Pengaruh Konsentrasi Alkali Aktif Terhadap Viskositas Pulp Yang Belum Diputihkan Pada Unit Digester Di PT Toba Pulp Lestari Tbk, Porsea

(1)

PENGARUH KONSENTRASI ALKALI AKTIF TERHADAP

VISKOSITAS PULP YANG BELUM DIPUTIHKAN PADA UNIT

DIGESTER di PT TOBA PULP LESTARI Tbk, PORSEA

KARYA ILMIAH

JUNITA MAYARISTA SIMANULLANG

052401082

DEPARTEMEN KIMIA

PROGRAM STUDI D-3 KIMIA ANALIS

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2008

(2)

PENGARUH KONSENTRASI ALKALI AKTIF TERHADAP

VISKOSITAS PULP YANG BELUM DIPUTIHKAN PADA UNIT DIGESTER di PT TOBA PULP LESTARI Tbk, PORSEA

KARYA ILMIAH

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahlimadya

JUNITA MAYARISTA SIMANULLANG 052 401 082

DEPARTEMEN KIMIA

PROGRAM STUDI D-3 KIMIA ANALIS

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2008

(3)

PERSETUJUAN

Judul : PENGARUH KONSENTRASI ALKALI AKTIF

TERHADAP VISKOSITAS PULP YANG BELUM DIPUTIHKAN PADA UNIT DIGESTER di PT TOBA PULP LESTARI, Tbk PORSEA

Kategori : KARYA ILMIAH

Nama : JUNITA MAYARISTA SIMANULLANG

Nomor Induk Mahasiswa : 052 401 082

Program Studi : D-3 KIMIA ANALIS

Departemen : KIMIA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM

Disetujui di

Medan, Juli 2008

Ketua Departemen Kimia FMIPA USU Pembimbing

Dr. Rumondang Bulan, MS Dra. Saur Lumban Raja, M. Si

(4)

PERNYATAAN

PENGARUH KONSENTRASI ALKALI AKTIF TERHADAP

VISKOSITAS PULP YANG BELUM DIPUTIHKAN PADA UNIT DIGESTER Di PT TOBA PULP LESTARI, Tbk PORSEA

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

Medan, Juli 2008

JUNITA MAYARISTA SIMANULLANG 052 401 082

(5)

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan karunia yang diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan Karya Ilmiah ini tepat pada waktunya.

Ucapan terimakasih saya ucapkan kepada Dra. Saur Lumban Raja, M. Si atas segala bantuan dan arahan serta dukungannya kepada penulis dalam menyelesaikan karya ilmiah ini. Terimakasih juga penulis ucapkan kepada Ketua Departemen Kimia Dr. Rumondang Bulan, MS atas bantuan dan arahannya kepada penulis. Tidak lupa juga penulis ucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada ayahanda Drs. P. Simanullang dan ibunda M. Simamora yang telah membantu penulis baik materil, moril dan doa. Kepada keluarga Bang Henry Simanullang, kepada kawan-kawan Kimia analis 2005, khususnya Desona, Indri, Edi, Febri, Deswenty, Erista. Tak lupa juga penulis mengucapkan terimakasih kepada Pak Arlodis Nainggolan selaku pembimbing PKL dan seluruh staff karyawan PT Toba Pulp Lestari yang telah membantu penulis dalam melakukan analisis. Dan tak lupa saya ucapkan terimakasih buat seseorang yang selalu setia memberi dukungan dan motivasi bagi penulis.Dan kepada semua pihak yang tidak dapa penulis sebutkan satu persatu, semoga Tuhan memberkati.

(6)

ABSTRAK

Kualitas pulp yang dihasilkan ditentukan oleh proses pemasakan, dimana salah satu faktor yang mempengaruhi proses pemasakan adalah konsentrasi cairan pemasak, yang terdiri dari NaOH dan Na2S yang disebut alkali aktif, yang dinyatakan dengan gram per

liter. Konsentrasi alkali aktif yang terlalu tinggi akan merusak selulosa dan hemiselulosa. Dan konsentrasi alkali aktif yang terlalu rendah akan menyebabkan hasil pemasakan tidak sempurna. Besar kecilnya tingkat degredasi selulosa dan hemiselulosa dapat ditentukan dengan viskosimetri, dengan menggunakan viskometer Ostwald. Viskositas yang tinggi menunjukkan tingkat degredasi yang rendah dan rendemen pulp yang dihasilkan tinggi, viskositas yang rendah menunjukkan tingkat degredasi yang besar, rendemen pulp yang dihasilkan rendah, sehingga kualitas pulp buruk. Dari hasil analisis diperoleh bahwa viskositas pulp yang dihasilkan oleh PT Toba Pulp Lestari Tbk sudah memenuhi standard, yaitu antara 22-35 cP dan konsentrasi alkali aktif yang dipakai yaitu 100-108 g/l.

(7)

THE EFFECT OF ACTIVE ALKALI ON VISCOSITY OF UNBLEACH PULP IN TOBA PULP LESTARI Tbk

ABSTRACT

The pulp quality which produced is determined by cooking process,where the factor which influenced the cooking process is white liquor concentrate which consist of NaOH and Na2S is called active alkali that expressed in grams per liter. The higher

concentrate will destroy the celulosa and hemicelulosa, the lower concentrate of active alkali will had unperfect result cooking of chip. The average of celulosa and hemicelulosa degradation level are determined in viscosimetry by using Ostwald viscometer. The high of viscosity shows the low degradation level and result the high pulp rendement, the low of viscosity shows the high degradation level. It makes the quality of pulp bad. From the result analysis gotten all the viscosity of pulp which is produced by PT Toba Pulp Lestari Tbk has fulfilled the standard. It is about 22-35 cP, where the concentrate of active alkali is 100-108 g/l.

(8)

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan ii

Pernyataan iii

Penghargaan iv

Abstrak v

Abstract vi

Daftar Isi vii

Daftar Tabel viii

BAB 1 PENDAHULUAN 1

1.1Latar Belakang 1

1.2Permasalahan 3

1.3Tujuan 3

1.4Manfaat 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 4

2.1 Kayu 4

2.1.1 Selulosa 6

2.1.2 Hemiselulosa 7

2.1.3 Lignin 8

2.2 Proses Pembuatan Pulp 8 2.3 Uraian Proses Pembuatan Pulp 10

2.3.1 Pengisian Chip 10

2.3.2 Tahap Prehidrolisis 11

2.3.3 Pengisian Liquor 11 2.3.4 Pemasakan Dengan Proses Kraft 12 2.3.5 Pengeluaran Pulp dari Digester 13

2.4 Titrasi Asam-Basa 13

2.4.1 Indikator Asam-Basa 15

2.4.2 Analisa Soda Kaustik 16

2.5 Viskositas 17

2.6 Penentuan Viskositas dengan metode Ostwald 18

BAB 3 METODOLOGI 19

3.1 Alat dan Bahan 19

3.1.1 Alat 19

3.1.2 Bahan 20

3.2 Prosedur 20

3.1.1 Pengujian Alkali Aktif 21

(9)

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 24

4.1 Data Percobaan 24

4.2 Pembahasan 25

4.2.1 Perhitungan 25

4.2.2 Reaksi Percobaan 27

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 31

5.1 Kesimpulan 31

5.2 Saran 31

DAFTAR PUSTAKA DAFTAR TABEL

(10)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1 2

(11)

ABSTRAK

(12)

THE EFFECT OF ACTIVE ALKALI ON VISCOSITY OF UNBLEACH PULP IN TOBA PULP LESTARI Tbk

ABSTRACT

(13)

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bahan baku untuk pembuatan pulp, kertas ,dan rayon selulosa adalah sangat penting dalam bentuk serat. Serat tersebut banyak dijumpai seperti kayu, bambu ,jerami dan sebagainya. Bahan ini dapat digunakan untuk membuat pulp dengan cara proses mekanik dan kimia atau dengan cara menggabungkan kedua proses ini dan tergantung pada hasil akhir yang diperlukan. Kebanyakan komponen kimia dari kayu tersebut selulosanya mencapai 50%, lignin 30% dan 20% zat pengotor non selulosa.

Tujuan utama proses pembuatan pulp adalah untuk membebaskan selulosa dari berbagai jenis bahan mentah yang tidak diinginkan. Proses pemasakan pulp secara kimia yang dipilih oleh PT Toba Pulp Lestari Tbk adalah alkali sulfat atau disebut juga proses

kraft yang menggunakan pencampuran NaOH dan Na2S yang disebut dengan white

liquor atau cairan pemasak. Bahan baku utama yang digunakan adalah kayu lembut (soft wood) yaitu Pinus Merkussi dan kayu keras (hard wood) yaitu Eucalyptus. Kedua jenis

kayu tersebut akan menghasilkan produk pulp yaitu Prehydrolysis Kraft Pulp (DKP) dan

Fully Bleached Kraft Pulp (BKP).

Prehydrolysis Kraft Pulp digunakan untuk produksi serat rayon sementara Fully

Bleached Kraft Pulp digunakan untuk pembuatan kertas. Proses Prehydrolysis Kraft Pulp

menghasilkan kemurnian yang tinggi bila dibandingkan dengan Fully Bleached Kraft

Pulp. Prehydrolysis Kraft Pulp ada 2 tahap langkah proses (langkah prehidrolisis diikuti

dengan kraft cooking) dan menghasilkan 35% pulp. Fully Bleached Kraft pulp terdiri dari satu tahap kraft cooking dan memproduksi 45% pulp. Dalam proses pembuatan pulp

(14)

kraft bahan kimia aktif terdiri dari NaOH dan Na2S. Komponen yang aktif dalam cairan

pemasak adalah ion hidroksil dan ion hidrosulfida, kedua ion ini berasal dari NaOH dan Na2S. Untuk menyelesaikan suatu proses pemasakan pada waktu yang relatif singkat,

biasanya ditambahkan larutan pemasak atau alkali yang jumlahnya sedikit berlebih . Kelebihan alkali ini juga bermanfaat untuk menjaga pH dalam digester agar tidak turun diharapkan pH antara 13-14, dimana lignin yang terlarut akan meresap atau menggumpal kembali masuk ke dalam serat. Kalau jumlah alkali yang dimasukkan lebih banyak maka akan meningkatkan kecepatan reaksinya, sehingga waktu pemasakan lebih singkat. Tetapi dengan bertambahnya jumlah atau kekuatan alkali yang dimasukkan maka akan mengurangi rendemen pulp karena jumlah hemiselulosa yang terlarut bertambah. Reaksi kimia terjadi antara alkali aktif dan komponen-komponen dari kayu tersebut. Semua zat kimia dikonsumsi bersama karbohidrat dan kekuatan pulp ditentukan dengan tingkat selulosa dan hemiselulosa yang terdegredasi. Dengan adanya Na2S menghasilkan

ion hidrosulfida yang berfungsi untuk menghilangkan lignin sehingga menghasilkan

pulp yang lebih kuat. (PT. TPL, 2002)

Oleh karena itu pemakaian alkali aktif perlu diperhatikan untuk memperoleh pulp dengan kualitas yang baik, dimana salah satu penentu kualitas pulp yang dipakai adalah dengan menentukan viskositas pulp, yang menunjukkan tingkat degredasi selulosa dan hemiselulosa dalam pulp. Nilai viskositas yang diharapkan di PT Toba Pulp Lestari Tbk, Porsea adalah sebesar 22-35 cP. Berdasarkan uraian diatas penulis tertarik untuk membahas pengaruh konsentrasi alkali aktif (cairan pemasak) terhadap viskositas pulp yang belum diputihkan di unit digester yang dilakukan dengan proses Prehydrolysis

(15)

1.2 Permasalahan

Pada proses pemasakan chip didalam digester pengaruh pemakaian alkali aktif (cairan pemasak) terhadap kualitas pulp yang akan dihasilkan dipengaruhi oleh proses pengrusakan /degredasi selulosa dan hemiselulosa, yang dinyatakan dengan viskositas

pulp. Dalam hal ini akan dianalisis bagaimana pengaruh konsentrasi alkali aktif

terhadap viskositas.

1.3 Tujuan

Untuk mengetahui pengaruh konsentrasi alkali aktif yang digunakan terhadap viskositas pulp pada proses pembuatan pulp.

1.4 Manfaat

Memberikan informasi mengenai pengaruh konsentrasi alkali aktif yang digunakan dalam proses pembuatan pulp terhadap kualitas pulp yang dihasilkan dengan menentukan viskositas pulp.

(16)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kayu

Kayu adalah suatu karbohidrat yang tersusun terutama atas karbon, hidrogen dan oksigen. Kayu mengandung senyawa anorganik yang tetap tinggal setelah terjadi pembakaran pada suhu tinggi pada kondisi oksigen yang melimpah, residu semacam ini dikenal sebagai abu.

Tabel 1: Komposisi Kayu

Unsur % berat kering

Karbon 49

Hidrogen 6

Oksigen 44

Nitrogen Sedikit

Abu 0,1

( Sumber: Haygreen,1993)

Unsur –Unsur penyusun kayu tergabung dalam sejumlah senyawa organik : selulosa, hemiselulosa dan lignin. (Haygreen,1993)

Kayu yang berasal dari berbagai jenis pohon memiliki sifat yang berbeda-beda, bahkan dalam satu pohon bagian ujung dan pangkalnya berbeda. Oleh karena itu sebelum kayu digunakan untuk kepentingan industri ada baiknya jika sifat-sifat kimia dan fisika dari kayu tesebut diketahui.

(17)

a. Sifat-sifat fisika kayu

Beberapa hal yang tergolong sifat fisika kayu antara lain: berat jenis, warna, dan higroskopik.

• Berat jenis kayu

Kayu memiliki berat jenis yang berbeda-beda, makin besar berat jenis suatu kayu umumnya makin kuat kayunya. Berat jenis ditentukan oleh tebal dinding sel, kecilnya rongga sel yang membentuk pori-pori. Umumnya berat jenis kayu ditentukan berdasarkan berat kayu kering tanur atau kering udara dan volume kayu yang mengandung kadar air.

• Warna

Warna yang terdapat pada kayu berbeda-beda hal ini disebabkan oleh zat-zat pengisi warna dalam kayu. Warna suatu jenis kayu dapat dipengaruhi oleh: tempat di dalam lingkaran tahunan, umur pohon, kelembaban udara.

• Higroskopik

Kayu memiliki sifat higroskopik, dapat menyerap atau melepaskan air. Makin lembab udara disekitarnya, akan makin tinggi kelembaban kayu, sampai tercapai keseimbangan dengan lingkungannya. Masuk keluarnya air dari kayu menyebabkan kayu itu basah atau kering.

(18)

Komponen kimia di dalam kayu memiliki arti penting, karena menentukan kegunaan sesuatu jenis kayu. Komposisi kimia kayu dapat menentukan pengolahan kayu sehingga diperoleh hasil yang maksimal. Pada umumnya komponen kimia kayu ada 3 bagian yaitu:

1. Karbohidrat : selulosa dan hemiselulosa 2. Non karbohidrat: lignin

3. Komponen yang diendapkan dalam kayu selama proses pertumbuhan: zat ekstraktif (Dumanauw,1993)

2.1.1 Selulosa

Didalam kayu, selulosa tidak hanya disertai dengan poliosa (hemiselulosa) 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). Dengan menggunakan berbagai bahan kimia dalam pembuatan pulp, seperti pengaruh sifat asam, netral, atau sifat alkalis, dan pengaruh tekanan, diperoleh pulp dengan sifat-sifat yang berbeda. (Fengel, 1995)

Selulosa dibuat langsung dari unit-unit glukosa. Sebagai langkah pertama dalam proses tersebut, pohon mengangkut glukosa ke pusat-pusat pengolahan yang terletak pada pucuk-pucuk cabang dan akar dan ke lapisan kambium yang menyelubungi batang utama, cabang dan akar. Glukosa mengalami modifikasi secara kimia dengan dipindahkannya satu molekul air dari setiap unit dan terbentuklah satu anhidrid glukosa: C6H12O6 – H2O = C6H10O5 (anhidrid glukosa). Anhidrid glukosa kemudian saling

bersambungan ujung-ujungnya membentuk polimer berantai panjang yaitu selulosa (C6H10O5)n dengan n derajat polimerisasi sama dengan 500-1000. Pada selulosa unit-unit

(19)

anhidrid glukosa dihubungkan dengan ikatan kimia tipe β; komponen-komponen karbohidrat seperti pati dihubungkan tipe α. Selulosa α merupakan kualitas selulosa yang paling tinggi, yang memenuhi syarat untuk digunakan sebagai bahan baku utama pembuatan propilen dan atau bahan peledak. Sedangkan selulosa kualitas dibawahnya digunakan sebagai bahan baku industri kertas dan industri kain (serat rayon).

2.1.2 Hemiselulosa

Glukosa adalah gula terpenting yang dihasilkan oleh proses fotosintesis. Disamping itu, gula-gula lain dengan 6-karbon seperti galaktosa dan manosa dan gula-gula dengan 5-karbon seperti xilosa dan arabinosa juga diproduksi didalam daun. Gula-gula ini, dan gula-gula yang lain, bersama-sama dengan glukosa, dipergunakan untuk mensintesiskan polimer-polimer dengan berat molekul yang relatif rendah yang disebut hemiselulosa. Sebagian besar hemiselulosa merupakan polimer-polimer dengan rantai bercabang, berbeda dengan polimer rantai selulosa yang berantai lurus, dan umumnya tersusun atas 150 anhidrid gula sederhana atau lebih rendah.

2.1.3 Lignin

Lignin merupakan zat organik polimer yang banyak dan penting dalam dunia tumbuhan. Lignin menaikkan sifat – sifat kekuatan mekanik tanaman. Lignin merupakan komponen kimia dengan morfologi yang karakteristik dari jaringan tumbuhan.

Lignin adalah suatu polimer yang sangat kompleks dengan berat molekul yang tinggi, tersusun atas unit-unit fenilpropan. Meskipun tersusun atas karbon, hidrogen, dan oksigen, lignin bukanlah suatu karbohidrat dan bahkan tidak ada hubungannya dengan

(20)

golongan senyawa tersebut. Lignin adalah suatu fenol. Lignin sangat stabil dan sukar dipisahkan dan mempunyai bentuk yang bermacam-macam akibatnya susunan lignin di dalam kayu tetap tidak menentu. Lignin terdapat di antara sel-sel, lignin yang berfungsi sebagai perekat untuk mengikat sel-sel bersama-sama. Dalam dinding sel, lignin sangat erat kaitannya dengan selulosa dan berfungsi untuk memberikan ketegaran pada sel. (Haygreen,1993)

Dalam pembuatan pulp dan pengelantangan, lignin dilepaskan dari kayu dalam bentuk terdegredasi dan berubah yang merupakan sumber karbon lebih dari 35 juta ton tiap tahun diseluruh dunia yang sangat potensial untuk keperluan kimia dan energi. (Fengel,1995)

2.2 Proses Pembuatan Pulp

Pemisahan serat selulosa dari bahan-bahan yang bukan serat didalam kayu dapat dilakukan dengan berbagai macam proses yaitu:

a.Proses Mekanik

Dalam proses pembuatan pulp secara mekanik pemisahan serat dilakukan dengan cara menggunakan tenaga mekanik. Proses ini dilakukan dengan menggerinda 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.

(21)

Proses semikimia 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 sulfit.

c. Proses Kimia

Bahan –bahan yang terdapat ditengah lapisan kayu akan dilarutkan agar serat cepat terlepas dari zat-zat yang mengikatnya. Hal yang merugikan pada proses ini adalah rendemen yang rendah yaitu 45-55 %.

Proses kimia dibagi menjadi tiga kategori: 1. Proses Soda

2. Proses Sulfat 3. Proses Sulfit

Dalam proses soda, kayu dimasak dengan larutan NaOH. Larutan sisa pemasakan dipekatkan dan kemudian dibakar, yang akan menghasilkan NaOH .Disebut “ proses soda” karena bahan kimia yang ditambahkan kedalam prosesnya berupa natrium karbonat. Pada proses sulfit, larutan pemasak yang dipakai adalah asam-asam yang mengandung sulfur dari logam alkali atau alkali tanah berupa sulfit. Proses sulfat adalah proses pembuatan pulp yang paling banyak digunakan saat ini atau disebut juga proses

kraft. (PT.TPL,2003)

2.3 Uraian Proses Pembuatan Pulp

Pulp terdiri dari komponen senyawa organik, antara lain selulosa, hemiselulosa, lignin,

dan zat ekstraktif dalam jumlah yang kecil. Serat selulosa yang berasal dari bahan baku kayu menurut beberapa ahli dibagi dalam 2 bagian yaitu:

(22)

2.Kayu berdaun jarum ( kayu lunak)

Kayu berdaun lebar memiliki serat selulosa yang pendek dan kayu berdaun jarum memilki serat selulosa yang lebih panjang. Contoh kayu berserat pendek yaitu

Eucalyptus, kayu dengan serat panjang terdapat pada Pinus Merkussi.

Proses pemasakan pulp meliputi : pengisian chip, tahapan prehidrolisis, pengisian larutan pemasak, pemasakan dengan proses kraft, mengeluarkan pulp yang sudah masak dari dalam digester.

2.3.1 Pengisian Chip

Chip diangkut ke digester dari tempat penyimpanan atau lapangan chip dengan

menggunakan conveyor. Pengisian chip kedalam digester merupakan langkah awal dari proses pemasakan dan merupakan satu pekerjaan yang sangat penting pada proses pembuatan pulp. Digester yang tidak penuh misalnya, akan mengurangi jumlah pulp yang akan dihasilkan digester, sebaliknya digester yang terlalu penuh akan mengakibatkan kesulitan pada peredaran cairan pemasak dan pada saat blow.

Sebelum pengisian chip dimulai harus dilaksanakan hal-hal sebagai berikut: 1. Digester harus dalam keadaan kosong dan katup blow nya harus sudah ditutup 2. Top cover (tutup atas) pada posisi terbuka

(23)

2.3.2 Tahap Prehydrolysis

Pada proses Prehydrolysis Kraft pulp, prehidrolisis merupakan tahapan awal dari proses pemasakan setelah pengisian chip. Untuk membuat serat rayon dibutuhkan pulp dengan kemurnian yang sangat tinggi, prehidrolisis dimaksudkan untuk mengolah terlebih dahulu serpihan kayu sebelum dimasak dengan alkali, pada proses ini, kandungan– kandungan yang bukan selulosa yang terdapat dalam kayu, seperti selulosa yang terpotong-potong dan karbohidrat rantai pendek yang disebut hemiselulosa akan dikeluarkan dari dalam serpihan kayu. Pada proses pemasakan alkali di tahap berikutnya akan diperoleh pulp dengan kemurnian yang lebih tinggi. Proses prehidrolisis dipertahankan pada temperatur 1650C dan tekanan 6,0 kg/cm2 gauge selama 60 menit. Setelah itu dilakukan pengeluaran gas (blow) selama 15-20 menit sampai tekanan dalam

digester 1,0 kg/cm2 gauge.

2.3.3 Pengisian Liquor (cairan pemasak)

Pada proses Prehydrolysis Kraft pulp pengisian liquor dilakukan setelah prehidrolisis. Larutan pemasak panas yang dimasukkan ke dalam digester dengan temperatur 1200C harus dengan perbandingan yang sesuai sebagai mana dibutuhkan untuk pemasakan dan

black liquor penambah sebagai pengencer juga harus dengan perbandingan yang sesuai.

Penambahan cairan pemasak didasarkan pada persentase bahan kimia yang dibutuhkan untuk memasak dengan berat kering kayu yang dimasukkan. Persentase ini juga tergantung dari seberapa jauh kita akan mengurangi kandungan lignin dari dalam kayu. Misalnya untuk memproduksi Prehydrolysis Kraft Pulp dengan kemurnian yang tinggi, alkali yang dimasukkan per berat kering kayu adalah 19 % alkali aktif , dimana untuk

(24)

Fully Bleached Kraft Pulp itu hanya sekitar 17,5 % alkali aktif sebagai Na2O. Alkali aktif

yang dimasukkan dalam digester adalah untuk melarutkan komponen / pengotor bukan selulosa yang ada dalam kayu. Kekuatan / konsentrasi dan sulfiditas dari pada cairan pemasak juga merupakan hal yang sangat penting. Konsentrasinya dinyatakan dalam gram per liter dari alkali aktif (NaOH + Na2S) sebagai Na2O. Kalau konsentrasi cairan

pemasaknya rendah maka proses penghilangan lignin akan menjadi kurang baik sehingga menghasilkan banyak reject (serpihan kayu yang tidak masak), sebaliknya kalau konsentrasinya terlalu tinggi maka serat selulosa juga akan terserang dan rusak yang berakibat pada rendahnya kekuatan dan rendemen pada pulp.

2.3.4 Pemasakan dengan Proses Kraft

Proses pemasakan secara kraft dilaksanakan setelah penambahan cairan pemasak 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 kualitas pulp, jika chip dimasak dalam jangka waktu yang terlalu lama, maka akan dihasilkan pulp dengan kualitas rendah dan dengan rendemen yang rendah. Temperatur yang optimum untuk pemasakan adalah 1700C. Temperatur dibawah 1700C tidak berpengaruh terhadap kualitas pulp, tetapi diatas 1800C akan mulai terjadi pemutusan rantai dari serat-serat selulosa .

(25)

Tujuan utama pada pengoperasian blowing adalah untuk mengeluarkan atau blow semua isi digester kedalam tangki penampung (blow tank). 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 menampung pulp yang akan diblow. Hal penting yang perlu diperhatikan adalah memastikan bahwa sistem daur ulang panas sewaktu blow sudah siap untuk beroperasi untuk menampung uap yang dihasilkan blow dan mengembunkannya. (PT.TPL,2003)

2.4 Titrasi Asam-Basa

Titrasi asam-basa sering disebut asidimetri-alkalimetri, sedang untuk titrasi atau pengukuran lainlain sering juga dipakai akhiran –ometri menggantikan –metri, kata

-metri berasal dari bahasa Yunani dan berarti ilmu, proses, atau seni mengukur.

Asidimetri dapat diartikan pengukuran jumlah asam ataupun pengukuran dengan asam, dimana yang diukur adalah jumlah basa atau garam. Secara umum asidimetri dan alkalimetri diartikan titrasi yang menyangkut reaksi dengan asam dan / atau basa ,diantaranya:

1. Asam kuat- basa kuat 2. Asam kuat- basa lemah 3. Asam lemah- basa kuat

4. Asam kuat- garam dari basa lemah 5. Basa Kuat- garam dari asam lemah

Larutan yang dititrasi dalam asidimetri-alkalimetri mengalami perubahan pH, misalnya bila larutan asam dititrasi dengan basa, maka pH larutan mula-mula rendah dan selama

(26)

titrasi terus-menerus naik. Bila indikator pH kita gunakan untuk menunjukkan titik akhir titrasi maka indikator harus berubah warna tepat pada saat titrant menjadi ekivalen dengan titrat agar tidak terjadi kesalahan titrasi dan perubahan warna itu harus terjadi

secara mendadak agar tidak ada keragu-raguan kapan titrsi harus dihentikan. (Harjadi,1993)

Untuk menentukan basa digunakan larutan baku asam kuat misalnya HCl, sedangkan untuk menentukan asam digunakan larutan baku basa kuat misalnya NaOH. Titik akhir titrasi biasanya ditetapkan dengan bantuan perubahan warna indikator asam-basa yang sesuai atau dengan bantuan peralatan misalnya potensiometer, konduktometer. Titrasi asam-basa dapat dianggap sebagai interaksi pasangan asam-basa berpasangan menurut Bronsted-Lowry, yaitu:

Asam1 + Basa2 = Basa1 + Asam2

Bila titrasi dilakukan dalam pelarut air, maka perpindahan proton selalu dinyatakan melalui molekul air. Akibatnya persamaan umum untuk titrasi asam-basa dalam pelarut air ditulis sebagai persamaan reaksi antara ion hidronium dan ion hidroksida:

H3O+ + OH- = H2O + H2O

Selama proses titrasi pH larutan berubah perlahan-lahan. (Rivai,1995)

2.4.1 Indikator Asam-Basa

Indikator asam-basa ialah zat yang dapat berubah warna bila pH lingkungannya berubah. Warna dalam keadaan asam dinamakan warna asam dari indikator dan warna dalam keadaan basa disebut warna basa. Akan tetapi harus dimengerti bahwa asam dan basa

(27)

disini tidak berarti pH kurang atau lebih dari tujuh. Asam berarti pH lebih rendah dan basa berarti pH lebih besar dari trayek indikator. Setiap indikator asam-basa memiliki trayek pH sendiri demikian pula warna asam dan basanya .

Tabel 2 : Beberapa indikator Asam - basa No Indikator

Perubahan warna dengan peningkatan pH Trayek pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Asam Pikrat Timol biru 2,6 Dinitrofenol Metil kuning Bromfenol biru Metil orange Bromkresol biru Metil merah Litmus Metil ungu p-Nitrofenol Bromkresol ungu Bromtimol biru Netral merah Fenol merah p-α-Naftolftalein

Tak berwarna ke kuning Merah ke kuning Tak berwarna ke kuning

Merah ke kuning Kuning ke biru Merah ke kuning

Kuning ke biru Merah ke kuning

Merah ke biru Ungu ke hijau Tak berwarna ke kuning

Kuning ke ungu Kuning ke biru Merah ke kuning Kuning ke Merah Kuning ke biru

0,1-0,8 1,2-2,8 2,0-4,0 2,9-4,0 3,0-4,6 3,1-4,4 3,8-5,4 4,2-6,2 4,5-8,3 4,8-5,4 5,0-7,0 5,2-6,8 6,0-7,6 6,8-8,0 6,8-8,4 7,0-9,0

(28)

17 18 19 20 Phenolphtalein Timolftalein Alizarin kuning R 1,3,5-Trinitrobenzen

Tak berwarna ke merah Tak berwarna ke biru Kuning ke merah lembayung

Tak berwarna ke orange

8,0-9,6 9,3-10,6 10,1-12,0 12,0-14,0 ( Sumber: Hardjadi, 1993)

Kegunaan dari titrasi asam–basa adalah untuk menentukan zat –zat anorganik , organik dan biologis yang tak terbilang jumlahnya, bersifat asam- basa.

Beberapa unsur penting dalam bahan organik dan biologis dapat ditentukan secara tidak langsung dengan titrasi asam-basa. Umumnya unsur – unsur ini non metal, misalnya penentuan nitrogen dan belerang dalam bahan organik. (Harjadi.W,1993)

2.4.2 Analisa Soda Kaustik

Salah satu metode yang dapat digunakan untuk menganilisis soda kaustik, alkali total (Karbonat + Hidroksida) ditetapkan dengan titrasi asam standar dengan menggunakan metil orange sebagai indikator. Dalam porsi larutan yang kedua, karbonat diendapkan dengan larutan BaCl2 yang sedikit berlebih dan tanpa penyaringan larutan dititrasi

dengan menggunakan phenolphtalein sebagai indikator titrasi yang terakhir ini memberi kandungan hidroksida dan dengan mengurangkan ini dari titrasi yang pertama, diperoleh volume asam untuk karbonat:

Na2CO3 + BaCl2 BaCO3 + 2NaCl (Basset.J,1994)

(29)

Viskositas suatu cairan murni atau larutan merupakan indeks hambatan alir cairan. Cairan mempunyai gaya gesek yang lebih besar untuk mengalir dari pada gas sehingga cairan mempunyai koefisien viskositas yang lebih besar dari pada gas. (Sukardjo,1997) Dalam SI satuan untuk viskositas adalah N s/m2 = Pa s, sedangkan menurut sistem CGS satuan viskositas adalah Poise (1 poise = 0,1 Pa s) yang setara dengan dyne s/cm2. Viskositas sering juga dinyatakan dalam sentipoise (1 Poise = 100 cP). (Yazid,2005) Faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas adalah tekanan, temperatur, konsentrasi.

• Tekanan

Viskositas cairan naik dengan bertambahnya tekanan, hal ini disebabkan jumlah lubang berkurang, sehingga bagi molekul lebih sukar untuk bergerak keliling satu terhadap yang lain.

• Temperatur

Viskositas cairan akan turun dengan naiknya temperatur. Pemanasan zat cair menyebabkan molekul-molekulnya memperoleh energi. Molekul-molekul cairan akan bergerak sehingga gaya interaksi antar molekul melemah. Dengan demikian viskositas cairan akan turun dengan naiknya temperatur. (Sukardjo,1997)

• Konsentrasi

Umumnya larutan yang konsentrasinya tinggi, viskositasnya juga tinggi. Sebaliknya larutan yang konsentrasinya rendah viskositasnya juga rendah. (Yazid,2005)

(30)

2.6 Penentuan viskositas dengan metode Ostwald

Pada metode Ostwald yang diukur adalah waktu yang diperlukan oleh sejumlah tertentu cairan untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri. Pada percobaan, sejumlah tertentu cairan dipipet ke dalam viskometer. Cairan kemudian diisap melalui labu pengukur dari viskometer sampai permukaan cairan lebih tinggi dari batas “a”. Cairan dibiarkan turun. Ketika permukaan cairan turun melewati batas “a”, stopwatch kemudian dinyalakan . Dan ketika cairan turun melewati batas “b”, stopwatch dimatikan. Jadi waktu yang dibutuhkan cairan untuk melewati jarak antara “a” dan “b” dapat ditentukan. Tekanan P merupakan perbedaan tekanan antara kedua ujung pipa U dan besarnya diasumsikan sebanding dengan berat jenis cairan. (Bird Tony,1993)

(31)

BAB 3 METODOLOGI

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1. Alat

- Pipet volum 2ml - Gelas kimia - Pipet tetes

- Buret digital 50 ml - Neraca analitis - Corong Buchner - Vakum sheet

- Saringan / screener 35-40 mesh - Oven

- Stopwatch - Desikator - Shaker

-Viskometer Cannon Fenske - Blender

- Lampu UV - Boll pipet

(32)

- Sampel cairan pemasak

- BaCl2 10 % p.a E Merck

- Indikator Phenolptahalein p.a E Merck

- HCl 0,5 % p.a E Merck

- Formaldehida 40 % p.a E Merck

- Indikator Metil orange p.a E Merck

- Sampel bubur pulp - Air destilasi - Air demineralisasi

- Etanol p.a E Merck

- CED (Cupri Etilen Diamin) p.a E Merck

3.2 Prosedur Kerja

Penyediaan sample

- Diambil sample lindi putih (cairan pemasak ) yang berasal dari unit caustizer atau dari tempat penyimpanan lindi putih

- Sampel dialirkan melalui keran ke dalam tempat penampungan.

- Dibiarkan sampel mengalir selama beberapa menit untuk memastikan sample bebas dari zat pengotor.

(33)

3.2.1. Pengujian alkali aktif

- Dipipet 2 ml sampel (cairan pemasak) dan dimasukkan kedalam erlenmeyer 250 ml dan ditambahkan air destilat sebanyak 50 ml

- .Ditambahkan 25 barium klorida (BaCl2) 10% dan

- Ditambahkan beberapa tetes indikator Phenolphtalein (PP)

- Diaduk sampel dan dititrasi dengan asam klorida(HCl) 0,5 N sampai terjadi perubahan warna dari merah lembayung menjadi putih susu. - Dihentikan titrasi dan dicatat volume titrasi (A).

- Ditambahkan 5 ml formaldehida 40 % dan dilanjutkan titrasi dengan asam klorida (HCl) 0,5 N sampai terjadi perubahan warna dari merah lembayung menjadi putih susu kembali .

- Dihentikan titrasi dan dicatat volume titrasi (B).

- Ditambahkan beberapa tetes indikator metil orange (MO) dan dilanjutkan titrasi dengan asam klorida (HCl) 0,5 N sampai terjadi perubahan warna dari orange menjadi merah orange. Dihentikan titrasi dan dicatat volume (C).

Perhitungan alkaliaktif dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut:

sampel volume O Na Ekivalen Berat x HCl Normalitas x B A

NaOH = (2 − ) 2

sampel volume O Na Ekivalen Berat x HCl Normalitas x B A S Na 2 2 ) ( 2 − =

Dimana: A = volume pertama titrasi larutan HCl (ml) B = volume kedua titrasi larutan HCl(ml) N = normalitas HCl (0,5N)

(34)

Berat Ekivalen Na2O = 31

Volume sample = 2 ml 3.2.2 Penentuan Viskositas

- Sampel disheetkan - Ditimbang 1/3 sampel

- Disobek untuk dicek kadar airnya

- Dimasukkan 12,5 ml CED (Cupri Etilen Diamin) dan 12,5 ml air demineralisasi ke dalam erlenmeyer

- Dimasukkan batang pengaduk

- Ditimbang sampel (berat basah / air dry(AD)) - Dikeringkan kira-kira 7-10 menit

- Ditimbang sampel yang telah dikeringkan (berat kering / oven dry (OD))

- Dimasukkan kedalam desikator kurang lebih 3 menit oven dry (OD) berat kering

0,125

) ker (

) (

x ing berat

beratbasah AD

Hitung =

- Digoyang atau dishaker selama 15 menit - Dihisap kedalam viskometer

- Dilakukan pengukuran dari garis atas ke bawah (dalam detik) - Dicatat hasilnya

Untuk menghitung nilai viskositas dapat digunakan persamaan sebagai berikut : V = c x d x t

(35)

c = konstanta viskosimeter d = densitas larutan

(36)

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data

Dari hasil percobaan yang dilakukan diperoleh data konsentrasi alkali aktif dan viskositas sebagai berikut:

Tabel 3: Data konsentrasi alkali aktif dan viskositas. No Tanggal Analisa Waktu

Analisa

Total Alkali Aktif (g/l)

Viskositas (cP)

1 06-02-2008 08.00 108.3 20.1

16.00 107.5 20.4

00.00 107.2 20.7

2 07-02-2008 08.00 108.6 19

16.00 106.9 21

00.00 109.7 17

3 08-02-2008 08.00 106.5 21.9

16.00 106.6 21.6

00.00 108.5 19.5

4 09-02-2008 08.00 105.6 22.0

16.00 105.4 22.5

00.00 105.5 22.2

5 10-02-2008 08.00 105.6 22.0

16.00 104.7 27.1

00.00 104.9 24.5

6 11-02-2008 08.00 102.7 37.7

16.00 104.5 29.7

(37)

4.2 Pembahasan 4.2.1 Perhitungan

Berikut ini adalah contoh perhitungan untuk menentukan alkali aktif .

a. Analisa cairan pemasak (NaOH dan Na2S) pada tanggal 06 Februari 2008

Diketahui :

1) Volume pertama (I) larutan (A) =12,07 ml 2) Volume kedua (II) larutan (B) = 13, 96 ml 3) Normalitas HCl = 0,5 N 4) Volume sampel = 2 ml 5) Berat ekivalen (BE) Na2O

2 1

= BM Na2O

=1 62

2x = 31 Maka:

sampel volume x x B A

NaOH = (2 − ) 0,5 31

[

]

2 31 5 , 0 96 , 13 ) 01 , 12 (

2 x x

NaOH = − = 78,8 g/l

2 31 5 , 0 ) ( 2 2 x x A B S

Na = −

2 31 5 , 0 ) 07 , 12 96 , 13 ( 2 2 x x S

Na = − = 29,5 g/l

Jadi total alkali aktif adalah : TAA = NaOH + Na2S

TAA = 78,8 g/l + 29, 5 g/l TAA = 108,3 g/l

(38)

b. Untuk penentuan Viskositas V = c x d x t

Diketahui : c = konstanta viskosimeter (0,011) d = densitas larutan (1,052)

t = fluks time atau waktu alir (619 detik)

V = 0,011 x 1,502 x 619 = 9,9

(39)

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil percobaan diperoleh kesimpulan:

- Dari hasil analisa diperoleh konsentrasi alkali aktif antara 102,7 – 109 g/l, dan nilai viskositas antara 17-37,7 cP

- Dari hasil analisa dapat diketahui bahwa hubungan antara total alkali aktif dengan viskositas berbanding terbalik Jika konsentrasi alkali aktif tinggi maka viskositas akan rendah dan sebaliknya jika konsentrasi alkali aktif rendah maka viskositas tinggi.

5.2 Saran

Proses pemasakan chip dalam digester merupakan proses yang terpenting karena akan berpengaruh terhadap proses pengolahan pulp selanjutnya .Untuk itu perlu diperhatikan atau dikendalikan variabel-veriabel yang berpengaruh pada proses pemasakan, salah satu nya konsentrasi cairan pemasak.

(1)