Tabel 1. Komposisi Unsur Kayu
Unsur berat kering
Karbon 49
Hydrogen 6
Oksigen 44
Nitrogen Sedikit
Abu 0,1
Haygreen.J.G, 1996
2.1.3 Komponen Kimia Kayu
Sepanjang menyangkut komponen kimia kayu, maka perlu dibedakan antara komponen-komponen makromolekul utama dinding sel selulosa, poliosa
hemisellulosa 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. Perbandingan dan komposisis kimia lignin dan hemiselulosa berbeda pada kayu
lunak dan kayu keras, sedangkan selulosa merupakan komponen yang seragam pada semua kayu. Fengel.D, 1995
Secara kimia, kandungan bahan yang terdapat dalam kayu dapat dibagi
menjadi 4 bagian, yaitu:
a Selulosa
b Hemiselulosa
c Lignin
Universitas Sumatera Utara
d Eksraktif
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, di sisi lain lignin dan ekstraktif tidak dibutuhkan dipisahkan dari serat kayunya. Komposisi kimia kayu bervariasi
untuk setiap spesies.
Kayu dapat digolongkan menjadi dua jenis, yaitu : 1.
Kayu Lunak soft wood, merupakan kayu dari tumbuhan konifer, contohnya pohon pinus. Kayu lunak memiliki panjang dan kekerasan lebih besar yang
digunakan untuk memberi kekuatan pada kertas. 2.
Kayu keras hard wood, merupakan kayu yang berasal dari tumbuhan yang menggugurkan daunnya setiap tahun. Kayu keras lebih halus dan kompak
sehingga menghasilkan permukaan kertas yang halus. Selain itu kayu keras lebih mudah diputihkan hingga warnanya lebih terang karena memiliki sedikit
lignin.
Tabel 2. Komposisi kimia antara hardwoods dan softwoods
Komponen Softwood
Hardwood
Selulosa 42
45 Hemiselulosa
27 30
Lignin 27
20 Ekstraktif
3 5
Universitas Sumatera Utara
Secara umum, harwood kayu keras mengandung lebih banyak selulosa, hemiselulosa dan ekstraktif dibanding dengan softwood kayu lunak, tetapi
kandungan ligninnya lebih sedikit. Anonim, 2003
a Selulosa
Selulosa merupakan senyawa organik yang paling melimpah di bumi. Daun kering mengandung 10-20 selulosa, kayu 50 dan kapas 90. Selulosa membentuk
komponen serat dari dinding sel tumbuhan. Molekul selulosa merupakan rantai-rantai atau mikrofibril yang terikat satu sama lain oleh ikatan hidrogen. Fessenden, 1982
Selulosa merupakan salah satu unsur penyusun dinding sel primer dan dinding sel sekunder, terdiri dari 9-25 pada dinding sel primer dan 41-45 pada
dinding sel sekunder, Salisbury.F.B, 1995 dan juga merupakan konstituen utama kayu. Merupakan polimerisasi yang sangat kompleks dari gugus karbohidrat yang
mempunyai persen komposisi yang mirip dengan “starch” yaitu glukosa yang terhidrolisa oleh asam. Anonim, 2003
Bahan dasar selulosa ialah glukosa, dengan rumus C
6
H
12
O
6
. Molekul glukosa disambung menjadi molekul-molekul besar, panjang dan berbentuk rantai dalam
susunan menjadi selulosa. Selulosa merupakan bahan dasar yang penting dalam industri-industri yang memakai selulosa sebagai bahan bakunya. Dumanauw.J.F,
1993 Dalam berbagai bentuk pulp, selulosa mewakili bahan baku untuk produksi berbagai tipe kertas dan karton, dan juga menghasilkan produk-produk selulosa yang
dimodifikasi. Hohnholz.J.H, 1988 b
Hemiselulosa
Universitas Sumatera Utara
Hemiselulosa merupakan jaringan molekul yang berisi air, didalam dinding sel primer terkandung 25-50, dan didalam dinding sel sekunder terkandung sebanyak 30
hemiselulosa. Salisbury.F.B, 1995
Hemiselulosa juga merupakan polimer-polimer gula. Berbeda dengan glukosa yang terdiri hanya dari polimer glukosa, hemiselulosa merupakan polimer dari lima
bentuk gula yang berlainan yaitu: glukosa, mannosa, galaktosa, xylosa, dan arabinosa.
Rantai hemiselulosa lebih pendek dibandingkan dengan rantai selulosa, karena hemiselulosa mempunyai derajat polimerisasi yang lebih rendah. Berbeda dengan
selulosa, polimer hemiselulosa berbentuk tidak lurus, tapi merupakan polimer- polimer bercabang yang berarti hemiselulosa tidak akan dapat membentuk struktur
kristal dan serat mikro seperti halnya selulosa. Pada proses pembuatan pulp hemiselulosa bereaksi lebih cepat dibandingkan dengan selulosa. Anonim, 2003
Hemiselulosa dapat tersusun oleh gula yang bermartabat lima dengan rumus C
5
H
10
O
5
disebut pentosan atau gula bermartabat enam dengan rumus C
6
H
12
O
6
disebut hexosan. Zat-zat ini terdapat sebagai bahan bangunan dinding-dinding sel dan juga sebagai bahan zat cadangan. Dumanauw.J.F, 1993 Dalam pulp kertas,
hemiselulosa berperan sebagai perekat alam dan memperkuat ikatan antar serat ke serat. Hemiselulosa yang diisolasi, jika ditambahkan pada pulp dan kertas, akan
meningkatkan kekuatannya. Hohnholz.J.H, 1988
Universitas Sumatera Utara
c Lignin
Lignin jauh lebih tegar daripada selulosa, terkandung sekitar 22-28 pada dinding sel sekunder Salisbury.F.B, 1995. Lignin adalah suatu polimer yang kompleks
dengan berat molekul tinggi, tersusun atas unit-unit fenilpropan. Meskipun tersusun atas karbon, hydrogen dan oksigen, lignin bukanlah suatu karbohidrat dan bahkan
tidak ada hubungannya dengan golongan senyawa tersebut. Sebaliknya, lignin pada dasarnya adalah suatu fenol. Lignin sangat stabil dan sangat sukar dipisahkan dan
mempunyai bentuk yang bermacam-macam karenanya susunan lignin yang pasti didalam kayu tetap tidak menentu.
Gambar 1 . Bentuk umum lignin
C C
C C
C C
C C
C C
C C
C C
C C
C OCH
3
CH
3
O C
OCH
3
O O
Kayu – Lunak Kayu - Keras
Didalam kayu lignin merupakan bahan yang tidak berwarna. Apabila lignin bersentuhan dengan udara, terutama dengan adanya sinar matahari, maka bersama-
sama dengan karbohidrat tertentu lama kelamaaan lignin cenderung menjadi kuning. Haygreen.J.G, 1996
Universitas Sumatera Utara
Kayu keras normal mengandung 20-25 lignin, meskipun kayu keras tropika dapat mempunyai kandungan lignin lebih dari 30. Kayu lunak hanya mengandung
20-25 lignin. Konsentrasi lignin tinggi dalam lamela tengah dan rendah dalam dinding sekunder. Sjostrom.F, 1995
Dalam kebanyakan penggunaan kayu lignin digunakan sebagai bagian integral kayu. Hanya dalam hal pembuatan pulp dan pengelantangan lignin
dilepaskan dari kayu dalam bentuk terdegradasi dan berubah, dan merupakan sumber karbon lebih dari 35 juta ton tiap tahun di seluruh dunia yang sangat potensial untuk
keperluan kimia dan energy. Fengel.D, 1995
d Ekstraktif
Kayu biasanya mengandung berbagai zat-zat dalam jumlah yang tidak banyak yang disebut dengan istilah “ekstraktif”. Zat-zat ini dapat diambil dipisahkan dari kayu
dengan memakai pelarut air maupun pelarut organik seperti eter atau alkohol. Asam- asam lemak, asam-asam resin, lilin, terpentin, dan gugus penol adalah merupakan
beberapa grup yang juga merupakan ekstraktif. Kebanyakan dari ekstraktif itu terpisahkan dalam proses pembuatan pulp dengan cara kraft pulping.
Lemak-lemak, asam-asam lemak akan membentuk sabun soap pada proses “kraft” dan terlarut dalam larutan pemasak. Soap ini selanjutnya akan dipisahkan dari
black liquor dan daur ulang sebagai “tall oil”. sebagian kecil dari ekstraktif yang terlarut akan menyebabkan timbulnya getah “pitch” dalam pembuatan pulp secara
kraft dan pada pembuatan kertas. Bentuk ini merupakan gumpalan yang mengotori peralatan seperti halnya screen penyaringan. Anonim, 2003
Universitas Sumatera Utara
Kandungan ekstraktif biasanya kurang dari 10, tetapi ia dapat bervariasi hingga sampai 40 berat kayu kering. Estraktif merupakan bahan dasar yang
berharga untuk pembuatan bahan-bahan kimia organik dan mereka memainkan peranan penting dalam proses pembuatan pulp dan kertas. Sjostrom.F, 1995
2.2 Metode Pembuatan Pulp 2.2.1 Pembuatan Pulp Secara Mekanik
Kategori