BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Teori umum kayu Kayu berasal dari berbagai jenis pohon yang memiliki sifat yang berbeda-beda. Bahkan kayu berasal dari satu pohon memiliki sifat yang agak berbeda, jika dibandingkan dari ujung dan pangkalnya. Sifat yang dimaksud tersebut antara lain yang bersangkutan dengan sifat-sifat anatomi kayu, sifat-sifat fisik, sifat-sifat mekanik, dan sifat-sifat kimianya.
2. 2. Sifat-sifat umum kayu 2. 2.1. Sifat fisik kayu Beberapa hal yang tergolong dari sifat-sifat fisik kayu adalah: berat jenis, keawetan alami, warna higroskopis, berat dan kekerasan. A. Berat jenis Berat jenis merupakan petunjuk penting bagi aneka sifat kayu. Makin berat kayu tersebut, umumnya makin kuat pula kayunya. Semakin ringan suatu jenis kayu, akan berkurang pula kekuatannya. Berat jenis antara lain ditentukan oleh dinding sel, kecilnya rongga sel yang membentuk pori-pori. Berat jenis diperoleh dari perbandingan antara berat suatu volume kayu tertentu dengan volume air yang sama pada suhu standar. B. Keawetan alami kayu Keawetan alami adalah ketahanan kayu terhadap serangan dari unsur-unsur perusak kayu dari luar seperti : jamur, rayap, bubuk, cacing laut, dan makhluk lainnya yang diukur dengan jangka waktu tahunan. Keawetan kayu tersebut disebabkan oleh adanya suatu zat didalam kayu (zat ekstraktif) yang merupakan sebagian unsur racun
Universitas Sumatera Utara
bagi perusak-perusak kayu, sehingga perusak kayu tersebut tidak sampai masuk dan tinggal didalamnya serta merusak kayu. C. Warna kayu Ada beraneka ragam warna kayu antara lain warna kuning, keputih-putihan, cokelat muda, cokelat tua, kehitam-hitaman, kemerah-merahan, dan lain sebagainya. Hal ini disebabkan oleh zat-zat pengisi warna dalam kayu yang berbeda-beda. Warna sesuatu jenis kayu dapat dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut: tempat didalam batang, umur pohon, kelembapan udara. Kayu keras umumnya memiliki warna yang lebih jelas atau lebih gelap daripada warna bagian kayu yang ada disebelah luar kayu keras. D. Higroskopis Kayu mempunyai sifat higroskopis yaitu dapat menyerap atau melepaskan air atau kelembapan. Kelembapan kayu sangat dipengaruhi oleh kelembapan dan suhu udara pada suatu saat. Makin lembap udara yang disekitarnya akan makin tinggi pula kelembapan kayu sampai tercapai keseimbangan dengan lingkungannya. E. Tekstur Tekstur adalah ukuran relatif sel-sel kayu, yaitu serat-serat kayu. Berdasarkan teksturnya kayu digolongkan menjadi: a. Kayu bertekstur halus, contoh giam, lara, kulim b. Kayu bertekstur sedang, contoh: jati, sonokeling c. Kayu bertekstur kasar, contoh: kempas, meranti.
F. Serat Bagian ini terutama menyangkut sifat kayu yang menunjukkan arah umum sel-sel kayu didalam kayu terhadap sumbu batang pohon asal potongan tadi. Arah serat ditentukan oleh arah alur-alur yang terdapat pada permukaan kayu. Kayu dikatakan berserat lurus, jika arah sel-sel Universitas Sumatera Utara
kayunya sejajar dengan sumbu batang. Jika arah sel-sel itu menyimpang atau membentuk sudut terhadap sumbu panjang batang dikatakan kayu itu berserat mencong. 2. 2. 2. Sifat mekanik kayu Sifat-sifat mekanik atau kekuatan kayu adalah kemampuan kayu untuk menahan muatan dari luar. Yang dimaksud dengan muatan dari luar yakni gaya-gaya diluar benda yang mempunyai kecenderungan untuk mengubah bentuk dan besarnya benda. Dalam hubungan ini dibedakan beberapa macam kekuatan sebagai berikut: A. Keteguhan tarik Kekuatan atau keteguhan tarik suatu jenis kayu ialah kekuatan kayu untuk menahan gayagaya yang berusaha untuk menarik kayu itu. Kekuatan tarik terbesar pada kayu ialah sejajar arah serat. B. Keteguhan tekan / kompresi Keteguhan tekan suatu jenis kayu ialah kekuatan kayu untuk menahan muatan jika kayu itu dipergunakan untuk penggunaan tertentu. Dalam hal ini dibedakan 2 macam kompresi yaitu kompresi tegak lurus arah serat dan kompresi sejajar arah serat. Keteguhan kompresi tegak lurus arah serat menentukan ketahanan kayu terhadap beban. Keteguhan kompresi tegak lurus pada semua jenis kayu lebih kecil daripada keteguhan kompresi sejajar arah serat. C. Keteguhan geser Yang dimaksud dengan keteguhan geser ialah suatu ukuran kekuatan kayu dalam hal kemampuannya menahan gaya-gaya yang membuat suatu bagian kayu tersebut bergeser atau bergelincir dari bagian lain didekatnya. D. Keteguhan lengkung (lentur) Yaitu kekuatan untuk menahan gaya-gaya yang berusaha untk melengkungkan kayu atau untuk menahan beban-beban mati maupun hidup selain beban pukulan yang harus dipikul oleh kayu tersebut misalnya blandar. Universitas Sumatera Utara
2. 2. 3. Sifat Kimia kayu Komponen kimia dalam kayu mempunyai arti yang penting karena menentukan kegunaan sesuatu jenis kayu, juga dengan mengetahuinya dapat membedakan jenis-jenis kayu. Susunan kimia kayu digunakan sebagai pengenal ketahanan kayu tehadap serangan makhluk penyerang kayu. Selain itu dapat pula menentukan pengerjaan dan pengolahan kayu sehingga didapat hasil yang maksimal.
2.3. Komponen kimia kayu Pada umumnya komponen kimia kayu daun lebar dan kayu daun jarum terdiri dari tiga unsur : -
Unsur karbohidrat terdiri dari sellulosa dan hemisellulosa
-
Unsur non-karbohidrat terdiri dari lignin
-
Unsur yang diendapkan dalam kayu selama proses pertumbuhan dinamakan zat ekstraktif.
Komposisi unsur-unsur kimia dalam kayu adalah : - Karbon
50 %
- Hidrogen
6%
- Nitrogen
0,04 – 0,10 %
- Abu
0,20 – 0,50 %
- sisanya adalah oksigen Komponen kimia kayu sangat bervariasi, karena dipengaruhi oleh faktor tempat tumbuh, iklim dan letaknya didalam batang atau cabang. (Dumanauw,J.F. 1995)
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1. Komponen Kimia Kayu Menurut Golongan Kayu
Komponen kimia
Kayu lunak
Kayu keras
Selulosa
42 ± 2 %
45 ± 2 %
Hemiselulosa
27 ± 2 %
30 ± 5 %
Lignin
27 ± 2 %
20 ± 4 %
Zat ektraktif
3±2%
5±3%
Sumber : Buku Manual Training PT. Toba Pulp Lestari, Tbk
Sepanjang menyangkut komponen kimia kayu, maka perlu dibedakan antara komponenkomponen makromolekul utama dinding sel selulosa, poliosa (hemiselulosa) dan lignin, yang terdapat pada semua kayu, komponen-komponen minor dengan berat molekul kecil (ekstraktif dan zat-zat mineral), yang biasanya lebih berkaitan dengan jenis kayu tertentu dalam jenis dan jumlahnya.
2.3.1. Selulosa
Selulosa merupakan komponen utama dinding sel kayu yang tidak dapat larut dalam air. Komponen ini banyak mengandung unit gula (glukosa). Selulosa merupakan polimer berantai panjang dengan rumus kimia (C6H10O5)n, dimana ‘n’ adalah sejumlah pengulangan unit gula atau derajat polimerisasi (DP). Semakin tinggi DP maka pulp yang dihasilkan akan semakin tahan degredasi terhadap pengaruh temperatur, bahan kimia dan serangan biologis. Kebanyakan serat untuk pembuatan kertas mempunyai berat rata-rata derajat polimerisasi dalam range 600-1500. Menurut James (1969). Ketersediaan selulosa dalam jumlah besar akan membentuk serat yang kuat, berwarna putih, tidak larut dalam air dan tidak larut dalam pelarut-pelarut organik serta tahan terhadap bahan kimia.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 1. Struktur selulosa (Fengel,D. 1995)
2.3.2. Hemiselulosa
Berbeda dengan selulosa yang merupakan homopolisakarida, hemiselulosa merupakan heteropolisakarida. Seperti halnya selulosa kebanyakan hemiselulosa berfungsi sebagai bahan pendukung dalam dinding-dinding sel. Hemiselulosa relatif mudah dihidrolisis oleh asam menjadi komponen-komponen monomernya yang terdiri dari D-glukosa, D-galaktosa, D-xilosa, L-arabinosa, dan sejumlah kecil L-ramnosa disamping menjadi asam Dglukuronat, asam 4-O-metil-D-glukuronat, dan asam D-galakturonat. Kebanyakan hemiselulosa mempunyai derajat polimerisasi hanya 200.
2.3.3. Lignin
Lignin dapat dihidrolisis dari kayu bebas ekstraktif sebagai sisa yang tidak larut setelah penghilangan polisakarida dengan hidrolisis. Secara alternatif, lignin dapat dihidrolisis dan diekstraksi dari kayu atau diubah menjadi turunan yang larut. Perkembangan proses pembuatan pulp secara teknis menimbulkan perhatian yang lebih besar terhadap lignin dan reaksi-reaksinya. Dalam tahun 1987, Peter Klason mempelajari komposisi lignosulfonat dan mengemukakan gagasan bahwa lignin secara kimia berhubungan dengan koniferilalkohol. Dalam tahun 1907 ia
Universitas Sumatera Utara
mengusulkan bahwa lignin merupakan zat makromolekul dan sepuluh tahun kemudian, bahwa unit-unit koniferil alkohol tesrikat satu sama lain dengan ikatan-ikatan eter.
2.3.4. Ekstraktif
Beraneka ragam komponen kayu, meskipun biasanya merupakan bagian kecil, larut dalam pelarut-pelarut organik netral atau air. Mereka disebut Ekstrakrif. Ekstraktif terdiri atas jumlah yang sangat besar dari senyawa-senyawa tunggal tipe lipofil maupun hidrofil. Ekstraktif dapat dipandang sebagai konstituen kayu yang tidak struktural, hampir seluruhnya terbentuk dari senyawa-senyawa ekstraseluler dan berat molekul rendah. 2.4. Proses Pembuatan Pulp Pemisahan serat selulosa dari bahan-bahan yang bukan
serat didalam kayu dapat
dilakukan dengan berbagai macam cara/proses, yaitu: 1. Proses Mekanik 2. Prose Semikimia 3. Proses Kimia Perbedaan utama diantara berbagai proses pembuatan kertas ialah metode yang digunakan untuk menyelesaikan langkah-langkah pertama pembuatan pulp. Cara mekanis, cara kimia, atau energi panas atau kombinasinya digunakan
dalam memproduksi pulp.
Bentuk energi yang digunakan sebagian besar menentukan hasil dan sifat-sifat pulp. 2.4.1. Proses Mekanik Dua metode yang lazim digunakan untuk memproduksi pulp mekanis ialah poses kayu asah batu dan kayu asah mesin penghalus. Batu asah tepatnya adalah sebuah batu besar yang diputar pada sumbunya sedang permukaan tangensial kayu ditekan pada permukaannya. Suatu pengoyakan mekanis merobek serat-serat individual, bagian-bagian serat, atau berkas-berkas Universitas Sumatera Utara
serat dari permukaan kayu, dan sesudah itu suatu aliran air membawa pergi serat-serat yang terkumpul tersebut. Suatu metode pembuatan pulp mekanis yang lebih baru dan populer melibatkan penggunaan mesin penghalus yang terdiri atas dua lempeng logam beralur yang dapat dirapatkan dan diputar pada arah yang berlawanan. Pada kedua tipe mesin penghalus tatal-tatal kayu digerakkan oleh suatu mekanisme pengumpan sekrup kedalam pusat mesin dengan tatal-tatal yang harus lewat diantara dua lempeng yang diletakkan secara rapat, gerak mekanis yang dihasilkan mengubah tatal-tatal menjadi serat. Dalam pembuatan pulp secara mekanik, pemisahan serat dilakukan dengan cara menggunakan tenaga mekanik. Proses ini dilakukan dengan menggerinda kayunya menjadi serat pulp dan menghasilkan rendemen sebesar 90-95 %, tetapi menyebabkan kerusakan pada serat. Penggunaan pulpyang dihasilkan pada proses mekanik ini nilainya kecil sekali, juga pulp itu masih mengandung banyak lignin, dan serat-seratnya tidak murni sebagai serat. 2.4.2. Proses Semikimia Proses semikimia meliputi pengolahan cara kimia yang diikuti dengan perbaikan secara mekanik dan beroperasi pada rendemen yang tingginya dibawah proses mekanik. Biasanya bahan kimia yang digunakan pada proses ini adalah sodium sulphite 2.4.3. Proses Kimia Pada proses kimia, bahan-bahan yang terdapat ditengah lapisan kayu akan dilarutkan agar serat dapat terlepas dari zat-zat yang mengikatnya. Hal yang merugikan pada proses ini adalah randemen yang rendah yaitu 45-55 %. Proses kimia dibagi menjadi tiga kategori: 1. Proses Soda 2. Proses Sulfit 3. Proses Sulfat Universitas Sumatera Utara
1. Proses Soda Dalam proses soda, kayu dimasak dengan larutan sodium hidroksida. Larutan sisa pemasakan dipekatkan dan kemudian dibakar, yang akan menghasilkan sodium karbonat, dan apabila diolah dengan menambahkan batu kapur akan menghasilkan sodium hidroksida. Nama proses “soda” karena bahan kimia yang ditambahkan kedalam prosesnya berupa sodium karbonat. Proses ini sekarang tidak dipakai lagi. (Anonim,2002)
2. Proses Sulfit Dari segi kimia, lindi pemasak pulp sulfit berbeda-beda tergantung pada bentuk-bentuk yang mungkin dari belerang dioksida dalam larutan berair dan macam basa yang ditambahkan pada sistem ini. Dalam pembuatan pulp sulfit komposisi lindi pemasak diberi ciri dengan istilah belerang dioksida bebas, gabungan dan total, yang dinyatakan dengan SO2/100 ml lindi. Meskipun kecenderungan umum dalam perluasan kapasitas pulp kimia menunjukkan pembuatan pulp kraft lebih unggul dari yang lain. Ada beberapa faktor yang dapat meningkatkan pembuatan pulp sulfit dikemudian hari, yang meliputi keuntungan-keuntungan pulp sulfit yang telah diketahui terhadap pulp kraft yaitu : -
Rendemen yang lebih tinggi pada bilangan kappa tertentu, yang mengakibatkan kebutuhan kayu lebih rendah
-
Derajat putih pulp yang tidak dikelantang lebih tinggi
-
Keluwesan yang lebih tinggi dari pengelantangan dan pengelantangan tanpa klor
-
Persoalan pencemaran lebih sedikit
-
Biaya instalasi lebih rendah. (Fengel,D, 1995)
Universitas Sumatera Utara
3. Proses Sulfat (proses kraft) Pembuatan pulp kraft dilakukan dengan larutan yang terdiri atas natrium hidroksida dan natrium sulfida, yang dinamakan “lindi putih”. Menurut terminologi digunakan definisi-definisi berikut, dimana semua bahan kimia dihitung sebagai ekuivalen natrium dan dinyatakan sebagai berat NaOH dan Na2O. Alkali total
semua garam natrium
Alkali yang dapat dititrasi
NaOH + Na2S + Na2CO3
Alkali Aktif
NaOH + Na2S
Alkali Efektif
NaOH + ½ Na2S Na2S
Sulfiditas
x 100 % NaOH + Na2S (Sjostrom,E. 1995)
Keuntungan-keuntungan dari proses sulfat ini adalah : -
Pulp yang dihasilkan mempunyai kekuatan yang tinggi
-
Dapat dipakai untuk proses pembuatan pulp dari bahan baku kayu dari spesies yang bebeda
-
Tersedianya bahan kimia pengganti dengan berbagai alternatif dan harganya tidak mahal.
-
Tersedianya peralatan-peralatan operasi yang standard
-
Banyak pilihan yang dapat dipakai untuk proses pemucatan
-
Dampak pencemarannya dapat dikatakan sangat rendah
-
Pendaur-ulangan bahan kimianya sangat efisien
-
Pendaur-ulangan panas yang begitu efisien
-
Masalah getah (pitch) dari kayu yang mengandung resin-resin sangat berkurang
-
Dapat dihasilkan berbagai jenis pulp Universitas Sumatera Utara
Tujuan Pembuatan Pulp dengan proses kraft Yang menjadi target pada proses ini adalah untuk memisahkan serat-serat yang terdapat dalam kayu secara kimia dan melarutkan sebanyak mungkin lignin yang terdapat pada dindingdinding serat. Pemisahan serat terjadi karena larutnya lignin yang ada diantara/ditengah-tengah “lamella” yang berfungsi sebagai pengikat serat. Bahan kimia yang terdapat dalam larutan pemasak juga merembes/terserap kedinding serat dan melarutkan lignin yang terdapat didalamnya.
2.5. Proses pembutan pulp di PT. Toba Pulp Lestari 2.5.1. Penanganan bahan baku Kayu dari Hutan dibawa kelokasi pabrik dengan panjang 1,5-2,5 m, kemudian ditimbun selama 2-3 bulan untuk mengurangi getah, menghilangkan kandungan air dan mempermudah pengelupasan kulit. Kayu yang telah kering selanjutnya dibawa ketempat penampungan kayu (wood yard), disini kayu diproses yakni dikuliti, selanjutnya dipotong-potong dengan chipper menjadi chip dengan ukuran 5 – 35 mm. Selanjutnya chip dibawa dengan menggunakan conveyer kedalam bejana pemasak yang disebut dengan digester.
2. 5. 2. Pemasakan (digester) Salah satu proses yang paling penting dalam pembuatan pulp yaitu pemasakan dengan menggunakan bahan kimia sebagai cairan pemasak. Jenis bejana yang digunakan adalah digester yaitu bejana bertekanan dan bertemperatur tinggi. Adapun tujuan dilakukan pemasakan adalah untuk melarutkan bagian-bagian kayu yang tidak diinginkan sehingga diperoleh pulp dengan kadar selulosa tinggi. Untuk itu penanganan pada unit pemasakan ini membutuhkan ketelitian Universitas Sumatera Utara
yang cukup besar. Chip diumpankan masuk kedalam Top separator yang terdapat diatas digester selanjutnya masuk kedalam digester. Pemasakan berlangsung dengan langkah-langkah sebagai berikut; 1. Chip Filling Chip diangkut dari tempat penyimpanan atau lapangan chip dengan menggunakan conveyor. Pengisisan chip kedalam digester merupakan langkah awal proses pemasakan dan merupakan suatu pekerjaaan yang sangat penting pada poses pembuatan pulp. Digester yang tidak penuh misalnya, akan mengurangi jumlah pulp yang dihasilkan digester, sebaliknya digester yang terlalu penuh akan mengakibatkan kesulitan pada peredaran liquor dan pada saat blow. Sebelum pengisisan chip dimulai, harus dilaksanakan hal-hal berikut: a. Digester harus dalam keadaan kosong dan katup blownya harus sudah tertutup. b. Top cover atau capping valve pada posisi terbuka c. Telescopic chute harus pada posisi turun d. Shuttle conveyor harus tepat posisinya pada digester yang akan chip filling
2. Tahap Prehydrolysis Pada proses DKP, prehydrolysis merupakan tahapan awal dari proses pemasakan setelah pengisisan chip. Untuk membuat serat rayon dibutuhkan pulp dengan kemurnian yang sangat tinggi, prehydrolysis dimaksudkan untuk mengolah terlebih dahulu serpihan kayu sebelum dimasak dengan alkali, pada proses ini, kandungan-kandungan yang bukan selulosa yang terdapat dalam kayu, seperti selulosa yang terpotong-potong dan karbohidrat rantai pendek yang disebut hemiselulosa akan dikeluarkan dari dalam serpihan kayu. Tahap prehydrolysis terjadi dalam tiga tahap yaitu:
Universitas Sumatera Utara
1. Prehydrolysis kraft Ramp yaitu untuk menaikkan suhu dalam digester. Prehydrolysis dilakukan dalam fase uap dengan menggunakan steam. Dengan menginjeksikan langsung low pressure steam (LPS) melalui bagian bawah digester sehingga mencapai temperatur 165-170°C 2. Prehydrolysis Kraft Cook yaitu untuk mempertahankan temperatur yang telah dicapai pada saat prehydrolysis kraft ramp. Temperatur dipertahankan sampai dicapai P-factor. Pfactor yang telah dicapai bertujuan untuk menghilangkan kandungan pentosan dalam chip. 3. Prehydrolysis Kraft Relief yaitu menurunkan tekanan dalam digester. Dilakukan dengan melakukan pengeluaran gas (gas blow) selama kira-kira 15 menit sampai tekanan dalam digester turun dari 7-3 bar. 3. Liquor filling Pada proses DKP pengisian liquor dilakukan setelah prehydrolysis, dimana pada proses BKP pengisisan liquor dilakukan setelah pengisisan chip. Larutan pemasak panas yang o
dimasukkan kedalam digester didapat dari relief heat rocovery system dengan temperatur 120 C harus dengan perbandingan yang sesuai sebagaimana dibutuhkan untuk pemasakan (white liquor) dan black liquor penambah sebagai pengencer juga harus dengan perbandingan yang sesuai. Penambahan white liquor didasarkan pada persentase bahan kimia yang dibutuhkan untuk memasak dengan berat kering (bone dry atau oven dry) kayu yang dimasukkan. Persentase ini juga tergantung dari seberapa jauh kita akan mengurangi kandungan lignin dari dalam kayu (degree of delignification). Alkali aktif (AA) yang dimasukkan dalam digester adalah untuk melarutkan komponen/kotoran bukan selulosa yang terdapat dalam kayu. Bertambahnya jumlah alkali yang dimasukkan akan melarutkan lebih banyak lagi komponen-komponen itu, sebaliknya berkurangnya jumlah alkali yang dimasukkan akan menyebabkan kayunya tidak masak (hard cook) yang berakibat
Universitas Sumatera Utara
banyaknya kayu yang bakal terbuang berupa reject atau serpihan kayu yang hanya sebagian saja yang masak yang disebut knots. 4. Pemasakan dengan proses alkaline (kraft) Proses pemasakan secara kraft dilaksanakan setelah penambahan white liquor dan black liquor kedalam digester. Digester yang berisi chip dan larutan pemasak dipanaskan hingga temperatur 165-170oC dan tekanan mencapai 7 bar. Pada temperatur dan tekanan ini chip dimasak dengan alkali untuk periode tertentu. Waktu dan temperatur selama pemasakan sangat berpengaruh terhadap kualitas pulp, jika chip dimasak dalam jangka waktu yang terlalu lama, maka akan dihasilkan pulp dengan kualitas rendah dan dengan rendemen yang rendah pula. Temperatur yang optimum untuk reaksi pencernaan/pemasakan adalah 170oC dan temperatur ini harus dikontrol secara seksama. Temperatur dibawah 170oC tidak berpengaruh apa-apa terhadap kualitas dan rendemennya, tetapi diatas 180oC akan mulai terjadi pemutusan rantai dan serat-serat selulosa. 5. Pulp Blowing Tujuan utama dari pengoperasian blowing adalah untuk mengeluarkan atau blow semua isi digester kedalam tempat penampungan sementara atau blow tank. Di pabrik ini, terdapat dua blow tank dengan masing-masing kapasitas 600 m3. Hanya satu digester yang dapat diblow kesatu blow tank pada satu waktu tertentu, hal yang penting untuk diperhatikan agar dipastikan bahwa ada cukup ruang dalam blow tank untuk menampung pulp yang akan diblow. Beberapa hal yang mempengaruhi didalam proses pemasakan dapat dibagi menjadi tiga bagian yaitu: 1. Kualitas chip 2. Sifat-sifat white liquor 3. Pengawasan pada saat pemasakan
Universitas Sumatera Utara
1. Kualitas Chip Kualitas chip yang akan dipakai sebagai bahan baku dalam pemasakan merupakan hal yang sangat penting untuk diperhatikan operasi keseluruhan pabrik pulp, dimana akan berpengaruh terhadap kualitas pulp yang akan dihasilkan. Hal-hal yang mempengaruhi kualitas chip dapat dibagi menjadi: 1. Hal-hal yang berhubungan dengan kayu menyangkut sifat-sifatnya seperti spesies, density dan decay a. Wood spesies Sebagaimana yang telah diketahui, bahwa kayu dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu
jenis
hard wood dan jenis soft wood. Kayu jenis soft wood menghasilkan pulp yang lebih kuat dibandingkan dengan jenis hard wood karena serat-seratnya lebih panjang dan lebih lentur dibandingkan dengan serat yang terdapat dalam kayu jenis hard wood. Biasanya kayu jenis soft wood menghasilkan rendemen yang lebih rendah dibandingkan dengan yang dihasilkan dari jenis hard wood bila dimasak pada kondisi yang sama. Hal ini utamanya disebabkan hemiselulosa yang terdapat dalam soft wood lebih mudah terlarut dibandingkan dengan yang terdapat dalam hard wood dan juga didalam kayu soft wood terdapat lebih banyak kandungan lignin dibanding dengan hard wood. b. Wood Density Berat jenis kayu merupakan faktor ekonomis yang sangat penting dalam pembuatan pulp. Dengan kayu yang lebih padat, kita dapat mengisi lebih berat pada digester dengan volume yang sama dan keadaan ini akan menambah jumlah pulp yang diproduksi. Setiap kayu menghasilkan jenis cell yang sama sepanjang kehidupan kayu itu. Ada perbedaan antara kayu muda dan kayu tua dengan umur kehidupan kayu yang sama-sama 20 tahun. Perbedaan ini lebih tampak pada kayu jenis soft wood.
Universitas Sumatera Utara
Yang paling tidak menguntungkan pada proses pembuatan pulp dari kayu muda adalah rendemen yang rendah dan pemakaian larutan pemasak (soda) yang lebih banyak dikarenakan hal-hal sebagai berikut: -
Berat jenis yang lebih rendah
-
Kandungan selulosa yang lebih sedikit
-
Kandungan Hemiselulosa yang lebih banyak
-
Kandungan lignin yang lebih banyak
-
Serat yang lebih pendek dan lebih berbentuk jarum
c. Wood Decay Hal ini dimungkinkan oleh adanya jenis mikroorganisme yang berbeda seperti misalnya fungi/jamur, bakteri, ragi dan lain-lain. Pembusukan bisa saja terjadi pada kayu yang lagi berdir atau pada penumpukan kayu. 2. Hal-hal yang berhubungan dengan pemrosesan kayu Dapat dibedakan menjadi beberapa hal sebagai berikut: a. Ukuran chip b. Berat jenis keseluruhan (bulk density) dari chip c. Kandungan air dalam chip d. Kulit kayu dan lain bahan-bahan yang mengotori kayu a. Ukuran Chip Ketebalan chip merupakan hal yang sangat penting dalam proses pembuatan pulp sebagaimana diharapkan, larutan pemasak akan meresap kedalam chip dari segala arah dengan kecepatan yang sama. Bilamana chip terlalu tebal, larutan pemasak tidak punya cukup waktu untuk meresap sempurna kebagian tengah chip, yang akan menyebabkan chip menjadi tidak masak. Chip yang tidak masak ini akhirnya akan menjadi “knot” atau “shive”. Ketebalan chip yang ideal adalah 6 mm-8 mm, dengan ukuran Universitas Sumatera Utara
5 mm-35 mm. b. Bulk Density dari Chip Adalah tolok ukur yang sangat penting artinya selama waktu pengisian digester. Ini akan membuktikan seberapa banyak kayu yang dapat dimasukkan kedalam digester, yang dinyatakan dalam satuan kg/m3. Bulk density dari chip dikarenakan oleh berat jenis kayu dan ukuran chip. c. Kandungan air dalam chip Juga berakibat pada rendemen pulp, kappa number dan kualitas pulp. Bila kandungan
air
dalam chip sangat rendah, akan sulit bagi larutan pemasak untuk meresap kedalam chip. Adalah penting untuk mengetahui seberapa besar kandungan air dalam chip tersebut, dan memperhitungkan seberapa berat kayu yang sesungguhnya yang telah dimuat kedalam digester, untuk memperhitungkan jumlah alkali yang dimasukkan dan konsentrasi larutan pada jumlah yang tetap. Kandungan air dalam kayu diusahakan sebesar 40-50 %. d. Kulit kayu dan bahan-bahan lain yang mengotori kayu - Kulit kayu adalah bahan yang tidak diinginkan keberadaannya didalam chip dan ia akan memberikan dampak yang negatif pada pulp yang akan dihasilkan. Keberadaan kulit kayu akan menambah jumlah pemakaian larutan pemasak sehingga akan mengurangi strength dari pulp. - Bahan pengotor lainnya bisa datang dari luar kulit kayunya sendiri seperti misalnya, pasir, logam-logam, plastik dan lain-lain. Yang dapat mengakibatkan kerusakan pada mesin-mesin. 2. Sifat-sifat dari White liquor White liquor digunakan sebagai media pemasak, terdiri dari beberapa bahan kimia yang berupa larutan berair : 1. Sodium Hidroksida (NaOH) 2. Sodium Sulfida (Na2S) 3. Sodium Karbonat (Na2CO3) Universitas Sumatera Utara
Konsentrasi dari masing-masing zat tersebut akan memainkan peranan yang penting dalam reaksinya dengan kayu yaitu : a. Pengurangan pada konsentrasi alkali aktif yang berarti menambah jumlah pengencer, berakibat pada beban penguapan yang lebih besar. b. Pengurangan sulfidity akan berakibat pada kualitas pulp (lebih banyak pemutusan rantai yang terjadi) karena adanya penambahan konsentrasi ion hidroksil. c. Penambahan jumlah karbonat, menunjukkan bahwa efisiensi causticizing yang rendah, yang disebabkan oleh adanya penambahan beban pada areal bagian washing. Hal ini juga berakibat pada kualitas pulp dimana akan terjadi penggumpalan karbonat. 3. Pengawasan pada saat pemasakan Hal-hal yang perlu diawasi pada saat pemasakan adalah: a. waktu dan temperatur Reaksi penghilangan lignin sangat tergantung pada temperatur. Penambahan temperatur sedikit saja sudah berakibat besar terhadap reaksi penghilangan lignin, contoh pada penambahan 10oC dari 160oC menjadi 170oC akan mengakibatkan kecepatan reaksinya dua kali lipat. b.Jumlah Alkali yang dimasukkan Normalnya jumlah efektif alkali yang dimasukkan dalam digester berkisar 18- 19 % (sebagai Na2O terhadap kayu kering) tergantung dari jenis kayunya. Kondisi pemasakan dan seberapa jauh tingkat penghilangan lignin yang akan dicapai. Jika jumlah alkali yang dimasukkan lebih banyak maka akan mempercepat kecepatan reaksinya. Dengan menambah alkali, kita dapat memasak dengan H-factor yang lebih rendah untuk mencapai kappa number yang sama. Dengan bertambahnya jumlah alkali yang dimasukkan maka akan mengurangi rendemen pulp karena jumlah hemiselulosa yang terlarut bertambah. c. Perbandingan liquor dengan kayu
Universitas Sumatera Utara
Pada digester yang beroperasi secara batch, dibutuhkan sejumlah efektif alkali yang dimasukkan sebanyak kurang dari jumlah volume yang dibutuhkan untuk membasahi seluruh chip. Weak Black Liquor (WBL) perlu ditambahkan sebagai penambah kekurangan liquornya. Kalau WBL yang ditambahkan terlalu banyak maka akan memperbesar nilai perbandingan liquor dengan kayu. Normalnya berkisar 1-4. (Anonim, 2002) 2. 5. 3. Pencucian (washing) Pulp yang berasal dari blow tank dipompakan melewati pemisahan unit kayu yang disebut dengan pressure knotter kemudian menuju unit pencucian tiga tahap, kemudian dikirim keunit penyaringan (screening) dan kemudian dikirim ke washer empat. Bubur kertas cokelat setelah melalui washer empat disimpan didalam High Density Unbleach Storage Tank Tower dengan konsistensi 12 %. Tujuan pencucian ini adalah untuk menghilangkan atau memisahkan kandungan lignin yang masih tersisa setelah proses pemasakan didigester sebelum dilanjutkan keproses pemutihan (bleaching). 2. 5. 4. Pemutihan (bleaching) Warna pada pulp yang belum putih umumnya disebabkan oleh lignin yang masih tersisa. Penghilangan lignin bisa lebih banyak pada proses pemasakan, tetapi akan mengurangi hasil yang banyak sekali dan merusak serat, jadi menghasilkan kualitas pulp yang rendah. Proses pemutihan dapat dianggap sebagai suatu lanjutan proses pemasakan yang dimaksudkan untuk mencapai brightness dan kemurnian dari pulp. Hal ini dapat dicapai dengan cara menghilangkan atau memutihkan bahan pewarna yang masih tersisa pada pulp. Lignin yang tersisa adalah suatu zat yang paling dominan untuk menghasilkan warna pulp, oleh karena itu harus dihilangkan atau diputihkan. Tujuan utama proses pemutihan secara umum dapat diringkaskan sebagai berikut: Universitas Sumatera Utara
-
Memperbaiki brightness
-
Memperbaiki kemurnian
-
Degredasi serat selulosa seminimum mungkin
Pengurangan kandungan resin didalam pulp juga faktor lain yang penting dalam proses pemutihan. (Sirait,S. 2003) 2. 5. 5. Operasi Pulp Machine Pulp machine adalah hal terpenting dari operasi dipabrik pulp ini. Peralatan pulp mesin yang ada di Toba Pulp Lestari direncanakan untuk mengubah bubur pulp yang diterima dari bagian bleaching menjadi lembaran pulp yang sudah kering, yang mana lembaran pulp diproses menjadi buntalan pulp/bale yang akan dijual kepelanggan. Pulp machine fungsi utamanya adalah mengambil air sebanyak mungkin/seefisien mungkin tanpa merusak lembaran pulp. Pulp machine adalah produksi tahap akhir, yakni jalur proses yang sangat penting dan unik. Kalau ada kehilangan bagian produksi dibagian ini tidak bisa dibuat kembali, tidak seperti bagian lain, dimana hasilnya dapat disimpan untuk beberapa waktu sampai permasalahannya dapat terselesaikan, setiap menit kalau ada kehilangan produksi berarti kehilangan penghasilan. Karena itu, kemampuan mengoperasikan dibagian pulp machine dengan sedikit waktu yang hilang sangat diperlukan sekali, agar dapat mengambil keuntungan didalam pabrik menyeluruh. (Anonim, 2002)
Universitas Sumatera Utara
