Bahan Baku Pulp Kayu Keras hard wood dan Kayu Lunak softwood

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bahan Baku Pulp

Bahan baku pulp dapat berasal dari kayu, bagasse, lalang, jerami, rumput-rumputan dan bahan-bahan yang mengandung selulosa dan hemiselulosa. Sedangkan bahan dasar yang terpenting dalam pembuatan pulp adalah selulosa. Kayu sebagai bahan baku pembuatan pulp dapat dibedakan atas dua jenis yakni kayu lunak soft wood dan kayu keras hard wood. Komponen kimia kayu dibedakan antara komponen-komponen makromolekul utama dinding sel selulosa, poliosa hemiselulosa dan lignin yang terdapat pada semua kayu dan komponen-komponen minor dengan berat molekul kecil ekstraktif dan zat-zat mineral yang biasanya lebih berkaitan dengan jenis kayu tertentu dalam jenis dan jumlahnya. Bahan organik lazim disebut ekstraktif. Sebagian bahan anorganik secara ringkas disebut abu. Perbandingan dan komposisi kimia lignin dan hemiselulosa berbeda pada kayu lunak dan kayu keras sedangkan selulosa merupakan komponen yang seragam pada semua kayu. Fengel, 1995

2.2 Komponen kimia kayu

2.2.1 Selulosa

Selulosa adalah bagian utama dari dinding sel kayu. Selulosa adalah suatu polimer karbohidrat yang kompleks yang memiliki persentase komposisi yang sama dengan Universitas Sumatera Utara tepung kanji dimana nilai glukosa dapat ditentukan dengan hidrolisis menggunakan asam. Unit molekul penyusun selulosa adalah glukosa yang merupakan gula. Banyak molekul glukosa yang bergabung bersama-sama membentuk rantai selulosa. Rumus kimia selulosa adalah C 6 H 10 O 5 n dimana n adalah jumlah unit pengulangan glukosa, n juga disebut derajat polimerisasi DP. Nilai dari n bervariasi tergantung sumber selulosa yang berbeda . Selama pengolahan pulp dalam digester, derajat polimerisasi akan menurun beberapa derajat. Ini penting untuk tidak turun terlalu banyak, karena rantai selulosa yang lebih pendek pada akhirnya menghasilkan pulp yang kurang bagus. Selulosa dalam kayu mempunyai nilai derajat polimerisasi rata-rata 3500 dimana selulosa dalam pulp mempunyai rata-rata derajat polimerisasi dalam rentang 600-1500. Selulosa adalah polimer lurus tidak bercabang. Ini membuat kemungkinan untuk beberapa rantai selulosa digabungkan bersama dan membentuk struktur kristal yang teratur. Struktur kristal yang teratur ini juga disebut micele. Di antara micele ada beberapa rantai selulosa yang tidak teratur, ikatan ini disebut mikrofibril. Mikrofibril ini membentuk dinding serat kayu. Mimms, 1993

2.2.2 Hemiselulosa

Hemiselulosa juga polimer yang umumnya dibentuk oleh unit-unit gula. Berbeda dengan selulosa, dimana selulosa hanya terdiri dari polimer glukosa, hemiselulosa adalah polimer dengan 5 gula berbeda yaitu glukosa, manosa, galaktosa, xylosa, dan arabinosa. Rantai hemiselulosa jauh lebih pendek dibandingkan rantai selulosa karena memiliki derajat polimerisasi lebih rendah. Sebuah molekul hemiselulosa mengandung sampai 300 unit gula. Berbeda dengan selulosa, hemiselulosa bukan Universitas Sumatera Utara polimer rantai lurus tetapi polimer bercabang dimana tidak membentuk unsur kristal dan mikrofibril seperti selulosa. Dalam pengolahan pulp, hemiselulosa bereaksi lebih cepat dari pada selulosa. Dalam kayu, hemiselulosa kebanyakan ditemukan di sekeliling mikrofibril selulosa , dimana hemiselulosa membantu ikatan selulosa. Dalam pembuatan kertas, hemiselulosa berperan untuk membuat kertas lebih kuat. Mimms, 1993

2.2.3 Lignin

Lignin adalah partikel amorf yang bersama selulosa membentuk dinding sel kayu dari pohon . Lignin mempererat material diantara sel dan menembah kekuatan mekanis kayu. Lignin adalah polimer tiga dimensi yang sangat bercabang. Unit penyusun molekul lignin adalah fenilpropan. Suatu molekul lignin memiliki derajat polimerisasi yang tinggi karena ukuran dan struktur tiga dimensinya. Lignin dalam kayu berfungsi sebagai lem atau perekat. Lamela tengah dimana kebanyakan terdiri dari lignin mengikat sel bersama-sama dan memberi bentuk pada kayu. Dinding sel juga mengandung lignin. Dalam dinding sel, lignin bersama hemiselulosa membentuk matriks dimana mikrofibril selulosa disusun. Mimms, 1993

2.2.4 Zat ekstraktif

Senyawa kimia yang merupakan komponen kayu dengan berat molekul rendah adalah Senyawa aromatik fenolat dimana senyawa yang paling penting dari kelompok ini adalah senyawa tanin yang dapat dibagi menjadi tanin yang dapat dihidrolisis dan Universitas Sumatera Utara senyawa flobafen terkondensasi. Senyawa fenolat ini adalah misalnya stilbena, lignan dan flavonoid dan turunannya. Terpena merupakan kelompok senyawa alami yang tersebar luas. Secara kimia, zat-zat ini dapat diturunkan dari isoprena. Dua satuan isoprena atau lebih membentuk mono-, seskui-, di-, tri-, tetra-, dan politerpena. Asam alifatik. Asam lemak jenuh dan tak jenuh tinggi terdapat dalam kayu terutama dalam bentuk esternya dengan gliserol lemak dan minyak atau dengan alkohol tinggi lilin. Asam asetat dihubungkan dengan hemiselulosa sebagai ester. Asam di- dan hidroksi karboksilat terutama terdapat sebagai garam kalsium. Alkohol. Kebanyakan alkohol alifatik dalam kayu terdapat sebagai komponen ester, sedangkan sterol aromatik, termasuk dalam steroid, terutama terdapat sebagai glikosida. Senyawa anorganik. Komponen mineral kayu dari daerah iklim sedang terutama adalah unsur-unsur kalium, kalsium dan magnesium. Unsur-unsur lain dalam kayu tropika, misalnya silikon, dapat merupakan komponen anorganik utama. Komponen lain. Mono- dan disakarida terdapat dalam kayu hanya dalam jumlah yang sedikit tetapi mereka terdapat dalam persentase yang tinggi dalam kambium dan dalam kulit kayu dalam. Jumlah sedikit amina dan etena juga terdapat kayu. Fengel, 1995 Tabel 2.1 Perbandingan Komponen Kimia antara Jenis Hardwood dan Softwood Komponen Hardwood Softwood 1. Selulosa 2. Hemiselulosa 3. Lignin 4. Ekstraktif 45 + 2 30 + 2 20 + 4 5 + 3 42 + 2 27 + 2 28 + 3 3 + 2 Sumber : Pulp Mill Overview, 2000 Universitas Sumatera Utara Tujuan utama pemasakan adalah menghilangkan lignin dan senyawa lain sehingga makin tinggi selulosa semakin baik hasil pulp. Kadar lignin yang tinggi menyebabkan larutan pemasak yang digunakan tinggi. Pengaruh ekstraktif dapat menyebabkan masalah pitch benjolan. Hemiselulosa harus dikurangi tetapi tidak boleh habis dalam pulp karena dapat membantu ikatan antar serat. Anonymous, 2000

2.3 Kayu Keras hard wood dan Kayu Lunak softwood

Perbedaan utama antara softwood dengan hardwood adalah panjang seratnya. Serat hardwood sekitar 13-15 dari panjang serat softwood. Perbedaan lainnya adalah jumlah tipe-tipe sel yang berbeda. Softwood memiliki fraksi serat yang lebih tinggi daripada hardwood. Sel parenkim dalam softwood maupun hardwood sangat kecil sehingga biasanya hampir semuanya terdegradasi dalam pengolahan pulp dan bleaching. Jika tidak, sel parenkim menghasilkan ukuran chip yang fines. Sel parenkim sangat menghasilkan fines yang lebih tinggi dalam hardwood. Sel parenkim juga sumber dari adanya masalah pitch. Umumnya, pulp dari softwood menghasilkan pulp yang lebih kuat daripada hardwood. Karena serat softwood lebih panjang. Softwood biasanya memberikan yield rendemen yang lebih rendah daripada hardwood dalam kondisi pengolahan yang sama. Ini karena hemiselulosa pada softwood lebih mudah larut daripada hemiselulosa pada hardwood dan softwood umumnya mengandung lebih banyak lignin daripada hardwood. Pulp dari kraft hardwood yang diputihkan menghasilkan kertas dengan kualitas print yang bagus yang membutuhkan formasi lembaran dan permukaan untuk printing yang bagus. Kekuatan yang tinggi tidak terlalu dibutuhkan. Serat hardwood memiliki permukaan yang halus karena ukurannya yang kecil. Universitas Sumatera Utara Chip umumnya juga mengandung fraksi kecil dari kontaminan yang bukan kayu seperti batu kecil, pasir dan kotoran, logam, plastik, dan karbon dari kayu yang terbakar yang tidak dapat dipisahkan dengan screening atau bleaching. Jika persentase kontaminan terlalu tinggi, dapat menyebabkan penipisan atau robeknya pada peralatan proses khususnya pada katup, pompa, dan alat pembersih. Johan, 1999

2.4 Metode Pembuatan Pulp