dan calendring. Ketebalan sangat penting untuk kertas dan karton terutama bagi kertas atau karton yang digunakan untuk tujuan mekanik (Cassey, 1991).
2.5.9. Densitas Kertas Densitas kertas adalah perbandingan antara gramatur kertas dengan tebal kertas tersebut. Secara matematis dapat dituliskan : Densitas Kertas =
…………………..…………….......... (6)
24
