BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dalam era globalisasi sekarang ini, kebutuhan manusia dalam berbagai bidang meningkat dengan pesat, diantaranya adalah kebutuhan sandang dan kertas. Sandang
merupakan kebutuhan primer yang harus dipenuhi oleh setiap manusia, sejalan dengan bertambahnya penduduk dan makin berkembangnya ilmu pengetahuan maka meningkat
pula kebutuhan akan sandang dan kertas. Dalam kebanyakan penggunaan kayu, lignin digunakan sebagai integral kayu
tetapi dalam hal pembuatan pulp dan pengelantangan lignin dilepaskan dari kayu dalam bentuk terdegradasi dan berubah, serta merupakan sumber karbon lebih dari 35 juta ton
tiap tahun diseluruh dunia yang sangat potensial untuk keperluan kimia dan energi. Jadi dalam pembuatan pulp yang mempunyai viskositas yang kuat, kandungan lignin harus
ditekan sedemikian rupa agar diperoleh serat pulp yang baik.
1.2. Permasalahan
Pada proses analisa yang dilakukan oleh Quality Control ada beberapa parameter yang digunakan diantaranya adalah penentuan kadar viskositas. Viskositas sangat
mempengaruhi proses pembuatan pulp dan akan mempengaruhi mutu pulp yang
dihasilkan. 1.3.
Tujuan
Adapun tujuannya adalah sebagai berikut : Untuk mengetahui penentuan kadar viskositas yang terkandung didalam bubur
pulp.
Zefri : Penentuan Kadar Viskositas Pada Saat Diwasher IV Pada Proses Pembuatan Pulp di PT Toba Pulp Lestari, 2006 USU Repository © 2008
Untuk mengetahui pencegahan kenaikkan kadar viskositas yang terlalu tinggi yang dapat menurunkan mutu dari pulp.
1.4 Manfaat
Manfaatnya adalah dapat memberikan informasi kepada pembaca mengenai kadar Viskositas di pabrik tersebut apakah sudah memenuhi standart atau belum memenuhi
standart yang sudah ditetapkan.
Zefri : Penentuan Kadar Viskositas Pada Saat Diwasher IV Pada Proses Pembuatan Pulp di PT Toba Pulp Lestari, 2006 USU Repository © 2008
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Gambaran Umum Tentang Pulp
Permintaan akan kebutuhan kertas yang semakin meningkat, sehingga perlu didirikan suatu perusahaan atau pabrik yang bergerak di bidang produksi pulp. Dengan
melihat sumber daya alam Indonesia yang kaya akan bahan baku pulp maupun kertas mendorong didirikannya suatu pabrik pulp dan rayon yang bernama PT. INTI
INDORAYON UTAMA. Pada mulanya PT. Inti Indorayon Utama direncanakan didirikan di Sumatera Selatan, tetapi atas saran Pemerintah untuk membangun Tapanuli,
maka akhirnya diadakan studi kelayakan untuk mendirikan pabrik di Tapanuli Utara dan ternyata desa Sosor Ladang Porsea yang terletak di tepi Sungai Asahan layak untuk
didirikan pabrik rayon dan pulp. Sebelum pabrik didirikan, terlebih dahulu studi kelayakan Pulp dan Rayon yang
dilakukan oleh Sand Well Canada, San Joko Potry Finland. Setelah bernegosiasi selama 3 bulan, pada Februari 1986 diadakan peletakan batu pertama oleh Sudomo
selaku Menteri Tenaga Kerja, Ir. Hartanto selaku Menteri Perindustrian, Emil Salim selaku Menteri Lingkungan Hidup, Hasrul Harahap selaku Menteri Kehutanan dan B.J.
Habibie selaku Menteri Riset dan Teknologi. Konstruksi dan pembangunan dilakukan pada bulan Oktober dan selesai pada
bulan Mei 1988. Setelah itu dilakukan uji coba pabrik sampai September 1988, dan pada saat itulah pabrik mulai beroperasi secara komersial.
PT. Inti Indorayon Utama terbesar di Asia Tenggara, pada waktu itu badan usahanya yang pertama adalah Penanaman Modal Dalam Negeri PMDN dengan
Zefri : Penentuan Kadar Viskositas Pada Saat Diwasher IV Pada Proses Pembuatan Pulp di PT Toba Pulp Lestari, 2006 USU Repository © 2008
pemilik usaha RAJAWALI GARUDA MAS RGM, yang mengeluarkan investasi 600 milyar rupiah, namun sejak tanggal 11 Maret 1980 status berubah menjadi PMA sesuai
dengan persetujuan BKPN No. 170PIHAK-PIHAK1990. Perseroan di Jakarta atas dasar Akta Notaris Mishadi Wilamarta,SH. No. 329
tanggal 26 April 1983 dan disahkan Menteri Kehakiman dengan surat keputusan No. C2-5130-HT-0101 tahun 1983, tanggal 26 Juli 1983 didaftarkan ke Kepaniteraan
Pengadilan Negeri Kelas I-A Medan, No. 109PIHAK-PIHAK1994 keputusan tersebut diumumkan dalam Berita Dalam Negeri RI 1176 tanggal 4 Desember 1994, keputusan
tambahan No. 97. Anggaran dasar perseroan telah mengalami beberapa kali perubahan, terakhir kali
adalah dengan Akta Notaris Rahmat Santoso,SH, Notaris dari Jakarta dengan No. 258 tanggal 26 Maret 1990 dan disahkan oleh Menteri Kehakiman RI dengan surat keputusan
No. C2-2652-HNT-01-02 tanggal 13 Mei 1990 yang isinya antara lain yang mencakup modal dasar perseroan melakukan Go Publik, sehingga anggaran dasar perseroan diubah
lebih lanjut dengan Akta Notaris Rahmat Santoso,SH,No. 113 bulan Mei 1990, yang telah mendapat persetujuan Menteri Kehakiman dengan Surat Keputusan No. C2-2562-
HNT-01-04 tahun 1990 tertanggal 12 Mei 1990. PT. Inti Indorayon Utama diresmikan pada tanggal 14 Desember 1989 di
Lhokseumawe pada saat kapasitas produksi pulp adalah 165.000 tontahun. Pada tahun 1991 perusahaan melakukan diversifikasi usaha dengan mendirikan pabrik Rayon dengan
kapasitas 54.000 tontahun dan produksi perdananya tahun 1992. Atas dasar keputusan pemerintah RI pada tahun 2002, PT. INTI INDORAYON
UTAMA berubah nama menjadi PT. TOBA PULP LESTARI,Tbk untuk beroperasi
Zefri : Penentuan Kadar Viskositas Pada Saat Diwasher IV Pada Proses Pembuatan Pulp di PT Toba Pulp Lestari, 2006 USU Repository © 2008
kembali. Maka sejak 06 Februari 2003 perusahaan ini telah dioperasikan kembali untuk memproduksi pulp dan hasil produksi pabrik sampai bulan Desember 2005 telah
menghasilkan ton pulp dan sudah siap dieksport ke pasar dunia. Dasar pengoperasian pabrik adalah paradigma baru dengan menggunakan ramah lingkungan yang bersih dan
aman. Pulp termasuk polisakarida berupa selulosa yang berat molekulnya 20.000 – 40.000.
Pulp adalah bahan baku industri kertas dan rayon serat sintetis termasuk serat tiruan. Proses pembuatan pulp bertujuan untuk memisahkan serat – serat selulosa dari
komponen lain yang terdapat dari bahan berserat selulosa. Menurut Cusey, 1978, sumber utama serat selulosa terdapat dalam tumbuh –
tumbuhan. Serat selulosa sebagai bahan baku pembuatan pulp kertas dapat diperoleh dari kayu dan non kayu.
Serat selulosa dari bahan baku kayu menurut penggunaannya dapat dibagi menjadi dua golongan besar :
a. Kayu daun lebar, menghasilkan serat pendek LBKP = Laubholtz Bleach
Kraft Pulp dengan panjang serat sekitar 1,1 mm hardwood, seperti Eucalyptus Eucalyptus sp, Meranti Shorea sp, Bakau Rhizopur sp,
Kaliandar Calyandara calthyrsus, Akasia accasia mangium b.
Kayu daun jarum menghasilkan pulp serat panjang NBKP = Nadelholz Bleach Kraft Pulp dengan serat panjang sekitar 2,5 mm soft wood, seperti
Pinus Pinus sp, Agata Agathis sp.
Zefri : Penentuan Kadar Viskositas Pada Saat Diwasher IV Pada Proses Pembuatan Pulp di PT Toba Pulp Lestari, 2006 USU Repository © 2008
2.2 Komposisi Dan Sifat Kimia Kayu
Komponen kimia kayu mempunyai arti yang sangat penting, karena dapat menentukan sesuatu jenis kayu, juga dengan mengetahuinya, dapat membedakan jenis –
jenis kayu. Selain itu dapat menentukan pengerjaan dan pengolahan kayu, sehingga didapat hasil yang maksimal pada setiap pengerjaannya. Pada umumnya komponen kimia
kayu daun lebar dan kayu daun jarum terdiri atas 3 unsur : a.
unsur karbohidrat terdiri dariselulosa dan hemiselulosa. b.
Unsur non-karbohidrat terdiri dari lignin. c.
Unsur yang diendapkan dari kayu selama proses pertumbuhan dinamakan zat ekstraktif.
Distribusi komponen kimia tersebut dalam dinding kayu tidak merata. Kadar selulosa dan hemiselulosa banyak terdapat dalam dinding sekunder, sedangkan lignin
banyak terdapat dalam dinding primer dan lamela tengah. Zat ekstraktif terdapat diluar dinding sel kayu.
Tabel 1. Komposisi unsur kimia kayu Unsur
Komposisi karbon
50 Hidrogen
6 Nitrogen
0,04 - 0,10 Abu
0,02 - 0,05 Oksigen
43,85 - 43,94
Zefri : Penentuan Kadar Viskositas Pada Saat Diwasher IV Pada Proses Pembuatan Pulp di PT Toba Pulp Lestari, 2006 USU Repository © 2008
Menurut Eero Sjostrom, 1998 secara kimia kayu terdiri dari empat komponen yaitu : Selulosa, Hemiselulosa, Lignin, dan Ekstraktif. Berdasarkan perbedaan keempat
komponen dan penyusun dan jenis kayu, kayu dapat digolongkan menjadi dua golongan yaitu : kayu keras hard wood dan kayu lunaksoft wood
Tabel 2. komponen penyusun kayu komposisi
Komponen Kayu lunak soft wood kayu keras hardwood
Selulosa 40 - 44
43 – 47 Hemiselulosa
25 - 29 23 - 35
Lignin 25 - 31
16 – 24 Ekstraktif
1 - 5 2 – 8
2.2.1. Selulosa
Selulosa merupakan komponen utama dinding sel kayu yang merupakan polimer glukosa C
6
H
10
O
5 n
dimana n adalah jumlah pengulangan unit – unit glukosa atau n disebut juga sebagai derajat polimerisasi DP . Selulosa dalam kayu mempunyai derajat
polimerisasi sekitar 3500, namun pada proses pembuatan pulp, DP ini biasanya akan menurun sehingga akan menghasilkan pulp yang l;emah. Selulosa ini adalah merupakan
komponen utama dari kayu lunak dan kayu keras dan merupakan polimer dari D-glukosa.
2.2.2. Poliosa Hemiselulosa
Disamping selulosa dalam kayu maupun dalam jaringan tanaman yang lain terdapat sejumlah polisakarida yang disebut poliosa atau hemiselulosa. Nama
Zefri : Penentuan Kadar Viskositas Pada Saat Diwasher IV Pada Proses Pembuatan Pulp di PT Toba Pulp Lestari, 2006 USU Repository © 2008
hemiselulosa dapat dilasak kembali ke E. Schulze 1891 dan ini didasarkan anggapan bahwa polisakarida ini merupakan pendahulu selulosa. Meskipun dalam bidang ilmu
pengetahuan istilah hemiselulosa telah pasti, dalam bidang teknik masih sering disalah artikan. Ekstraktif yang terdapat dalam lindi alkalis dari pulp kimia terdiri atas poliosa
dan selulosa rantai pendek yang disebut hemiselulosa atau diartikan sebagai “selulosa rendah”.
Poliosa berbeda dari selulosa karena komposisi berbagai unit gula, karena rantai molekul yang membentuk poliosa dapat dibagi menjadi kelompok seperti pentosa,
hektosa, asam heksosa. Klasifikasi secara umum untuk semua karbohidrat tumbuhan diketengahkan oleh
Asprinall 1973. Sistemnya terdiri atas kelompok – kelompok berikut a.
Selulosa b.
Hemiselulosa : -
Hinan Homopolimer -
Glukomannan Heteropolimer c.
Senyawa pektin -
Galakturonan -
Arabinan -
Galaktoran atau arabinogalaktan I terutama rantai linier d.
Polisakarida lain -
Arabinogalaktan II rantai bercabang banyak e.
Glikoprotein
Zefri : Penentuan Kadar Viskositas Pada Saat Diwasher IV Pada Proses Pembuatan Pulp di PT Toba Pulp Lestari, 2006 USU Repository © 2008
Kayu lunak dan kayu keras tidak hanya berbeda dalam persentase poliosa total
tetapi juga dalam persentase masing – masing poliosa dan komposisi poliosa – poliosa
tersebut.
2.2.3. Lignin
Lignin dapat diisolosai dari kayu bekas ekstraktif sebagai sisa yang tidak larut Setelah penghilangan polisakarida dengan hidrolisis. Secara alternatif lignin dapat
dihidrolisis dan diekstraksi dari kayu atau diubah menjadi turunan yanga larut.Setelah selulosa,lignin merupakan zat organik yang banyak dan penting dalam dunia
tumbuhan.Penyatuan lignin kedalam dinding sel tumbuhan memungkinkan lignin menguasai permukaan bumi,lignin menaikkan sifat-sifat kekuatan mekanik.
Lignin merupakan komponen kimia dan morfologi yang karakteristik dari jaringan tumbuhan tinggi, dimana lignin terdapat dalam jaringan vascular yang khusus
untuk pengangkutan cairan dan kekuatan mekanik. Jumlah lignin yang terdapat dalam tumbuhan yang berbeda sangat
bervariasi.Meskipun dalam species kayu kadungan lignin berkisar antara 20 sampai 40.Disamping species kayu kandingan lignin didalam dinding sel dan kandungan lignin
pada bagian pohon yang berbeda tidak sama sebagai contoh kandungan lignin paling tinggi adalah pada batang dan paling rendah terdapat pada cabang dan kulit.Dalam
kebanyakan penggunaan kayu, lignin digunakan sebagai bagian internal kayu.
2.2.4 Ekstraktif
Ekstraktif diartikan sebagai senyawa yang terdapat dalam kayu dan merupakan senyawa-senyawa yang larut dalam pelarut organik baik bersifat polar atau nonpolar.
Zefri : Penentuan Kadar Viskositas Pada Saat Diwasher IV Pada Proses Pembuatan Pulp di PT Toba Pulp Lestari, 2006 USU Repository © 2008
Kandungan dan komposisi eksraktif berubah-ubah diantara spesies kayu tergantung pada geografi dan musim.
Komposisi ekstraktif berubah selama pengeringan kayu,terutama senyawa- senyawa tak jenuh, lemak dan asam lemak terdegradasi.Fakta ini penting untuk
memproduksi pulp karena ekstraktif tertentu dalam kayu segar mungkin menyebabkan noda kuning gangguan aneh atau penguningan pulp. Ekstraktif juga dapat
mempengaruhi kekuatan pulp, perekatan dan pengerjaan akhir kayu maupun sifat-sifat pengeringan.
Sejumlah kayu mengandung senyawa-senyawa yang dapat diekstraksi yang bersifat racun dan mencegah bakteri, jamur dan rayap. Ekstraksi lebih dapat memberikan
warna dan bau pada kayu. Salah satu ekstraktif disebut resin,suatu nama yang tidak menunjukkan senyawa kimia tertentu tetapi suatu kondisi fisik.Resin dipandang sebagai
campuran senyawa-senyawa yan berbeda yang bersifat mencegah terjadinya kristalisasi. Meskipun demikian,senyawa-senyawa berikut dapat bersifat sebagai komponen resin.
- Terpena
- Flavonoid
- Lignin
- Aromatik lain
- Stilbena
Disamping senyawa-senyawa tersebut,senyawa organik lain yang terdapat dalam ekstraktif.
- lemak
- Alkohol
Zefri : Penentuan Kadar Viskositas Pada Saat Diwasher IV Pada Proses Pembuatan Pulp di PT Toba Pulp Lestari, 2006 USU Repository © 2008
- Asam lemak
- Steroid
- Hidrokarbon tinggi
2.3 Proses Pembuatan Pulp
Kayu batangan log diangkat dengan menggunakan logging truk sampai ke area penampungan kayu wood yard, kemudian diangkat masuk ke dalam debarking drum
sehingga akan terjadi pengupasan kulit kayu. Setelah kayu keluar dari debarking drum kayu akan dibawa ke washing station untuk menghasilkan mutu chip yang diperlukan
untuk memasak pulp dan peralatan – peralatan proses. Ukuran dari chip yang tebalnya 4,0 mm dan panjang 24 mm.
Proses pemasakan kayu yang telah dibuat menjadi chip dilakukan di digester plant.Digester adalah suatu alat pemasak chip dengan menggunakan panas dan reaksi
kimia.Bahan kimia yang digunakan adalah caustic NaOH ,sulfida Na
2
S dan natrium karbonat Na
2
CO
3
yang dikenal dengan white liquor.Pemasakan biasanya dilakukan pada suhu 160 -180
C selama sekitar 120 – 180 menit. Proses kraft secara kimia sulfat . Bubur pulp hasil pemasakan dibawa ketangki penghembusan blow tank yang
berfungsi untuk menghembuskan bubur pulp menuju proses pencucian washing . Unit pencucian merupakan lanjutan dari proses pemasakan,dimana bubur kayu dari
blow tank selanjutnya mengalami proses pencucian pada unit washing, perbandingan antara cairan dan padatan dari bubur pulp sekitar 3-4 . Temperatur saat terjadi
pencucian ± 120 C.
Bubur kayu yangsudah bersih dimasukkan ketangki yang disebut unbleach tower dan dilanjutkan pada unit penyaringan dan diteruskan pada unit pemutihan.
Zefri : Penentuan Kadar Viskositas Pada Saat Diwasher IV Pada Proses Pembuatan Pulp di PT Toba Pulp Lestari, 2006 USU Repository © 2008
Pada unit pemutihan biasanya dilaksanakan secara bertahap dengan memanfaatkan bahan-bahan kimia dan kondisi berbeda pada setiap tahap yang bertujuan untuk
menghilangkan lignin,sehingga diperoleh derajat pemutihan yang tinggi. Proses pengolahan bubur pulp menjadi pulp bebrbentuk lembaran sheet
dilakukan pada pulp machine, didalam proses ini perlu membuang kandungan air sebanyak mungkin dan memproses bubur pulp menjadi lembaran pulp,kemudian pulp
yang menjadi buntalan dimasukkan kedalam truk dikirim kepelanggan yan membutuhkan.
2.4 Pencucian Washing
2.4.1. Dasar Operasi pencucian Washing
Proses pembnuatan pulp secara kimia yang dipilih oleh PT. Toba Pulp Lestari adalah proses Krafat yang berarti ikut dengan mempergunakan NaOH dan Na
2
S sebagai pemasak yang disebut lindi putih white liquor. Tujuan pencucian bubur pulp adalah :
1. Untuk membersihkan memurnikan bubur pulp dari lindi pemasaknya
2. Untuk menghemat biaya bahan kima pemasak agar dapat dipakai kembali.
3. Untuk mengumpulkan bahan – bahan yang tidak larut yang dapat dipakai kembali
sebagai bahan bakar pada tahap pemasakan. 2.5 Viskositas
Viskositas berasal dari kata visceous, beberapa bahan padat apabila dipanaskan, sebelum menjadi cair terlebih dahulu yaitu menjadi lunak dan mengalir pelan
– pelan misalnya aspal, lilin dan lain – lain . Pengalir bahan – bahan yang vieceous ini tidak seluasa proses pengaliran cairan, jadi seolah – olah cairan atau aliran itu terganggu
oleh semacam gesekkan dalam, yaitu gesekkan antara bagian yang satu sama lainnya.
Zefri : Penentuan Kadar Viskositas Pada Saat Diwasher IV Pada Proses Pembuatan Pulp di PT Toba Pulp Lestari, 2006 USU Repository © 2008
Secara umum viskositas adalah tentang ketidak leluasaa pengaliran cairan dan gas yang disebabkan oleh gesekkan antara bagian – bagian cairan dan gas tersebut.
Penetapan viskositas dapat dilakukan dengan viskosimeter Oswald dan viskosimeter hoppler.
Partikel – partikel penyusun cairan terletak berdekatan, sekalipun tidak perlu sekali bersentuhan. Cairan lebih dapat ditekan dibandingkan padatan volume bebas
yang terdapat diantara partikel – partikel penyusun cairan. Gaya – gaya inter molekul – molekul dalam cairan cukup kuat unatuk mempertahankan suatu cairan dalam volume
yang tetap. Cairan cenderung mengalir, ia menempati wadahnya dan dasar suatu wadah dan mengikuti bentuk wadahnya, cairan bersifat mengalir
Gas juga mengalir sama seperti cairan. Gas mengembang mengikuti bentuk wadahnya, bagaimana wadahnya begitulah bentuk wadahnya didalam wadah tersebut,
sehingga tidak mempunyai volume yang tetap dan bentuk yang tetap. Demikian pula karena atom dan molekulnya berjauhan, gas dapat ditekan jika gas dalam kondisi dan
keadaan STP, volume molekulnya sendiri akan menempati kurang dari 1 dari volume keseluruhan gas itu sendiri.
Sifat lain yang berhubungan atau kurang lebih berhubunngan dengan gaya tarik antar molekul, ialah viskositas yaitu kerestensian resistency cairan untuk
mengalir. Salah satu termudah untuk mengukur viskositas adalah dengan menentukan waktu yang diperlukan bagi suatu cairan untuk mengalir melalui suatu tabung kapiler
dengan panjang tertentu. Cara lain adalah dengan menentukan atau mengukur waktu yang diperlukan sebuah bola jatuh dari ketinggian tertentu suatu cairan. Sebagai mana kita
ketahui dari kehidupan sehari – hari, beberapa cairan air, etanol diaetil eter tertuang
Zefri : Penentuan Kadar Viskositas Pada Saat Diwasher IV Pada Proses Pembuatan Pulp di PT Toba Pulp Lestari, 2006 USU Repository © 2008
atau mengalir dengan mudah sekali. Lainnya seperti dengan minyak mesin yang kental, mengalir dengan malas kita katakan lebih kental . Karena kekuatan gaya tarik inter
molekul menurunnya suhu, viskositas akan naik, sebaliknya dengan menaiknya suhu maka viskositas akan juga akan menurun
Apabila suatu zat padat mengalami tegangan luncur pada benda padat itu akan terjadi suatu pergeseran. Teganganan luncur itu akan terjadi suatu pergeseran. Tegangan
luncur ini dapat didefenisikan sebagai perbandingan yang ditimbulkannya terhadap dimensi melintang L, dan dalam batas, tegangan luncur ini dapat semakin bertambah
berbanding lurus dengan regangan luncur. Sebaliknya jika dibicarakan pada fluida, tegangan luncur ini akan semakin bertambah terus tanpa batas ada tegangan,
danberdasarkan percobaan, ternyata tegangan ini tidak akan tergantung pada kecepatan perubahannya. Karena L konstan maka cepat perubahannya pergeseran.
Koefisien viskositas fluidanya atau dapat disingkatkan dengan viskositas, dapat didefenisikan sebagai perbandingan tegangan luncur yang dapat juga dapat kita rumuskan
sebagai berikut: Cepat perubahan tegangan luncur
N
Luncur Tegangan
Perubahan Cepat
Luncur Tegangan
=
=
I V
A F
F =
L V
a .
n
Viskositas suatu cairan murni atau larutan merupakan indeks hambatan aliran caiaran. Viskositas dapat diukur dengan mengukur laju aliran cairan yang melalui tabung
berbentuk silinder. Cara ini merupakan salah satu cara yang paling mudah dan dapat
Zefri : Penentuan Kadar Viskositas Pada Saat Diwasher IV Pada Proses Pembuatan Pulp di PT Toba Pulp Lestari, 2006 USU Repository © 2008
digunakan untuk cairan maupun untuk gas. Tanpa menurunkannya, suatu persamaan yang menghubungkan laju cairan melalui pipa silinder yang berjari – R dan dengan viskositas
cairan n adalah. Jumlah volume yang mengalir melalui pipa per satuan waktu
n = Viskositas cairan
v = Total volume cairan
t = Waktu yang yang dibutuhkan cairan dengan volume v untuk mengalir
melalui viskosimeter P
= tekanan yang bekerja pada caiarn L
= panjang pipa
Pada viskosimeter Oswald seperti terlihat pada gambar 3.12 yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah cairan tertentu untuk mengalir melalui pipa kapiler
dengan gaya ynag disebabkan oleh berat cairan itu sendiri. Pada percobaan sebenarnya, sejumlah tertentu cairan missal 10 cm
3
, bergantung pada ukuran viskosimeternya dipipet ke dalam viskosimeter. Caiaran kemudian di hisap melalui labu pengukur dari
viskosimeter sampai ke permukaan labuh tertinggi dari pada batas “a”. cairan kemudian dibiarkan turun. Ketika permukaan caiaran akan turun melewati batas turun. Ketika
permukaan cairan melewati batas “b”, stopwatch di matikan. Jadi waktu yang dibutuhkan cairan untuk melewati “a” dan “b” dapat ditentukan. Tekanan P merupakan perbedaaan
antara kedua terhadap aliran, aliran semacam ini disebut turbulen bergejolah. Viskositas cairan juga dapat ditentukan dengan hukum Stokes. Hukum Stokes
berdasarkan jatuhnya benda melalui medium zat cair. Benda bulat dengan radius r dan
Zefri : Penentuan Kadar Viskositas Pada Saat Diwasher IV Pada Proses Pembuatan Pulp di PT Toba Pulp Lestari, 2006 USU Repository © 2008
rapat d yang jatuh karena adanya gaya gravitasi fluida dengan rapat d
m
akan dipengaruhi gaya gravitasi sebesar :
F =
g d
d r
4 3
m 3
−
Benda yang jatuh mempunyai kecepatan yang makin lama makin besar. Pada saat kesetimabangan besarnya kecepatan benda jatuh tetap V. tetapi kesetimbangan besarnya
kecepatan benda jatuh tetap V. Menurut George G Stokes untuk benda bulat tersebut besarnya gaya gesek pada kesetimbangan :
F2 = 6 n r v F1
= F2 Maka :
N = V
9 g
d d
r 2
m 2
−
Rumus ini berlaku bila jari – jari benda yang jatuh relative besar bila dibandingkan dengan jarak antara molekul – molekul fluida.
Hukum Stokes merupakan dasar viskosimeter bola jatuh. Viskosimeter ini terdiri dari gelas silinder dengan cairan yang akan diteliti dan dimaukkan ke dalam themostat
Adapun syarat – syarat pemakaian hukum Stokes : -
Ruangan tempat medium tak terbatas -
Tidak ada turbulasi penggeliciran pada medium praktisnya ini berarti kecepatan v tidak benar
Zefri : Penentuan Kadar Viskositas Pada Saat Diwasher IV Pada Proses Pembuatan Pulp di PT Toba Pulp Lestari, 2006 USU Repository © 2008
E
vis
= energi aktivitas untuk aliran viskus T
= suhu K A
= konstanta R
= Konstanta gas - E
vis
RT = Faktor Blotzman, yaitu fraksi molekul cair yang memiliki energi besar untuk mengalir
Persamaan diatas diplotkan dengan log sebagai sumbu Y dan 1T sebagai sumbu X, akan diperoleh untuk air bukan merupakan garis lurus karena adanya
perubahan dalam struktur bila suhu dinaikan. Nilai E
vis
suatu cairan biasanya kurng 13 sampai ¼ kali nilai entalpi penguapan cairan yang sama.
Apabila suatu fluida mengalir dalam sebuah pipa sifaat – sifat fluida dan radius pipa, maka sifat aliran menjadi sangat rumit. Didalam lapisan sangat tipis sekali yang
bersebelahan dengan dinding pipa disebut lapisan batas, alirannya masih laminer. Diluar lapisan batas gerak fluida sangat tidak teratur. Didalam fluida arus pusar timbul
disetempat yang memperbesar tahanan F = 6 rc
F = frictional resistance =
viskositas r
= jari – jari v = kecepatan yaitu jarak di tempuh per satuan waktu.
Zefri : Penentuan Kadar Viskositas Pada Saat Diwasher IV Pada Proses Pembuatan Pulp di PT Toba Pulp Lestari, 2006 USU Repository © 2008
Gambar. Viskositas Hoppler Pada kesetimbangan, gaya ke bawah m = mo g sama dengan frictional
resistance sehingga, M = massa bola logam
M
o
= massa cair yang dipindahkan oleh bola logam G = kontanta gravitasi
Zefri : Penentuan Kadar Viskositas Pada Saat Diwasher IV Pada Proses Pembuatan Pulp di PT Toba Pulp Lestari, 2006 USU Repository © 2008
BAB III METODOLOGI