PENGARUH KONSENTRASI ALKALI AKTIF DI DALAM WHITE LIQUOR TERHADAP BILANGAN KAPPA PADA UNIT DIGESTER DI PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk KARYA ILMIAH

PENGARUH KONSENTRASI ALKALI AKTIF DI DALAM WHITE LIQUOR TERHADAP BILANGAN KAPPA PADA UNIT DIGESTER DI PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk

KARYA ILMIAH

ELISA PUTRI KAROLINA 062409022

PROGRAM STUDI DIPLOMA - 3 KIMIA INDUSTRI DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

Elisa Putri Karolina : Pengaruh Konsentrasi Alkali Aktif Di Dalam White Liquor Terhadap Bilangan Kappa Pada Unit Digester Di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk, 2009.


KARYA ILMIAH

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh gelar Ahli Madya


PROGRAM STUDI DIPLOMA - 3 KIMIA INDUSTRI DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS USMATERA UTARA MEDAN 2009


PERSETUJUAN

Judul

Kategori Nama Nomor Induk Mahasiswa Program Studi DEPARTEMEN FAKULTAS

:PENGARUH KONSENTRASI ALKALI AKTIF DI DALAM WHITE LIQUOR TERHADAP BILANGAN KAPPA PADA UNIT DIGESTER DI PT.TOBA PULP LESTARI,Tbk : KARYA ILMIAH : ELISA PUTRI KAROLINA : 062409022 : DIPLOMA (D3) KIMIA INDUSTRI : KIMIA : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di Medan, Juni 2009 Diketahui/Disetujui Oleh Ketua Departemen Kimia FMIPA USU

Pembimbing

DR. RUMONDANG BULAN, MS NIP. 131 459 466

DRS. FIRMAN SEBAYANG, MS NIP. 131 459 468


PERNYATAAN


KARYA ILMIAH

Saya mengakui bahwa karya ilmiah ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan,

Juni 2009



PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan penyertaan Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini dengan judul “Pengaruh Konsentrasi Alkali Aktif Di Dalam White Liquor Terhadap Bilangan Kappa Pada Unit Digester Di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk”. Tugas akhir ini merupakan syarat memperoleh gelar Ahli Madya pada Jurusan Kimia Industri D-3 Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) USU Medan. Secara khusus penulis ingin mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada orang tua tercinta, ayahanda S.Purba dan ibunda T.Sembiring yang telah memberikan dukungan moril, spiritual, maupun materil sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Pada kesempatan ini penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yant telah membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini,antara lain: 1. Bapak Drs. Firman Sebayang, MS selaku dosen pembimbing yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan karya ilmiah ini. 2. Ibu DR. Rumondang Bulan, MS selaku ketua Departemen Kimia FMIPA USU 3. Seluruh dosen dan karyawan/staf program studi Diploma-3 FMIPA USU 4. Bapak Jhoni Marpaung dan Frans Pasaribu sebagai pembimbing lapangan yang telah membimbing dan mengarahkan penulis selama melakukan praktek kerja lapangan 5. Abang dan adik penulis, Jhon Hendrik dan Jonatan Ricardo yang telah memberikan dukungan dan semangat pada penulis dalam menyelesaikan karya ilmiah ini. 6. Teman-teman separtner semasa PKL, Juli, Eliana, Mery yang telah menjadi teman yang selalu menemani penulis selama melaksanakan PKL baik dalam suka maupun duka dan juga telah membantu dalam penyelesaian karya ilmiah ini. 7. Teman-teman seperjuangan jurusan Kimia Industri stambuk’06 khususnya Dina, Domi, Netti, Susi, Dewi, Santi, Helga, Floren, Risna, Mutiara, Widya, Erix, Firman, Jefri yang telah memberikan dukungan, semangat dan selalu bersam-sama dengan penulis baik dalam suka maupun duka. Bisa mengenal kalian adalah pengalaman berharga di hidupku. 8. Teman-teman semasa SMA yang telah memberi dukungan, semangat dan doa dalam penyelesaian tugas akhir ini, khususnya buat Lily yang telah membantu mencarikan buku sebagai bahan teori pada karya ilmiah ini. 9. Seseorang yang istimewa, Ian Putra yang selalu memberikan perhatian, semangat, doa dan selalu sabar menghadapi penulis. Penulis menyadari bahwa cara penulisan karya ilmiah ini serta isinya masih jauh dari sempurna. Penulis dalam hal ini dengan kerendahan hati sangat mengharapkan masukan berupa kritikan maupun saran dari pembaca yang bersifat membangun demi kesempurnaan karya ilmiah ini.


Akhir kata dengan segala kerendahan hati, penulis mengharapkan karya ilmiah ini akan bermanfaat bagi kita semua.

Medan,

Juni 2009

Penulis


ABSTRAK

Salah satu proses penting dalam pembuatan pulp adalah proses pemasakan serpihan kayu ( chip ). Besarnya konsentrasi alkali aktif yang terkandung dalam larutan pemasak yang dimasukkan pada saat proses pemasakan dapat mempengaruhi kualitas pulp yang dihasilkan. Karena banyaknya alkali aktif yang digunakan sangat berperan dalam proses penghilangan lignin pada saat proses pemasakan chip. Untuk mengetahui kadar lignin yang masih tersisa pada pulp setelah proses pemasakan dapat diketahui dengan penentuan bilangan kappa. Penentuan bilangan kappa dilakukan dengan metode titrasi menggunakan larutan natrium thiosulfat. Dari hasil analisa data yang diperoleh diketahui besarnya konsentrasi alkali aktif adalah 97,4 g/l diperoleh bilangan kappa sebesar 10,9 , sedangkan konsentrasi alkali aktif yang lebih besar yaitu 106,3 g/l maka bilangan kappa semakin rendah yaitu 9,0. Jadi, apabila konsentrasi alkali aktif tinggi maka bilangan kappa semakin rendah, sebaliknya apabila konsentrasi alkali aktif rendah maka bilangan kappa yang diperoleh semakin tinggi.


THE INFLUENCE OF CONCENTRATION OF ACTIVE ALKALI IN WHITE LIQUOR TO KAPPA NUMBER AT DIGESTER UNIT IN PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk

ABSTRACT

One of the important process in making pulp was the cooking process of the chip. The concentration of active alkali that contained of white liquor that used in cooking process can be influence the quality of pulp produced. Because the quantity of active alkali that use has very importance role in process losses of lignin when cooking process is goon. To know the lignin concentration which still there afterwards the cooking process be knowing by determine kappa number. Determine of kappa number done by titration methode by using of sodium thiosulfat. Based on the result of analysis we detected the concentration of active alkali in the amount of 97,4 g/l so kappa number in the amount of 10,9 on the other side the concentration active alkali more be large that is 106,3 g/l so kappa number will be decrease that is 9,0. So, if the concentration of active alkali in the great quantity so kappa number will be decrease. But if the concentration of active alkali in a little quantity so kappa number will be increase.


DAFTAR ISI

Halaman Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang 1.2. Permasalahan 1.3. Tujuan 1.4. Manfaat BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Teori Umum Kayu 2.2. Sifat-Sifat Umum Kayu 2.2.1. Sifat fisik kayu 2.2.2. Sifat mekanik kayu 2.2.3. Sifat kimia kayu 2.3. Komponen Kimia Kayu 2.3.1. Selulosa 2.3.2. Hemiselulosa 2.3.3. Lignin 2.3.4. Zat Ekstraktif 2.4. Proses Pembuatan Pulp 2.4.1. Pembuatan Pulp Mekanik 2.4.2. Pembuatan Pulp Semi Kimia 2.4.3. Pembuatan Pulp Kimia 2.5. Tahap-Tahap Proses Pembuatan Pulp 2.5.1. Pemasakan (Digester) 2.5.2. Pencucian (washing 2.5.3. Pemutihan (bleaching) 2.6. Teori Bilangan Kappa BAB III. BAHAN DAN METODE 3.1. Alat dan Bahan 3.1.1. Alat 3.1.2. Bahan 3.2. Prosedur Kerja 3.2.1. Menganalisa alkali aktif (NaOH & NaS) dalam White Liquor 3.2.2. Penentuan bilangan kappa

i ii iii v vi vii ix x 1 3 4 4 5 5 5 7 7 8 8 9 9 10 11 11 11 12 16 16 23 23 24 26 26 27 27 27 28


BAB IV. DATA DAN PEMBAHASAN 4.1. Data 4.2. Pembahasan BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan 5.2. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

31 40 42 43 44


DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 1.1. Komposisi Bahan Kimia antara Kayu Keras dan Kayu Lunak Tabel 4.1. Data Pengamatan pada saat Proses Pemasakan Berlangsung Tabel 4.2. Faktor Koreksi Tabel 4.3. Data Kandungan Alkali Aktif dalam White Liquor dan Bilangan Kappa Tabel 4.4. Data Metode Least Square Tabel 4.5. Data Analisa Regresi Linier

11 31 34 35 36 39


DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 1.1. Struktur Selulosa

9


BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Di era globalisasi ini dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang semakin canggih, ini membuat kebutuhan kertas semakin bertambah dan menempatkan dirinya sebagai sesuatu yang hampir luar biasa pentingnya, antara lain berfungsi sebagai produk pengepakan utama, bahan lembaran industri, dll. Indonesia yang kaya akan hutan yang ditumbuhi berbagai jenis kayu memiliki prospek yang sangat cerah untuk mendirikan industri pulp dan kertas. Pulp sebagai bahan baku kertas dapat dibuat dari semua jenis kayu, baik jenis kayu yang berserat panjang (hard wood) maupun kayu yang berserat pendek (soft wood).

Pulp (bubur kayu) merupakan bahan baku dalam pembuatan kertas, rayon dan senyawa-senyawa kimia turunan selulosa lainnya. Proses pembuatan pulp yang paling banyak dipakai saat ini adalah proses sulfat atau sering disebut juga dengan kraft, penyebab utamanya adalah karena proses kraft memiliki keunggulan dibandingkan dengan proses lain, dimana prosesnya sangat sederhana, cepat, menghasilkan pulp yang memiliki kekuatan yang tinggi dan dapat dipakai untuk pembuatan pulp dari bahan kayu yang berasal dari spesies yang berbeda.


Salah satu proses penting dalam pembuatan pulp yaitu proses pemasakan kayu yang telah dibuat chip yang dilakukan dalam sebuah bejana yang cukup besar dan tinggi yang disebut digester dan dengan menggunakan panas dan reaksi kimia. Pemasakan ini bertujuan untuk menghilangkan zat-zat non selulosa yang terdapat didalam bahan baku. Bahan kimia yang digunakan sebagai larutan pemasak yaitu lindi putih (white liquor) yang mengandung bahan kimia aktif (alkali aktif) yaitu campuran larutan Natrium Hidroksida (NaOH) dan Natrium Sulfida (Na2S) serta mengandung bahan kimia yang tidak aktif yaitu Natrium Karbonat (Na2CO3).

Pada saat proses pemasakan berlangsung, kebutuhan alkali aktif merupakan salah satu variabel yang perlu diperhatikan. Larutan NaOH yang terkandung di dalam alkali aktif berfungsi untuk melarutkan lignin dan zat-zat ekstraktif lainnya yang terdapat dalam bahan baku kayu sehingga sellulosa terlepas dari ikatannya. Sedangkan larutan Na2S berfungsi untuk mempercepat reaksi antara NaOH dengan lignin lewat peurunan energi aktivasi dan memberikan hasil yang lebih tinggi serta kekuatan pulp yang lebih baik. Oleh karena itu dengan adanya alkali aktif yang terkandung didalam white liquor akan membantu proses penghilangan lignin yang disebut juga dengan delignifikasi.

Penentuan kandungan lignin adalah penting untuk analisis kayu maupun untuk karakterisasi pulp. Banyaknya lignin yang tersisa biasanya dinyatakan dengan bilangan kappa (kappa number). Untuk mencapai bilangan kappa tersebut, maka harus diperhatikan besarnya konsentrasi alkali aktif yang digunakan. Pemakaian alkali aktif dengan konsentrasi rendah maka proses penghilangan lignin menjadi kurang baik sehingga menghasilkan reject atau chip hanya sebagian saja yang masak dan bilangan Elisa Putri Karolina : Pengaruh Konsentrasi Alkali Aktif Di Dalam White Liquor Terhadap Bilangan Kappa Pada Unit Digester Di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk, 2009.

kappa yang diperoleh semakin tinggi. Sebaliknya pemakaian alkali aktif dengan konsentrasi tinggi maka serat selulosa juga akan terserang dan rusak yang mengakibatkan rendahnya kekuatan pulp yang dihasilkan, akibatnya serpihan kayu terlalu masak dan bilangan kappa yang diperoleh semakin rendah.

Oleh karena itu guna mencapai bilangan kappa yang diharapkan maka besarnya komsentrasi alkali aktif yang terkandung di dalam white liquor harus diperhatikan. Berdasarkan latar belakang tersebut maka penulis tertarik untuk mangangkat masalah ini sebagai pembahasan dalam Tugas Akhir dengan judul “Pengaruh Besarnya Konsentrasi Alkali Aktif Yang Terkandung Di Dalam White Liquor Terhadap Bilangan Kappa Pada Unit Digester Di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk”.

1. 2. Permasalahan

Secara umum standart mutu pulp setelah proses pemasakan ditentukan dari besar kecilnya jumlah kandungan lignin yang terdapat di dalam pulp yang biasanya disebut bilangan kappa, dimana bilangan kappa ini dapat dipengaruhi oleh besarnya konsentrasi alkali aktif yang ditambahkan pada proses pemasakan. Dari uraian diatas, yang menjadi permasalahan dalam pembahasan ini adalah “bagaimanakah pengaruh pemakaian alkali aktif terhadap bilangan kappa pada pulp”.


1. 3. Tujuan

Untuk mengetahui pengaruh dari besarnya konsentrasi alkali aktif yang terkandung di dalam white liquor terhadap kandungan lignin yang masih terdapat dalam pulp yang dihasilkan yang ditandai dengan tinggi rendahnya bilangan kappa (kappa number).

1. 4. Manfaat

Sebagai sumber informasi mengenai pengaruh pemakaian alkali aktif yang digunakan terhadap kualitas pulp yang dihasilkan dengan menentukan kadar lignin pada pulp melalui pengujian bilangan kappa.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Teori Umum Kayu

Kayu merupakan hasil hutan dari sumber kekayaan alam, merupakan bahan mentah yang mudah diproses untuk dijadikan barang sesuai kemajuan teknologi. Pengertian kayu disini ialah sesuatu bahan, yang diproleh dari hasil pemungutan pohon-pohon di hutan, yang merupakan bagian dari pohon tersebut, setelah diperhitungkan bagianbagian mana yang lebih banyak dapat dimanfaatkan untuk sesuatu tujuan penggunaan.

Kayu berasal dari berbagai jenis pohon memiliki sifat yang berbeda-beda. Bahkan kayu berasal dari satu pohon memiliki sifat agak berbeda, jika dibandingkan bagian ujung dan pangkalnya. Sifat dimaksud 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

Sifat kayu yang dimaksud adalah antara lain yang bersangkutan dengan sifat-sifat fisik, sifat-sifat kimia dan sifat-sifat mekanik.

2.2.1. Sifat fisik kayu Beberapa hal yang tergolong dalam sifat fisik kayu adalah: berat jenis, keawetan alami, warna, higroskopiuk, berat, kekerasan dan lain-lain.


A. Berat Jenis Berat jenis merupakan petunjuk penting bagi aneka sifat kayu. Makin berat kayu itu, umumnya makin kuat pula kayunya. Semakin ringan suatu jenis kayu, akan berkurang pula kekuatannya. Umumnya berat jenis kayu ditentukan berdasarkan berat kayu kering tanur atau kering udara dan volume kayu pada posisi kadar air tersebut.

B. Warna Kayu Ada beraneka macam, antara lain warna kuning, keputih-putihan, coklat muda, coklat tua, kehitam-hitaman, kemerah-merahan dan lain senagainya. Hal ini disesbabkan oleh zat-zat pengisi warna dalam kayu yang berbeda-beda. Warna sesuatu jenis kayu dapat dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut: tempat di dalam batang, umur pohon, kelembapan udara berikut: tempat di dalam batang, umur pohon, kelembapan udara.

C. Higroskopik Kayu mempunyai sifat higroskopik, yaitu dapat menyerap atau melepaskan air atau kelembapan. Suatu petunjuk, bahwa kelembaban kayu sangat dipengaruhi oleh kelembapan dan suhu udara pada suatu saat. Makin lembab udara di sekitarnya akan makin tinggi pula kelembaban kayu sampai tercapai keseimbangan dengan lingkungannya.

D. Serat Bagian ini terutama menyangkut sifat kayu, yang menunjukkan arah umum sel-sel kayu di dalam kayu terhadap sumbu batang pohon asal potongan itu. Kayu dikatakan berserat lurus, jika arah sel-sel kayu sejajar dengan sumbu batang. Jika arah sel-sel itu menyimpang atau membentuk sudut terhadap sumbu panjang batang, dikatakan kayu itu berserat mencong. Elisa Putri Karolina : Pengaruh Konsentrasi Alkali Aktif Di Dalam White Liquor Terhadap Bilangan Kappa Pada Unit Digester Di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk, 2009.

E. Berat Kayu Berat sesuatu jenis kayu tergantung dari jumlah zat kayu yang tersusun, ronggarongga sel atau jumlah pori-pori, kadar air yang dikandung dan zat-zat ekstraktif didalamnya. Berat suatu jenis kayu ditunjukkan dengan besarnya berat jenis kayu yang bersangkutan, dan dipakai sebagai patokan berat kayu.

F. Kekerasan Pada umumnya terdapat hubungan langsung antara kekerasan kayu dan berat kayu. Kayu-kayu yang keras juga termasuk kayu-kayu yang berat. Sebaliknya kayu ringan adalah juga kayu yang lunak.

G. Bau dan rasa Bau dan rasa kayu mudah hilang bila kayu itu lama tersimpan di udara luar. Untuk mengetahui bau dan rasa kayu perlu dilakukan pemotongan atau sayatan baru pada kayu atau dengan membasahi kayu tersebut.

2.2.2. Sifat mekanik kayu

Sifat-sifat mekanik atau kekuatan kayu ialah kemampuan kayu untuk menahan muatan dari luar. Yang dimaksud dengan muatan dari luar ialah gaya-gaya di luar benda yang mempunyai kecenderungan untuk mengubah bentuk dan besarnya benda. Hakekatnya hampir pada semua penggunaan kayu, dibutuhkan syarat kekuatan.

2.2.3. Sifat kimia kayu

Komponen kimia di dalam kayu mempunyai arti yang penting, karena menentukan kegunaan sesuatu jenis kayu. Susunan kimia kayu digunakan sebagai pengenal Elisa Putri Karolina : Pengaruh Konsentrasi Alkali Aktif Di Dalam White Liquor Terhadap Bilangan Kappa Pada Unit Digester Di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk, 2009.

ketahanan kayu terhadap serangan mahluk perusak kayu. Selain itu dapat pula menentukan pengerjaan dan pengolahan kayu, sehingga didapat hasil yang maksimal. Komposisi unsur-unsur kimia kayu adalah: -

Karbon

50%

-

Hidrogen

6%

-

Nitrogen

0,04 – 0,10%

-

Abu

0,20 – 0,50%

-

Sisanya adalah oksigen (Dumanauw,J.F, 1990

2.3. Komponen Kimia Kayu

Sepanjang menyangkut komponen kimia kayu, maka perlu dibedakan antara komponen-komponen

makromolekul

utama

dinding

sel

selulosa,

poliosa

(hemiselulosa) dan lignin, yang terdapat pada semua kayu, dan 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 kayu yang terbesar, yang dalam kayu lunak dan kayu keras jumlahnya mencapai hampir setengahnya. Didalam kayu, selulosa tidak hanya disertai dengan poliosa dan lignin, tetapi juga terikat erat dengannya, dan pemisahannya memerlukan perlakuan kimia yang intensif. Selulosa merupakan bahan dasar dari banyak produk teknologi (kertas, film, serat, aditif dan sebagainya) dan karena itu diisolasi terutama dari kayu dengan proses pembuatan pulp dalam skala Elisa Putri Karolina : Pengaruh Konsentrasi Alkali Aktif Di Dalam White Liquor Terhadap Bilangan Kappa Pada Unit Digester Di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk, 2009.

besar. Dengan menggunakan berbagai bahan kimia dalam pembutan pulp, pada keadaan asam, netral atau alkalis, dan tekanan, diperoleh pulp dengan sifat-sifat yang berbeda.

Gambar 1. Struktur selulosa (Fengel,D, 1995)

2.3.2. Hemiselulosa

Berbeda dengan selulosa yang merupakan homopolisakarida, hemiselulosa merupakan heteropolisakarida. Hemiselulosa relatif mudah dihidrolisis oleh asam menjadi komponen-komponen monomernya yang terdiri dari glukosa, manosa, galaktosa, xilosa dan arabinosa. Kebanyakan hemiselulosa mempunyai derajat polimerisasi hanya 200. berbeda dengan selulosa, polimer hemiselulosa berbentuk tidak lurus, tetapi merupakan polimer-polimer yang bercabang, yang berarti hemiselulosa tidak akan dapat membentuk struktur kristal dan serat mikro seperti selulosa. Pada proses pembuatan pulp hemiselulosa bereaksi lebih cepat dibandingkan dengan selulosa. (Sjostrom,E, 1995)

2.3.3. Lignin

Merupakan bagian yang bukan karbohidrat, sebagai persenyawaan kimia yang jauh dari sederhana, tidak berstruktur, bentuknya amorf. Dinding sel tersusun oleh suatu Elisa Putri Karolina : Pengaruh Konsentrasi Alkali Aktif Di Dalam White Liquor Terhadap Bilangan Kappa Pada Unit Digester Di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk, 2009.

oleh suatu rangka molekul selulosa, antara lain terdapat pula lignin. Kedua bagian ini merupakan suatu kesatuan yang erat, yang menyebabkan dinding sel menjadi kuat menyerupai beton bertulang besi. Selulosa laksana batang-batang besi dan lignin sebagai semen betony. Lignin terletak terutama dalam lamella tengah dan dinding primer. Kadar lignin dalam kayu gubal lebih tinggi dalam kayu teras. (Dumanauw,J.F, 1990)

Di dalam kayu lignin merupakan bahan yang tidak berwarna. Apabila lignin bersentuhan dengan udara, terutama dengan adanya sinar matahari, maka (bersamasama dengan karbohidrat-karbohidrat tertentu) lama kelamaan lignin cenderung menjadi kuning. Lignin bersifat termoplastik artinya lignin akan menjadi lunak dan dapat dibentuk pada suhu yang lebih tinggi dan keras kembali apabila menjadi dingin. (Haygreen,J.H, 1996)

2.3.4. Zat Ekstraktif

Istilah ekstraktif kayu meliputi sejumlah besar senyawa yang berbeda yang dapat diekstraksi dari kayu dengan menggunakan pelarut polar dan non polar. Dalam arti yang sempit ekstraktif merupakan senyawa-senyawa yang larut dalam pelarut organik, dan dalam pengertian ini nama ekstraktif digunakan dalam analisis kayu. Tetapi senyawa-senyawa karbohidrat dan anorganik yang larut dalam air juga termasuk dalam senyawa yang dapat diekstraksi. Komposisi ekstraktif berubah selama pengeringan kayu; terutama senyawa-senyawa tak jenuh, lemak dan asam lemak terdegradasi. Fakta ini penting untuk produksi pulp karena ekstraktif tertentu dalam kayu segar mungkin menyebabkan noda kuning (gangguan getah) atau penguningan


pulp. Ekstraktif dapat juga mempengaruhi kekuatan pulp, perekatan dan pengerjaan akhir kayu maupun sifat-sifat pengeringan.

(Fengel,D, 1995)

Distribusi komponen kimia tersebut dalam dinding sel kayu tidak merata. Tabel berikut menunjukkan persen perkiraan berat masing-masing senyawa tersebut pada kayu keras dan kayu lunak.

Tabel 1.1. Komposisi Bahan Kimia antara Kayu Keras dan Kayu Lunak Komponen

Kayu Keras

Kayu Lunak

Selulosa

42± 2%

45 ± 2 %

Hemiselulosa

27 ± 2%

30 ± 5 %

Lignin

20 ± 4 %

27 ± 2 %

Zat Ekstraktif

3±2%

5± 3%

Sumber: Training Manual PT. Toba Pulp Lestari, Tbk

2.4. Proses Pembuatan Pulp 2.4.1. Pembuatan Pulp Mekanik

Proses pengasahan kayu dimana kayu gelondong yang diikuliti diperlakukan dalam batu asah yang berputar dengan diberi semprotan air merupakan dasar pembuatan pulp mekanik. Di samping serat yang utuh, bahan kayu dirobek-robek dalam bentuk bagian-bagian serat yang kurang lebih rusak. Kerusakan serat secara fisik ini tidak dapat dihindari dan karena itu kekuatan kertas yang dibuat dari pulp-pulp mekanik agak rendah. Kelemahan-kelemahan lain dari pembuatan pulp mekanik adalah pemakaian energi yang tinggi dan praktis hanya kayu-kayu lunak. (Sjostrom,E, 1995) Elisa Putri Karolina : Pengaruh Konsentrasi Alkali Aktif Di Dalam White Liquor Terhadap Bilangan Kappa Pada Unit Digester Di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk, 2009.

2.4.2. Pembuatan Pulp Semi Kimia

Kayu dapat pula dipulp dengan cara yang menggabungkan kebaikan hasil tinggi pada proses mekanis dan sebagian dari kebaikan proses kimia yang berkualitas tinggi. Dengan mnggunakan teknik-teknik yang dikenal dengan pembuatan pulp semi kimia atau kimia mekanis, total kayu dikenakan cairan kimia pemasak pulp dalam jangka pendek dan kemudian dilewatkan melalui mesin penghalus mekanis untuk memisahkan serat-serat penyusunnya. Keuntungan-keuntungan umum dari proses semi kimia adalah persyaratan yang rendah mengenai kualitas dan spesies kayu, rendemen tinggi, pemakaian bahan kimia yang relatif rendah pada kandungan sisa lignin, investasi modal yang rendah dan unit-unit produksi kecil yang menguntungkan bila dibandingkan dengan pembuatan pulp secara kimia penuh. (Haygreen,J.H, 1996)

2.4.3. Pembuatan Pulp Kimia

Pembuatan pulp secara kimia adalah proses dalam mana lignin dihilangkan sama sekali hingga serat-serat kayu mudah dilepaskan pada pembongkaran dari bejana pemasak (digester) atau paling tidak setelah perlakuan mekanik lunak.

Proses Soda, derajat delignifikasi pada proses soda adalah lebih kecil dari pada proses kraft dan umumnya lebih dari 5-6% sodium hidroksida digunakan untuk mengahasilkan derajat delignifikasi yang sama. Beberapa kayu dapat dibuat menjadi pulp melalui proses soda, menggunakan 25-27% soda kaustik dan dari 2-4% sodium karbonat pada kayu, perbandingan liquor terhadap kayu 4 berbanding 1, dan pemanasan 90 sampai 120 menit pada 170 sampai 1730C. (B.L.Browning, 1963)


Proses Sulfat (Kraft), Pembuatan pulp kraft dilakukan dengan larutan yang terdiri atas natrium hidroksida dan natrium sulfide, yang dinamakan “lindi putih”. Menurut terminilogi digunakan definisi-definisi berikut, dimana semua bahan kimia dihitung sebagai ekuivalen natrium dan dinyatakan sebagai berat NaOH atau Na2O.

Alkali total

semua garam natrium

Alkali aktif

NaOH + Na2S

Alkali efektif

NaOH + ½Na2S Na2S

Sulfiditas

x 100% Na OH + Na2S (Sosjtrom,E, 1995)

Pada proses kraft, alkali aktif diperhitungkan sebagai jumlah persen dari NaOH dan Na2S pada kayu yang dinyatakan sebagai ekivalen Na2O. Siklus pemasakan pada proses sulfat membutuhkan 3 sampai 4 jam, menggunakan 14-18% alkali aktif, 20-30% sulfiditi, dan pemanasan selama 90-120 menit pada suhu 1701730C. Waktu dan suhu pemasakan sangat erat hubungannya.

(B.L.Browning,1963)

Lindi pemasak dalam pembuatan pulp sulfat mempunyai lebih banyak komponen. Disamping natrium hidroksida dan natrium karbonat, natrium sulfida adalah bahan kimia pokok pembuatan pulp. Banyaknya alkali yang digunakan dalam pembuatan pulp kraft, yang merupakan faktor penting dalam pembuatan pulp, dapat dinyatakan sebagai alkali aktif ( NaOH + Na2S) atau sebagai alkali efektif (NaOH + ½ Na2S). Yang terakhir berasal dari titik ekivalen tunggal reaksi hidrolisis natrium sulfida dalam air yang sesuai dengan persamaan: Elisa Putri Karolina : Pengaruh Konsentrasi Alkali Aktif Di Dalam White Liquor Terhadap Bilangan Kappa Pada Unit Digester Di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk, 2009.

Na2S + H2O

NaOH + NaHS

Proses pembuatan pulp kraft dan pulp yang dihasilkan dipengaruhi oleh beberapa parameter: -

bahan baku

-

nisbah lindi pemasak terhadap kayu

-

waktu dan suhu pemasakan

-

banyaknya dan konsentrasi bahan kimia pemasak

-

komposisi bahan kimia pemasak.

Konsentrasi alkali merupakan parameter utama dari pelarutan lignin dan polisakarida. Dalam periode awal lebih banyak alkali dibutuhkan untuk menetralisasi asam-asam yang berasal dari polisakarida dan untuk menetralkan rendeman degradasi lignin. Terutama pada akhir prosedur pemasakan harus dicegah konsentrasi alkali yang terlalu tinggi. Kalau tidak, maka akan terjadi degradasi dan pelarutan poliosa dan selulosa yang sangat berlebihan, yang mengakibatkan rendeman dan sifat-sifat kekuatan pulp turun. Biasanya kayu lunak membutuhkan jumlah dan konsentrasi alkali yang lebih tinggi daripada kayu keras untuk mencapai derajat delignifikasi yang sebanding.

Keuntungan-keuntungan utama pembuatan pulp secara sulfat, dalam daftar di bawah memberikan karakteristik pertama dari proses dan pulp yang dihasilkan: -

tuntutan yang rendah terhadap spesies kayu dan kualitas kayu, termasuk semua tipe kayu lunak dan kayu keras, bahkan dalam campuran, dan toleransi terhadap jumlah ekstraktif yang tinggi maupun bagian kayu lapuk yang besar dan sisa-sisa kulit


-

waktu pemasakan yang pendek

-

pengolahan cairan pemasak yang telah mantap, termasuk pemulihan bahanbahan kimia dalam pembuatan pulp, dan produksi hasil samping yang berharga seperti minyak tall dan terpentin dari spesies pinus.

-

Sifat-sifat kekuatan pulp yang sangat baik

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 komposis 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 di kemudian hari, yang meliputi keuntungan-keuntungan pulp sulfit yang telah diketahui terhadap pulp kraft: -

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)


2.5. Tahap-Tahap Proses Pembuatan Pulp 2.5.1. Pemasakan (Digester)

Pada tahap ini merupakan tahap yang paling penting, dimana gelondongan kayu yang dibawa ke pabrik dipotong-potong dan dibentuk menjadi chip melalui alat yang bernama chipper. Setelah ini serpihan kayu dibawa ke digester menggunakan alat yaitu belt conveyor. Proses di digester memiliki beberapa tahap, yaitu:

a.Chip Filling Chip diangkut ke digester dari tempat penyimpanan atau lapangan chip dengan menggunakan conveyor. Jumlah chip dalam digester harus betul-betul sesuai sehingga ada cukup ruang untuk tempat liquor dan edarannya. Sebelum pengisian chip dimulai, harus dilaksanakan hal-hal seperti berikut: -

digester harus dalam keadaan kosong dan katup blow nya harus sudah tertutup

-

top cover atau capping valve pada posisi terbuka

-

telescopic chute harus pada posisi turun

-

shuttle conveyor harus tepat posisinya pada digester yang akan chip filling

b. Pengisian liquor Pada proses DKP pengisian liquor dilakukan setelah prehydrolisis, dimana pada proses BKP pengisian liquor dilakukan segera setelah pengisian chip. Larutan pemasak panas yang dimasukkan ke dalam digester didapat dari relief heat recorvery system dengan temperatur 1200C harus dengan perbandingan yang sesuai sebagaimana dibutuhkan untuk pemasakan dan black liquor penambah sebagai pengencer juga harus dengan perbandingan yang sesuai. Penambahan white liquor didasarkan pada persentase bahan kimia yang dibutuhkan untuk memasak berat kering (bone dry atau Elisa Putri Karolina : Pengaruh Konsentrasi Alkali Aktif Di Dalam White Liquor Terhadap Bilangan Kappa Pada Unit Digester Di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk, 2009.

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 ada 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 banyaknya kayu yang bakal terbuang berupa reject atau serpihan kayu yang hanya sebagian saja yang masak yang disebut knots.

c. Pemasakan dengan Proses alkali (kraft) Proses pemasakan secara kraft dilaksanakan setelah penambahan white liquor dan black liquor kedalam chip. Digester yang berisi chip dan larutan pemasak dipanaskan hingga temperatur 1700C dan tekanan mencapai 7 kg/cm2gauge. Pada temperatur dan tekanan ini, chip dimasak dengan alkali untuk periode waktu tertentu. Waktu dan temperatur selama pemasakan sangat berpengaruh terhadap kwalitas daripada pulp, temperatur dibawah 1700C tidak berpengaruh apa-apa terhadap kwalitas dan rendemannya, tetapi diatas 1800C akan mulai terjadi pemutusan rantai serat-serat selulosa, jadi temperatur yang diinginkan pada pemasakan adalah 1700C.

d. Pulp Blowing Tujuan utama pada pengoperasian blowing adalah untuk mengeluarkan atau blow semua isi digester ke dalam blow tank. Di pabrik ini, terdapat dua blow tank dengan masing-masing kapasitas 600 m3. Hanya satu digester yang dapat diblow ke satu blow tank pada satu waktu tertentu, hal yang penting untuk diperhatikan agar dipastikan bahwa ada cukup ruang dalam blow tank untuk manampung pulp yang akan diblow. Elisa Putri Karolina : Pengaruh Konsentrasi Alkali Aktif Di Dalam White Liquor Terhadap Bilangan Kappa Pada Unit Digester Di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk, 2009.

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses pemasakan ada tiga bagian yaitu: A. Kualitas daripada chip B. Sifat – sifat daripada White Liquor C. Pengawasan pada saat pemasakan

A. Kualitas dari 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 yang akan mempengaruhi kulitas chip dapat menjadi: 1.Hal-hal yang berhubungan dengan kayu menyangkut sifat-sifatnya seperti Spesies,Density,Decay. a) Wood Spesies Sebagaimana yang telah diketahui, bahwa kayu dapat dibagi menjadi 2 jenis yaitu: jenis hard wood dan jenis soft wood, kayu jenis soft wood menghasilkan pulp yang lebih kuat dibanding dengan jenis hard wood karena serat-seratnya lebuh panjang dan lebih lentur dibandingkan dengan serat yang terdapat pada kayu 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 hemiselulosanya soft wood lebih mudah terlarut dibanding dengan yang terdapat pada hard wood dan juga didalam kayu soft wood terdapat lebih banyak kandungan lignin disbanding dengan kayu hard wood. Elisa Putri Karolina : Pengaruh Konsentrasi Alkali Aktif Di Dalam White Liquor Terhadap Bilangan Kappa Pada Unit Digester Di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk, 2009.

b) Wood Densit 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.

2. Hal-hal yang berhubungan dengan pemrosesan 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. Ketebalan chip yang ideal adalah 3-5 mm b) Bulk Density dari chip adalah tolak 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/cm3. Bulk density dari chip ditentukan oleh berat jenis kayu dan ukuran chip. c) Kandungan air dalam chip 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

ke

dalam

digester,

untuk

memperhitungkan jumlah “alkali” yang dimasukkan dan konsentrasi larutan pada jumlah yang tetap. Kandungan air dalam chip sebesar = 40-50%


d) Kulit kayu dan bahan-bahan lain yang mengotori kayu Keberadaan kulit kayu akan menambah jumlah pemakaian larutan pemasak sehingga akan mengurangi strength dari pulp.Bahan pengotor yang lainnya bisa datang dari luar kayunya sendiri seperti misalnya, pasir, logam-logam, plastik, dll.

B. Sifat-sifat daripada White Liquor White Liquor yang adalah sebagai media pemasak, terdiri dari beberapa bahan-bahan kimia yang berupa larutan berair: Natrium Hidroksida, Natrium Sulfida, Natrium Karbonat. Konsentrasi dari masing-masing zat tersebut akan memainkan peranan yang penting dalam reaksinya dengan kayu yaitu:

1. Natrium Hidroksida (NaOH) Natrium Hidroksida merupakan zat padat yang berwarna putih. NaOH bila dilarutkan di dalam air akan terionisasi dan terpecah menjadi ion. Hal ini terjadi karena NaOH adalah bersifat basa. Pada pembuatan pulp larutan NaOH berfungsi untuk melarutkan lignin dan zat ekstraktif lainnya yang terdapat dalam bahan kayu, sehingga serat selulosa terlepas dari ikatannya.

Keuntungan menggunakan larutan NaOH yaitu NaOH lebih cepat bereaksi dengan lignin sehingga waktu yang dibutuhkan untuk pemasakan lebih singkat selain itu NaOH dapat digunakan sebagai larutan pemasak untuk pembuatan pulp dari bahan baku non kayu dan juga karena harganya lebih murah.


2. Natrium Sulfida (Na2S) Natrium sulfida adalah suatu senyawa yang sangat mudah teroksidasi, oleh karena itu zat ini banyak dimanfaatkan, terutama dalam situasi dimana diperlukan bahan pereduksi yang tidak terlalu kuat, misalnya untuk pembuatan wol. Natrium Sulfida (Na2S) dalam proses pemasakn chip berfungsi untuk : a. mengurangi kerusakan pada karbohidrat dan memberikan hasil yang lebih tinggi serta kekuatan pulp yang lebih tinggi. b. mempercepat terjadinya reaksi antara NaOH dengan lignin lewat penurunan energi aktivasi

3. Natrium Karbonat (Na2CO3) Pada proses pembuatan pulp larutan Na2CO3 ini merupakan make-up atau pengotor pada larutan pemasak (white liquor) dimana Na2CO3 ini merupakan alkali yang tidak aktif pada proses pemasakan chip. Akan tetapi melalui proses recaustizing Na2CO3 ini dapat digunakan untuk menghasilkan NaOH dengan penambahan CaCO3 pada pengapuran di lime klin. Dimana NaOH yang dihasilkan ini akan digunakan sebagai larutan pemasak utama untuk proses pemasakan chip selanjutnya

C. Pengawasan Pada Saat Pemasakan Hal-hal yang perlu diawasi pada saat pemasakan adalah: 1. Waktu dan temperatur Penambahan temperatur sedikit saja sudah berakibat besar terhadap reaksi penghilangan lignin. Penambahan waktu beberapa menit pada saat proses perembesan liquor kedalam chip tidak berpengaruh banyak terhadap kualitas pulp, tetapi beberapa menit saja bertambah waktu pada saat pemasakan akan berdampak pada kualitas.


Suatu metode yang telah dibuat untuk menghitung hubungan antara waktu dan temperatur dengan satu nilai numeric tunggal disebut ”H-Faktor”. Untuk setiap satu siklus pemasakan yang memberikan nilai H-faktor yang sama akan menghasilkan pulp dengan rendemen dan kandungan lignin yang sama bila kondisi-kondisi lainnya juga sama.

2. Jumlah alkali yang dimasukkan Normalnya jumlah effective alkali yang dimasukkan dalam digester berkisar antara 10-18% (sebagai Na2O terhadap kayu kering) tergantung dari jenis kayunya, kondisi pemasakan dan seberapa jauh tingkat penghilangan lignin yang akan dicapai Kalau jumlah alkali yang dimasukkan lebih banyak maka akan mempercepat kecepatan reaksinya. Dengan menambah alkali, kita dapat memasak dengan H-faktor yang lebih rendah untuk mencapai Bilangan Kappa yang sama. Dengan bertambahnya jumlah alkali yang dimasukkan maka akan mengurangi rendemen pulp karena jumlah hemiselulosa yang terlarut bertambah.

3.Perbandingan Liquor dengan Kayu Pada digester yang beroperasi secara “batch”, dibutuhkan sejumlah volume effective 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 1-5. (Anonymous, 2003)


2.5.2. Pencucian (washing)

Pulp yang berasal dari blow tank dipompakan melwati unit pemisahan mata kayu yang disebut dengan Pressure Knotter kemudian menuju unit pencucian tiga tahap, kemudian dikirim ke unit penyaringan (screening) dan sesudah itu dikirim ke empat. Bubur kertas coklat setelah melalui unit pencucian tahap yang keempat disimpan di dalam High Density Unbleaced Storage Tower dengan konsistensi 12 %.

Tujuan dari proses pencucian ini adalah untuk memisahkan kandungan lignin yang masih tersisa setelalh proses pemasakan pada digester sebelum dilanjutkan proses pemutihan (bleaching).

2.5.3. Pemutihan (bleaching)

Warna pada pulp yang belum diputihkan umumnya disebakan oleh lignin yang tersisa. Penghilangan lignin dapat lebih banyak pada proses pemasakan, tetapi akan mengurangi hasil yang banyak sekali dan merusak serat, jadi menghasilkan kualitas pulp yang rendah. Tujuan utama proses pemutihan secara umum dapat diringkaskan sebagai berikut: 1. Memperbaiki brightness 2. Meperbaiki kemurnian 3. Degradasi serat selulosa seminimum mungkin. (Sirait, S, 2003)


2.6. Teori Bilangan Kappa

Penelitian ini dilakukan untuk mempelajari teknologi baru proses pembuatan pulp kimia yang akrab lingkungan untuk mengurangi mengembangkan

polusi air limbah, dan

penelitian teknologi proses baru dengan proses delignifikasi

berlanjut yang mengarah pada sasaran bilangan kappa rendah dan kualitas pulp tetap baik. Kegunaan dari hasil penelitian ini adalah memperoleh pulp kimia putih dari penerapan teknologi yang akrab lingkungan, dan jumlah senyawa khlor-organik dalam air limbah proses pembuatan pulp berkurang sehingga dapat

menekan

beban pencemaran. Pada dasarnya proses pembuatan pulp kimia adalah proses pemisahan

lignin (delignifikasi) dari serat selulosa, sedangkan parameter untuk

mengendalikan proses delignifikasi dan memperkirakan kadar lignin sisa dalam pulp yaitu bilangan kappa (jumlah bahan pemutih terutama khlor sangat tergantung pada kadar lignin sisa dalam pulp belum putih atau bilangan kappa).

Kappa Number digunakan untuk menyatakan berapa jumlah lignin yang masih tersisa di dalam pulp setelah pemasakan. Pengujian kappa number yang dilakukan di dalam industri pulp memiliki dua tujuan, yaitu: -

merupakan indikasi terhadap derajat delignifikasi yang tercapai selama proses pemasakan, artinya kappa number digunakan untuk mengontrol pemasakan

-

menunjukkan kebutuhan bahan kimia yang akan digunakan untuk proses selanjutnya yaitu proses pemutihan (bleaching).

Pada pengujian kappa number, sejumlah larutan kalium permanganat yang sudah diketahui konsentrasinya ditambahkan ke dalam sampel pulp. Setelah waktu


tertentu, jumlah permanganat yang bereaksi dengan pulp ditentukan dengan menitrasi sampel. Kappa number selanjutnya didefinisikan sebagai jumlah milliliter KMnO4 0,1N yang dikonsumsi oleh 10 gram pulp selama 10 menit pada temperatur 25oC. Hasilnya dikoreksikan terhadap konsumsi oleh 50% permanganat yang ditambahkan. Untuk pulp kraft hubungan antara kappa number dengan lignin adalah sebagai berikut: % lignin = 0,147 x kappa number (Arif,H, 2003)


BAB III BAHAN DAN METODE

3.1. Alat dan Bahan 3.1.1. Alat -

Gelas ukur

-

Gelas beaker

-

Saringan / screener 35-40 mesh

-

Corong Buchner

-

Vakum sheet

-

Setrika

-

Oven

-

Neraca

-

Desikator

-

Erlenmeyer

-

Stirer

-

Magnetic stirer

-

Buret digital

-

Thermometer

-

Stopwatch

-

Pipet volum


3.1.2. Bahan -

Sampel bubur pulp dari washer 4

-

Sampel White Liquor

-

Air destilat

-

BaCl2 10%

-

Indikator PP

-

HCl 0,5 N

-

Formaldehid 40%

-

Indikator Metil Orange (MO)

-

KMnO4 0,1 N

-

H2SO4 4 N

-

KI 0,1 N

-

Na2S2O3 0,1 N

-

Indikator starch 1 %

3.2. Prosedur Kerja 3.2.1. Menganalisa jumlah alkali aktif (NaOH & NaS) dalam White Liquor : -

Dipipet 2 ml sampel ( white liquor) dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer 250 ml dan ditambahkan 50 ml air destilat

-

Ditambah 25 ml Barium Klorida (BaCL2) 10%

-

Ditambah indikator PP 3 tetes

-

Dititrasi dengan HCl 0,5 N hingga berubah warna dari merah rose menjadi putih susu. Dihentikan titrasi dan dicatat Volume HCl yang terpakai (“A” ml)

-

Ditambahkan 5 ml Formaldehid 40%


-

Dititrasi kembali dengan HCl 0,5 N hingga berubah warna dari merah rose menjadi putih susu. Dihentikan titrasi dan dicatat Volume HCl yang terpakai (“B” ml)

-

Ditambah 2-3 tetes indikator Metil Orange

-

Dititrasi kembali dengan HCl 0,5 N hingga berubah warna dari orange menjadi merah. Dihentikan titrasi dan dicatat Volume HCl yang terpakai (“C” ml)

Jumlah alkali aktif dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

NaOH = (2A – B) x Normalitas HCl x Berat ekivalen Na2 O Volume sampel

Na2S = 2(B – A) x Normalitas HCl x Berat Ekivalen Na2O Volume sample Total Alkali Aktif (TAA) = NaOH + Na2S

Keterangan : A = volume pertama tittrasi larutan HCl (ml) B = volume kedua titrasi larutan HCl (ml) N = normalitas HCl (0,5 N) Berat Ekivalen Na2O = 31 Volume sampel = 2 ml

3.2.2. Penentuan Bilangan Kappa : -

Diambil sampel bubur pulp dari washer 4

-

Dicuci dengan air bersih sambil disaring dengan penyaring (screener 35-40 mesh)


-

Dilarutkan dalam air secukupnya dan dimasukkan ke corong Buchner untuk dibentuk menjadi sheet

-

Disetrika dan dikeringkan dalam oven selama ± 10 menit

-

Di dinginkan di dalam desikator

-

Ditimbang sampel kering sebanyak 2 – 2,5 gram

-

Dimasukkan sampel ke dalam gelas beaker 1000 ml yang telah beraisi air destilat sebanyak 400 ml, lalu dimasukkan stirer

-

Diaduk larutan di atas magnetik stirrer dan diatur kecepatan magnetik stirrer agar fiber pulp terpisah sempurna

-

Dipipet masing – masing 50 ml larutan Asam sulfat (H2SO4) 4N dan larutan Kalium Permanganat ( KMnO4 ) 0,1N ke dalam gelas beaker 100 ml

-

Tambahkan campuran tersebut dengan segera ke dalam gelas beaker yang berisi sampel dan dengan segera hidupkan stopwatch dan dilakukan pengadukan ±10 menit

-

Tepat 10 menit terakhir matikan magnetic stirer dan ditambah 10 ml larutan Kalium Iodida ( KI ) 0,1N

-

Segera titrasi dengan larutan Natrium Tiosulfat ( Na2S2O3 ) dan ditambahkan Indikator starch 1% pada titik akhir reaksi dan dititrasi kembali sampai terbentuk larutan bening. Dicatat volume larutan Natrium Tiosulfat yang terpakai dalam titrasi, di gunakan sebagai “ a “ ml

-

Diukur dan dicatat temperatur dari campuran dalam gelas beaker

-

Lakukan penentuan blanko dengan metode diatas yang sama tanpa menggunakan sampel pulp, dicatat volume larutan Natrium Tiosulfat 0,1N yang terpakai, digunakan sebagai “b”


Bilangan Kappa dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

K= PxF

[ 1 + 0,013 ( 25 – t ) ]

W P = (b – a ) N 0,1

Keterangan : K : Bilangan kappa F : Faktor Koreksi terhadap pemakaian permanganat, tergantung kepada nilai P t

: Temperatur Larutan

N : Normalitas Natrium Tiosulfat ( Na2S2O3 ) a : Vol 0,1 N Natrium Tiosulfat ( Na2S2O3 ) digunakan untuk sampel b : Vol 0,1 N Natrium Tiosulfat ( Na2S2O3 ) digunakan untuk larutan blanko W : Berat sampel


BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN

4.1. Data

Tabel 4.1. Data Pengamatan Pada Saat Proses Pemasakan Berlangsung No

Wet

Chip

B/D

AA

Chip

moisture

Chip

Weight

NaOH

Na2S

White

SWL

WBL

Kappa

on

Liquor

Volume

Volume

Number

Weight

Chip

TAA

TON

%

TON

%

g/l

g/l

g/l

m3

M3

K

1

60,6

42

35,1

18,25

75,2

22,2

97,4

65,1

22,8

10,9

2

71

41,4

41,6

19,0

79,8

21,1

100,9

78,4

53,5

10,5

3

70

44,1

33,5

19,0

83,2

22,0

105,2

61,7

46,4

9,4

4

73

42

42,3

19,0

81,8

23,7

105,5

76,5

57,5

9,2

5

71

41,6

41,4

19,25

81,6

23,0

104,6

76,9

54,3

9,4

6

69

42

40,0

19,25

81,8

22,0

103,8

74,1

52,8

9,8

7

66

42

38,2

19,25

81,5

22,8

104,3

70,6

51,1

9,5

8

63

39,6

38,0

19,25

78,5

23,5

102,0

71,2

56,2

10,3

9

65

41

38,3

19,5

78,2

24,3

102,5

73,0

48,5

9,8

10

70

41,2

41,1

19,5

78,6

25,3

103,9

76,3

53,0

9,7

11

65

41,8

37,8

19,5

77,0

25,1

102,1

72,3

47,5

10,2

12

59

42,5

33,9

19,25

82,0

24,3

106,3

61,7

46,1

9,0

Sumber . DCS Operator PT. Toba Pulp Lestari, Tbk


A. Perhitungan Analisa Alkali Aktif Perhitungan berikut ini diambil dari data No.8: Diketahui : Volume pertama titrasi larutan HCl (A) = 11,98 mL Volume pertama titrasi larutan HCl (B) = 13,45 mL Normalitas HCl

= 0,5 N

Volume sampel

= 2 ml

Berat ekivalen Na2O = 31

Ditanya : jumlah NaOH dan Na2S = …?

Jawab

: NaOH = (2A – B) x Normalitas HCl x Berat ekivalen Na2 O Volume sampel = [(2 x 11,98) – 13,45] x 0,5 x 31 2 = 81,5 g/l

Na2S = 2(B – A) x Normalitas HCl x Berat Ekivalen Na2O Volume sampel = 2 (13,45 – 11,98) x 0,5 x 31 2 = 22,8 g/l


Total Alkali Aktif (TAA) = NaOH + Na2S = 81,5 g/l + 22,8 g/l = 104,3 g/l Untuk data yang lain dapat dihitung dengan cara yang sama seperti diatas.

B. Perhitungan Pengujian Bilangan Kappa Perhitungan berikut ini diambil dari data No.8 yang mewakili semua data: Diketahui :

- Berat sampel setelah dikeringkan (W) = 2,3250 gram - Volume Na2S2O3 0,1 N yang digunakan untuk sampel (a) = 26,30 ml - Volume Na2S2O3 0,1 N yang digunakan untuk larutan blanko (b) = 48,82 ml - Temperatur larutan (t) = 260C - Normalitas larutan Na2S2O3 (N) = 0,1 N

Ditanya : Bilangan Kappa (K) = …….?

Jawab :

P = (b – a ) N 0,1 = (48,82 – 26,30) 0,1 0,1 = 22,5 × 0,1 0,1 = 22,52


F=Px2 = 22,52 x 2 = 45,04 → dengan membaca Tabel faktor koreksi, maka diperoleh F = 0,989

K= PxF

[ 1 + 0,013 ( 25 – t ) ]

W = 22,52 x 0,989

[ 1 + 0,013 (25 – 26)]

2,3250 = 22,27

[ 0,987]

2,3250 = 9,5 Untuk data yang lain dapat dihitung dengan cara yang sama seperti diatas.

Tabel 4.2. Faktor Koreksi Nilai F = P x 2 F+

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

30

0,958

1,960

0,962

0,964

0,966

0,968

0,970

0,973

0,975

0,977

40

0,979

0,981

0,983

0,985

0,987

0,989

0,991

0,994

0,996

0,998

50

1,000

1,002

1,004

1,006

1,009

1,011

1,013

1,015

1,017

1,019

60

1,022

1,024

1,026

1,028

1,030

1,033

1,035

1,037

1,039

1,042

70

1,044

***

***

***

***

***

***

***

***

***

Sumber. Technical Department PT. TPL, Tbk , 2002


Tabel 4.3. Data Pengaruh Kandungan Alkali Aktif Dalam White Liquor Terhadap Bilangan Kappa No

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

NaOH

Na2S

White Liquor TAA

Kappa Number

GPL 75,2 79,8 78,5 77 78,2 81,8 78,6 81,5 81,6 83,2 81,8 82

GPL 22,2 21,1 23,5 25,1 24,3 22 25,3 22,8 23 22 23,7 24,3

GPL 97,4 100,9 102 102,1 102,5 103,8 103,9 104,3 104,6 105,2 105,5 106,3

K 10,9 10,5 10,3 10,2 9,8 9,8 9,7 9,5 9,4 9,4 9,2 9

Sumber. PT. Toba Pulp Lestari,Tbk Porsea


C. Menghitung Jumlah pemakaian alkali aktif yang optimal dengan metode least square Tabel 4.4. Data Metode Least Square No.

X

Y

X2

XY

1

97,4

10,9

1061,66

9486,76

2

100,9

10,5

1059,45

10180,81

3

102

10,3

1050,6

10404

4

102,1

10,2

1041,42

10424,41

5

102,5

9,8

1004,5

10506,25

6

103,8

9,8

1017,24

10774,44

7

103,9

9,7

1007,83

10795,21

8

104,3

9,5

990,85

10878,49

9

104,6

9,4

983,24

10941,16

10

105,2

9,4

988,88

11067,04

11

105,5

9,2

970,6

11130,25

12

106,3

9

956,7

11299,69

∑

1238,5

117,7

12132,97

127888,51

Keterangan : X : jumlah pemakaian alkali aktif (g/l) Y : bilangan kappa

Persamaan Regresi : Y = aX + b Elisa Putri Karolina : Pengaruh Konsentrasi Alkali Aktif Di Dalam White Liquor Terhadap Bilangan Kappa Pada Unit Digester Di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk, 2009.

Dimana : a =

=

n(∑ xy ) − (∑ x)(∑ y ) n(∑ x 2 ) − (∑ x ) 2

12(12132,97) − (1238,5)(117,7) 12(127888,51) − (1238,5) 2

145595,64 − 145771,45 1534662,12 − 1533882,25 − 175,81 = 779,87

=

= -0,2254

(∑ x )(∑ y ) − (∑ x )(∑ xy ) n(∑ x ) − (∑ x ) 2

b=

2

2

=

(127888,51)(117,7 ) − (1238,5)(12132.97 ) 2 12(127888,51) − (1238,5)

=

15052477,63 − 15026683,35 1534662,12 − 1533882,25

=

25794,285 779,87

= 33,0751

Maka diperoleh persamaan garis regresinya sebagai berikut : y = -0,2254 x + 33,0751 Dengan memasukkan harga x yaitu jumlah pemakaian alkali aktif maka diperoleh harga – harga y sebagai berikut : y1 = -0,2254x1 + 33,0751 = -0,2254 (97,4) + 33,0751 = 11,121 Elisa Putri Karolina : Pengaruh Konsentrasi Alkali Aktif Di Dalam White Liquor Terhadap Bilangan Kappa Pada Unit Digester Di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk, 2009.

y2 = -0,2254x2 + 33,0751 = -0,2254 (100,9) + 33,0751 = 10,332 y3 = -0,2254x3 + 33,0751 = -0,2254 (102) + 33,0751 = 10,083 y4 = -0,2254x4 + 33,0751 = -0,2254 (102,1) + 33,0751 = 10,061 y5 = -0,2254x5 + 33,0751 = -0,2254 (102,5) + 33,0751 = 9,971 y6 = -0,2254x6 + 33,0751 = -0,2254 (103,8) + 33,0751 = 9.678 y7 = -0,2254x7 + 33,0751 = -0,2254 (103,9) + 33,0751 = 9,656 y8 = -0,2254x8 + 33,0751 = -0,2254 (104,3) + 33,0751 = 9,565 y9 = -0,2254x9 + 33,0751 = -0,2254 (104,6) + 33,0751 = 9,498


y10 = -0,2254x10 + 33,0751 = -0,2254 (105,2) + 33,0751 = 9,363 y11 = -0,2254x11 + 33,0751 = -0,2254 (105,5) + 33,0751 = 9,295 y12 = -0,2254x12 + 33,0751 = -0,2254 (106,3) + 33,0751 = 99,115

Tabel 4.5. Data Analisa Regresi Linier No

X

Y

1

97,4

11,121

2

100,9

10,332

3

102

10,084

4

102,1

10,061

5

102,5

9,971

6

103,8

9,678

7

103,9

9,656

8

104,3

9,565

9

104,6

9,498

10

105,2

9,363

11

105,5

9,295

12

106,3

9,115


Menghitung jumlah pemakaian optimal alkali aktif untuk mencapai target bilangan kappa Target bilangan kappa = 9,0 y = ax + b 9 = -0,2254x + 33,0751 x =

=

9 − 33,0751 − 0,2254 24,0750 − 0,2254

= 106,8 g/l Jadi penambahan alkali aktif yang optimal untuk mencapai bilangan kappa yang memenuhi standar adalah 106,8 g/l

4.2. Pembahasan

Dari hasil pengamatan data dan grafik (grafik terlampir) yang diperoleh dapat dinyatakan bahwa semakin tinggi konsentrasi alkali aktif yang digunakan maka bilangan kappa semakin rendah, dan begitu juga sebaliknya apabila konsentrasi alkali aktif yang digunakan semakin rendah maka bilangan kappa semakin tinggi. Dimana tinggi rendahnya bilangan kappa menunjukkan masih adanya kadar lignin yang terkandung pada pulp yang dihasilkan setelah proses pemasakan chip. Tingginya bilangan kappa sebanding dengan tingginya kadar lignin yang berarti serpihan kayu (chip) yang dimasak belum sepenuhnya masak dan pulp yang dihasilkan belum benarbenar merupakan serat murni yang masih mengandung zat pengotor selain selulosa dan hemiselulosa. Sedangkan bilangan kappa rendah menandakan kadar lignin yang


rendah sehingga pulp yang dihasilkan lebih murni berupa serat selulosa dan hemiselulosa.

Pulp yang dihasilkan setelah proses pemasakan diharapkan memenuhi standar mutu pulp yang baik yaitu memiliki bilangan kappa sebesar 9-13,5. Oleh karena itu untuk mencapai bilangan kappa tersebut,maka besarnya konsentrasi alkali aktif yang digunakan harus diperhatikan. Tetapi penggunaan alkali aktif yang berlebih untuk menurunkan bilangan kappa dapat merusak serat selulosa yang menyebabkan pulp rapuh dan mudah sobek artinya bukan hanya lignin yang larut tetapi selulosa juga ikut larut dalam cairan pemasak.


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

-

Dari hasil analisa data bilangan kappa yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa pulp yang dihasilkan telah memenuhi standart bilangan kappa. Dimana standart bilangan kappa adalah 9-13,5 dan hasil analisa yang didapat dari data adalah berkisar pada 9-10,9.

-

Dari hasil analisa data pemakaian total alkali aktif yang diperoleh yaitu antara 97,4-106,3 g/l berbanding terbalik dengan data nilai bilangan kappa yaitu 10,99, artinya semakin besar konsentrasi alkali aktif maka nilai bilangan kappa akan semakin rendah.

-

Dari hasil yang diperoleh berdasarkan data dapat disimpulkan bahwa besarnya konsentrasi alkali aktif dapat mempengaruhi nilai bilangan kappa. Dimana apabila konsentrasi alkali aktif yang digunakan besar maka nilai bilangan kappa yang dihasilkan rendah, demikian sebaliknya apabila konsentrasi alkali aktif yang digunakan rendah maka bilangan kappa yang dihasilkan tinggi. Dengan kata lain besarnya konsentrasi alkali aktif berbanding terbalik dengan bilangan kappa.


5.2. Saran

-

Perlu dilakukan metode lain dalam penentuan kadar lignin selain dengan penentuan bilangan kappa pada pulp agar dapat dibandingkan metode mana yang lebih praktis dan yang lebih cepat.

-

Pada proses pemasakan chip

perlu

diperhatikan

faktor-faktor

yang

mempengaruhi kematangan chip, misalnya memperhatikan jumlah pemakaian alkali aktif, temperatur, waktu agar diperoleh bilangan kappa yang memenuhi standart sehingga menghasilkan pulp dengan kualitas yang baik pula.


DAFTAR PUSTAKA

Anonymous. 2003. Buku Manual Training Digester Plant. Porsea: PT.Toba Pulp Lestari Arif, H. 2003. Kraft Pulping Tinjauan Proses Secara Kimia. TAPPI-Press Browning, B.L. 1963. The Chemistry Of Wood. USA: John Wiley & Sons, Inc Dumanauw, J.F. 1990. Mengenal Kayu. Yogyakarta: Penerbit Kanisium Fengel, D. dan Wegener, G. 1995. Kayu Kimia, Ultrastruktur, Reaksi-reaksi. Terjemahan Hardjono Sastrohamidjojo. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press Haygreen, J.H. 1996. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu. Terjemahan Sutjipto A Hadikusumo. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press Sirait, S. 2003. Module Bleaching. Porsea: PT.Toba Pulp Lestari Sjostrom, E. 1995. Kimia Kayu, Dasar-Dasar dan Penggunaan. Edisi Kedua. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press



Lampiran 1 Reaksi Analisa White Liquor :

1. Sampel (Na2S, NaOH, Na2CO3)

BaCO3

BaCl2

NaCl putih

Ba(OH)2

BaCO3

H2O

PP

NaOH

OH

HO

C

H2CO3

O

NaO

C

NaOH

H2O

O C

ONa

C O

O

merah rose

larutan bening 2. Reaksi dengan Formaldehid

HCOOH

C

OH

HO

O

NaO

NaOH

C O

ONa

C O

C O


3. Reaksi dengan Metil Orange O3S

N

N

N(CH3)2

H3O+

Orange

O3S

H N

N

N(CH3)2

H2O

merah


PENGARUH KONSENTRASI ALKALI AKTIF DI DALAM WHITE LIQUOR TERHADAP BILANGAN KAPPA PADA UNIT DIGESTER DI PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk KARYA ILMIAH

Recommend Documents