PEMANFAATAN SERAT PISANG ABAKA (Musa textilis Nee) DAN KERTAS HVS SEBAGAI KERTAS SENI
YOGA PRASETYO
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul adalah Pemanfaatan Serat Pisang Abaka (Musa textilis Nee) dan Kertas HVS Sebagai Kertas Seni benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Juli 2014 Yoga Prasetyo NIM F34100053
ABSTRAK YOGA PRASETYO. Pemanfaatan Serat Pisang Abaka (Musa textilis Nee) dan Kertas HVS Sebagai Kertas Seni. Dibimbing Oleh NASTITI SISWI INDRASTI. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui pengaruh konsentrasi pelarut dan waktu pemasakan terhadap rendemen, bilangan kappa, selektifitas delignifikasi, dan pH, menentukan kombinasi perlakuan NaOH dan CaO terbaik berdasarkan selektifitas delignifikasi, dan mengetahui sifat mekanik kertas seni. Proses pemasakan dibagi menjadi dua tipe bahan pelarut yaitu NaOH 8-12 % dan CaO 13-17 % yang diproses dengan perbandingan bahan dan pelarut (1:6), waktu pemasakan pulp (45 menit dan 60 menit), dan pada suhu 170oC. Penggunaan NaOH menghasilkan bilangan kappa berkisar 0.82-1.57, sedangkan CaO menghasilkan 2.03-2.54. Penggunaan NaOH menghasilkan selektifitas delignifikasi berkisar 62.90-120.55, sedangkan CaO menghasilkan 38.49-48.24. Namun, CaO memiliki nilai rendemen yang lebih baik yaitu 76.94-84.87 %, sedangkan NaOH berkisar 60.19-71.71 %. Hasil penelitian menunjukkan, NaOH 12 % dan CaO 17 % dengan waktu pemasakan 1 jam (Na3T2 dan Ca3T2) mempunyai selektifitas delignifikasi yang lebih baik dibandingkan konsentrasi perlakuan lainnya yang menunjukkan kombinasi perlakuan terbaik berdasarkan kemurnian selulosa dan intensitas delignifikasi lignin yang lebih baik. Hasil pengujian sifat mekanik kertas menunjukkan, Na3T2 mempunyai nilai ketahanan tarik dan sobek lebih baik (70.66 kN/m dan 2434.90 mN) dibanding Ca3T2 (50.87 kN/m dan 1635.57 mN) Kata Kunci: abaka, kertas seni, waktu pemasakan, dan pelarut.
ABSTRACT YOGA PRASETYO. The Utilization of Abaca Fibre (Musa textilis Nee) and HVS Paper as Art Paper. Supervised by NASTITI SISWI INDRASTI. The purposes of this study are to know the influence of solvent concentration and pulping time toward the yield, kappa number, delignification selectivity,and acid level, determine the best combination experiment of NaOH and CaO based on delignification selectivity and recognize the mechanical properties of art paper. Alkali Pulping process was differentiated into two kinds of solvent (NaOH 8-12 % and CaO 13-17 %) which were pulped in ratio of material and solvent (1:6), pulping time (45 minutes and 60 minutes), and the temperature of 170oC. Using concentration of NaOH had kappa index valued 0.82-1.57, while CaO had 2.03-2.54. Using NaOH had delignification selectivity valued 62.90-120.55, while CaO had 38.49-48.24. However, the yield of CaO had a better property (76.94-84.87%), while NaOH had (60.19-71.71%). Based on experiment, NaOH 12% and CaO 17% with an hour pulping time (Na3T2 dan Ca3T2) had a better delignication selectivity which was considered as the best combination experiment and showed the better cellulose purity and lignin delignification intensity. The mechanical properties showed that Na3T2 had a better tensile and tear resistance (70.66 kN/m and 2434.90 mN) over Ca3T2 (50.87 kN/m and 1635.57 mN) Keywords: abaca, art paper, pulping time, solvent
PEMANFAATAN SERAT PISANG ABAKA (Musa textilis Nee) DAN KERTAS HVS SEBAGAI KERTAS SENI
YOGA PRASETYO
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Departemen Teknologi Industri Pertanian
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
Judul Skripsi : Pemanfaatan Serat Pisang Abaka (Musa textilis Nee) dan Kertas HVS Sebagai Kertas Seni Nama : Yoga Prasetyo NIM : F34100053
Disetujui oleh,
Prof Dr Ir Nastiti Siswi Indrasti Pembimbing
Diketahui oleh,
Prof Dr Ir Nastiti Siswi Indrasti Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA Alhamdulillah, puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia dan Rahmat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan judul “Pemanfaatan Serat Pisang Abaka (Musa textilis Nee) dan Kertas HVS Sebagai Kertas Seni” yang dilaksanakan pada bulan Maret hingga Juni di Laboratorium Kimia, Departemen Teknologi Hasil Hutan dan LIPI Biomaterial. Selama penelitian dan penyusunan skripsi, penulis banyak mendapat bantuan, bimbingan, dan pengalaman yang sangat berharga dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini, penulis ingin meyampaikan rasa terima kasih kepada: 1. Ibu Prof. Dr. Ir Nastiti Siswi Indrasti selaku dosen pembimbing akademik yang telah membantu dan memberi arahan selama penelitian dan penulisan skripsi. 2. Bapak Prof. Dr. Ir. Khaswar Syamsu, MSc sebagai dosen penguji yang telah memberi arahan dan masukan dalam penyusunan skripsi. 3. Ibu Dr. Ir. Hj. Titi Candra Sunarti, MSi selaku dosen penguji yang telah memberi arahan dan masukan dalam penyusunan skripsi. 4. Bapak Nyoman J. Wistara, Ph.D selaku dosen Teknologi Hasil Hutan yang telah memberi arahan dan informasi mengenai penelitian. 5. Staf laboratorium Kimia Hasil hutan IPB (Bapak Supriatin dan Bapak Gunawan) 6. Staf Laboratorium LIPI Biomaterial yang telah membantu dalam proses penelitian. 7. Orang tua dan keluarga yang telah memberikan dukungan selama pelaksanaan penelitian dan penyelesaian skripsi 8. Teman-teman TIN 47 yang telah memberikan dukungan dan motivasi. Semoga Skripsi ini bermanfaat dan memberikan kontribusi yang nyata bagi perkembangan industri kertas. Bogor, Juli 2014 Yoga Prasetyo
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL
viii
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR LAMPIRAN
viii
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
METODE PENELITIAN
3
Kerangka Pemikiran
3
Bahan dan Alat
4
Penyiapan Pulp Serat Pisang Abaka
4
Karakteristasi Pulp
7
Pembuatan Kertas Seni
9
Karakterisasi Kertas
10
Analisis Data
11
HASIL DAN PEMBAHASAN
12
Produksi dan Krakteristik Pulp
12
Karakteristik Pulp Pisang Abaka
18
Parameter Perlakuan Terbaik
19
Sifat Fisik dan Mekanik Lembaran Kertas Seni
20
SIMPULAN DAN SARAN
22
Simpulan
22
Saran
23
DAFTAR PUSTAKA
23
LAMPIRAN
26
RIWAYAT HIDUP
38
DAFTAR TABEL 1 Faktor koreksi perbedaan pemakaian persentase permanganat 2 Kelas mutu serat berdasarkan klasifikasi runkel
8 19
DAFTAR GAMBAR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Kerangka pemikiran penelitian 3 Proses produksi kertas seni 5 Digester 7 Disc refiner 9 Pencetak dan penyaring kertas 9 Pengaruh konsentrasi NaOH dan waktu pemasakan terhadap rendemen 13 Pengaruh konsentrasi CaO dan waktu pemasakan terhadap rendemen 13 Pengaruh konsentrasi NaOH dan waktu pemasakan pulp terhadap bilangan kappa 14 Pengaruh konsentrasi CaO dan waktu pemasakan pulp terhadap bilangan kappa 15 Pengaruh konsentrasi NaOH dan waktu pemasakan terhadap selektifitas delignifikasi 16 Pengaruh konsentrasi CaO dan waktu pemasakan terhadap selektifitas delignifikasi 16 Pengaruh konsentrasi NaOH dan waktu pemasakan terhadap pH 17 Pengaruh konsentrasi CaO dan waktu pemasakan terhadap pH 17 Ketahanan tarik kertas seni 21 Ketahanan sobek kertas seni 22
DAFTAR LAMPIRAN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Hasil pengujian rendemen pulp tersaring dengan pengaruh NaOH Uji analisis keragaman rendemen tersaring pulp dengan pengaruh NaOH Uji lanjut duncan pengaruh konsentrasi terhadap rendemen Hasil pengujian rendemen pulp tersaring dengan pengaruh CaO Uji analisis keragaman rendemen tersaring pulp dengan pengaruh CaO Uji lanjut duncan pengaruh konsentrasi terhadap rendemen Hasil pengujian bilangan kappa dengan pengaruh NaOH Uji analisis keragaman bilangan kappa dengan pengaruh NaOH Uji lanjut duncan pengaruh konsentrasi terhadap bilangan kappa Hasil pengujian bilangan kappa dengan pengaruh CaO Uji analisis keragaman bilangan kappa dengan pengaruh CaO
26 26 26 27 27 27 28 28 28 29 29
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
Uji lanjut duncan pengaruh konsentrasi terhadap bilangan kappa Hasil pengujian selektifitas delignifikasi dengan pengaruh NaOH Uji analisis keragaman selektifitas delignifikasi dengan pengaruh NaOH Uji lanjut duncan pengaruh konsentrasi terhadap selektifitas delignifikasi Hasil pengujian selektifitas delignifikasi dengan pengaruh CaO Uji analisis keragaman selektifitas delignifikasi dengan pengaruh CaO Uji lanjut duncan pengaruh konsentrasi terhadap selektifitas delignifikasi Hasil pengujian pH dengan pengaruh NaOH Uji analisis keragaman pH dengan pengaruh NaOH Uji lanjut duncan pengaruh konsentrasi terhadap pH Hasil pengujian pH dengan pengaruh CaO Uji analisis keragaman pH dengan pengaruh CaO Uji lanjut duncan pengaruh konsentrasi terhadap pH Dimensi Pulp Turunan Dimensi Pulp Kriteria penilaian serat kayu Indonesia untuk bahan pulp dan kertas
29 30 31 31 32 33 33 33 34 34 34 35 35 36 36 37
1
PENDAHULUAN Latar Belakang Peningkatan perkembangan industri pulp dan kertas di Indonesia telah membawa dampak terhadap meningkatnya permasalahan lingkungan yang disebabkan oleh ketergantungan industri pulp terhadap kayu. Menurut Antara et al (2011), penyebaran industri pulp dan kertas di wilayah Jawa sekitar 57.96 % (6 607 200 ton/tahun), sedangkan di wilayah Sumatera sekitar 37.43 % (4 266 000 ton/tahun) dan wilayah Kalimatan 4.61 % (52 500 ton/tahun). Pada tahun 2002, Indonesia memproduksi kertas sebanyak 7.6 juta ton per tahun. Produksi kertas pada tahun 2014 diprediksi akan meningkat hingga 13 juta ton (Kemenperin 2014). Pisang abaka (Musa textilis Nee) merupakan salah satu serat alam yang mempunyai potensi besar sebagai substitusi kayu karena mempunyai sifat mekanik dan kimiawi yang baik. Serat abaka memiliki kekuatan tarik dan kekuatan lentur yang baik dan tahan terhadap kebusukan (Hintermann 2005). Pisang abaka dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku organik tekstil dan kertas karena mengandung 70.2 % selulosa, 18-23 % hemiselulosa dan 5-18 % lignin (Haroen 1997). Pisang abaka merupakan salah satu tanaman penghasil serat bukan kayu (non wood) yang memiliki serat panjang. Tanaman ini dapat tumbuh di kawasan Indonesia mulai dari dataran rendah sampai dataran tinggi yang memiliki ketinggian 30-1000 m dari permukaan laut. Jenis tanah yang cocok mulai dari vulkanis, aluvial sampai tanah agak gembur dengan tingkat keasaman (pH) 5-8. Pertumbuhan akan lebih baik apabila pH berkisar 6-7. Pisang abaka dapat tumbuh pada kemiringan tanah antara 15-25 %, curah hujan 2000-3500 mm, suhu udara 18-30oC, kelembaban udara 78-88 % dengan pancaran sinar matahari yang cukup (Haroen 1999). Persebaran pisang abaka meliputi Jawa Timur dan Sulawesi Utara yang mencapai 923 ton/tahun pada tahun 2014 (Kementan 2014). Berkaitan dengan hal tersebut, serat pisang abaka dapat dimanfaatkan sebagai kertas seni dengan penambahan kertas HVS yang akan menghasilkan kertas bertekstur kasar. Pencampuran bahan serat pisang abaka dan kertas HVS karena HVS memiliki selulosa dan opasitas yang tinggi. Menurut Ruseimy (2008) Kertas HVS memiliki kandungan serat selulosa berkisar 60.5 %. Pembuatan kertas seni merupakan salah satu alternatif pengolahan serat pisang abaka dan kertas bekas. Kertas seni berpotensi untuk dikembangkan oleh masyarakat karena pengolahan kertas seni yang tidak rumit, selain itu kertas seni dapat dijual dengan harga yang mahal. Proses delignifikasi dalam pembuatan pulp ini menggunakan pelarut NaOH dan CaO yang diharapkan dapat menghasilkan kandungan lignin rendah dan selulosa yang tinggi. Kapur (CaO) dapat digunakan saat pemasakan bahan-bahan berserat pendek dan dapat meningkatkan titik didih air yang digunakan pada proses hidrolisis. CaO juga merupakan zat pelarut yang ramah lingkungan (Oates 1998). Menurut
2
Stocchi et al (2007), perlakuan alkali dapat meningkatkan kekakuan, kekuatan, dan modulus lentur dinamis yang menunjukkan peningkatan kekuatan ikatan antar muka dan adhesi antara matriks dan serat.
Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Pemanfaatan serat pisang abaka dan kertas HVS bekas sebagai bahan baku kertas seni. 2. Mengetahui pengaruh konsentrasi NaOH dan CaO dan waktu pemasakan pulp terhadap parameter rendemen, bilangan kappa, selektifitas delignifikasi, dan pH. 3. Menentukan kombinasi percobaan terbaik pada pelarut CaO dan NaOH berdasarkan selektifitas delignifikasi. 4. Mengetahui karakteristik mekanik kertas seni.
Manfaat Penelitian Manfaat Penelitian pengaruh proporsi bahan baku terhadap karakteristik kertas seni berbahan baku pisang abaka adalah sebagai berikut: 1. Memberikan informasi penggunaan serat pisang abaka dan kertas HVS sebagai bahan baku kertas seni. 2. Memberikan informasi pengaruh kosentrasi larutan ekstraksi, jenis larutan ekstraksi, dan waktu pemasakan terhadap karakteristik sifat fisik dan mekanik kertas seni. 3. Memberikan informasi pengaruh dimensi serat pulp terhadap karakteristik mekanik kertas.
Ruang Lingkup Ruang lingkup dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Bahan baku serat alam yang digunakan adalah pisang abaka (Musa textilis Nee) dan kertas HVS sebagai kertas seni. 2. Zat kimia yang digunakan antara lain: NaOH 8 %, 10 %, 12 % dan CaO 13 %, 15 %, 17 % PVAc Sebagai perekat 3. Proses pulping dilakukan pada suhu 170oC dengan dua waktu perlakuan berbeda yaitu waktu 45 menit dan 60 menit. 4. kertas HVS A4 bergramatur 80 g/m2. 5. Proporsi bahan baku serat dengan pulp kertas HVS adalah 60:40.
3
METODE PENELITIAN Kerangka Pemikiran Pembuatan kertas dilakukan dengan identifikasi awal pulp terbaik berdasarkan karakteristik kimia pulp yang dihasilkan oleh pelarut ekstraksi NaOH dan CaO. Penelitian berikutnya adalah menentukan perlakuan terbaik dari masing-masing jenis pelarut berdasarkan selektifitas delignifikasi yang lebih baik. Kemudian, masingmasing perlakuan dibentuk lembaran kertas untuk diketahui karaktertik mekanik yang dihasilkan. Diagram kerangka pemikiran dapat dilihat pada Gambar 1. Serat pisang abaka
Persiapan bahan
Proses pulping dengan pelarut NaOH
Proses pulping dengan pelarut CaO
Pengujian karakteristik kimia pulp
Pulp NaOH dengan karakteristik kimia terbaik
Pulp CaO dengan karakteristik kimia terbaik
Pembentukan lembaran kertas
Pengujian sifat mekanik kertas
Gambar 1 Kerangka Pemikiran Penelitian
4
Bahan dan Alat Bahan Bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan pulp adalah serat pisang abaka yang berasal dari malang, NaOH, CaO, PVAc, KMnO4, H2SO4, KI, Na2S2O3,, kanji, aquades, dan air. Bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan kertas adalah kertas HVS, pulp, dan air. Sedangkan, bahan-bahan yang digunakan dalam identifikasi dimensi serat adalah safranin, alkohol 10 %, alkohol 30 %, dan alkohol 50 %. Alat Alat-alat yang digunakan dalam pembuaan pulp adalah digester, erlenmeyer, gelas ukur, magnet stirer, timbangan dan pipet tetes. Alat-alat yang digunakan dalam pembuatan kertas adalah blender, disc refiner dan pencetak kertas. Alat yang digunakan dalam pengujian kertas adalah paper tensile strength tester dan elmendorf tearing tester. Sedangkan, alat-alat yang digunakan untuk identifikasi dimensi serat adalah mikroskop, botol film, dan pipet tetes.
Tahapan Penelitian Untuk mendapatkan serat dari pisang abaka, beberapa proses secara fisik dan kimiawi perlu dilakukan. Proses tersebut diantaranya pembersihan dan preparasi serat, proses pulping atau penghilangan lignin dari serat, dan pembentukan kertas. Metode pembuatan kertas dapat dilihat pada Gambar 2.
5
Serat pisang abaka
Pemotongan bahan 2-3 cm
Pembersihan serat Bahan:larutan pemasak (1:6), NaOH (8%, 10%, dan 12%) atau CaO (13%, 15%, dan 17% )
Ekstraksi (170oC, 45 menit) ; (170oC,60 menit) Pulp
Air
Pencucian
Air sisa pencucian
Penyaringan
PVAc 5%, Pulp: pulp kertas HVS (60:40)
Pulp
Kertas
Analisis bilangan kappa, rendemen, pH, dan dimensi serat
Pengecilan ukuran
Penggilingan
Perendaman dengan air
Pencetakan
Pengeringan (60oC, 4 jam)
Kertas Seni
Pengujian fisik dan mekanik kertas
Gambar 2 Proses produksi kertas seni
6
Penyiapan Pulp Serat Pisang Abaka Preparasi Bahan Baku Bahan baku berupa pisang abaka (Musa textilis Nee) berasal dari Malang. Bagian yang diambil adalah serat yang berasal dari batang pisang dan dipisahkan melalui proses dekortikator. Serat dipotong 2-3 cm secara manual. Kemudian, serat dibersihkan dari kotoran-kotoran. Kadar air serat dihitung dengan mengambil serat secara acak (A), lalu dikeringkan dalam oven 103 ± 2 oC hingga tercapai berat yang konstan (B). 𝐾𝐴 =
𝐴−𝐵 𝑥 100% 𝐵
Untuk mencegah terjadinya perubahan kadar air, maka serpih dimasukkan ke dalam kantong plastik yang ditutup rapat. Bila KA sudah ditentukan maka dapat dihitung berat basah serpih (BB) dari berat kering tanur (BKT) yaitu sebesar 150 g untuk pemasakan berdasarkan rumus : BB = (KA + 1 ) x BKT Pembuatan Pulp Prinsip pembuatan pulp adalah mendapatkan kemurnian selulosa dengan mendegradasi lignin. Tujuan dari proses tersebut adalah mempermudah mendapatkan selulosa pada serat abaka. Serpih setara 150 g kering tanur dimasak dalam digester (Gambar 3). Penentuan konsentrasi didasarkan pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh (Jimenez et al. 2005) yang menggunakan taraf NaOH sebesar 5-10 %. Sedangkan, penentuan taraf konsentrasi CaO didasarkan pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh (Zulfikar et al. 2009) yang menggunakan CaO sebagai bahan delignifikasi pada taraf 5-15 %. Dalam pemasakan pulp terdapat tiga taraf konsentrasi yang terdiri dari dua jenis pelarut yaitu NaOH 8 % (Na1), 10 % (Na2) 12 % (Na3) dan CaO 13 % (Ca1), 15 % (Ca2) 17 % (Ca3). Lama pemasakan dilakukan dengan dua taraf waktu yaitu 45 menit (T1) dan 60 menit (T2). Sehingga terdapat 12 kombinasi perlakuan yaitu Na1T1, Na1T2, Na2T1, Na2T2, Na3T1, Na3T2, Ca1T1, Ca1T2, Ca2T1, Ca2T2, Ca3T1, dan Ca3T2. Waktu pemasakan pulp terdiri dari ± 40 menit waktu impregnasi hingga mencapai suhu maksimum (170 oC). Rasio bahan dengan larutan pemasak 1:6 (g/l). Kemudian pulp dibersihkan dengan air bersih dan disaring, sehingga didapatkan pulp bersih.
7
Gambar 3 Digester Karakterisasi Pulp Rendemen Pemasakan Pulp hasil pemasakan dipisahkan dari cairan pemasakannya atau black liquor dengan cara mencuci pulp dengan air mengalir sampai bebas dari bahan kimia dan disaring dengan screen dengan ukuran 38 mesh, kemudian pulp ditentukan kadar air dengan metode (SNI 08-7070-2005). Lindi hitam diuji pH untuk mengetahui Kemudian, pulp ditentukan rendemen pulpnya denngan rumus berikut: 𝑅=
𝑊𝑎 𝑥 100% 𝑊𝑏
Keterangan : R = Rendemen pemasakan (%) Wa = Berat kering oven pulp hasil pemasakan (g) Wb = Berat Kering oven pulp sebelum dimasak (g) Bilangan Kappa (SNI 0494:2008) Pulp ditimbang sebanyak 1 g kering oven dan dimasukkan ke dalam gelas piala 1000 ml, kemudian contoh ditambahkan 700 ml air suling dan diaduk dengan magnet styrer hingga serat terurai. Larutan H2SO4 4 N sebanyak 25 ml dituangkan ke dalam gelas piala berisi pulp dan ditinggalkan sebagian sebagai pembilas. Kemudian secara perlahan-lahan larutan KMNO4 0,1 N dimasukkan ke dalam gelas piala tersebut. Tempat bekas larutan KMO4 0,1 N dibilas dengan H2SO4 4 N. Setelah lima menit ditambahkan 10 ml KI 10 % dan dititrasi dengan larutan Na2S2O3 0.1 N serta larutan kanji 0.2 % sebagai indikator. Blanko dibuat dengan langkah yang sama tetapi tanpa menggunakan contoh pulp. Perhitungan bilangan kappa: 𝐾=
𝑃𝑥𝐹 𝑊
8
P=
𝑏−a N 0.1
Keterangan: K : Nilai bilangan kappa F : faktor koreksi pemakaian 50 % kalium permanganat yang bergantung padanilai p sesuai dengan tabel p : larutan kalium permanganat yang terpakai oleh contoh pulp, dinyatakan dalam mililiter (mL) w : berat contoh kering oven, dinyatakan dalam gram (g); b : larutan natrium thiosulfat yang terpakai dalam titrasi blanko, dinyatakan dalam mililiter (mL) a : larutan natrium thiosulfat yang terpakai dalam titrasi contoh, dinyatakan dalam mililiter (mL) N : normalitas larutan natrium thiosulfat Tabel 1 Faktor (p) koreksi perbedaan pemakaian persentase permanganat P + 0 1 2 3 4 5 6 7 8 30 0.958 0.960 0.962 0.964 0.966 0.968 0.970 0.973 0.975 40 0.979 0.981 0.983 0.985 0.987 0.989 0.991 0.994 0.996 50 1.000 1.002 1.004 1.006 1.009 1.011 1.013 1.015 1.017 60 1.022 1.024 1.026 1.028 1.030 1.033 1.035 1.037 1.039 70 1.044
9 0.977 0.998 1.019 1.042
Selektifitas Delignifikasi Untuk mengetahui nisbah antara karbohidrat dan lignin yang terkandung dalam pulp maka dapat dilakukan perhitungan selektifitas delignifikasi sehingga diperoleh nilai Selektifitas Delignifikasi (SD) melalui beberapa rumus berikut: a. b. c. d. e. f.
Berat kering oven serpih Rendemen pemasakan Lignin Klason (%) Jumlah lignin dalam pulp (g) Karbohidrat dalam pulp (g) Selektifitas Delignifikasi
= A (g) = % Rendemen x A = B (g); = Bilangan kappa x 0.13 = C (%) = C x B = D (g) = B – D = E (g) 𝐸 (𝑔) = 𝐷 (𝑔)
Dimensi Pulp Perhitungan dimensi serat dilakukan dengan metode Schultze (Silitonga et al 1972). Pulp yang telah dibersihkan dari lindi hitam dipindahkan ke tabung film. Kemudian, pulp diberi pewarna safranin 2 % 2-3 tetes dan disimpan selama 6-8 jam. Pulp yang sudah diberi warna kemudian dicuci dengan aquades. Kemudian, pulp
9
didehidrasi dengan alkohol 10 %, 30 %, dan 50 % dengan waktu masing-masing 2 menit. Letakkan pulp ke object glass yang kemudian ditutup dengan cover glass. Dari pengukuran dimensi serat dicari beberapa nilai turunan serat yaitu nisbah runkel dan daya tenun dengan rumus sebagai berikut: Runkel ratio =
2𝑊 𝑙 𝐿
Daya tenun = 𝑑 Keterangan: W = Tebal dinding sel (µm) L = Panjang serat (µm) d = Diameter serat (µm) l = Diameter lumen (µm)
Pembuatan Kertas Seni Tahap terakhir adalah pembentukan kertas (forming), yaitu dengan mencetak bubur kertas sesuai dengan bentuk pada desain yang telah dibuat. Pembentukan pulp diawali dengan menggiling pulp dan kertas HVS menggunakan disc refiner (Gambar 4). Pembentukan lembaran dilakukan dengan menimbang pulp dan pulp kertas hvs dengan perbandingan 60:40. Sebelum suspensi pulp dicetak, pulp tersebut diuraikan kembali menggunakan blender dan ditambahkan PVAc 5 % (b/b). Proses pembentukan lembaran kertas menggunakan cetakan kertas (Gambar 5a) yang dilengkapi dengan saringan berukuran 200 mesh (Gambar 5b).
Gambar 4 Disc refiner
(a)
(b)
Gambar 5 Pencetak Kertas (a) dan Penyaring 200 mesh (b)
10
Karakterisasi Kertas Sifat Fisik Gramatur (SNI 14-0439-1989) Gramatur adalah nilai yang menunjukkan bobot kertas per satuan luas kertas (g/m ). Sebelum menimbang bobot kertas, terlebih dahulu disiapkan kertas dengan ukuran 10x10 cm. Pengambilan contoh dan penimbangan dilakukan pada kondisi standar. Setelah ditimbang menggunakan neraca analitik, dihitung gramaturnya dengan persamaan berikut : 2
𝑔=
𝑚 𝑥 10000 𝐴
Keterangan : m : massa contoh uji (g) A : luas contoh uji (cm2)
Sifat Mekanik Ketahanan Tarik (SNI 14-4737-1998) Ketahanan tarik adalah daya tahan maksimum lembaran pulp, kertas, atau karton terhadap gaya tarik yang bekerja pada kedua ujung jalur tersebut sampai putus, diukur pada kondisi standar. Contoh uji lembar kertas yang berukuran panjang 200 mm dan lebar 15 mm dengan tepi sejajar (masing-masing untuk arah silang mesin dan searah mesin) dijepit pada kedua ujungnya dengan jarak 100 mm pada tensile tester yang dimulai dari ujung atas dan terpasang merata dan tidak melintir. Pengunci batang penjepit dilepaskan sehingga lembaran kertas terenggang bebas. Motor dijalankan untuk mengayunkan bandul hingga berhenti bersama putusnya lembaran contoh uji. Ketahanan tarik dapat langsung dibaca pada alat dan dinyatakan dalam kgf atau kN/m (1 kgf per 15 mm = 0.6538 kN/m). Indeks tarik dapat dihitung dengan rumus: Ketahanan tarik (kPa) = T x 0.6538 Indeks tarik =
Keterangan : T = skala terbaca (kgf) 0.6538 = faktor konversi
Ketahanan tarik (kpa) gramatur (g/m2 )
11
Ketahanan Sobek (SNI 14-0436-1989) Ketahanan sobek adalah gaya yang diperlukan untuk menyobek selembar kertas yang dinyatakan dalam gram gaya (gf) atau mili Newton (mN) dan diukur dalam kondisi standar. Contoh uji yang panjangnya 76 ± 2 mm dan lebarnya 63 ± 0.15 mm dipasang diantara kedua penjepit tearing tester pada kondisi vertikal searah dengan lebar contoh uji. Penyobekan awal dilakukan dengan menggunakan pisau yang tersedia pada alat tersebut selebar 20 mm sehingga contoh uji yang belum tersobek 43 mm. Penahan bandul ditekan sehingga bandul mengayun bebas serta menyobek contoh uji. Bandul berhenti setelah contoh uji putus dan nilai ketahanan sobek dapat dibaca pada skala penguji. Indeks sobek dapat dihitung dengan rumus: Ketahanan sobek (mN) = S x 9.087 Indeks sobek =
Ketahanan sobek (mN) gramatur (g/m2 )
Keterangan : S = skala terbaca (gf) 9.087 = faktor konversi Analisis Data Metode rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancang Acak Lengkap (RAL) dengan faktorial 3x2 pada jenis pelarut NaOH dan CaO dengan dua ulangan. Masing-masing jenis konsentrasi terdiri dari 3 taraf yaitu NaOH 8% (Na1), 10% (Na2) 12% (Na3) dan CaO 13% (Ca1), 15% (Ca2) 17% (Ca3). Faktor lain rancangan ini adalah waktu lama pemasakan yang dilakukan dengan dua taraf waktu yaitu 45 menit (T1) dan 60 menit (T2). Sehingga percobaan ini terdiri dari 24 rancangan percobaan. 𝑋 𝑖𝑗 𝑛 = 𝜇 + 𝑁𝑎𝑖 + 𝑇𝑗 + 𝑁𝑎𝑇(𝑖𝑗) + 𝜀𝑛(𝑖𝑗) ; 𝑌 𝑖𝑗 𝑛 = 𝜇 + 𝐶𝑎𝑖 + 𝑇𝑗 + 𝐶𝑎𝑇(𝑖𝑗) + 𝜀𝑛(𝑖𝑗) Untuk: i = 1,2,3 j = 1,2 n = 1,2 Keterangan : 𝑋 𝑖𝑗 𝑛 = Respon pengamatan konsentrasi NaOH ke-i dan waktu pembuatan pulp ke-j 𝑌 𝑖𝑗 𝑛 = Respon pengamatan konsentrasi CaO ke-i dan waktu pembuatan pulp ke-j
12
𝜇 = Pengaruh rata-rata pengamatan 𝑁𝑎𝑖 = Pengaruh perlakuan konsentrasi NaOH pada taraf ke-i 𝐶𝑎𝑖 = Pengaruh perlakuan konsentrasi CaO pada taraf ke-i 𝑇𝑗 = Pengaruh waktu pembuatan pulp (45 menit atau 60 menit) taraf ke-j 𝑁𝑎𝑇(𝑖𝑗) = Pengaruh interaksi NaOH pada taraf ke-i dan waktu pembuatan pulp taraf ke-j 𝐶𝑎𝑇(𝑖𝑗) = Pengaruh interaksi CaO pada taraf ke-i dan waktu pembuatan pulp taraf ke-j 𝜀𝑛(𝑖𝑗) =Pengaruh acak pada perlakuan konsentrasi pelarut taraf ke-I pada kelompok waktu pembuatan pulp taraf ke-j pada ulangan ke-n Respon yang diamati meliputi rendemen pemasakan, bilangan kappa, selektifitas delignifikasi, pH, ketahanan tarik dan ketahanan sobek. Analisis dilakukan dengan metode ANOVA dan uji beda nyata Duncan sesuai dengan rancangan yang ditetapkan. Selang kepercayaan yang digunakan adalah 95 %. Jika nilai signifikan lebih kecil dari 0.05 maka terdapat perbedaan nyata terhadap suatu parameter perlakuan atau waktu dan dilanjutkan dengan uji Duncan untuk mengetahui perlakuan yang berbeda nyata.
HASIL DAN PEMBAHASAN Produksi dan Karakteristik Pulp Proses Pulping Pulping adalah hasil pemisahan serat dari bahan baku berserat melalui berbagai proses pembuatannya seperti mekanis, semikimia, dan kimia, yang bertujuan mendapatkan selulosa sebagai bahan baku kertas melalui proses delignifikasi. Barnett dan George (2003) menjelaskan, bahwa dalam proses kimia, pemisahan serat dilakukan melalui delignifikasi, terutama pada ikatan antar serat yang terdapat pada lamela tengah. Kecepatan reaksi alkali terhadap pelarutan lignin, selulosa, dan hemiselulosa tergantung pada suhu, tekanan, dan konsentrasi larutan pemasak (Casey 1980). Proses delignifikasi diawali dengan proses impregnasi atau initial delignification. Menurut Gullichsen dan Paulapuro (2000), tahap impregnasi terjadi pada suhu kurang dari 140 oC. Tahap impregnasi meliputi penetrasi pelarut ke dalam rongga-rongga serat dan difusi bahan-bahan kimia pemasak yang terlarut (Sjostorm 1995). Peluruhan lignin pada tahap ini relatif sedikit dari seluruh jumlah lignin total. Tahap selanjutnya adalah bulk delignification yang merupakan tahap penyusutan karbohidrat, terutama hemiselulosa dengan sedikit yang terurai dan akan meningkat lagi penurunannya pada fase residual delignification.
13
Proses delignifikasi terjadi melalui tiga tahap. Tahap awal atau initial delignification terjadi sebelum 140oC dan sekitar 5 % lignin dapat terdegradasi dari lignin total. Tahap berikutnya adalah delignifikasi curah atau bulk delignification yang terjadi di atas 140oC yang mana sekitar 89 % lignin terdegradasi. Pada akhir delignifikasi atau residual delignification hanya 1 % lignin yang terdegradasi (Casey 1980). Rendemen Pemasakan
Rendemen (%)
Rendemen pemasakan merupakan salah satu nilai penting dalam menentukan kebutuhan suatu bahan baku untuk menghasilkan pulp sebagai bahan baku kertas. Tujuan utama dari proses pulping adalah mendegradasi dan melarutkan lignin sebanyak mungkin melalui proses delignifikasi dengan faktor konsentrasi, waktu, dan suhu. Rendemen pemasakan merupakan hasil pulp yang telah dibersihkan.Rendemen rata-rata dari penelitian ini dengan perlakuan pelarut NaOH adalah 60.20-71.71 % (Gambar 6) dan perlakuan CaO adalah 76.94-84.80 % (Gambar 7). 80
71.71
69.68
68.21
65.95
62.53
60.20
T1 Na1
T2 Na1
T1 Na2
T2 Na2
T1 Na3
T2 Na3
Na1T1
Na1T2
Na2T1
Na2T2
Na3T1
Na3T2
60 40 20 0
Perlakuan
Gambar 6 Pengaruh Konsentrasi NaOH dan Waktu Pemasakan Terhadap Rendemen Rendemen (%)
100 80 60 40 20 0
84.87
83.44
82.50
81.23
80.80
76.94
T1 Ca1
T2 Ca1
T1 Ca2
T2 Ca2
T1 Ca3
T2 Ca3
Ca1T1
Ca1T2
Ca2T1
Ca2T2
Ca3T1
Ca3T2
Perlakuan
Gambar 7 Pengaruh Konsentrasi CaO dan Waktu Pemasakan Terhadap Rendemen Hasil uji analisis keragaman (Lampiran 2 dan Lampiran 5) menunjukkan bahwa perlakuan konsentrasi pelarut NaOH (Na) dan CaO (Ca) dan waktu pembuatan pulp (T) memberikan pengaruh nyata terhadap rendemen pemasakan. Berdasarkan uji
14
Duncan, konsentrasi NaOH (8 %, 10 %, dan 12 %) dan CaO (13 %, 15 %, dan 17 %) berbeda nyata satu dan lain. Hal tersebut menunjukkan, waktu dan konsentrasi mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap rendemen yang diperoleh yang ditunjukkan dengan penurunan rendemen seiring dengan peningkatan konsentrasi dan waktu pemasakan. Menurut Casey (1980), semakin tinggi konsentrasi pelarut dan lama pemasakan menyebabkan peluruhan lignin yang lebih tinggi di lamela tengah. Semakin tinggi konsentrasi bahan kimia dan waktu pemasakan dalam pembuatan pulp dapat meningkatkan daya difusi dan penetrasi larutan pemasak ke dalam serat, sehingga menghasilkan pulp dengan kadar lignin dan kadar ekstraktif yang lebih rendah dalam pulp. Hilangnya sebagian lignin, bahan ekstraktif, dan bahan-bahan kimia lainnya di dalam lindi hitam mempengaruhi penurunan rendemen seiring dengan peningkatan konsentrasi pelarut dan lama pemasakan pulp. Hasil penelitian terdahulu (Jimenéz et al. 2005), menunjukkan bahwa penggunaan konsentrasi NaOH (5-10 %) dan waktu pemasakan (15-45 menit) menghasilkan rendemen sebesar 72.75-78.01 %. Penggunaan konsentrasi NaOH dan waktu yang lebih tinggi pada penelitian ini membuktikan adanya penurunan rendemen yang signifikan, sedangkan penggunaan konsentrasi CaO yang lebih tinggi dapat memperoleh rendemen yang lebih tinggi dibandingkan NaOH. Bilangan Kappa
Bilangan kappa
Bilangan kappa merupakan pengujian kimia yang diperlukan untuk menentukan kemurnian selulosa, kekuatan relatif pulp dan kemampuan untuk diputihkan. Bilangan kappa merupakan indikator lignin sisa di dalam pulp (Casey 1980). Bilangan kappa yang tinggi mengindikasikan kandungan lignin sisa di dalam pulp masih tinggi dan delignifikasi yang rendah, sehingga pulp yang dihasilkan berkualitas kurang baik yang diindikasikan warna yang gelap. Hal tersebut disebabkan oleh lignin yang masih banyak. Lignin merupakan komponen utama kayu yang tidak diharapkan dalam industri pulp dan kertas. Hal ini dikarenakan kekuatan fisik pulp atau kertas juga akan menurun. Bilangan kappa rata-rata dari penelitian ini dengan perlakuan pelarut NaOH adalah 6.34-12.04 (Gambar 8) dan perlakuan CaO adalah 15.63-19.49 (Gambar 9). 16
12.04
11 6 1
10.39
10.23
9.32
7.84
6.34
T1 Na1
T2 Na1
T1 Na2
T2 Na2
T1 Na3
T2 Na3
Na1T1
Na1T2
Na2T1
Na2T2
Na3T1
Na3T2
Perlakuan
Gambar 8 Pengaruh Konsentrasi NaOH dan Waktu Pemasakan Pulp terhadap Bilangan Kappa
Bilangan kappa
15
25 20 15 10 5 0
19.49
17.64
17.64
T1 Ca1
T2 Ca1
Ca1T1
Ca1T2
16.06
15.88
15.63
T1 Ca2
T2 Ca2
T1 Ca3
T2 Ca3
Ca2T1
Ca2T2
Ca3T1
Ca3T2
Perlakuan
Gambar 9 Pengaruh Konsentrasi CaO dan Waktu Pemasakan Pulp terhadap Bilangan Kappa Hasil uji analisis keragaman (Lampiran 8 dan Lampiran 11) menunjukkan bahwa perlakuan konsentrasi pelarut NaOH dan CaO dan waktu pembuatan pulp memberikan pengaruh nyata terhadap bilangan kappa. Uji Duncan menunjukkan, Konsentrasi NaOH (8 %, 10 % dan 12 %) dan CaO (13 %, 15 %, dan 17 %) memiliki pengaruh yang berbeda terhadap nilai bilangan kappa yang mana semakin tinggi konsentrasi, maka bilangan kappa semakin rendah. Hal tersebut menunjukkan, waktu atau konsentrasi mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap bilangan kappa yang diperoleh. Berdasarkan bilangan kappa, NaOH 12 % dengan waktu pemasakan 60 menit (Na3T2) dan CaO 17 % dengan waktu pemasakan 60 menit (Ca3T2) memiliki kandungan lignin yang paling rendah dibanding perlakuan yang lain. Penelitian terdahulu yang dilakukan oleh (Jimenéz et al. 2005) menghasilkan bilangan kappa berkisar 10.64-35.72. Jika dibandingkan dengan penelitian ini, konsentrasi NaOH (10-12 %) dengan waktu pemasakan 45 menit dan 60 menit mampu mendegradasi lignin lebih banyak. Sedangkan, konsentrasi CaO memiliki bilangan kappa lebih tinggi yang mengindikasikan lignin yang lebih banyak. Peningkatan konsentrasi alkali menyebabkan penetrasi pelarut semakin bertambah. Adanya perbedaan tegangan osmosis bagian luar dan bagian dalam serat yang menyebabkan adanya penetrasi Na+ dan Ca2+ ke dalam dinding sel serat. Na+ dan Ca2+ membentuk kompleks dengan gugus OH maupun polisakarida yang berikatan antar serat. Semakin tinggi difusi Na+ dan Ca2+, semakin tinggi alkali yang diserap oleh serat. Sehingga, semakin mudahnya fragmen lignin yang keluar dari dinding sel dan semakin rendah lignin yang tertinggal di dalam pulp. CaO memiliki hasil bilangan kappa yang lebih tinggi dibandingkan NaOH disebabkan kelarutan kapur di dalam air pada suhu 25 oC dan semakin tinggi suhu maka kelarutan akan semakin menurun (Fengel dan Wegener 1995). Selektifitas Delignifikasi Keberhasilan proses delignifikasi atau proses pemisahan serat dipengaruhi banyak faktor. Untuk menghitung pemisahan serat dengan komposisi yang tepat masih sulit untuk dilakukan. Menurut Gullichsen dan Paulapuro (2000), pada saat penentuan kadar karbohidrat pada pulp, besar kemungkinan lignin tetap berikatan
16
dengan polisakarida lain pada pulp. Menurut Casey (1980), antara lignin dan karbohidrat terdapat ikatan hidrogen yang terbentuk secara alami dengan struktur komplek. Akibatnya adalah cukup sulit untuk memisahkan antara lignin dan karbohidrat, sehingga pada saat pelarutan lignin, sedikit atau banyak karbohidrat dapat terdegradasi dari serat selama pembuatan pulp. Selektifitas delignifikasi didefinisikan sebagai nisbah karbohidrat dan lignin yang berada pada serat setelah waktu pemasakan. Selektifitas yang tinggi mengindikasikan aktivitas pendegradasian lignin lebih intensif dibandingkan laju pendegradasian karbohidrat dalam proses pulping. Nilai selektifitas delignifikasi hasil penelitian ini adalah 62.90-120.55 (Gambar 10) pada larutan NaOH dan 38.49-48.24 (Gambar 11) pada larutan CaO. S. delignifikasi
150 100
120.55 98.25
73.08
74.19
81.61
T1 Na1
T1 Na1
T1 Na1
T1 Na1
T1 Na2
T1 Na2
Na1T1
Na1T2
Na2T1
Na2T2
Na3T1
Na3T2
62.90
50 0
Perlakuan
S. Delignifikasi
Gambar 10 Pengaruh Konsentrasi NaOH dan Waktu Pemasakan Pulp terhadap Selektifitas Delignifikasi 60 50 40 30 20 10 0
38.49
41.69
42.65
T1 Ca1
T2 Ca1
T1 Ca2
Ca1T1
Ca1T2
46.91
47.44
48.24
T2 Ca2
T1 Ca3
T2 Ca3
Ca3T1
Ca3T2
Ca2T1 Ca2T2 Perlakuan
Gambar 11 Pengaruh Konsentrasi CaO dan Waktu Pemasakan Pulp terhadap Selektifitas Delignifikasi Dari hasil analisis keragaman (Lampiran 14) diketahui bahwa pelarut NaOH berpengaruh nyata terhadap nilai selektifitas delignifikasi. Namun, faktor waktu tidak berpengaruh nyata terhadap nilai selektifitas delignifikasi. Hasil analisis lanjut Duncan (Lampiran 15) menunjukkan bahwa NaOH konsentrasi 8 % dan 10 % tidak berbeda nyata, sedangkan NaOH 12 % memiliki nilai yang berbeda dari lainnya. Hal tersebut menunjukkan NaOH 12 % lebih intensif dibandingkan konsentrasi lainnya. Dari hasil analisis keragaman pelarut CaO, diketahui bahwa pengaruh konsentrasi CaO memberikan efek signifikan, sedangkan faktor waktu dan interaksinya tidak
17
memberikan hasil yang berbeda nyata. Uji Duncan menunjukkan konsentrasi 13 %, 15 % dan 17 % berpengaruh nyata terhadap nilai selektifitas delignifikasi. Nilai selektifitas delignifikasi berkorelasi dengan jumlah lignin dan rendemen yang dihasilkan. Semakin tinggi jumlah lignin dan rendemen maka nisbah antara karbohidrat dan lignin semakin rendah. Hal tersebut berhubungan dengan peningkatan konsentrasi yang memberikan pengaruh yang signifikan terhadap intensitas pendegradasian lignin. Hasil menunjukkan NaOH memiliki aktivitas pendegradasian lignin yang lebih intensif dibandingkan CaO. pH Lindi Hitam Lindi hitam adalah hasil samping dan penyaringan dari digester pada proses pembuatan pulp. Lindi mempunyai karakteristik bau dan berwarna hitam. Warna coklat atau kehitaman disebabkan adanya bahan organik dan anorganik yang larut dalam pelarut melalui proses pembuatan pulp. Pada dasarnya lindi hitam terdiri atas tiga komponen berbeda yaitu lignin, produk-produk degradasi karbohidrat, resin, dan asam-asam lemak (Sjostorm 1995). pH lindi hitam rata-rata dari penelitian ini dengan perlakuan larutan NaOH sebesar 7.56-12.29 (Gambar 12) dan perlakuan larutan CaO adalah 6.87-9.78 (Gambar 13). 15
pH
10
11.91
12.29
9.69
7.57
7.94
8.67
T1 Na1
T2 Na1
T1 Na2
T2 Na2
T1 Na3
T2 Na3
Na1T1
Na1T2
Na2T1
Na2T2
Na3T1
Na3T2
5 0
Perlakuan
pH
Gambar 12 Pengaruh Konsentrasi NaOH dan Waktu Pemasakan Pulp terhadap pH 12 10 8 6 4 2 0
9.38
9.78
6.87
6.99
7.26
7.56
T1 Ca1
T2 Ca1
T1 Ca2
T2 Ca2
T1 Ca3
T2 Ca3
Ca1T1
Ca1T2
Ca2T1
Ca2T2
Ca3T1
Ca3T2
Perlakuan
Gambar 13 Pengaruh Konsentrasi NaOH dan Waktu Pemasakan Pulp terhadap pH
18
Analisis keragaman (Lampiran 20 dan Lampiran 23) menunjukkan bahwa konsentrasi pelarut, waktu pemasakan, dan interaksi konsentrasi dan waktu berpengaruh nyata terhadap nilai pH lindi hitam. Uji lanjut Duncan menunjukkan, konsentrasi NaOH (8 %, 10 % dan 12 %) dan CaO (13 %, 15 %, dan 17 %) memiliki pengaruh yang berbeda nyata terhadap nilai pH yang mana semakin tinggi konsentrasi, maka pH semakin tinggi. Menurut Ng Sue Nie (2008), lindi hitam merupakan cairan alkali yang kompleks dengan pH sekitar (11.5-13.5). Jika dibandingkan dengan penelitian tersebut, pH NaOH 12% dengan waktu pemasakan 45 menit dan 60 menit menunjukkan delignifikasi yang lebih baik dibanding perlakuan lainnya. Nilai pH pada lindi hitam berkaitan dengan penurunan bilangan kappa. Peningkatan nilai pH mengindikasikan peningkatan gugus OH- yang hilang pada serat atau kayu akibat tingkat pelarut yang tinggi, sehingga menyebabkan pH lindi hitam yang tinggi (Casey 1980). pH tertinggi pada perlakuan NaOH dan CaO adalah pelarut dengan konsentrasi 12 % dan 17 % dengan waktu pemasakan 60 menit. Karakterisistik Pulp Pisang Abaka Serat merupakan pemberi tenaga mekanik pada batang yang mempunyai dinding sel yang relatif tebal. Serat digunakan secara umum untuk menyatakan semua sel kayu atau non kayu yang telah terpisahkan dalam proses pembuatan pulp. Serat menyatakan tipe sel yang spesifik karena serat atau trakeid serabut adalah xylem yang panjang, meruncing, dan berdinding tebal (Bowyer et al. 2003) Morfologi serat meliputi bentuk dan struktur yang berhubungan dengan dimensi serat, yang merupakan suatu faktor yang sangat penting dan dapat membentuk sifat-sifat lembaran dari sifat mekanis serat. Berdasarkan Lampiran 25 terlihat bahwa dimensi serat yang dihasilkan setelah proses pulping dengan pelarut NaOH dan CaO memiliki panjang serat rata-rata sebesar 3223.39 µm dan 5019.16 µm. Hal ini menunjukkan serat pisang abaka tergolong serat panjang karena memiliki panjang lebih dari 2000 µm, sedangkan serat yang berukuran pendek apabila memiliki panjang di bawah 1000 µm dan berukuran sedang apabila memiliki panjang 1000 – 2000 µm. Hasil penelitian tersebut menunjukkan pemasakan dengan menggunakan CaO dengan menghasilkan serat yang lebih panjang dibandingkan dengan NaOH disebabkan degradasi lignin yang terjadi pada CaO tidak signifikan. Kemampuan difusitas NaOH yang lebih tinggi menyebabkan fragmen lignin yang terdapat pada pulp semakin berkurang dan menyebabkan pemutusan serat. Pada Lampiran 25, rata-rata diameter serat, diameter lumen dan tebal dinding pada pulp dengan pengaruh pelarut NaOH adalah 19.71 µm, 9.99 µm dan 4,86 µm, sedangkan pulp dengan pengaruh pelarut CaO adalah 19.36 µm, 8.46 µm, 4.88 µm. Menurut Bowyer (1989), ketebalan dinding sel akan mempengaruhi kekuatan mekanik dari kertas yang dihasilkan. Menurut Pasaribu dan Silitonga (1977), Serat pulp yang baik harus memiliki nisbah runkel < 0.25 (Tabel 2). Menurut kualifikasi runkel, pulp yang dipengaruhi NaOH dan CaO termasuk ke dalam kualifikasi pulp
19
yang kurang baik dengan dinding sel yang tebal yang dilihat dari nilai nisbah runkel yaitu 0.98 dan 1.06. Tabel 2 Kelas Mutu Serat Berdasarkan Klasifikasi Runkel Kelas Mutu Serat Nisbah Runkel Tebal Dinding Sel I < 0.25 Tipis II 0.25 - 0.50 Sedang III 0.5 - 1.00 Tebal Sumber : Pasaribu dan Silitonga (1977)
Mutu Pulp Sangat Baik Baik Kurang baik
Dinding sel yang tipis merupakan pulp dengan kualitas yang baik. Semakin tipis dinding sel akan semakin mudah dalam membentuk lembaran. Serat tersebut akan membentuk pita dan memperluas permukaan kontak serat. Untuk memperbaiki sifat kertas yang dihasilkan maka dilakukan proses penggilingan. Menurut Wistara dan Effendi (2011), penggilingan dapat meningkatkan pengembangan dan ikatan antar serat yang dapat mempengaruhi kekuatan fisik kertas terutama kekuatan tarik. Menurut Aprianis dan Rahmayanti (2009), serat yang tipis akan memberikan permukaan kertas yang lebih luas bagi terjadinya ikatan serat, sehingga kekuatan tarik, jebol, dan lipat akan semakin baik. Salah satu faktor yang mempengaruhi kekuatan sobek adalah turunan serat khususnya daya tenun (Ververis et al 2004). Daya tenun merupakan perbandingan antara panjang serat dan diameter serat. Semakin tinggi nilai daya tenun tersebut maka semakin tinggi nilai ketahanan sobek. Peningkatan daya tenun juga berkaitan dengan semakin panjangnya serat karena menjalin antara serat dengan permukaan yang luas (Syafii dan Siregar 2006). Berdasarkan Lampiran 26 terlihat bahwa dimensi serat yang dihasilkan setelah proses pulping dengan pelarut NaOH dan CaO memiliki daya tenun sebesar 163.43 dan 259.68. Berdasarkan kriteria serat kayu Indonesia untuk bahan baku pulp dan kertas (Lampiran 27), serat pulp pisang abaka termasuk mutu I dengan panjang di atas 2000 µm. Selain itu, nilai daya tenun serat pulp pisang abaka memiliki nilai di atas 90 yang setara dengan mutu I.
Parameter Perlakuan Terbaik Berdasarkan pengujian karakteristik kimia pulp, nilai rendemen dan bilangan kappa yang diperoleh perlakuan NaOH dan CaO termasuk dalam pulp dengan kualitas baik dengan nilai rendemen minimal 40 % dan kandungan lignin maksimal 23 % (Oey Djoen Seng 1990). Pulp yang terbaik diperoleh pada kombinasi perlakuan pelarut NaOH 12 % dan CaO 17 % dengan waktu pemasakan 60 menit (Na3T2 dan Ca3T2) yang dilihat dari selektifitas delignifikasi yang menunjukkan tingkat intensitas delignifikasi dan kemurnian selulosa yang lebih baik dibanding perlakuan lainnya. Hasil penelitian menunjukkan Na3T2 dan Ca3T2 memiliki nilai selektifitas delignifikasi yang lebih tinggi dibanding lainnya dan kombinasi tersebut merupakan
20
konsentrasi dan waktu yang memberikan pengaruh yang lebih signifikan dalam mendapatkan kemurnian selulosa yang lebih tinggi. Kadar selulosa dan lignin merupakan faktor penting dalam pembuatan kertas. Menurut Soenardi (1976), semakin kecil kadar lignin dalam pulp maka semakin besar kekuatan ikatan antar serat yang ditunjukkan dengan tingginya kekuatan kertas.
Sifat Fisik dan Mekanik Lembaran Kertas Seni Ketahanan Tarik Ketahanan tarik merupakan daya tahan lembaran kertas terhadap gaya tarik yang bekerja pada ujung kertas yang diukur pada kondisi standar. Nilai rata-rata ketahanan tarik dengan perlakuan Na3T2 berkisar 70.66 kN/m, sedangkan ketahanan tarik dengan perlakuan Ca3T2 berkisar 50.87 kN/m (Gambar 14). Berdasarkan hasil penelitian ketahanan tarik Na3T2 memiliki ketahanan tarik yang lebih baik dibandingkan ketahanan tarik Ca3T2. Menurut Brandon (1980) dalam Casey (1981), faktor yang menentukan kekuatan tarik adalah ikatan antar serat dan panjang serat yang mana ikatan antar serat dipengaruhi oleh karakter serat tunggal. Karakter serat individu yang mempengaruhi ikatan antar serat adalah luas permukaan serat, kadar selulosa, dan hemiselulosa. Kertas yang mempunyai ketahanan tarik yang baik adalah kertas yang mempunyai luas permukaan, kadar selulosa dan hemiselulosa yang tinggi. Pada penelitian kimiawi pulp sebelumnya, Na3T2 memiliki selektifitas delignifikasi yang lebih tinggi dibandingkan Ca3T2 sehingga memiliki kemurnian selulosa dan dapat membentuk ikatan antar serat lebih baik dalam pembentukan lembaran kertas. Casey (1981) juga menjelaskan bahwa gramatur dan ketebalan kertas mempengaruhi sifat-sifat kertas dan mempunyai implikasi kerapatan serat yang terbentuk dalam kertas. Berdasarkan hasil penelitian, nilai gramatur dan ketebalan yang diperoleh Na3T2 adalah 127.06 g/m2 dan 0.078 mm, sedangkan nilai gramatur dan ketebalan yang diperoleh Ca3T2 adalah 106.97 g/m2 dan 0.06 mm. Hasil tersebut menujukkan Na3T2 memiliki kerapatan serat yang lebih baik dibandingkan Ca3T2, sehingga mempengaruhi kekuatan tarik yang lebih baik. Berdasarkan SNI 7767:2012, kertas dasar dekoratif yang terstandar mempunyai gramatur 28-55 g/m2, ketebalan kertas minimal 0.04 mm, dan ketahanan tarik minimal 36 kN/m. Hasil penelitian ini menunjukkan, ketebalan kertas dan ketahanan tarik sudah memenuhi standar. Namun, parameter gramatur belum memenuhi standar yang dapat disebabkan bahan baku yang digunakan melebihi proporsi kertas yang tepat dalam pembentukan lembaran yang berimplikasi pada gramatur kertas yang melewati standar. Jika dibandingkan dengan penelitian kertas seni berbahan baku serat pelepah nipah yang dilakukan oleh Wijana (2011), penelitian tersebut memiliki hasil ketahanan tarik yang diperoleh 4.49 kN/m. Penelitian ini menunjukkan serat pisang abaka memiliki sifat mekanik yang lebih baik dibanding serat pelepah nipah.
Ketahanan Tarik (kN/m)
21
80 70 60 50 40 30 20 10 0
70.66 50.87
Na3T2
Ca3T2
Perlakuan
Gambar 14 Ketahanan Tarik Kertas Seni Penambahan perekat pada kertas seni bertujuan untuk memperkuat dan mengawetkan kertas sehingga dihasilkan kertas yang berkualitas. Perekat yang digunakan adalah polivinil asetat (PVAc), menurut Fajriani (2010), PVAc mempunyai kelebihan menjaga kualitas kertas dari pengaruh mikroorganisme dan tidak meninggalkan bercak-bercak noda kering. Penambahan perekat pada kertas seni juga dapat memperkuat ikatan antar serat, sehingga dapat meningkatkan kualitas sifat fisik kertas seperti kekuatan tarik dan kekuatan sobek yang baik. Ketahanan Sobek Ketahanan sobek adalah gaya yang diperlukan untuk menyobek kertas dan dinyatakan dalam gram force (gf) atau milinewton (mN). Nilai rata-rata ketahanan sobek dengan perlakuan Na3T2 sebesar 2434.90 mN, sedangkan ketahanan sobek dengan perlakuan Ca3T2 sebesar 1635.57 mN (Gambar 15). Berdasarkan hasil penelitian ketahanan sobek Na3T2 memiliki ketahanan sobek yang lebih baik dibandingkan ketahanan sobek Ca3T2. Na3T2 memiliki kemurnian selulosa yang lebih baik, sehingga dapat membentuk ikatan serat yang lebih kuat. Kemampuan difusitas NaOH yang lebih tinggi menyebabkan fragmen lignin yang terdapat pada pulp semakin berkurang. Hal tersebut berkaitan dengan Retno (2005) bahwa sifat ketahanan sobek dipengaruhi oleh jumlah selulosa yang terdapat pada lembaran yang tersobek. Hal tersebut didukung oleh pernyataan (Mulyana et al. 2007) bahan yang mengandung selulosa yang lebih banyak akan menghasilkan lembaran pulp yang mempunyai ketahanan sobek yang lebih tinggi.
Ketahanan Sobek (mN)
22
3000 2500
2434.9
2000
1635.57
1500 1000 500 0 Na3T2
Ca3T2
Perlakuan Gambar 15 Ketahanan Sobek Kertas Seni Jika dibandingkan dengan penelitian kertas seni yang dilakukan oleh Wijana (2011), penelitian tersebut memiliki hasil ketahanan sobek terbaik pada 1132 mN. Jika dibandingkan dengan penelitian sebelumnya, hasil penelitian berbahan baku pisang abaka ini memiliki ketahanan sobek yang lebih baik dibandingkan ketahanan sobek kertas berbahan baku serat nipah.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Berdasarkan hasil penelitian ini, dapat diketahui bahwa konsentrasi pelarut dan waktu pemasakan pulp mempengaruhi sifat kemurnian selulosa dan delignifikasi yang lebih tinggi. Pulp yang terbaik diperoleh pada kombinasi perlakuan pelarut NaOH 12 % dan CaO 17 % dengan waktu pemasakan 60 menit (Na3T2 dan Ca3T2) yang dilihat dari selektifitas delignifikasi yang menunjukkan tingkat intensitas delignifikasi dan kemurnian selulosa yang lebih baik dibanding perlakuan lainnya. Karakteristik morfologi serat pisang abaka yang tebal akan mempersulit pembentukan lembaran kertas. Untuk memperbaiki sifat mekanik kertas dan pembentukan ikatan serat yang baik maka dilakukan penggilingan. Nilai ketahanan sobek dan tarik pada Na3T2 diperoleh sebesar 2434.90 mN dan 70.66 kN/m. Sedangkan Nilai ketahanan sobek dan tarik pada Ca3T2 diperoleh sebesar 1635.57 mN dan 50.87 kN/m. Sifat mekanik kertas Na3T2 lebih baik dibandingkan Ca3T2 karena memiliki kemurnian selulosa yang lebih tinggi, sehingga dapat membentuk ikatan serat yang lebih baik dalam pembentukan lembaran. Berdasarkan SNI 7767:2012, kedua perlakuan kertas mempunyai standar yang sesuai pada parameter ketebalan kertas dan ketahanan tarik, namun gramatur belum memenuhi standar.
23
Saran Pelarut CaO memiliki potensi yang baik sebagai bahan baku pembuat kertas karena dapat menghasilkan kertas dengan kekuatan mekanik yang baik. Untuk mendapatkan karakteristik kimia pulp yang lebih baik, diperlukan penelitian lebih lanjut untuk mencari nilai optimum konsentrasi CaO. Kertas seni yang dihasilkan dari penelitian ini belum memenuhi standar gramatur. Oleh karena itu, proporsi bahan perlu dilakukan penelitian lebih lanjut agar memenuhi standar gramatur. Selain itu, untuk mendapatkan kertas yang lebih murah dapat menggunakan kertas bekas dengan melakukan proses deinking terlebih dahulu.
DAFTAR PUSTAKA Antara NT, Sugesty S, Hardiani H, Purwati S, Setiawan Y, Tjahyono HJ, Soetopo RS, Kencana YP. Kardiansyah T. 2011. Pedoman Pemetaan Teknologi Untuk Industri Pulp & Paper. Jakarta (ID) : Kementrian Perindustrian Aprianis Y, Rahmayanti S. 2009 Dimensi serat dan nilai turunannya dari tujuh jenis kayu asal provinsi jambi. Jurnal Penelitian Hasil Hutan. 27(1) : 1 – 15 Barnett JR, George J. 2003. Wood Quality and Its Biological Basic. United Kingdom (UK) : CRC Press. Bowyer JL, Shmulsky R, dan Haygreen JG. 2003. Forest Products and Wood Science - An Introduction, Fourth edition. Iowa (US) : Iowa State University Press. Casey JP. 1980. Pulp and Paper Chemistry nad Chemical Technology, 3rd edition Vol IA.New York (US) : Interscience Publisher Inc. Casey JP. 1981. Pulp and Paper. Vol. II Second Ed. New York (US): International Publisher Inc. Fajriani E. 2010. Aplikasi Perekat Dalam Pembuatan Kayu Laminasi. Laporan Akhir Praktikum. Bogor (ID): Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan. IPB. Fengel D dan Wegener G. 1995.Kayu; Kimia, Ultrastruktur, Reaksi – reaksi.Yogyakarta : Gadjah Mada University Press. Terjemahan dari :Wood; Chemistry, Ultrastructure, Reacions. Gullichsen J, Paulapuro H. 2000. Papermaking science technologgy: Forest Product Chemistry, Book 3. Heilsinki : Finish Paper Engineers’ Association and TAPPI. Haroen WK dan Sugesty S. 1997. Pelestarian sumberdaya alam melalui pemanfaatan abaka dan ramie untuk pulp kertas. Proceeding of the International Workshop on Minimization of Pulp and Paper Waste. Jakarta. Haroen HWK. 1999. Prospek dan manfaat Serat Pisang Abaka. Bandung (ID): PT. Meta Abaca Indonesia. Hintermann M. 2005. Automotive exterior parts from natural fibres.RIKO.pB-11. Jimenéz L, Ramos E, Rodriguez A, Torre MJDL, Ferrer JL. 2004. Optimization of Pulping Conditions of Abaca: An Alternative Raw Material For Producing Cellulose Pulp. Biores Technol. 96: 977-983.
24
Kemenperin.2014. Produksi Kertas Bisa Mencapai 13 Juta Ton.http://www.kemenperin.go.id/artikel/5020/Produksi-Kertas-BisaMencapai-13-Juta-Ton [internet]. [diunduh pada 26 Juni 2014] Kementan. 2014. Luas panen dan produksi pisang abaka menurut provinsi Jawa Timur dan Sulawesi Utara dan status pengusahaan. Jakarta (ID): Kementrian Pertanian. Mulyana H, Agus B, Sutedja W, dan Andoyo S. 2007. Efisiensi Proses Pemuti-han Pulp Kraft RDH (Rapid Displacement Heating) Dengan Metode ECF (Elementally Chlorine Free).Prosiding Seminar Nasional Teknologi Inovatif Pascapanen. Ng Su Nie A. 2008. Characterization of recovered black liquor and isolated lignin from oil palm empty fruit bunch soda pulping for semichemical and chemical pulps [Tesis]. Malaysia : Mahsa University Oates JAH. 1998. Lime and Limestone, Chemistry and Technology, Production and Uses. Weinheim (Germany): Wiley-Vch Oey Djoen Seng. 1990. Berat Jenis Dari Jenis– Jenis Kayu Indonesia dan Pengertian Beratnya Kayu untuk Keperluan Praktek. Nomor 1 Cetakan II. Soewarsono P.H., penerjemah; Bogor : Lembaga Penelitian Hasil Hutan. Terjemahan dari : Specific Gravity of Indonesian Woods and its Significance for Practical Use Pasaribu dan Silitonga. 1977. Percobaan pengolahan kayu daun lebar dan kayu campuran sebagai bahan baku pulp dan kertas. Bogor (ID) : Lembaga Penelitian Hasil Hutan Retno, RK. 2005. Pengawasan Kualitas Produk Akhir Kertas pada Papernoard Manufacture. PT. Surya Pamenang Kediri. Laporan Praktek Kerja Lapang. Universitas Brawijaya Malang. Ruseimy V. 2008.Konversi limbah kertas menjadi etanol dengan menggunakan enzim selulase melalui sakarifikasi dan permentasi serentak [Skripsi]. Depok (ID): Universitas Indonesia. Silitonga T, Siagian R, dan Nurrachman A. 1972. Cara pengukuran serat kayu di Lembaga Penelitian Hasil Hutan (LPHH). Publikasi Khusus No.12.Agustus, 1972.LPHH. Bogor. Syafii W dan Siregar IZ. 2006. Sifat kimia dan dimensi serat kayu mangium. Bogor(ID) :Yayasan Penerbit Fakultas Kehutanan Bogor. Sjostorm E. 1995. Kimia Kayu Dasar-dasar dan Penggunaan. Terjemahan. Yogyakarta (ID): Gajah Mada University Press Smook GA. 1994. Handbook for Pulp & Paper Technologists, second edition. Vancouver (BC): Angus Wilde Publication Inc. SNI 14–0436–1989.Cara Uji Ketahanan Sobek Kertas dan Karton.Badan Standarisasi Nasional SNI 14–0439–1989.Cara Uji Gramatur dan Densitas Kertas dan Karton.Badan Standarisasi Nasional. SNI 14–4737–1998. Cara Uji Ketahanan Tarik Kertas dan Karton.Badan Standarisasi Nasional. SNI 0494:2008. Cara Uji Bilangan Kappa. Badan Standarisasi Nasional. SNI 7767:2012. Kertas Dekoratif untuk Furnitur. Badan Standarisasi Nasional.
25
Soenardi. 1976. Sifat-sifat Kimia Kayu. Yogyakarta(ID) : Universitas Gajah Mada Stocchi A, Lauke B, Vazquez A, Bernal C. 2007. A novel fibre treatment applied to woven jute fabric/ vinyl ester laminates. Composites Part: Applied Science and Manufacturing 38(5), 1337-1343. Sugesty S, Haroen WK. 1997. Pelestarian sumberdaya alam melalui pemanfaatan abaka dan ramie untuk pulp kertas.Proceeding of the International Workshop on Minimization of Pulp and Paper Waste. Jakarta. Ververis C, Georghiou K, Cristodulakis N, Santas P, Santas R. 2004. Fiber dimensions, lignin and cellulose content of various plant materials and their suitability for paper production. Ind. Crops Prod.19 : 245–254 Wijana S, Rahmah NL, Sugiarto E. 2011. Pemanfaatan Serat Pelepah Pisang (Nypa fruticans) Sebagai Bahan Baku Alternatif Pembuatan Kertas Seni. Malang (ID): Universitas Brawijaya Wistara NJ, Effendi H. 2011. The characteristic of beaten and unbeaten mixed tropical hardwood kraft pulp.Jurnal Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis. 9 (1) :35-41. Zulfikar M, Kumalaningsih S, Wijana S. 2009. Teknologi produksi pulp dari serat nanas. Malang (ID): Universitas Brawijaya
26
Lampiran 1 Hasil pengujian Rendemen Pulp Pemasakan dengan Pelarut NaOH Konsentrasi (%) 8 10 12
Ulangan 1 2 1 2 1 2
Rendemen pemasakan (%) 45 menit 60 menit 72.960 69.835 70.453 69.524 68.254 66.368 68.166 65.527 62.933 60.447 62.130 59.952
Rata-rata (%) 45 menit 60 menit 71.706
69.679
68.210
65.947
62.532
60.199
Lampiran 2 Uji Analisis Keragaman Rendemen Pemasakan Pulp dengan Pelarut NaOH Sumber Jumlah df Rata-rata F keragaman kuadrat galat kuadrat galat Model terkoreksi 191.589a 5 38.318 57.444 Intersep 52874.325 1 52874.325 79266.900 waktu 14.586 1 14.586 21.867 konsentrasi 176.952 2 88.476 132.639 waktu * .051 2 .026 .038 konsentrasi Eror 4.002 6 .667 Total 53069.916 12 Total terkoreksi 195.591 11 a. R Squared = .980 (R Squared tersesuaikan= .962)
Sig. .000 .000 .003 .000 .963
Lampiran 3 Uji Lanjut Duncan Pengaruh Konsentrasi Terhadap Rendemen konsentrasi 12 10 8 Sig.
N 4 4 4
1 61.3650
Subset 2
3
67.0800 1.000
1.000
70.6925 1.000
27
Lampiran 4 Hasil pengujian Rendemen Pemasakan dengan Pelarut CaO Konsentrasi (%) 13 15 17
Ulangan 1 2 1 2 1 2
Rendemen pemasakan (%) 45 menit 60 menit 84.572 83.660 85.159 83.216 82.681 80.506 82.309 81.946 79.731 77.165 81.876 76.718
Rata-rata (%) 45 menit 60 menit 84.865 83.438 82.495
81.226
80.804
76.942
Lampiran 5 Uji Analisis Keragaman Rendemen Pulp dengan Pelarut CaO Sumber Jumlah df Rata-rata F keragaman kuadrat galat kuadrat galat Model terkoreksi 74.628a 5 14.926 23.709 Intersep 79958.054 1 79958.054 127009.561 waktu 14.338 1 14.338 22.775 konsentrasi 56.065 2 28.032 44.528 waktu * 4.225 2 2.113 3.356 konsentrasi Eror 3.777 6 .630 Total 80036.459 12 Total terkoreksi 78.405 11 a. R Squared = .952 (R Squared tersesuaikan= .912)
Sig. .001 .000 .003 .000 .105
Lampiran 6 Uji Lanjut Duncan Pengaruh Konsentrasi CaO terhadap Rendemen konsentrasi 17 15 13 Sig.
N 4 4 4
1 78.8725
Subset 2
3
81.8605 1.000
1.000
84.1518 1.000
28
Lampiran 7 Hasil Pengujian Bilangan Kappa Pulp dengan Pelarut NaOH Konsentrasi (%)
Ulangan
8
1 2 Rata-rata
10
1 2 Rata-rata
12
1 2 Rata-rata
Bilangan Kappa 45 menit 60 menit 12.092 10.600 11.985 10.177 12.038 10.392 10.169 9.500 10.292 9.131 10.231 9.315 7.008 6.531 8.669 6.138 7.838 6.338
Lignin Klason (%) 45 menit 60 menit 1.572 1.558 1.565 1.322 1.338 1.330 0.911 1.127 1.019
1.378 1.323 1.351 1.235 1.187 1.211 0.849 0.798 0.824
Lampiran 8 Uji Analisis Keragaman Bilangan Kappa Pulp Larutan NaOH Sumber Jumlah df Rata-rata F keragaman kuadrat galat kuadrat galat Model terkoreksi 40.921a 5 8.184 30.172 Intersep 1050.791 1 1050.791 3873.839 waktu 5.519 1 5.519 20.346 konsentrasi 35.099 2 17.550 64.698 waktu * .303 2 .151 .558 konsentrasi Eror 1.628 6 .271 Total 1093.340 12 Total terkoreksi 42.549 11 a. R Squared = .962 (R Squared tersesuaikan= .930)
Sig. .000 .000 .004 .000 .599
Lampiran 9 Uji Lanjut Duncan Pengaruh Konsentrasi NaOH Terhadap Bilangan Kappa konsentrasi N Subset 1 2 3 12 4 7.0865 10 4 9.7730 8 4 11.2135 Sig. 1.000 1.000 1.000
29
Lampiran 10 Hasil Pengujian Bilangan Kappa dengan Pelarut CaO Konsentrasi (%) 13
Ulangan
Bilangan Kappa 45 menit 60 menit 19.085 17.476 19.890 17.801 19.487 17.638 18.077 15.802 17.194 16.325 17.635 16.064 15.622 15.328 16.146 15.923 15.884 15.625
1 2
Rata-rata 15
1 2 Rata-rata
17
1 2 Rata-rata
Lignin Klason (%) 45 menit 60 menit 2.481 2.372 2.586 2.314 2.534 2.343 2.350 2.054 2.235 2.122 2.293 2.088 2.031 1.993 2.099 2.070 2.065 2.032
Lampiran 11 Uji Analisis Keragaman Bilangan Kappa Pulp dengan Pelarut CaO Sumber keragaman
Type III Sum df Rata-rata of Squares kuadrat galat Model terkoreksi 21.985a 5 4.397 Intersep 3490.783 1 3490.783 waktu 4.513 1 4.513 konsentrasi 16.028 2 8.014 waktu * konsentrasi 1.444 2 .722 Eror 1.218 6 .203 Total 3513.986 12 Total terkoreksi 23.202 11 a. R Squared = .948 (R Squared tersesuaikan= .904)
F
Sig.
21.664 17199.726 22.236 39.486 3.557
.001 .000 .003 .000 .096
Lampiran 12 Uji Lanjut Duncan Pengaruh Konsentrasi terhadap Bilangan Kappa Pulp Larutan CaO konsentrasi 17 15 13 Sig.
N 4 4 4
1 15.7548
Subset 2
3
16.8495 1.000
1.000
18.5630 1.000
12
10
8
1 2 1 2 1 2
Konsentrasi Ulangan (%)
Lignin Klason (%)
45 60 45 60 menit menit menit menit 109.440 104.752 1.572 1.378 105.680 104.286 1.558 1.323 102.381 99.552 1.322 1.235 102.249 98.291 1.338 1.187 94.400 90.671 0.911 0.849 93.195 89.928 1.127 0.798
Rendemen Pemasakan (g)
Jumlah Lignin dlm pulp (g) 45 60 menit menit 1.720 1.443 1.646 1.380 1.353 1.229 1.368 1.167 0.860 0.770 1.050 0.718
Selektifitas Delignifikasi
Rata-rata
45 60 45 60 45 60 menit menit menit menit menit menit 107.720 103.309 62.613 71.569 62.899 73.077 104.034 102.906 63.185 74.586 101.028 98.323 74.643 79.972 74.191 81.609 100.881 97.124 73.738 83.246 93.540 89.901 108.77 116.786 98.250 120.549 92.145 89.210 87.731 124.313
Karbohidrat dalam pulp (g)
Lampiran 13 Hasil Perhitungan Selektifitas Delignifikasi dengan Pelarut NaOH
30
31
Lampiran 14 Uji Analisis Keragaman Selektifitas Delignifikasi dengan Pelarut NaOH Sumber Jumlah df Rata-rata F keragaman kuadrat galat kuadrat galat Model terkoreksi 4400.809a 5 880.162 20.318 Intersep 86862.086 1 86862.086 2005.207 waktu 532.734 1 532.734 12.298 konsentrasi 3743.745 2 1871.872 43.212 waktu * 124.331 2 62.165 1.435 konsentrasi Eror 259.910 6 43.318 Total 91522.804 12 Total terkoreksi 4660.718 11 a. R Squared = .944 (R Squared tersesuaikan= .898)
Sig. .001 .000 .013 .000 .309
Lampiran 15 Uji Analisis Duncan Pengaruh Konsentrasi Terhadap Selektifitas Delignifikasi konsentrasi
N
8 10 12 Sig.
4 4 4
Subset 1
2 67.9838 77.8548 .078
109.3998 1.000
12
10
8
1 2 1 2 1 2
Konsentrasi Ulangan (%)
45 menit 126.858 127.738 124.022 123.464 119.596 122.814
60 menit 125.490 124.824 120.759 122.919 115.748 115.077
Rendemen Pemasakan (g)
45 menit 2.481 2.586 2.350 2.235 2.031 2.099
60 menit 2.372 2.314 2.054 2.122 1.993 2.070
Lignin Klason (%)
Jumlah Lignin dlm pulp (g) 45 60 menit menit 3.147 2.977 3.303 2.888 2.915 2.480 2.759 2.608 2.429 2.307 2.578 2.382 60 menit 122.513 121.936 118.279 120.311 113.441 112.695
Karbohidrat dalam pulp (g)
45 menit 123.711 124.435 121.107 120.705 117.167 120.236
Lampiran 16 Hasil Perhitungan Selektifitas Delignifikasi dengan Pelarut CaO
45 menit 39.306 37.670 41.546 43.750 48.237 46.639
48.242
46.912
41.687
60 menit
Rata-rata
60 45 menit menit 41.159 38.488 42.215 47.693 42.648 46.132 49.173 47.438 47.311
Selektifitas Delignifikasi
32
33
Lampiran 17 Uji Analisis Keragaman Selektifitas Delignifikasi Larutan CaO Sumber keragaman
Jumlah kuadrat galat 151.046a 23481.796 22.784 121.980 6.282
df
Rata-rata F kuadrat galat 30.209 21.191 23481.796 16472.079 22.784 15.982 60.990 42.784 3.141 2.203
Sig.
Model terkoreksi 5 Intersep 1 Waktu 1 Konsentrasi 2 Waktu * 2 Konsentrasi Eror 8.553 6 1.426 Total 23641.395 12 Total terkoreksi 159.600 11 b. R Squared = .946 (R Squared tersesuaikan= .902)
.001 .000 .007 .000 .192
Lampiran 18 Uji Lanjut Duncan Pengaruh Larutan CaO Konsentrasi terhadap Selektifitas Delignifikasi Konsentrasi
N
13 15 17 Sig.
4 4 4
1 40.0875
Subset 2
3
44.7803 1.000
1.000
47.8400 1.000
Lampiran 19 Hasil Pengujian pH Lindi Hitam Larutan NaOH Konsentrasi (%) 8 10 12
Ulangan 1 2 1 2 1 2
pH 45 menit 7.56 7.58 8.45 8.48 11.39 11.33
60 menit 7.92 7.95 9.56 9.62 12.23 12.35
Rata-rata 45 menit 60 menit 7.57
7.94
8.67
9.69
11.91
12.29
34
Lampiran 20 Uji Analisis Keragaman pH Lindi Hitam Larutan NaOH Sumber keragaman Model terkoreksi Intersep waktu konsentrasi waktu * konsentrasi Eror
Jumlah kuadrat galat 40.625a 1123.655 1.044 39.297 .284 .043
df 5 1 1 2 2
Rata-rata F kuadrat galat 8.125 1136.357 1123.655 157154.480 1.044 146.056 19.648 2748.008 .142 19.857
6
Sig. .000 .000 .000 .000 .002
.007
Total 1164.322 12 Total terkoreksi 40.668 11 a. R Squared = .999 (R Squared tersesuaikan= .998) Lampiran 21 Uji Lanjut Duncan pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap pH Lindi Hitam konsentrasi
N
8 10 12 Sig.
4 4 4
Subset 2
1
3
7.7525 9.1775 1.000
1.000
12.1000 1.000
Lampiran 22 Hasil Pengujian pH Lindi Hitam Larutan CaO Konsentrasi (%) 13 15 17
Ulangan 1 2 1 2 1 2
Rendemen pemasakan (%) 45 menit 60 menit 6.88 6.98 6.85 7.01 7.23 7.58 7.28 7.55 9.38 9.76 9.39 9.81
Rata-rata (%) 45 menit 60 menit 6.87 6.99 7.26
7.56
9.38
9.78
35
Lampiran 23 Uji Analisis Keragaman pH Lindi Hitam Larutan CaO Sumber Jumlah df Rata-rata F keragaman kuadrat galat kuadrat galat Model terkoreksi 16.286a 5 3.257 5011.200 Intersep 763.208 1 763.208 1174165.385 waktu .235 1 .235 361.846 konsentrasi 16.013 2 8.007 12318.000 konsentrasi * .038 2 .019 29.077 waktu Eror .004 6 .001 Total 779.498 12 Total terkoreksi 16.290 11 a. R Squared = 1.000 (R Squared tersesuaikan= 1.000)
Sig. .000 .000 .000 .000 .001
Lampiran 24 Uji Analisis Duncan pengaruh Konsentrasi terhadap pH Lindi Hitam larutan CaO konsentrasi
N
13 15 17 Sig.
4 4 4
Subset 2
1
3
6.9300 7.4100 1.000
1.000
9.5850 1.000
36
Lampiran 25 Dimensi Pulp No Pelarut Konsentrasi Waktu
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
NaOH
8% 10% 12%
Rata-rata CaO 13% 15% 17%
45 menit 60 menit 45 menit 60 menit 45 menit 60 menit 45 menit 60 menit 45 menit 60 menit 45 menit 60 menit
Rata-rata
Panjang Serat L (µm) 3093.52 3541.92 2765.08 3254.41 3420.06 3265.36 3223.39 4144.53 5596.38 4528.66 5161.07 5436.87 5247.42 5019.16
Diameter Serat d (µm) 18.86 20.38 19.33 20.18 20.38 19.14 19.71 19.52 20.95 18.38 20.45 18.48 18.38 19.36
Diameter Lumen l (µm) 9.05 10.67 9.00 10.26 10.76 10.19 9.99 8.09 10.68 7.67 5.09 9.62 9.62 8.46
Tebal Dinding w (µm) 4.90 4.86 5.17 4.96 4.81 4.48 4.86 5.71 5.13 4.48 5.16 4.43 4.38 4.88
Lampiran 26 Turunan Dimensi Pulp No
Pelarut
Konsentrasi
Waktu
1 2 3 4 5 6
NaOH
8%
45 menit 60 menit 45 menit 60 menit 45 menit 60 menit
7 8 9 10 11 12
CaO
10% 12% Rata-rata 13% 15% 17% Rata-rata
45 menit 60 menit 45 menit 60 menit 45 menit 60 menit
Runkel Ratio (2w/l) 1.08 0.91 1.15 0.97 0.89 0.88 0.98 1.41 0.96 1.17 0.99 0.92 0.91 1.06
Daya Tenun (L/d) 164.06 173.79 143.03 161.28 167.82 170.59 163.43 212.29 267.18 246.39 252.43 294.28 285.50 259.68
37
Lampiran 27 Kriteria Penilaian Serat Kayu Indonesia untuk Bahan Pulp dan Kertas No
Uraian
Kelas Mutu I 1 Panjang >2000 2 Nisbah runkel <0.25 3 Daya Tenun >90 Sumber: Pasaribu dan Silitonga (1977)
II 1000-2000 0.25-0.50 50-90
III <1000 0.5-1 <50
38
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di DKI Jakarta pada tanggal 3 Desember 1992 dari pasangan Bapak Sukaryadi dan Ibu Rosdiana M. Penulis merupakan anak kedua dari dua bersaudara. Tahun 2010 penulis lulus dari SMAN 68 Jakarta dan pada tahun yang penulis diterima di Institut Pertanian Bogor melalui jalur PMDK di Departemen Teknologi Industri Pertanian. Selama penulis duduk di bangku kuliah, penulis aktif di IPB Debating Community (2010 – 2012). Penulis dipercaya sebagai Vice Treasury (2011) dan Internal and Communication (2012). IDC membuka kesempatan bagi penulis untuk mengembangkan soft skill lebih luas seperti public speaking, international negotiation, dan debat. Penulis berkesempatan untuk menjadi delegasi Institut Pertanian Bogor di ajang kompetisi 58th Harvard National Model United Nations 2012 di Amerika Serikat dan 27th Asia Pasific Model United Nations 2012 di Australia. Penulis juga aktif mengikuti konferensi nasional atau internasional seperti Green Leaders Youth Summit 2013 di Filipina. Penulis juga aktif dalam organisasi departemen yaitu Himpunan Mahasiswa Teknologi Pertanian (HIMALOGIN) pada tahun 2013. Penulis dipercaya menjadi bagian dari departemen Akademik dan Prestasi (AKPRES). Penulis juga mendapatkan penghargaan sebagai Mahasiswa Berprestasi pada tingkat departemen dan fakultas pada tahun 2013.
