Pengaruh Perbandingan Cairan Pemasak Dengan Chip Terhadap Proses Pemasakan Chip di Digester Plant PT. Toba Pulp Lestari, Tbk Porsea
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kayu
2.1.1 Pengertian Kayu
Kayu merupakan hasil hutan dari seumber kekayaan alam, merupakan bahan
mentah yang mudah diproses untuk dijadikan barang sesuai dengan kemajuan
teknologi. Kayu memiliki beberapa sifat sekaligus, yang tidak dapat ditiru oleh
bahan-bahan lain. Pengertian kayu di sini adalah sesuatu bahan, yang diperoleh
dari hasil pemungutan pohon-pohon di hutan, yang merupakan bagian dari pohon
tersebut, setelah diperhitungkan bagian-bagian mana yang lebih banyak
dimanfaatkan untuk
sesuatu
tujuan penggunaan.
Baik
berbentuk
kayu
pertukangan, kayu industri, maupun kayu bakar.
Kayu tidak hanya digunakan sebagai bahan bangunan namun juga
semakin penting digunakan sebagai bahan mentah kimia dalam pembuatan arang
(digunakan dalam peleburan besi), ter dan getah (digunakan untuk mengawetkan
dan melapisi lambung kapal), dan kalium (digunakan dalam pembuatan gelas dan
sebagai bahan pemucat kain dan tekstil kapas). Selain itu, kayu juga merupakan
bahan dasar dalam pembuatan pulp dan kertas, serat, film, dan banyak produkproduk lainnya. Produk paling penting dari pengolahan kayu secara kimia adalah
pulp. Pulp adalah produk utama kayu, terutama digunakan dalam pembuatan
Universitas Sumatera Utara
kertas, namun juga diproses menjadi berbagai turunan selulosa, seperti sutera
rayon dan selofan.
2.1.2 Sifat – sifat kayu
2.1.2.1 Sifat Fisik Kayu
1. Berat jenis
Berat jenis merupakan petunjuk penting bagi aneka sifat kayu. Makin berat
kayu, maka umumnya makin kuat pula kayunya. Semakin ringan suatu jenis kayu,
maka akan berkurang pula kekuatannya. Berat jenis ditentukan antara lain oleh
tebal dinding sel, dan kecilnya rongga sel yang membentuk pori-pori.
2. Keawetan alami kayu
Keawetan alami kayu adalah ketahanan kayu terhadap serangan dari
unsur-unsur perusak kayu dari luar seperti jamur, rayap, bubuk, cacing dan
makhluk lainnya yang diukur dengan jangka waktu tahunan. Keawetan kayu
tersebut disebabkan oleh adanya suatu zat di dalam kayu (zat ekstraktif) yang
merupakan sebagian unsur racun bagi perusak-perusak kayu tersebut, sehingga
perusak tersebut tidak sampai masuk dan tinggal di dalamnya serta merusak kayu.
3. Warna Kayu
Warna kayu yaang bermacam-macam seperti kuning, keputih-putihan,
coklat muda, coklat tua, kehitam-hitaman, kemerah-merahan dan lain sebagainya.
Hal ini disebabkan oleh zat-zat pengisi warna dalam kayu yang berbeda-beda.
Warna suatu jenis kayu dapat dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti umur pohon
Universitas Sumatera Utara
dan kelembaban udara. Kayu pohon yang lebih tua dapat lebih gelap dari kayu
pohon yang lebih muda dengan jenis yang sama. Kayu yang kering juga berbeda
dengan kayu yang basah. Kayu yang lama berada diluar dapat lebih gelap, dapat
juga lebih pucat daripada kayu yang lebih segar.
4. Higroskopik
Kayu mempunyai sifat higroskopik yaitu dapat menyerap atau melepaskan
air atau dapat dikatakan sebagai kelembaban. Kelembaban kayu dipengaruhi oleh
kelembaban dan suhu udara pada suatu saat. Makin lembab udara disekitarnya
akan makin tinggi kelembaban kayu sampai tercapai keseimbangan dengan
lingkungannya. Masuk dan keluarnya air dari kayu menyebabkan kayu itu basah
atau kering. Akibatnya kayu itu akan mengembang atau menyusut.
5. Tekstur
Tekstur adalah ukuran relatif sel-sel kayu. Yang dimaksud dengan sel
kayu adalah serat-serat kayu. Jadi dapat dikatakan bahwa tekstur adalah ukuran
relatif serat-serat kayu.
6. Serat
Arah dari serat dapat ditentukan oleh arah alur-alur yang terdapat pada
permukaan kayu. Kayu dikatakan berserat lurus jika arah sel-sel kayunya sejajar
dengan sumbu batang. Jika arah sel-sel itu menyimpang atau membentuk sudut
terhadap sumbu batang, dikatakan kayu tersebut berserat mencong.
7. Kekerasan
Pada umumnya terdapat hubungan antara kekerasan kayu dan berat kayu.
Kayu-kayu yang keras juga termasuk kayu-kayu yang berat. Sebaliknya kayu
ringan adalah kayu yang lunak. Cara menetapkan kekerasan kayu adalah dengan
Universitas Sumatera Utara
memotong kayu tersebut dengan arah melintang. Kayu yang keras akan sulit
dipotong melintang dengan pisau. Kayu yang lunak akan mudah rusak, dan hasil
potongan melintangnya akan memberikan hasil yang kasar dan suram.
8. Kesan Raba
Kesan raba adalah kesan yang diperoleh pada saat kita meraba permukaan
kayu tersebut. Ada kayu yang diraba akan memberi kesan kasar, halus, licin,
dingin dan sebagainya. Kesan raba yang berbeda-beda untuk tiap jenis kayu
tergantung dari tekstur kayu, besar kecilnya air yang dikandung, dan kadar zat
ekstraktif pada kayu.
2.1.3 Komposisi Kimia Kayu
Secara kimia kandungan bahan yang terdapat dalam kayu dapat dibagi 4
(empat) bagian yaitu:
1. Selulosa
2. Hemiselulosa
3. Lignin
4. Zat ekstraktif
Komposisi dan sifat-sifat kimia komponen-komponen ini sangat berperan
dalam proses pembuatan pulp. Pada setiap pemasakan, kita ingin mengambil
sebanyak mungkin selulosa yang terdapat didalam serat kayu, disisi lain
hemiselulosa, lignin, dan zat ekstraktif tidak dibutuhkan atau dipisahkan dari serat
kayunya. Komposisi kimia kayu bervariasi untuk setiap species. Secara umum
hard wood mengandung lebih banyak selulosa, hemiselulosa dan zat ekstraktif
dibandingkan dengan soft wood tetapi kandungan ligninnya lebih sedikit.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1 : Komposisi Typical Chemical Antara Hardwoods dan Softwoods
Komponen
Soft woods
Hard woods
Selulosa
42 ± 2 %
45 ± 2 %
Hemiselulosa
27 ± 2 %
30 ± 5 %
Lignin
27 ± 2 %
20 ± 4 %
Zat ekstraktif
3±2%
5±3%
1. Selulosa
Selulosa merupakan bagian utama yang membentuk dinding sel daripada
kayu. Merupakan polimerisasi yang sangat kompleks dari gugus karbohidrat yang
mempunyai persen komposisi yang mirip dengan “starch” yaitu glukosa yang
terhidrolisis oleh asam.
Di dalam kayu, selulosa tidak hanya disertai dengan poliosa dan lignin,
tetapi ikatannya juga sangat erat, dan pemisahannya memerlukan perlakuan kimia
yang intensif. Selulosa merupakan bahan dasar dari banyak produk teknologi
(kertas, film, serat, dan sebagainya) dan karena itu diisolasi terutama dari kayu
dengan proses pembuatan pulp dalam skala besar. Dengan menggunakan berbagai
bahan kimia dalam pembuatan pulp, pada keadaan asam, netral, atau alkalis dan
tekanan
sehingga
diperoleh
pulp
dengan
sifat
yang
berbeda-beda.
(Fengel&Wegener, 1995)
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1 Struktur Selulosa
2. Hemiselulosa
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.
Molekul hemiselulosa terdiri dari 300 unit gugus gula. Berbeda dengan selulosa,
polimer hemiselulosa berbentuk tidak lurus, tetapi 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.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2 Struktur Hemiselulosa
3. Lignin
Lignin merupakan zat yang tidak berbentuk yang bersama-sama dengan
selulosa membentuk dinding sel dari pohon kayu. Ia berfungsi sebagai bahan
perekat atau semen antara sel-sel selulosa yang membuat kayu menjadi kuat.
Lignin merupakan polimer tiga dimensi yang bercabang banyak. Molekul utama
pembentuk lignin adalah phenyl propane. Satu molekul lignin dengan derajat
polimerisasi yang tinggi merupakan molekul yang besar, karena ukurannya dan
struktur tiga dimensinya. Lignin didalam kayu berfungsi sebagai lem atau semen.
Lapisan (lamella) tengah dengan kandungan utamanya adalah lignin, mengikat
sel-sel itu dan sehingga terbentuk struktur kayu. Dinding sel juga mengandung
lignin. Pada dinding sel, lignin bersama dengan hemiselulosa membentuk semen
(matriks) dimana tersusunlah selulosa yang berupa “mikro fibrils”.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3 Struktur Lignin
4. Zat ekstraktif
Kayu biasanya mengandung berbagai zat-zat dalam jumlah yang tidak
banyak yang disebut dengan istilah “extractive”. Zat-zat ini dapat diambil atau
dipisahkan dari kayu dengan memakai pelarut air maupun pelarut organik seperti
eter atau pun alkohol. Asam-asam lemak, asam-asam resin, lilin, terpentin, dan
gugus fenol adalah merupakan beberapa grub yang juga merupakan zat ekstraktif.
Kebanyakan dari zat ekstraktif itu terpisahkan dalam proses pulp dengan cara
“Kraft Pulping”. Minyak mentah terpentin dapat diperoleh dari digester pada
waktu mengeluarkan gas. 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”.
Beberapa atau sebagian kecil dari zat ekstrktif 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 dan wire.
Universitas Sumatera Utara
2.2 Metode Pembuatan Pulp
Pulp adalah produk utama dari kayu, terutama digunakan untuk pembuatan kertas,
tetapi juga dapat diproses menjadi berbagai turunan selulosa, seperti sutera rayon
dan selofan. Tujuan utama pembuatan pulp kayu adalah untuk melepaskan seratserat yang dapat dikerjakan secara kimia atau secara mekanik ataupun dengan
menggunakan kombinasi dua tipe perlakuan tersebut.
2.2.1. Pembuatan Pulp Secara Mekanis
Proses pengasahan kayu dimana kayu gelondongan yang dikuliti diperlakukan
dalam batu asah yang berputar dengan diberi semprotan air merupakan dasar
dalam pembuatan pulp secara mekanis. Di samping serat yang utuh, bahan kayu
dirobek-robek dalam bentuk bagian serat yang kurang lebih rusak. Kerusakan
fisik pada serat kayu ini tidak dapat dihindari dan karena hal tersebut kekuatan
kertas yang dibuat dari pulp-pulp mekanik memiliki mutu yang agak rendah.
Kelemahan lain dari pembuatan pulp mekanik adalah pemakaian energi yang
cukup tinggi sehingga hanya kayu-kayu lunak yang dapat digunakan sebagai
bahan baku.
Pada dasarnya, kayu gelondong yang tidak berkulit (panjang 60-120 cm,
terutama kayu lunak, tetapi juga kayu keras yang cocok) ditekan dengan sisi yang
panjang sejajar dengan permukaan batu asah yang berputar, sedangkan air
disemprotkan pada bagian yang mengasah. Gesekan akan menaikkan suhu dalam
daerah pengasahan hingga 150-190˚C hingga melenturkan komponen lignin kayu.
Universitas Sumatera Utara
Berkas-berkas serat, serat-serat, dan kelompok serat akan tersobek dari permukaan
kayu dan diangkut kearah rongga-rongga pengasah.
Proses ini akan menggiling kayu menjadi serat pulp dan menghasilkan
rendemen sebesar 90 – 95% namun dapat menyebabkan kerusakan pada serat.
Selain itu penggunaan pulp yang dihasilkan pada proses ini nilainya kecil, karena
pulp yang dihasilkan masih mengandung banyak lignin dan serat-seratnya tidak
murni sebagai serat. (Sjostrom, 1995)
2.2.2. Pembuatan Pulp Secara Semikimia
Proses-proses pembuatan pulp secara semikimia pada dasarnya ditandai dengan
perlakuan kimia yang didahului dengan tahap penggilingan secara mekanik. Pada
kenyataannya, pulp-pulp semikimia merupakan kelompok pulp khusus yang
diperoleh terutama dari kayu keras dengan rendemen antara 65 dan 85% bahkan
hingga 92%. Proses yang pokok meliputi tiga tahap utama :
− Pemasakan pada suhu antara 160 dan 190˚C.
− Impregnasi dengan lindi natrium sulfit.
− Pelepasan serat dengan penggiling cakram.
2.2.3. Pembuatan Pulp Secara Kimia
Pembuatan pulp secara kimia adalah proses dimana lignin dihilangkan sama sekali
sehingga serat-serat kayu akan lebih mudah dilepaskan. Pada metode ini, serpihan
kayu dimasak dengan menggunakan bahan kimia yang tepat dengan menaikkan
suhu dan tekanan. Tujuannya adalah untuk melarutkan lignin dan meninggalkan
Universitas Sumatera Utara
selulosa dalam bentuk serat yang utuh. pembuatan pulp secara kimia dapat
dilakukan dengan tiga metode yaitu proses Kraft (basa), proses sulfit (asam) dan
proses soda.
1. Proses Sulfit
Pembuatan pulp dengan proses sulfit pertama dilakukan pada tahun 1866
yang berkaitan dengan pembuatan pulp kayu dengan menggunakan larutan
kalsium hidrogen sulfit dan belerang dioksida dalam suatu sistem yang
bertekanan. Pada dasarnya, pembuatan pulp sulfit masih berdasarkan pada
penemuan-penemuan terdahulu namun telah dilakukan beberapa modifikasi
pembaruan dan perbaikan terhadap teknik. Modifikasi yang terakhir dilakukan
berkaitan dengan penggunaan yang disebut dengan basa-basa yang larut, yaitu
penggantian kalsium dengan menggunakan magnesium, natrium, atau amonium
yang memberikan hasil yang lebih baik dalam pengaturan kondisi pemasakan
yang dapat pula memperluas penggunaan dari bahan dasar yang digunakan
maupun produksi pulp dengan tipe yang berbeda-beda. Secara bertahap pulp sulfit
digantikan kedudukannya oleh pembuatan pulp kraft. Pulp sulfit memiliki warna
yang lebih cerah dibandingkan pulp kraft dan dapat dibleach lebih mudah tetapi
lembaran pulp lebih lemah dibandingkan pulp kraft.
2. Proses Kraft
Sistem pemasakan kraft adalah sistem pemasakan dengan menggunakan
alkali yang bertekanan pada suhu tinggi yang diperkenalkan pada tahun 1850-an.
Menurut metode yang diusulkan oleh C. Watt dan H. Burgess, larutan natrium
hidroksida digunakan sebagai lindi pemasak dan lindi bekas yang dihasilkan
Universitas Sumatera Utara
dipekatkan dengan cara penguapan dan dibakar. Leburan yang terdiri atas natrium
karbonat, diubah kembali menjadi natrium hidroksida dengan kalsium hidroksida.
Kemudian penggunaan natrium sulfat digunakan sebagai pengganti
natrium karbonat. Dalam proses kraft natrium sulfat ditambahkan untuk imbuhan.
Kemudian direduksi di dalam tungku pembakaran pemulihan bahan kimia
menjadi natrium sulfida yang merupakan bahan kimia utama yang dibutuhkan
dalam proses delignifikasi.
Proses pulp hampir menggantikan secara lengkap proses soda yang
dianggap sudah tua karena memiliki keunggulan selektivitas delignifikasi yang
menghasilkan kualitas pulp yang lebih tinggi. Proses pemasakan dengan
menggunakan metode kraft memiliki beberapa kelebihan seperti
•
pemulihan bahan kimia yang lebih sederhana dan lebih ekonomis.
•
sifat-sifat pulp yang lebih baik dalam hubungannya dengan kebutuhan
pasar.
•
pengenalan bahan-bahan pengelantang yang efektif terutama klorin
dioksida yang lebih efektif dan mudah untuk digunakan.
•
pengelantangan memiliki brightness yang lebih tinggi.
•
pre-hydrolysis kayu yang dapat menghasilkan dissolving pulp yang
berkualitas tinggi.
Kelebihan-kelebihan yang dimiliki kraft pulp membuat metode ini lebih
dipilih dibanding dengan proses sulfit. Namun metode ini memiliki beberapa
kelemahan yang berdampak terhadap lingkungan seperti adanya gas-gas berbau
tidak enak yang dihasilkan dari tahap bleaching dan penggunaan bahan kimia
pengelantang yang tinggi terhadap pulp-pulp kraft kayu lunak.
Universitas Sumatera Utara
Pembuatan pulp dengan metode kraft dilakukan dengan larutan yang
terdiri dari natrium hidroksida dan natrium sulfifda yang dinamakan dengan lindi
putih. Banyaknya alkali efektif (NaOH) yang digunakan biasanay antara 4-5 mol
atau 16-20% dari kayu.
3. Proses Soda
Proses ini merupakan proses yang cukup sederhana karena dalam proses
pemasakannya hanya menggunakan NaOH. Bahan kayu yang digunakan juga
dapat berasal dari berbagai macam jenis kayu. Waktu pemasakan hanya sekitar 23 jam dengan menggunakan digester. Bahan pemutih yang digunakan adalah
kalsium hipoklorit dan kemudian pulp tersebut dinetralkan kembali dengan NaOH
kemudian dicuci dan dikeringkan hingga terbentuk pulp kering.
2.3. Tahap Pembuatan Pulp
2.3.1. Unit Persiapan Kayu (Wood Preparation)
Kayu yang berasal dari berbagai HTI kemudian diangkut ke lokasi pabrik dengan
menggunakan truk-truk pengangkut kayu. Kemudian kayu tersebut dibongkar
dengan menggunakan sebuah goliath crane yang besar di wood yard, selanjutnya
kayu-kayu tersebut diumpankan ke wood room atas dasar yang pertama datang –
pertama digunakan. Kayu-kayu tersebut kemudian akan melewati proses
pengulitan, pemotongan, pencucian, penyaringan dan kemudian disimpan pada
tumpukan serpihan kayu yang disebut dengan chip pile.
Universitas Sumatera Utara
2.3.2. Unit Pemasakan (Digester)
Serpihan kayu yang berasal dari chip pile kemudian dikirim ke tungku pemasakan
yang disebut dengan digester menggunakan sebuah belt conveyor. Digester adalah
sebuah bejana bertekanan yang didalamnya serpihan kayu, yang dimasak dengan
menggunakan sejumlah tertentu larutan kimia serta dengan panas dan tekanan
untuk memisahkan bagian yang berupa serat kayu dari bagian-bagian yang bukan
serat dengan cara melarutkan bagian yang bukan serat, dimana proses itu
dinamakan cooking. Chip dimasak didalam digester dengan menggunakan panas.
Bahan kimia yang digunakan adalah Caustic soda(�� ��),Sodium Sulfide (��2 �),
campuran ini dinamakan dengan white liquor. Digester mempunyai tinggi sekitar
18,6 m dengan diameter 4,2 meter dan volume 200 m³. Pengoprasian digester
dibagi menjadi beberapa tahapan yaitu :
1. Chip filling, yaitu pengisian chip yang berasal dari chip pile kedalam
digester. Satu digester diisi chip kira-kira 75 ton dengan moisture 50%.
2. Prehydrolisis, yaitu proses yang dilakukan untuk mengeluarkan , kandungankandungan yang bukan selulosa yang terdapat di dalam kayu, seperti selulosa
yang terpotong-potong dan karbohidrat rantai pendek yang disebut dengan
hemiselulosa sehingga akan mudah untuk mendapatkan pulp dengan
kemurnian yang lebih tinggi. Proses ini dilakukan dengan fase uap
menggunakan steam. Pada proses ini dipertahankan pada tempratur ˚C
165
dan tekanan 6,0kg/cm² gauge selama 60 menit.
3. Liquor filling, yaitu proses pemasukan cairan pemasak panas kedalam
digester yang berasal dari relief heat recovery system. Untuk menjaga
keberlangsungan peredaran liquor dalam digester dan blowing yang bersih
Universitas Sumatera Utara
perlu diperhitungkan jumlah perbandingan antara liquor dengan kayu yang
sering disebut batch ratio. Rationya berkisar 3,9:1, merupakan perbandingan
terhadap kayu yang kering yang dimasukkan kedalam digester, sehingga
diperlukan liquor sebanyak 3,9 m³. Jumlah liquor terdiri dari white liquor, air
yang terkandung dalam chip, dan jumlah black liquor sebagai penambahnya.
4. Kraft ramping, yaitu pemanasan dengan menaikkan suhu di dalam digester
dari 165˚C menjadi 170˚ dengan sistem indirect steam dengan menggunakan
Medium Pressure (MP) Steam.
5. Kraft cooking, bertujuan untuk mempertahankan suhu dalam digester yang
telah dicapai saat kraft ramping. Suhu dipertahankan sampai diperoleh Hfactor. H-factor target 1500. H-factor yang telah tercapai menunjukkan bahwa
chip dalam digester telah masak.
6. Kraft relief, yaitu proses yang dibutuhkan untuk menurunkan tekanan dalam
digester. 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 kg/cm2.
7. Blowing, yaitu proses akhir dari pemasakan. Setelah siklus pemasakan
selesai, pulp dihembuskan menuju tangki penampungan (blow tank). Dari
blow tank kemudian dipompakan melewati unit pemisahan mata kayu yang
disebut dengan pressure knotter.
2.3.3 Unit Pencucian dan Penyaringan (Washing and Screening)
Sistem pencucian yang dilakukan adalah sistem empat tahap. Air pencuci dan
aliran bubur kayu atau pulp memiliki arah yang berlawanan yang disebut dengan
Universitas Sumatera Utara
counter current washing. Washing merupakan sebuah drum yang dindingnya
dilengkapi dengan lubang yang pada saat berputar pulp akan lengket pada dinding
yang berlubang tersebut dan air dari pulp akan dihisap seperti diperas. Prinsip dari
proses pencucian ini adalah setiap tahapan dari proses pencucian, pulp akan
diencerkan dari adanya lindih hitam kemudian masuk ke dalam tahap pencucian
berikutnya sehingga pada tahap akhir pencucian akan didapatkan pulp dengan
konsistensi sekitar 12% untuk kemudian disimpan di dalam High Density
Unbleached Storage Tower.
2.3.4. Unit Pengelantangan (Bleaching)
Tujuan dari proses bleaching adalah untuk memutihkan bubur pulp. Unit ini
terdiri dari 4 tahap. Tahap pertama adalah perlakuan pengolahan terhadap pulp
dengan menggunakan Khlorin dioksida (ClO2 ) di menara D0 yang kemudian
diikuti dengan tahap ekstraksi oksidasi oleh peroksida (H2 O2 ) pada tahap kedua di
menara E0. Tahap pengelantangan yang ketiga dan keempat adalah perlakuan
dengan menggunakan Khlorin dioksida (ClO2 ) yang masing-masing dilakukan
pada menara D1 dan D2. Pada tahap ini diharapkan keputihan (brightness) pulp
yang didapat adalah 89%.
2.3.5 Unit Pulp Machine
Pulp machine digunakan untuk memisahkan air dari bubur pulp dengan cara yang
sangat efisien tanpa merusak struktur serat, berat dasar, dan formasi pulp yang
Universitas Sumatera Utara
dihasilkan sehingga memiliki kekuatan lembaran yang maksimum. Pulp machine
adalah tahapan terakhir dari proses produksi pulp. Pulp yang keluar dari pulp
mesin yang berupa lembaran akan melalui proses pengeringan dalam beberapa
tahap dan proses penekanan. Pda proses pengeringan akhir yang bertujuan untuk
memastikan bahwa lembaran pulp benar-benar kering dilakukan dengan flat dryer
yang didalamnya terdapat tahap kerja tempratur pengeringan
˚
135 -138˚C.
Kemudian lembaran pulp tersebut dipotong dengan ukuran panjang 80 cm, lebar
60 cm, dan berat rata-rata perlembar 750-800 gram. Selanjutnya lembaran pulp
dikemas, namun sebelumnya ditekan dengan menggunakan balling press. Proses
akhir adalah balling press pulp dimasukkan ke unit blaude blinder untuk diikat 8
bale, dimana 1 bale = 200 kg. Pulp yang dikemas disimpan pada gudang
(warehouse) dan kemudian siap untuk dipasarkan.
2.4 Black Liquor (Lindi Hitam)
Lindi hitam adalah sisa larutan atau cairan yang diperoleh setelah pemasakan
chip. Warna tetap hitam meskipun ada reaksi kimia dengan chip. Bahan kimia ini
pada awalnya digunakan untuk menambah lignin dan kayu padat (solid wood)
yang lain disebut dissolve dalam black liquor tersebut. Sisa alkali aktif dari lindi
hitam direaksikan antara natrium hidroksida dan sodium sulfit.
Bahan organik dalam lindi hitam yang dihasilkan setelah pembuatan pulp
kraft pada dasarnya terdiri atas lignin dan produk-produk degradasi karbohidrat di
samping bagian-bagian kecil ekstraktif dan produk-produk dari reaksi. Lindi
hitam merupakan campuran yang sangat kompleks yang mengandung sejumlah
besar komponen.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2 : Distribusi Khas Bahan Organik dalam lindi hitam
Bagian/Komponen
Kandungan
(% padatan kering)
Lignin
46
Asam-asam hidroksi
30
Asam Format
8
Asam Asetat
5
Ekstraktif
7
Senyawa-senyawa lain
4
Bagian terbesar dari fraksi lignin terdiri atas bahan yang mempunyai berat
molekul tinggi, yang akan mengendap apabila lindi diasamkan. Komposisi lignin
tersebut tergantung juga pada kompleks dan bervariasi tergantung pada spesies
kayu dan kondisi pemasakan. produk-produk dari degradasi karbohidrat dalam
lindi hitam terdiri atas asam-asam karboksilat alifatik dimana asam-asam
monokarboksilat hidroksi yang merupakan komponen-komponen utama.
Cairan pemasak (liquor) ditambahkan keserpihan kayu setelah presteaming
dimana kemudian impregnasi dimulai. Pada saat pemasakan, jika yang digunakan
sebagai cairan pemasak hanya lindi putih, maka lindi putih tidak cukup menutupi
seluruh permukaan serpihan kayu, sehingga perlu ditambahkan lindi hitam.
Universitas Sumatera Utara
2.5 Perbandingan Liquor dengan Kayu (Liquor to Wood Ratio)
Perbandingan antara jumlah cairan pemasak dengan kayu yang digunakan disebut
dengan batch ratio. Perbandingan yang digunakan biasa antara 3-5. Hal tersebut
berarti setiap satu ton bone dry chip yang dimasak maka diperlukan 3-5 m³ (ton)
cairan pemasak. Liquor tersebut menerangkan total volume dillution yang terdiri
dari white liquor, kandungan air dalam chip dan black liquor yang digunakan
sebagai penambah liquor.
Perbandingan liquor yang sesuai merupakan salah satu hal yang penting
dalam pemasakan. Untuk memastikan agar penetrasi yang memadai, volume
liquor yang cukup dibutuhkan untuk menjamin permukaan chip menjadi basah.
Dalam batch cook, biasanya digester di isi hampir 75% dengan liquor pada saat
start pemasakan. White liquor yang cukup di supply agar tersedia alkali charge.
Keseimbangan merupakan hal yang dibutuhkan untuk made-up dengan black
liquor. Apabila perbandingan liquor dengan kayu semakin tinggi maka akan
menyebabkan kappa number tinggi. Kappa number yang tinggi menunjukkan
bahwa pulp yang dihasilkan mengandung banyak lignin yang berasal dari black
liquor dan menjadi kaku serta berwarna kecoklatan. Apabila perbandingan liquor
dengan kayu lebih kecil maka alkali aktif yang terkandung dalam tidak cukup
untuk proses pemasakan kayu tersebut.
Penggunaan liquor to wood yang rendah dalam pemasakan kayu memiliki
beberapa keuntungan, antara lain :
•
Produktifitas tinggi, disebabkan karena pengisian serpihan kayu kedalam
bejana pemasak (serpihan kayu yang mampu dimasak).
•
Biaya yang diperlukan untuk pemanasan cairan pemasak lebih rendah
Universitas Sumatera Utara
•
Biaya yang diperlukan untuk evaporasi lebih sedikit.
2.6 Kappa Number
Kappa number dan residual alkali dalam cooking liquor sangat penting dalam
pengujian kualitas dari pulp. Kappa number menunjukkan berapa banyak lignin
yang dihilangkan dari kayu saat proses pemasakan berlangsung dalam digester.
Kappa number yang rendah menunjukkan residual lignin lebih sedikit atau lebih
lembut dalam pemasakan. Kappa number yang tinggi menunjukkan residual
lignin lebih banyak dalam proses pemasakan. kappa number digunakan sebagai
cooking contol (tingkat pemisahan yang dicapai selama proses pemasakan) dan
menunjukkan banyaknya zat kimia yang dibutuhkan dalam proses selanjutnya,
yaitu proses bleaching.
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kayu
2.1.1 Pengertian Kayu
Kayu merupakan hasil hutan dari seumber kekayaan alam, merupakan bahan
mentah yang mudah diproses untuk dijadikan barang sesuai dengan kemajuan
teknologi. Kayu memiliki beberapa sifat sekaligus, yang tidak dapat ditiru oleh
bahan-bahan lain. Pengertian kayu di sini adalah sesuatu bahan, yang diperoleh
dari hasil pemungutan pohon-pohon di hutan, yang merupakan bagian dari pohon
tersebut, setelah diperhitungkan bagian-bagian mana yang lebih banyak
dimanfaatkan untuk
sesuatu
tujuan penggunaan.
Baik
berbentuk
kayu
pertukangan, kayu industri, maupun kayu bakar.
Kayu tidak hanya digunakan sebagai bahan bangunan namun juga
semakin penting digunakan sebagai bahan mentah kimia dalam pembuatan arang
(digunakan dalam peleburan besi), ter dan getah (digunakan untuk mengawetkan
dan melapisi lambung kapal), dan kalium (digunakan dalam pembuatan gelas dan
sebagai bahan pemucat kain dan tekstil kapas). Selain itu, kayu juga merupakan
bahan dasar dalam pembuatan pulp dan kertas, serat, film, dan banyak produkproduk lainnya. Produk paling penting dari pengolahan kayu secara kimia adalah
pulp. Pulp adalah produk utama kayu, terutama digunakan dalam pembuatan
Universitas Sumatera Utara
kertas, namun juga diproses menjadi berbagai turunan selulosa, seperti sutera
rayon dan selofan.
2.1.2 Sifat – sifat kayu
2.1.2.1 Sifat Fisik Kayu
1. Berat jenis
Berat jenis merupakan petunjuk penting bagi aneka sifat kayu. Makin berat
kayu, maka umumnya makin kuat pula kayunya. Semakin ringan suatu jenis kayu,
maka akan berkurang pula kekuatannya. Berat jenis ditentukan antara lain oleh
tebal dinding sel, dan kecilnya rongga sel yang membentuk pori-pori.
2. Keawetan alami kayu
Keawetan alami kayu adalah ketahanan kayu terhadap serangan dari
unsur-unsur perusak kayu dari luar seperti jamur, rayap, bubuk, cacing dan
makhluk lainnya yang diukur dengan jangka waktu tahunan. Keawetan kayu
tersebut disebabkan oleh adanya suatu zat di dalam kayu (zat ekstraktif) yang
merupakan sebagian unsur racun bagi perusak-perusak kayu tersebut, sehingga
perusak tersebut tidak sampai masuk dan tinggal di dalamnya serta merusak kayu.
3. Warna Kayu
Warna kayu yaang bermacam-macam seperti kuning, keputih-putihan,
coklat muda, coklat tua, kehitam-hitaman, kemerah-merahan dan lain sebagainya.
Hal ini disebabkan oleh zat-zat pengisi warna dalam kayu yang berbeda-beda.
Warna suatu jenis kayu dapat dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti umur pohon
Universitas Sumatera Utara
dan kelembaban udara. Kayu pohon yang lebih tua dapat lebih gelap dari kayu
pohon yang lebih muda dengan jenis yang sama. Kayu yang kering juga berbeda
dengan kayu yang basah. Kayu yang lama berada diluar dapat lebih gelap, dapat
juga lebih pucat daripada kayu yang lebih segar.
4. Higroskopik
Kayu mempunyai sifat higroskopik yaitu dapat menyerap atau melepaskan
air atau dapat dikatakan sebagai kelembaban. Kelembaban kayu dipengaruhi oleh
kelembaban dan suhu udara pada suatu saat. Makin lembab udara disekitarnya
akan makin tinggi kelembaban kayu sampai tercapai keseimbangan dengan
lingkungannya. Masuk dan keluarnya air dari kayu menyebabkan kayu itu basah
atau kering. Akibatnya kayu itu akan mengembang atau menyusut.
5. Tekstur
Tekstur adalah ukuran relatif sel-sel kayu. Yang dimaksud dengan sel
kayu adalah serat-serat kayu. Jadi dapat dikatakan bahwa tekstur adalah ukuran
relatif serat-serat kayu.
6. Serat
Arah dari serat dapat ditentukan oleh arah alur-alur yang terdapat pada
permukaan kayu. Kayu dikatakan berserat lurus jika arah sel-sel kayunya sejajar
dengan sumbu batang. Jika arah sel-sel itu menyimpang atau membentuk sudut
terhadap sumbu batang, dikatakan kayu tersebut berserat mencong.
7. Kekerasan
Pada umumnya terdapat hubungan antara kekerasan kayu dan berat kayu.
Kayu-kayu yang keras juga termasuk kayu-kayu yang berat. Sebaliknya kayu
ringan adalah kayu yang lunak. Cara menetapkan kekerasan kayu adalah dengan
Universitas Sumatera Utara
memotong kayu tersebut dengan arah melintang. Kayu yang keras akan sulit
dipotong melintang dengan pisau. Kayu yang lunak akan mudah rusak, dan hasil
potongan melintangnya akan memberikan hasil yang kasar dan suram.
8. Kesan Raba
Kesan raba adalah kesan yang diperoleh pada saat kita meraba permukaan
kayu tersebut. Ada kayu yang diraba akan memberi kesan kasar, halus, licin,
dingin dan sebagainya. Kesan raba yang berbeda-beda untuk tiap jenis kayu
tergantung dari tekstur kayu, besar kecilnya air yang dikandung, dan kadar zat
ekstraktif pada kayu.
2.1.3 Komposisi Kimia Kayu
Secara kimia kandungan bahan yang terdapat dalam kayu dapat dibagi 4
(empat) bagian yaitu:
1. Selulosa
2. Hemiselulosa
3. Lignin
4. Zat ekstraktif
Komposisi dan sifat-sifat kimia komponen-komponen ini sangat berperan
dalam proses pembuatan pulp. Pada setiap pemasakan, kita ingin mengambil
sebanyak mungkin selulosa yang terdapat didalam serat kayu, disisi lain
hemiselulosa, lignin, dan zat ekstraktif tidak dibutuhkan atau dipisahkan dari serat
kayunya. Komposisi kimia kayu bervariasi untuk setiap species. Secara umum
hard wood mengandung lebih banyak selulosa, hemiselulosa dan zat ekstraktif
dibandingkan dengan soft wood tetapi kandungan ligninnya lebih sedikit.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1 : Komposisi Typical Chemical Antara Hardwoods dan Softwoods
Komponen
Soft woods
Hard woods
Selulosa
42 ± 2 %
45 ± 2 %
Hemiselulosa
27 ± 2 %
30 ± 5 %
Lignin
27 ± 2 %
20 ± 4 %
Zat ekstraktif
3±2%
5±3%
1. Selulosa
Selulosa merupakan bagian utama yang membentuk dinding sel daripada
kayu. Merupakan polimerisasi yang sangat kompleks dari gugus karbohidrat yang
mempunyai persen komposisi yang mirip dengan “starch” yaitu glukosa yang
terhidrolisis oleh asam.
Di dalam kayu, selulosa tidak hanya disertai dengan poliosa dan lignin,
tetapi ikatannya juga sangat erat, dan pemisahannya memerlukan perlakuan kimia
yang intensif. Selulosa merupakan bahan dasar dari banyak produk teknologi
(kertas, film, serat, dan sebagainya) dan karena itu diisolasi terutama dari kayu
dengan proses pembuatan pulp dalam skala besar. Dengan menggunakan berbagai
bahan kimia dalam pembuatan pulp, pada keadaan asam, netral, atau alkalis dan
tekanan
sehingga
diperoleh
pulp
dengan
sifat
yang
berbeda-beda.
(Fengel&Wegener, 1995)
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1 Struktur Selulosa
2. Hemiselulosa
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.
Molekul hemiselulosa terdiri dari 300 unit gugus gula. Berbeda dengan selulosa,
polimer hemiselulosa berbentuk tidak lurus, tetapi 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.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2 Struktur Hemiselulosa
3. Lignin
Lignin merupakan zat yang tidak berbentuk yang bersama-sama dengan
selulosa membentuk dinding sel dari pohon kayu. Ia berfungsi sebagai bahan
perekat atau semen antara sel-sel selulosa yang membuat kayu menjadi kuat.
Lignin merupakan polimer tiga dimensi yang bercabang banyak. Molekul utama
pembentuk lignin adalah phenyl propane. Satu molekul lignin dengan derajat
polimerisasi yang tinggi merupakan molekul yang besar, karena ukurannya dan
struktur tiga dimensinya. Lignin didalam kayu berfungsi sebagai lem atau semen.
Lapisan (lamella) tengah dengan kandungan utamanya adalah lignin, mengikat
sel-sel itu dan sehingga terbentuk struktur kayu. Dinding sel juga mengandung
lignin. Pada dinding sel, lignin bersama dengan hemiselulosa membentuk semen
(matriks) dimana tersusunlah selulosa yang berupa “mikro fibrils”.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3 Struktur Lignin
4. Zat ekstraktif
Kayu biasanya mengandung berbagai zat-zat dalam jumlah yang tidak
banyak yang disebut dengan istilah “extractive”. Zat-zat ini dapat diambil atau
dipisahkan dari kayu dengan memakai pelarut air maupun pelarut organik seperti
eter atau pun alkohol. Asam-asam lemak, asam-asam resin, lilin, terpentin, dan
gugus fenol adalah merupakan beberapa grub yang juga merupakan zat ekstraktif.
Kebanyakan dari zat ekstraktif itu terpisahkan dalam proses pulp dengan cara
“Kraft Pulping”. Minyak mentah terpentin dapat diperoleh dari digester pada
waktu mengeluarkan gas. 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”.
Beberapa atau sebagian kecil dari zat ekstrktif 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 dan wire.
Universitas Sumatera Utara
2.2 Metode Pembuatan Pulp
Pulp adalah produk utama dari kayu, terutama digunakan untuk pembuatan kertas,
tetapi juga dapat diproses menjadi berbagai turunan selulosa, seperti sutera rayon
dan selofan. Tujuan utama pembuatan pulp kayu adalah untuk melepaskan seratserat yang dapat dikerjakan secara kimia atau secara mekanik ataupun dengan
menggunakan kombinasi dua tipe perlakuan tersebut.
2.2.1. Pembuatan Pulp Secara Mekanis
Proses pengasahan kayu dimana kayu gelondongan yang dikuliti diperlakukan
dalam batu asah yang berputar dengan diberi semprotan air merupakan dasar
dalam pembuatan pulp secara mekanis. Di samping serat yang utuh, bahan kayu
dirobek-robek dalam bentuk bagian serat yang kurang lebih rusak. Kerusakan
fisik pada serat kayu ini tidak dapat dihindari dan karena hal tersebut kekuatan
kertas yang dibuat dari pulp-pulp mekanik memiliki mutu yang agak rendah.
Kelemahan lain dari pembuatan pulp mekanik adalah pemakaian energi yang
cukup tinggi sehingga hanya kayu-kayu lunak yang dapat digunakan sebagai
bahan baku.
Pada dasarnya, kayu gelondong yang tidak berkulit (panjang 60-120 cm,
terutama kayu lunak, tetapi juga kayu keras yang cocok) ditekan dengan sisi yang
panjang sejajar dengan permukaan batu asah yang berputar, sedangkan air
disemprotkan pada bagian yang mengasah. Gesekan akan menaikkan suhu dalam
daerah pengasahan hingga 150-190˚C hingga melenturkan komponen lignin kayu.
Universitas Sumatera Utara
Berkas-berkas serat, serat-serat, dan kelompok serat akan tersobek dari permukaan
kayu dan diangkut kearah rongga-rongga pengasah.
Proses ini akan menggiling kayu menjadi serat pulp dan menghasilkan
rendemen sebesar 90 – 95% namun dapat menyebabkan kerusakan pada serat.
Selain itu penggunaan pulp yang dihasilkan pada proses ini nilainya kecil, karena
pulp yang dihasilkan masih mengandung banyak lignin dan serat-seratnya tidak
murni sebagai serat. (Sjostrom, 1995)
2.2.2. Pembuatan Pulp Secara Semikimia
Proses-proses pembuatan pulp secara semikimia pada dasarnya ditandai dengan
perlakuan kimia yang didahului dengan tahap penggilingan secara mekanik. Pada
kenyataannya, pulp-pulp semikimia merupakan kelompok pulp khusus yang
diperoleh terutama dari kayu keras dengan rendemen antara 65 dan 85% bahkan
hingga 92%. Proses yang pokok meliputi tiga tahap utama :
− Pemasakan pada suhu antara 160 dan 190˚C.
− Impregnasi dengan lindi natrium sulfit.
− Pelepasan serat dengan penggiling cakram.
2.2.3. Pembuatan Pulp Secara Kimia
Pembuatan pulp secara kimia adalah proses dimana lignin dihilangkan sama sekali
sehingga serat-serat kayu akan lebih mudah dilepaskan. Pada metode ini, serpihan
kayu dimasak dengan menggunakan bahan kimia yang tepat dengan menaikkan
suhu dan tekanan. Tujuannya adalah untuk melarutkan lignin dan meninggalkan
Universitas Sumatera Utara
selulosa dalam bentuk serat yang utuh. pembuatan pulp secara kimia dapat
dilakukan dengan tiga metode yaitu proses Kraft (basa), proses sulfit (asam) dan
proses soda.
1. Proses Sulfit
Pembuatan pulp dengan proses sulfit pertama dilakukan pada tahun 1866
yang berkaitan dengan pembuatan pulp kayu dengan menggunakan larutan
kalsium hidrogen sulfit dan belerang dioksida dalam suatu sistem yang
bertekanan. Pada dasarnya, pembuatan pulp sulfit masih berdasarkan pada
penemuan-penemuan terdahulu namun telah dilakukan beberapa modifikasi
pembaruan dan perbaikan terhadap teknik. Modifikasi yang terakhir dilakukan
berkaitan dengan penggunaan yang disebut dengan basa-basa yang larut, yaitu
penggantian kalsium dengan menggunakan magnesium, natrium, atau amonium
yang memberikan hasil yang lebih baik dalam pengaturan kondisi pemasakan
yang dapat pula memperluas penggunaan dari bahan dasar yang digunakan
maupun produksi pulp dengan tipe yang berbeda-beda. Secara bertahap pulp sulfit
digantikan kedudukannya oleh pembuatan pulp kraft. Pulp sulfit memiliki warna
yang lebih cerah dibandingkan pulp kraft dan dapat dibleach lebih mudah tetapi
lembaran pulp lebih lemah dibandingkan pulp kraft.
2. Proses Kraft
Sistem pemasakan kraft adalah sistem pemasakan dengan menggunakan
alkali yang bertekanan pada suhu tinggi yang diperkenalkan pada tahun 1850-an.
Menurut metode yang diusulkan oleh C. Watt dan H. Burgess, larutan natrium
hidroksida digunakan sebagai lindi pemasak dan lindi bekas yang dihasilkan
Universitas Sumatera Utara
dipekatkan dengan cara penguapan dan dibakar. Leburan yang terdiri atas natrium
karbonat, diubah kembali menjadi natrium hidroksida dengan kalsium hidroksida.
Kemudian penggunaan natrium sulfat digunakan sebagai pengganti
natrium karbonat. Dalam proses kraft natrium sulfat ditambahkan untuk imbuhan.
Kemudian direduksi di dalam tungku pembakaran pemulihan bahan kimia
menjadi natrium sulfida yang merupakan bahan kimia utama yang dibutuhkan
dalam proses delignifikasi.
Proses pulp hampir menggantikan secara lengkap proses soda yang
dianggap sudah tua karena memiliki keunggulan selektivitas delignifikasi yang
menghasilkan kualitas pulp yang lebih tinggi. Proses pemasakan dengan
menggunakan metode kraft memiliki beberapa kelebihan seperti
•
pemulihan bahan kimia yang lebih sederhana dan lebih ekonomis.
•
sifat-sifat pulp yang lebih baik dalam hubungannya dengan kebutuhan
pasar.
•
pengenalan bahan-bahan pengelantang yang efektif terutama klorin
dioksida yang lebih efektif dan mudah untuk digunakan.
•
pengelantangan memiliki brightness yang lebih tinggi.
•
pre-hydrolysis kayu yang dapat menghasilkan dissolving pulp yang
berkualitas tinggi.
Kelebihan-kelebihan yang dimiliki kraft pulp membuat metode ini lebih
dipilih dibanding dengan proses sulfit. Namun metode ini memiliki beberapa
kelemahan yang berdampak terhadap lingkungan seperti adanya gas-gas berbau
tidak enak yang dihasilkan dari tahap bleaching dan penggunaan bahan kimia
pengelantang yang tinggi terhadap pulp-pulp kraft kayu lunak.
Universitas Sumatera Utara
Pembuatan pulp dengan metode kraft dilakukan dengan larutan yang
terdiri dari natrium hidroksida dan natrium sulfifda yang dinamakan dengan lindi
putih. Banyaknya alkali efektif (NaOH) yang digunakan biasanay antara 4-5 mol
atau 16-20% dari kayu.
3. Proses Soda
Proses ini merupakan proses yang cukup sederhana karena dalam proses
pemasakannya hanya menggunakan NaOH. Bahan kayu yang digunakan juga
dapat berasal dari berbagai macam jenis kayu. Waktu pemasakan hanya sekitar 23 jam dengan menggunakan digester. Bahan pemutih yang digunakan adalah
kalsium hipoklorit dan kemudian pulp tersebut dinetralkan kembali dengan NaOH
kemudian dicuci dan dikeringkan hingga terbentuk pulp kering.
2.3. Tahap Pembuatan Pulp
2.3.1. Unit Persiapan Kayu (Wood Preparation)
Kayu yang berasal dari berbagai HTI kemudian diangkut ke lokasi pabrik dengan
menggunakan truk-truk pengangkut kayu. Kemudian kayu tersebut dibongkar
dengan menggunakan sebuah goliath crane yang besar di wood yard, selanjutnya
kayu-kayu tersebut diumpankan ke wood room atas dasar yang pertama datang –
pertama digunakan. Kayu-kayu tersebut kemudian akan melewati proses
pengulitan, pemotongan, pencucian, penyaringan dan kemudian disimpan pada
tumpukan serpihan kayu yang disebut dengan chip pile.
Universitas Sumatera Utara
2.3.2. Unit Pemasakan (Digester)
Serpihan kayu yang berasal dari chip pile kemudian dikirim ke tungku pemasakan
yang disebut dengan digester menggunakan sebuah belt conveyor. Digester adalah
sebuah bejana bertekanan yang didalamnya serpihan kayu, yang dimasak dengan
menggunakan sejumlah tertentu larutan kimia serta dengan panas dan tekanan
untuk memisahkan bagian yang berupa serat kayu dari bagian-bagian yang bukan
serat dengan cara melarutkan bagian yang bukan serat, dimana proses itu
dinamakan cooking. Chip dimasak didalam digester dengan menggunakan panas.
Bahan kimia yang digunakan adalah Caustic soda(�� ��),Sodium Sulfide (��2 �),
campuran ini dinamakan dengan white liquor. Digester mempunyai tinggi sekitar
18,6 m dengan diameter 4,2 meter dan volume 200 m³. Pengoprasian digester
dibagi menjadi beberapa tahapan yaitu :
1. Chip filling, yaitu pengisian chip yang berasal dari chip pile kedalam
digester. Satu digester diisi chip kira-kira 75 ton dengan moisture 50%.
2. Prehydrolisis, yaitu proses yang dilakukan untuk mengeluarkan , kandungankandungan yang bukan selulosa yang terdapat di dalam kayu, seperti selulosa
yang terpotong-potong dan karbohidrat rantai pendek yang disebut dengan
hemiselulosa sehingga akan mudah untuk mendapatkan pulp dengan
kemurnian yang lebih tinggi. Proses ini dilakukan dengan fase uap
menggunakan steam. Pada proses ini dipertahankan pada tempratur ˚C
165
dan tekanan 6,0kg/cm² gauge selama 60 menit.
3. Liquor filling, yaitu proses pemasukan cairan pemasak panas kedalam
digester yang berasal dari relief heat recovery system. Untuk menjaga
keberlangsungan peredaran liquor dalam digester dan blowing yang bersih
Universitas Sumatera Utara
perlu diperhitungkan jumlah perbandingan antara liquor dengan kayu yang
sering disebut batch ratio. Rationya berkisar 3,9:1, merupakan perbandingan
terhadap kayu yang kering yang dimasukkan kedalam digester, sehingga
diperlukan liquor sebanyak 3,9 m³. Jumlah liquor terdiri dari white liquor, air
yang terkandung dalam chip, dan jumlah black liquor sebagai penambahnya.
4. Kraft ramping, yaitu pemanasan dengan menaikkan suhu di dalam digester
dari 165˚C menjadi 170˚ dengan sistem indirect steam dengan menggunakan
Medium Pressure (MP) Steam.
5. Kraft cooking, bertujuan untuk mempertahankan suhu dalam digester yang
telah dicapai saat kraft ramping. Suhu dipertahankan sampai diperoleh Hfactor. H-factor target 1500. H-factor yang telah tercapai menunjukkan bahwa
chip dalam digester telah masak.
6. Kraft relief, yaitu proses yang dibutuhkan untuk menurunkan tekanan dalam
digester. 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 kg/cm2.
7. Blowing, yaitu proses akhir dari pemasakan. Setelah siklus pemasakan
selesai, pulp dihembuskan menuju tangki penampungan (blow tank). Dari
blow tank kemudian dipompakan melewati unit pemisahan mata kayu yang
disebut dengan pressure knotter.
2.3.3 Unit Pencucian dan Penyaringan (Washing and Screening)
Sistem pencucian yang dilakukan adalah sistem empat tahap. Air pencuci dan
aliran bubur kayu atau pulp memiliki arah yang berlawanan yang disebut dengan
Universitas Sumatera Utara
counter current washing. Washing merupakan sebuah drum yang dindingnya
dilengkapi dengan lubang yang pada saat berputar pulp akan lengket pada dinding
yang berlubang tersebut dan air dari pulp akan dihisap seperti diperas. Prinsip dari
proses pencucian ini adalah setiap tahapan dari proses pencucian, pulp akan
diencerkan dari adanya lindih hitam kemudian masuk ke dalam tahap pencucian
berikutnya sehingga pada tahap akhir pencucian akan didapatkan pulp dengan
konsistensi sekitar 12% untuk kemudian disimpan di dalam High Density
Unbleached Storage Tower.
2.3.4. Unit Pengelantangan (Bleaching)
Tujuan dari proses bleaching adalah untuk memutihkan bubur pulp. Unit ini
terdiri dari 4 tahap. Tahap pertama adalah perlakuan pengolahan terhadap pulp
dengan menggunakan Khlorin dioksida (ClO2 ) di menara D0 yang kemudian
diikuti dengan tahap ekstraksi oksidasi oleh peroksida (H2 O2 ) pada tahap kedua di
menara E0. Tahap pengelantangan yang ketiga dan keempat adalah perlakuan
dengan menggunakan Khlorin dioksida (ClO2 ) yang masing-masing dilakukan
pada menara D1 dan D2. Pada tahap ini diharapkan keputihan (brightness) pulp
yang didapat adalah 89%.
2.3.5 Unit Pulp Machine
Pulp machine digunakan untuk memisahkan air dari bubur pulp dengan cara yang
sangat efisien tanpa merusak struktur serat, berat dasar, dan formasi pulp yang
Universitas Sumatera Utara
dihasilkan sehingga memiliki kekuatan lembaran yang maksimum. Pulp machine
adalah tahapan terakhir dari proses produksi pulp. Pulp yang keluar dari pulp
mesin yang berupa lembaran akan melalui proses pengeringan dalam beberapa
tahap dan proses penekanan. Pda proses pengeringan akhir yang bertujuan untuk
memastikan bahwa lembaran pulp benar-benar kering dilakukan dengan flat dryer
yang didalamnya terdapat tahap kerja tempratur pengeringan
˚
135 -138˚C.
Kemudian lembaran pulp tersebut dipotong dengan ukuran panjang 80 cm, lebar
60 cm, dan berat rata-rata perlembar 750-800 gram. Selanjutnya lembaran pulp
dikemas, namun sebelumnya ditekan dengan menggunakan balling press. Proses
akhir adalah balling press pulp dimasukkan ke unit blaude blinder untuk diikat 8
bale, dimana 1 bale = 200 kg. Pulp yang dikemas disimpan pada gudang
(warehouse) dan kemudian siap untuk dipasarkan.
2.4 Black Liquor (Lindi Hitam)
Lindi hitam adalah sisa larutan atau cairan yang diperoleh setelah pemasakan
chip. Warna tetap hitam meskipun ada reaksi kimia dengan chip. Bahan kimia ini
pada awalnya digunakan untuk menambah lignin dan kayu padat (solid wood)
yang lain disebut dissolve dalam black liquor tersebut. Sisa alkali aktif dari lindi
hitam direaksikan antara natrium hidroksida dan sodium sulfit.
Bahan organik dalam lindi hitam yang dihasilkan setelah pembuatan pulp
kraft pada dasarnya terdiri atas lignin dan produk-produk degradasi karbohidrat di
samping bagian-bagian kecil ekstraktif dan produk-produk dari reaksi. Lindi
hitam merupakan campuran yang sangat kompleks yang mengandung sejumlah
besar komponen.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2 : Distribusi Khas Bahan Organik dalam lindi hitam
Bagian/Komponen
Kandungan
(% padatan kering)
Lignin
46
Asam-asam hidroksi
30
Asam Format
8
Asam Asetat
5
Ekstraktif
7
Senyawa-senyawa lain
4
Bagian terbesar dari fraksi lignin terdiri atas bahan yang mempunyai berat
molekul tinggi, yang akan mengendap apabila lindi diasamkan. Komposisi lignin
tersebut tergantung juga pada kompleks dan bervariasi tergantung pada spesies
kayu dan kondisi pemasakan. produk-produk dari degradasi karbohidrat dalam
lindi hitam terdiri atas asam-asam karboksilat alifatik dimana asam-asam
monokarboksilat hidroksi yang merupakan komponen-komponen utama.
Cairan pemasak (liquor) ditambahkan keserpihan kayu setelah presteaming
dimana kemudian impregnasi dimulai. Pada saat pemasakan, jika yang digunakan
sebagai cairan pemasak hanya lindi putih, maka lindi putih tidak cukup menutupi
seluruh permukaan serpihan kayu, sehingga perlu ditambahkan lindi hitam.
Universitas Sumatera Utara
2.5 Perbandingan Liquor dengan Kayu (Liquor to Wood Ratio)
Perbandingan antara jumlah cairan pemasak dengan kayu yang digunakan disebut
dengan batch ratio. Perbandingan yang digunakan biasa antara 3-5. Hal tersebut
berarti setiap satu ton bone dry chip yang dimasak maka diperlukan 3-5 m³ (ton)
cairan pemasak. Liquor tersebut menerangkan total volume dillution yang terdiri
dari white liquor, kandungan air dalam chip dan black liquor yang digunakan
sebagai penambah liquor.
Perbandingan liquor yang sesuai merupakan salah satu hal yang penting
dalam pemasakan. Untuk memastikan agar penetrasi yang memadai, volume
liquor yang cukup dibutuhkan untuk menjamin permukaan chip menjadi basah.
Dalam batch cook, biasanya digester di isi hampir 75% dengan liquor pada saat
start pemasakan. White liquor yang cukup di supply agar tersedia alkali charge.
Keseimbangan merupakan hal yang dibutuhkan untuk made-up dengan black
liquor. Apabila perbandingan liquor dengan kayu semakin tinggi maka akan
menyebabkan kappa number tinggi. Kappa number yang tinggi menunjukkan
bahwa pulp yang dihasilkan mengandung banyak lignin yang berasal dari black
liquor dan menjadi kaku serta berwarna kecoklatan. Apabila perbandingan liquor
dengan kayu lebih kecil maka alkali aktif yang terkandung dalam tidak cukup
untuk proses pemasakan kayu tersebut.
Penggunaan liquor to wood yang rendah dalam pemasakan kayu memiliki
beberapa keuntungan, antara lain :
•
Produktifitas tinggi, disebabkan karena pengisian serpihan kayu kedalam
bejana pemasak (serpihan kayu yang mampu dimasak).
•
Biaya yang diperlukan untuk pemanasan cairan pemasak lebih rendah
Universitas Sumatera Utara
•
Biaya yang diperlukan untuk evaporasi lebih sedikit.
2.6 Kappa Number
Kappa number dan residual alkali dalam cooking liquor sangat penting dalam
pengujian kualitas dari pulp. Kappa number menunjukkan berapa banyak lignin
yang dihilangkan dari kayu saat proses pemasakan berlangsung dalam digester.
Kappa number yang rendah menunjukkan residual lignin lebih sedikit atau lebih
lembut dalam pemasakan. Kappa number yang tinggi menunjukkan residual
lignin lebih banyak dalam proses pemasakan. kappa number digunakan sebagai
cooking contol (tingkat pemisahan yang dicapai selama proses pemasakan) dan
menunjukkan banyaknya zat kimia yang dibutuhkan dalam proses selanjutnya,
yaitu proses bleaching.
Universitas Sumatera Utara