di dalamnya. Berat suatu jenis kayu ditunjukkan dengan besarnya berat jenis kayu yang bersangkutan, dan dipakai sebagai patokan berat kayu.
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 adalah gaya-gaya di
luar benda yang mempunyai kecenderungan untuk mengubah bentuk dan besarnya benda. Kekuatan kayu mempunyai peranan penting dalam penggunaan
kayu untuk bangunan, perkakas dan lain penggunaanya. Hakekatnya hampir pada semua penggunaan kayu dibutuhkan syarat kekuatan. Dalam hubungan ini
dibedakan beberapa macam kekuatan yaitu : kekuatan tarik, kekuatan tekan kompresi, keteguhan geser, keteguhan lengkung lentur, kekakuan, kekerasan,
dan keteguhan belah. Dumanauw, 1990
2.2.3. Sifat-sifat Kimia Kayu
Secara kimia, kandungan bahan yang terdapat dalam kayu dapat dibagi menjadi 5 bagian yaitu :
a. Sellulosa b. Hemisellulosa
c. Lignin d. Ekstraktif
e. Abu
Universitas Sumatera Utara
Komposisi dan sifat-sifat kimia dari komponen-komponen ini sangat berperan dalam proses pembuatan pulp. Pada setiap pemasakan, kita ingin
mengambil sebanyak mungkin selulosa dan hemiselulosanya, disisi lain lignin dan ekstraktif tidak dibutuhkandipisahkan dari serat kayunya. Komposisi kimia kayu
yang bervariasi untuk setiap spesies. Secara umum, hard wood mengandung lebih banyak selulosa, hemiselulosa dan extractive dibanding dengan soft wood, tetapi
kandungan ligninnya lebih sedikit.
Tabel 2.1. Komposisi Typical Chemical Antara Hard wood dan Soft wood.
Komponen Soft woods
Hard woods
Selulosa 42 ± 2
42 ± 2 Hemiselulosa
27 ± 2 30 ± 5
Lignin 27 ± 2
20 ± 4 Ekstractif
3 ± 2 5 ± 3
a.Selulosa Cellulose Selulosa merupakan bahan dasar pulp dan kertas dengan rumus molekul
C
6
H
10
O
5
n dengan berat molekul 250.000-1.000.000 atau lebih. Umumnya tiap molekul terdiri dari 1500 satuan glukosa, selulosa merupakan rantai panjang
polisakarida yang tersusun dari unit β-D Glukopiranosa dengan ikatan molekul 1-
4 β GlukosiНik Нalam posisi 1-4 menyebabkan rantai selulosa sukar larut dalam air.
Selulosa merupakan komponen kimia terbesar di dalam dinding sel, biasanya 40-50 dari berat kering kayu dan lokasi selulosa terbesar terdapat pada
lapisan sekunder dinding sel. Selulosa merupakan komponen struktural dinding
Universitas Sumatera Utara
serat bersama-sama dengan hemiselulosa dan lignin. Senyawa ini sangat diharapkan dalam pembuatan pulp, disebabkan ketersediaan selulosa dalam
jumlah banyak, terbentuk serat yang kuat, mudah menyerap air, berwarna putih, tidak larut dalam air dan pelarut organik netral serta relatif tahan terhadap bahan-
bahan kimia. Pembuatan pulp kertas, degradasi selulosa harus terjadi seminimal
mungkin supaya diperoleh rendemen pulp yang tinggi dan sifat fisik yang baik. Degradasi selulosa dapat terjadi melalui hidrolisa oksida alkali, termal,
mikrobiologi, dan mekanik. Degradasi selulosa dapat terjadi selama proses pembuatan pulp oleh
larutan alkali dan asam. Reaksi selulosa utama merupakan reaksi feeling yaitu pemutusan ujung pereduksi selulosa pada suhu 70
C dan pemutusan gugus asetil secara acak diatas suhu 150
C. Haygreen, 1987 b. Hemiselulosa Hemicellulose
Hemiselulosa adalah polimer karbohidrat dengan rantai bercabang dan lebih pendek dibandingkan dengan selulosa. Hemiselulosa sebenarnya merupakan
senyawa kimia yang identik dengan fraksi beta dan gama selulosa. Hemiselulosa merupakan polisakarida yang bukan selulosa yang tersusun dari senyawa karbon
yang berjumlah 5 atau 6. Jika dihidrolisa hemiselulosa menghasilkan D-manosa, D-glukosa, D-galaktosa, D-xylosa, L-arabinosa, dan asam uronat.
Kandungan hemiselulosa dalam pulp akan mempermudah pelunakan dan pembentukan fibril serat fibrilation selama penggilingan. Hal ini disebabkan
oleh struktur non kristal, BM yang rendah dan rantai yang bercabang. Struktur
Universitas Sumatera Utara
non kristal menyebabkan hemiselulosa lebih reaktif terhadap alkali dan hidroksi asam dibanding dengan selulosa. http:id.wikipedia.orgwikiHemiselulosa
c. Lignin Lignin adalah suatu polimer kompleks dengan BM tinggi terdiri dari satuan fenil
propana. Sifat senyawa ini sangat stabil dan sulit untuk dipisahkan serta mempunyai bentuk yang bermacam-macam. Lignin terdapat dalam lamela tengah
dan dinding sel yang berfungsi sebagai perekat antar sel. Pada pembuatan pulp, lignin dapat dilarutkan oleh hidrolisa asam pada proses sulfit, alkali panas pada
proses soda dan sulfat, serta oleh klorida dalam proses pemutihan. Pulp akan mempunyai sifat fisik yang baik apabila mengandung sedikit
lignin. Hal ini disebabkan lignin bersifat hidrofobik dan kaku sehingga menyulitkan dalam proses pendinginan refining. Banyaknya lignin akan
mempengaruhi konsumsi bahan kimia pemasak dan pemutihan. Rumus molekul lignin sangat kompleks dan belum diketahui secara pasti,
dari hasil analisa, monomer dari kedua jenis kayu wood dan bukan kayu non wood berbeda-beda.
d. Ekstraktif Ekstraktif adalah senyawa kimia dengan bahan molekul rendah yang dapat larut
dalam air dan pelarut organik. Pada umumnya kadar ekstraktif yang terkandung dalam bahan baku non wood lebih tinggi daripada kayu daun dan kayu jarum. Zat
ekstraktif terdiri dari bahan yang mudah menguap seperti terpentin, resin, asam lemak, fenol karbohidrat dengan berat molekul rendah dan juga pektin. Zat
ekstraktif yang larut dalam air meliputi gula, pektin, garam –garam organik dan zat
Universitas Sumatera Utara
warna. Sedangkan ekstraktif yang larut dalam pelarut organik yaitu asam lemak, resin, dan terpen. Pelarut organik yang biasa digunakan yaitu : Petrolium eter,
methanol, alkohol benzena, dan etanol benzene. Ekstraktif dapat mengkonsumsi bahan kimia yang lebih banyak juga dapat
menghambat proses penetrasi larutan kemasan. Sehingga pada pembuatan kertas akan timbul masalah yang disebut pitch trouble, hal ini disebabkan karena pitch
yang dilepaskan pada waktu penggilingan akan cenderung terkumpul sebagai partikel suspensi koloidal sehingga akan menyumbat kawat kasa pada mesin
kertas atau terkumpul pada felt serta melekat pada mesin sebagai gumpalan gelap. Dengan adanya hal ini akan menyebabkan kertas berlubang transparan, bernoda
dan kotor. PT. TPL,2003 e. Abu
Disamping persenyawaan-persenyawaan organik, di dalam kayu masih ada zat-zat anorganik, yang disebut bagian-bagian abu mineral pembentuk abu yang tinggal
setelah lignin dan selulosa habis terbakar. Kadar zat ini bervariasi antara 0,2 - 1 dari berat kayu. Dumanauw, 1990
2.3. Metode-Metode Pembuatan Pulp Pulping Method
Pemisahan serat selulosa dari bahan-bahan yang bukan serat didalam kayu dapat dilakukan dengan berbagai macam proses yaitu:
a. Metode Pembuatan Pulp Secara Mekanik Mechanical Process
b. Metode Pembuatan Pulp Secara Semikimia Semi-Chemical Pulping
c. Metode Pembuatan Pulp Secara Kimia Chemical Pulping
Universitas Sumatera Utara
2.3.1. Metode Pembuatan Pulp Secara Mekanik Mechanical Process
Dalam proses pembuatan pulp secara mekanik, pemisahan serat dilakukan dengan cara menggunakan tenaga mekanik. Proses ini dilakukan dengan mengeringkan
kayunya menjadi serat pulp dan menghasilkan rendemen sebesar 90-95, tetapi menyebabkan kerusakan pada serat. Penggunaan pulp yang dihasilkan pada proses
mekanik ini nilainya kecil sekali, juga pulp itu masih mengandung banyak lignin, dan serat-seratnya tidak murni sebagai serat.
2.3.2. Metode Pembuatan Pulp Secara Semikimia Semi-Chemical Pulping
Proses semi kimia meliputi pengolahan cara kimia yang diikuti dengan perbaikan secara mekanik dan beroperasi pada rendemen yang tingginya dibawah proses
mekanik. Biasanya bahan kimia yang digunakan pada proses ini adalah natrium sulfida Na
2
S.
2.3.3 Metode Pembuatan Pulp Secara Kimia Chemical Pulping
Pada proses kimia bahan-bahan yang terdapat ditengah lapisan kayu akan dilarutkan agar serat dapat terlepas dari zat-zat yang mengikatnya. Hal yang
merugikan pada proses ini adalah rendemen rendah yaitu 45-55. Sjostrom, 1995
Proses kimia dibagi menjadi 3 kategori : a.Proses Soda Soda Process
Dalam proses soda kayu dimasak dengan larutan natrium hidroksida. Larutan sisa pemasakan dipekatkan dan kemudian dibakar, yang akan menghasilkan
natrium karbonat, dan apabila diolah dengan menambahkan batu kapur akan menghasilkan natrium hidroksida. Nama proses soda, karena bahan kimia yang
Universitas Sumatera Utara
ditambahkan kedalam prosesnya berupa sodium karbonat. Proses ini sekarang sudah tidak dipakai lagi.
b.Proses Sulfit Pada proses sulfit, larutan pemasak yang dipakai adalah asam-asam yang
mengandung sulfur dari logam alkali, atau alkali tanah berupa bisulfit. Campuran asam sulfit dan ion bisulfit digunakan untuk menyerang dan
melarutkan lignin. Sulfit bersatu dengan lignin membentuk garam dari asam lignosulfonik yang dapat larut dalam larutan pemasak dan struktur kimia dari
lignin masih utuh. Bahan kimia dasar dari bisulfit dapat berupa ion kalsium, magnesium, natrium atau ammonium. Pulp sulfit rendemen tinggi dapat
dihasilkan dengan proses sulfit bersifat asam, bisulfit atau sulfit yang bersifat basa. Biasanya dalam proses pembuatan pulp sulfit bersifat asam rendemen
tinggi dengan kalsium, magnesium atau natrium sebagai basa laju reaksi turun dengan pemasakan pada suhu rendah 120-130
C dan dengan keasaman lindi pemasak yang rendah, yaitu lebih sedikit belerang dioksida daripada pembuatan
pulp sulfit penuh. Pulp sulfit bersifat asam rendemen tinggi sering diproduksi dalam pabrik sulfit kertas koran, yang menghemat kayu 30 dibandingkan
dengan pulp kimia penuh. Fengel. 1995 c.Proses SulfatKraft SulphateKraft Process
Kraft berasal dari bahasa Jerman yang berarti
“kuat”, dimana pada proses
sulfatkraft menghasilkan kertas yang kuat tetapi pulp yang belum diputihkan berwarna coklat. Proses sulfat melibatkan pemasakan chip dengan menggunakan
bahan pemasak yang disebut dengan white liquor. Dimana white liquor merupakan larutan pemasak yang berupa cairan dari larutan natrium hidroksida
Universitas Sumatera Utara
dan natrium sulfida dengan perbandingan molar kira-kira : 5NaOH + 2Na
2
S dengan pH antara 13,5 sampai dengan 14,0. Garam-garam natrium yang juga
terdapat dalam larutan pemasak dengan jumlah yang tidak terlalu banyak seperti natrium karbonat. White liquor dibuat dengan proses
―causticizing” dari “green liquor”dengan batu kapur CaO. Sjostrom, 1995
PT. Toba Pulp Lestari,Tbk memproduksi pulp dengan menggunakan proses kraft. Proses kraft ini merupakan pembuatan pulp yang paling banyak
dipakai saat ini adalah proses sulfat atau disebut juga proses kraft.
Keuntungan-keuntungan dari proses sulfat ini adalah sebagai berikut : a.
Pulp yang dihasilkan mempunyai kekuatan yang tinggi. b.
Dapat dipakai untuk proses pembuatan pulp dari bahan baku kayu dari spesies yang berbeda.
c. Tersedianya bahan kimia pengganti dengan berbagai alternatif dan harganya
tidak mahal. d.
Tersedianya peralatan-peralatan operasi yang standart. e.
Banyak pilihan yang dapat dipakai untuk proses pemucatan. f.
Dampak pencemarannya terhadap lingkungan bisa dikatakan sangat rendah. g.
Pendaur ulangan bahan kimianya sangat efisien. h.
Pendaur ulangan panas yang begitu efisien. i.
Masalah getah pitch dari kayu yang mengandung resin-resin sangat berkurang.
j. Dapat dihasilkan berbagai jenis pulp.
Universitas Sumatera Utara
Tujuan Pembuatan Pulp dengan Proses Kraft yang menjadi target pada proses ini adalah untuk memisahkan serat-serat yang terdapat dalam kayu secara kimia
dan melarutkan sebanyak mungkin lignin yang terdapat pada dinding-dinding serat. Pemisahan serat terjadi karena larutan lignin yang ada diantaraditengah-
tОnРaС ―lamОla‖ yanР bОrfunРsi sОbaРai pОnРikat sОrat. BaСan kimia yanР tОrНapat pada larutan pemasak juga merembesterserap ke dinding serat dan melarutkan
lignin tsb. PT TPL ,2002
2.4. Tahap-Tahap Proses Pembuatan Pulp
2.4.1.Unit Pemasakan Digester
Proses pemasakan kayu yang telah dibuat menjadi chip dilakukan di digester plant. Digester adalah sebuah bejana bertekanan yang di dalammya serpihan
kayu, yang dimasak dengan sejumlah larutan kimia diserta dengan panas dan tekanan untuk memisahkan serat dengan cara melarutkan bagian-bagian yang
bukan serat, dimana prosesnya dinamakan
“COOKING”. Chip dimasak di dalam
digester dengan menggunakan panas dan reaksi kimia. Bahan kimia yang digunakan adalah Caustic Soda NaOH, Sodium Sulfide Na
2
S, campuran ini dinamakan white liquor. Digester mempunyai tinggi sekitar 18,6 m dengan
diameter 4,2 m dan volume 200 m
3
. Pengoperasian digester dibagi menjadi 6 tahapan, yang dapat diuraikan secara singkat sebagai berikut :
1.Chip Filling Chip diangkut ke digester dari tempat penyimpanan dengan menggunakan
conveyor. Pengisihan chip kedalam digester merupakan langkah awal dari proses
Universitas Sumatera Utara
pemasakan dan merupakan proses penting pada pembuatan pulp yang dihasilkan digester, sebaliknya digester yang terlalu penuh akan mengakibatkan kesulitan
pada peredaran liquor dan pada saat blow. Jumlah chip dalam digester harus betul
–betul sesuai sehingga ada cukup ruang untuk tempat liquor dan edarannya. Sebelum pengisian chip dimulai, harus diperhatikan hal-hal berikut :
a. Digester harus dalam keadaan kosong dan katup blownya harus sudah
tertutup. b.
Top cover atau capping valve pada posisi terbuka c.
Shuttle conveyor harus tepat posisinya pada digester yang akan chip filling. Agar dapat dicapai keseragaman pada setiap pemasakan maka harus diketahui
berapa berat serpihan kayu yang dimasukkan kedalam digester, kandungan air pada chip dan berat jenis keseluruhan kayu.
2.Liquor Filling Pada proses BKP Bleached Kraft Pulp pengisian liquor dilakukan segera
setelah pengisian chip. Larutan pemasak panas yang dimasukkan kedalam digester didapat dari relief heat recovery system pada temperatur 120
C harus dengan perbandingan yang sesuai sebagai mana diperlukan untuk pemasakan dan
black liquor penambah sebagai pengencer yang harus dengan perbandingan yang sesuai. Penambahan white liquor didasarkan pada persentase bahan kimia yang
dibutuhkan untuk memasak dengan berat kering Bone dry Oven dry kayu yang dimasukkan. Persentase ini juga tergantung dari seberapa jauh kita mengurangi
kandungan lignin dari dalam kayu degree of delignification. Misalnya untuk memproduksi pulp BKP dibutuhkan sekitar 17,5-21 AA Active Alkali
sebagai Na
2
O. Alkali aktif yang dimasukkan dalam digester adalah untuk
Universitas Sumatera Utara
melarutkan komponen atau kotoran yang 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 akan terbuang berupa reject atau serpihan kayu yang hanya sebagian saja yang masak yang disebut knots.
Perlu diingat bahwa untuk penambahan alkali yang terlalu tinggi, disertai dengan temperatur yang terlalu tinggi 170
o
C maka dalam digester proses penghilangan lignin tidak henti-hentinya, sehingga bahan kimia pemasak tadi juga
akan menyerang serat selulosa, hal ini akan berakibat rendah dan lemahnya rendemen pemanasan. Degree of Delignification dapat ditunjukkan dari hasil
percobaan yang disebut Bilangan Kappa, yang menyatakan berapa jumlah lignin yang masih tersisa dalam pulp setelah pemasakan.
Kekuatan atau konsentrasi dari White liquor WL juga merupakan hal yang sangat penting. Konsentrasi strength dinyatakan sebagai gram per liter gl
dari alkali aktif NaOH + Na
2
S sebagai Na
2
O. Jika strength gl white liquornya rendah maka proses penghilangan lignin akan menjadi kurang baik sehingga
menghasilkan banyak reject, sebaliknya apabila strength white liquor nya tinggi maka serat selulosa juga akan terserang dan rusak yang berakibat pada rendahnya
strength dan rendemen pada pulp. Untuk menjaga berlangsungnya peredaran liquor dalam digester dan
blowing yang bersih, perlu diperhitungkan jumlah perbandingan antara liquor dan kayu yang sering disebut batch ratio. Rasionya berkisar 4,5 : 1, merupakan
Universitas Sumatera Utara
perbandingan terhadap kayu kering yang dimasukkan kedalam digester, sehingga diperlukan liquor sebanyak 168,75 m
3
. Jumlah liquor itu terlihat dari white liquor dan air yang terkandung dalam chip dihitung dari moisture content dan jumlah
black liquor sebagai penambahannya. 3.Kraft Ramping
Setelah pengisian larutan pemasak, sejumlah volume white liquor dan black liquor yang telah dihitung banyaknya dipompa ke digester dan diedarkan melalui
alat penukar panas dimana uapnya yang berasal dari boyler dipakai sebagai pemanasnya. Larutan pemasak dengan temperatur 110
o
C akan dipanaskan dengan menggunakan MPS Medium Pressure Steam dimana cairan pemasak tersebut
akan disirkulasikan melalui liquor heater indirect cooking hingga tercapai temperatur cooking.
4.Kraft cooking Proses pemasakan secara kraft cooking dilaksanakan setelah penambahan white
liquor dan black liquor kedalam chip. Digester yang berisi chip dan larutan pemasak dipanaskan hinggga temperatur 170
C dan tekanannya mencapai 7 kgcm
2
. Pada temperatur dan tekanan ini, chip dimasak dengan alkali untuk periode waktu tertentu.
Kualitas pulp, jika chip dimasak dalam jangka waktu yang terlalu lama, maka akan dihasilkan pulp dengan kualitas rendah dengan rendemen yang rendah
pula. Temperatur yang optimum untuk reaksi pencernaan pemasakan adalah 170
o
C dan temperatur ini harus dikontrol secara seksama. Temperatur dibawah 170
C tidak berpengaruh apa-apa terhadap kualitas rendemennya, tetapi diatas 180
o
C akan terjadi pemutusan rantai dari serat-serat selulosa, dan pada
Universitas Sumatera Utara
temperature 200
o
C akan sangat jelas pengaruhnya, jadi temperatur yang diinginkan pada pemasakan adalah 170
o
C. Pada proses kraft cooking ini, untuk memperoleh hasil pulp yang baik,
maka proses pemasakan juga harus baik. Untuk itu pada proses pemasakan ini harus mencapai H-factor yaitu perbandingan antara waktu dan temperatur
pemasakan. Pada proses ini, dibutuhkan waktu sekitar 100 menit dengan temperatur dan waktu tersebut maka chip tersebut telah masak.
5.Kraft Relief Setelah chip-chip di dalam digester masak, maka tekanan di dalam digester akan
naik, untuk itu dibutuhkan proses kraft relief untuk mengurangi tekanan di dalam digester selama kira-kira 2-5 menit sampai tekanan di dalam digester turun
menjadi kira-kira 6 kgcm
2
. 6.Blowing
Tujuan utama pada pengoperasian blowing adalah untuk mengeluarkan atau blow semua isi digester kedalam blow tank. Waktu yang diperlukan pada saat blowing
adalah sekitar 15 menit. Tipe blow tank yang dipakai adalah sama dengan jenis digester plant dengan volume 600 m
3
, diameter 8250 mm, tinggi 21.000 mm. PT. TPL, 2002
2.4.2. Pencucian washing
Pulp yang berasal dari blow tank di pompakan melewati 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
Universitas Sumatera Utara
ke pencucian tahap ke empat. Bubur kertas coklat setelah melalui unit pencucian tahap yang ke empat di simpan dalam High Density Unbleached Storage Tower
dengan konsistensi 12 Tujuan dari proses ini adalah untuk memisahkan kandungan lignin yang
masi tersisa setelah proses pemasakan pada digester sebelum dilanjutkan proses pemutihan bleaching.
2.4.3 Pemutihan bleaching
