Yield Pulp (%)
Waktu Pemasakan (menit)
Laporan Pratikum Dosen Pembimbing
Teknik Reaksi Kimia Ir.Rozanna.Sri Iriyanti,M.Si
PEMBUATAN PULP DENGAN PROSES SEMI MEKANIS
Kelompok : IX ( Sembilan )
Nama Kelompok : BOY PRESLEY P (1107035582)
HARMIDIA QUROTUL AINI (1107020184)
RAHMAT KAMARULLAH (1107035706)
LABORATORIUM DASAR PROSES & OPERASIONAL PABRIK
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS RIAU
PEKANBARU
2013
BAB I
PENDAHULUAN
Dasar Teori
Pulp adalah produk utama kayu, terutama digunakan untuk pembuatan kertas, tetapi pulp juga diproses menjadi berbagai turunan selulosa, seperti rayon dan selofan. Pulp sering juga disebut hasil pemisahan serat dari bahan baku berserat (kayu maupun non kayu) melalui berbagai proses pembuatannya (mekanis, semikimia, kimia). Tujuan utama pembuatan pulp kayu adalah untuk melepaskan serat-serat yang dapat dikerjakan secara kimia, atau secara mekanik atau dengan kombinasi keduanya. Prinsip pembuatan pulp secara mekanis yakni dengan pengikisan dengan menggunakan alat seperti grinda. Proses mekanis yang biasa dikenal diantaranya PGW (Pine Groundwood), SGW (Semi Groundwood). Proses semi kimia merupakan kombinasi antara mekanis dan kimia. Yang termasuk ke dalam proses ini diantaranya CTMP (Chemi Thermo Mechanical Pulping) , NSSC (Neutral Sulfite Semichemical). Sedangkan yang termasuk proses kimia yaitu proses kraft yang merupakan bagian proses basa dan proses sulfit yang termasuk proses asam. Dimana proses kraft ini pertama sekali dikenal di Swedia pada tahun 1885. Disebut kraft karena pulp yang dihasilkan dari proses ini memiliki kekuatan lebih tinggi dari pada proses mekanis dan semikimia, akan tetapi rendemen yang dihasilkan lebih kecil diantara keduanya karena komponen yang terdegradasi lebih banyak (lignin, ekstraktif dan mineral) (wikipedia, 2009).
Selulosa
Adapun faktor yang membuat selulosa disenangi untuk produksi pulp dan
kertas adalah (Murugan, 1996) :
Jumlahnya berlimpah, dapat melengkapi, dan mudah dipanen dan dipindah-pindahkan dan akibatnya bahan ini murah harganya.
Zat ini umumnya berbentuk serat, dan kekuatan tariknya benar-benar tinggi.
Zat ini bisa menarik air, yang mempermudah persiapan mekanik dari serat-serat atau ikatan-ikatan serat ketika campuaran serat tadi dikeringkan
Zat ini tidak dapat larut dalam air dan pelarut-pelarut organik
Tahan terhadap sejumlah bahan kimia yang menyebabkan dapat diisolasi dan dimurnikan dari kayu yang merupakan sumber utama selulosa.
Pembuatan pulp (pulping) adalah proses mengubah bahan baku yang berasal dari tumbuhan menjadi serat-serat selulosa yang dapat dijadikan kertas ataupun bahan kimia turunan selulosa lainnya. Secara umum, ada dua metode pembuatan pulp yaitu secara mekanis dan kimia. Pembuatan pulp secara mekanis adalah memanfaatkan gaya mekanis dan mungkin energi untuk melunakkan bahan baku menjadi serat-serat. Sedangkan, secara kimia adalah menggunakan bahan kimia dan energi untuk melarutkan lignin kedalam bahan kimia yang digunakan. Untuk menghasilkan kertas, serat-serat yang dihasilkan tersebut diolah lebih lanjut melalui beberapa tahapan, seperti pemucatan dan pemulusan serat, serta penambahan bahan-bahan pengisi untuk menambah kekuatan dari daya tahan kertas.
Biomassa adalah bahan yang dihasilkan dari hasil fotosintesis, kandungan terbesar biomasa adalah selulosa, hemiselulosa dan lignin. Selulosa merupakan komponen kimia utama sebagai penyusun dinding sel kayu. Selulosa adalah karbohidrat yang tersusun atas unsur karbon (C), hidrogen (H) dan oksigen (O). Selulosa merupakan polimer yang memiliki rantai lurus dan tidak bercabang. Rumus molekul dari selulosa adalah (C6H10O5)n. Dimana n adalah jumlah pengulangan unit glukosa, n disebut juga derajat polimerisasi (DP), nilai n bervariasi tergantung pada sumber dan pengolahannya, diasumsikan selulosa alami mempunyai derajat polimerisasi yang seragam. Ketersediaan selulosa dalam jumlah yang banyak pada pulp akan membentuk serat yang kuat, berwarna putih, tidak larut dalam air dan pelarut-pelarut organik netral serta tahan terhadap bahan-bahan kimia.
Hemiselulosa merupakan polisakarida berantai pendek dan bercabang dengan berat molekul yang lebih rendah dari selulosa. Pada kayu, hemiselulosa mempunyai peranan penting terutama dalam daya ikat menambah kekuatan tarik dan sobek. Selama proses pulping sejumlah lokasi dan struktur dari bermacam hemiselulosa biasanya berubah. Hemiselulosa bersifat hidrokopis dan larut dalam larutan alkali encer sehingga bisa dipisah dari selulosa. Lignin merupakan senyawa yang tidak diharapkan dalam pembuatan pulp dan kertas karena akan membuat lembaran pulp kaku dan mengurangi aktivitas ikatan permukaan antarserat. Lignin merupakan tambahan total dari karbohidrat (selulosa dan hemiselulosa) yang terkandung di dalam serat, yang berfungsi sebagai pengikat antar serat dan memberikan warna kuning pada pulp.
Kayu merupakan bahan baku yang paling banyak digunakan dalam pembuatan pulp kertas. Kayu yang bersifat padat dan memiliki kadar lignin yang relatif lebih banyak membutuhkan kondisi operasi yang cukup rumit dalam proses pembuatan pulp, seperti suhu, dan tekanan operasi yang tinggi. Lignin bersifat seperti perekat dan memiliki berat molekul yang sangat besar dengan struktur acak. Kombinasi antara lignin dengan selulosa inilah yang menjadikan kayu bersifat keras dam memiliki daya tahan. Pada percobaan skala laboraturium, penggunaan bahan baku bukan kayu (non wood) seperti batang jagung, ampas tebu dan rumput-rumputan akan memudahkan kondisi operasi pembuatan pulp, karena bahan bukan kayu yang akan dijadikan pulp dimasak dalam larutan pemasak. Jika proses pemasakan berlangsung pada suhu dan tekanan yang tinggi proses ini disebut dengan proses soda. Untuk kemudahan proses, pemasakan bahan baku cukup dilakukan pada suhu didih, larutan pemasak pada tekanan ruang (1 atm). Walaupun demikian, proses ini belum mampu melepaskan lignin dari bahan baku yang dimasak, hanya melunakkan dan belum menghasilkan serat. Sehingga untuk menghasilkan serat diperlukan gaya mekanis pada bahan baku yangg telah dimasak. Karena bahan baku yang digunakan memerlukan bahan kimia dan gaya mekanis, proses ini disebut proses soda semi mekanis.
Pada percobaan pembuatan pulp ini menggunakan Ampas tebu, dimana Ampas tebu memiliki kandungan serat dan hemiselulosa yang tinggi, dimana kedua hal tersebut merupakan syarat utama dalam pembuatan kertas. Ampas tebu, atau disebut juga dengan bagas, adalah hasil samping dari proses ekstraksi cairan tebu. Ampas tebu sebagian besar mengandung ligno-cellulose. Panjang seratnya antara 1,7-2 mm dengan diameter sekitar 20 µm, sehingga ampas tebu ini dapat memenuhi persyaratan untuk diolah menjadi papan-papan buatan. Serat bagas tidak dapat larut dalam air dan sebagian besar terdiri dari selulosa, pentosan, dan lignin. Hasil analisis serat bagas tercantum dalam Tabel dibawah ini :
Tabel 1. Komposisi Kimia Ampas Tebu
Kandungan
Kadar (%)
Abu
3
Lignin
22
Selulosa
37
Sari
1
Pentosan
27
SiO2
3
Pembuatan pulp dengan proses soda hanya membutuhkan NaOH sebagai bahan kimia. Biasanya, jika kayu digunakan sebagai bahan baku, proses soda dilangsungkan pada suhu mencapai (160ºC) dan tekanan tinggi (mencapai 10 atm) untuk melarutkan lignin. Namun, untuk beberapa bahan bukan kayu proses pelarutan lignin dapat berlangsung pada suhu didih larutan pemasak, yang kemudian diikuti dengan gaya mekanis untuk menjadikan serat. Lamanya waktu pemasakan, perbandingan berat bahan baku terhadap larutan pemasak, konsentrasi NaOH yang digunakan serta besarnya gaya mekanis yang digunakan merupakan beberapa faktor yang mempengaruhi kualitas pulp yang dihasilkan dengan proses soda semi mekanis.
Tujuan Percobaan
Setelah praktikum ini mahasiswa dapat mengetahui pengaruh kondisi operasi pembuatan pulp proses soda semi mekanis terhadap perubahan pulp.
BAB II
METODOLOGI PERCOBAAN
2.1. Peralatan dan Bahan
Peralatan yang digunakan dalam praktikum ini adalah :
Hot plate
Labu Erlenmeyer 500 ml
Labu Erlenmeyer 1000 ml
Gelas kimia 1000 ml
Blender
Kertas pH
Corong Buchner
Cawan, Timbangan,
Batang pengaduk
Sedangkan bahan kimia yang digunakan adalah NaOH. Dan untuk bahan baku yang digunakan adalah Ampas tebu.
2.2. Prosedur percobaan
Langkah kerja untuk percobaan pembuatan pulp dengan proses soda semi mekanis adalah sebagai berikut :
Menimbang bahan baku (ampas tebu) sebanyak 20 gram
Mengukur pH Larutan NaOH (sebanyak 40 gram ditimbang) sebagai larutan pemasak
Setelah bahan baku ditimbang, dimasukkan ke labu Erlenmeyer yang berisi larutan pemasak. Mungkin sebagian bahan baku akan mengapung, gunakan batang pengaduk untuk membenamkan, dan bahan akan terbenam seiring adanya pemanasan.
Erlenmeyer yang berisikan larutan pemasak dan bahan baku diletakkan di atas hot plate dan ditutup menggunakan labu Erlenmeyer 250 ml yang dimasukkan secara terbalik kedalam mulut labu Erlenmeyer 500 ml. Kemudian pemanas dinyalakan dan diatur suhunya pada setting tinggi (100ºC-150 ºC) untuk mempercepat pemanasan.
Ingat !!!!! Jangan pernah melalaikan perhatian terhadap bahan baku yang telah dimasak
Sekali-kali bahan baku dalam Erlenmeyer diaduk dengan batang pengaduk untuk menyeragamkan pemanasan dan pemasakan. Saat larutan mulai mendidih akan terbentuk uap yang terkondensasi pada labu Erlenmeyer penutup dan kondesat terjatuh kembali ke larutan yang mendidih. Tutup mungkin bisa bergerak sedikit disebabkan tekanan yang terlepas dari cairan mendidih
Proses pemanasan diatur pada setting menengah untuk memperlambat dan menyeragamkan pendidihan pada semua bahan baku yang dimasak
Setelah proses pendidihan telah berlangsung baik, waktu reaksi mulai dihitung. Pendidihan dibiarkan selama waktu 75 menit
Setelah waktu pemasakan dicapai, pemanas dimatikan dan labu Erlenmeyer dipindahkan dari pemanas dan dibiarkan dingin selama 15-30 menit
Selanjutnya proses penyaringan bahan termasak yang telah dingin disaring menggunakan kain kasa corong. Letakkan kain kasa diatas corong, Cairan beserta bahan termasak dituangkan ke atas kain kasa dia atas corong dan cairan pemasak bekas ditampung. Biarkan sampai seluruh cairan turun dan bahan termasak dalam kain kasa tersebut diperas untuk meniris sisa cairan (gunakan sarung tangan selama penyaringan bahan termasak)
Bahan termasak dalam kain kasa dibilas kembali dengan air keran sampai cukup bersih
Setelah bahan termasak selesai dibilas, bahan dimasukkan ke blender dan air keran sebanyak 200 ml ditambahkan kedalam blender. Pastikan tutup blender ditutup dan ditekan dengan tangan ditutupnya. Blender dihidupkan selama waktu 2 menit
Bahan yang telah di blender, diiriskan kedalam corong buchner yang telah diberi kertas saring. Biarkan seluruh cairan menetes, dan isi kembali blender dengan air untuk membersihkan dan mendispersikan padatan yang tertinggal dalam blender, dan dituangkan kembali diatas bahan tersaring dalam corong buchner
Setelah seluruh cairan menetes dari padatan yang tersaring, bahan tersaring diangkat dari corong buchner, kemudian dikeringkan diudara terbuka
Cara yang sama untuk Run II = 100 menit
BAB III
HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Data Hasil Percobaan
Pada percobaan pembuatan pulp ini, variasi yang dilakukan adalah lamanya pemasakan dimana variasi waktunya 75 menit dan 100 menit. Untuk hasil percobaannya dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut.
Tabel 3.1 Hasil pengamatan pada variasi lama pemasakan 75 menit dan 100 menit
Pengamatan
Hasil Pengamatan
Run 1
(Pemasakan 75 menit)
Run 2
(Pemasakan 100 menit)
Larutan pemasak sebelum mendidih
Warna bening,
pH = 13
Warna bening,
pH = 14
Larutan pemasak setelah proses pemasakan
Warna hitam kecokelatan, pH = 12
Warna hitam kecokelatan, pH = 13
Lama pendidihan
20,38 menit
25,12 menit
Berat pulp basah (sebelum dikeringkan)
71,09 gram
45,24 gram
Berat pulp kering (setelah dikeringkan semalaman)
9,35 gram
7,02 gram
Kadar air (setelah di keringkan)
86,84%
84,48%
Yield pulp
6,155%
5,445%
Dari Tabel 3.1 tersebut dapat kita lihat larutan pemasak pada Run 2 setelah proses pemasakan memiliki pH yang lebih tinggi dibandingkan pada Run 1. Larutan pemasak setelah proses pemasakan selama 75 menit memiliki pH 13, sedangkan pada lama pemasakan 100 menit pHnya 14. Selain itu kita juga dapat melihat perolehan pulp yang dihasilkan pada Run 1 lebih banyak dibandingkan pada Run 2. Pada Run 1 pulp yang dihasilkan dari bahan baku sebanyak 20 gram adalah 9,35 gram, sedangkan pada Run 2 pulp yang dihasilkan adalah sebanyak 7,02 gram dari berat bahan baku yang sama. Kedua hal ini dikarenakan semakin lama proses pemasakan, lignin yang terekstrak dari ampas tebu juga akan semakin banyak. Jika semakin banyak lignin yang terlepas, maka yield yang dihasilkan juga semakin sedikit dan pulp yang dihasilkan akan semakin bagus karena lignin yang tersisa dalam bahan baku lebih sedikit. Selain itu tingkat kebasaan larutan pemasak NaOH juga akan semakin berkurang karena lignin yang larut lebih banyak.
Untuk melihat pengaruh lama pemasakan terhadap perolehan pulp dapat kita lihat pada Gambar 3.1 berikut.
Gambar 3.1 : Grafik Hubungan antara lama pemasakan terhadap perolehan Pulp
Dari Gambar 3.1 tersebut dapat kita lihat semakin lama proses pemasakan, maka semakin sedikit yield pulp yang dihasilkan yaitu 5,445%, Sebaliknya pada pemasakan waktu yang singkat yield pulp yang dihasilkan besar yaitu 6,155%. Jika waktu pemasakan lebih lama, maka waktu reaksi yang berlangsung saat proses pendidihan juga akan semakin lama. Waktu reaksi yang lebih lama akan membuat lignin yang terekstrak dari ampas tebu juga semakin banyak dan yield yang dihasilkan semakin sedikit.
Lamanya pemasakan juga akan mempengaruhi kualitas pulp yang dihasilkan. Untuk melihat perbandingan kualitas pulp yang dihasilkan dapat dilihat pada Tabel 3.2 berikut.
Tabel 3.2 Perbandingan kualitas pulp pada variasi lama pemasakan 75 menit dan 100 menit
Pengamatan
Setelah Dimasak
dan Dicuci
Setelah Diblender
dan Ditiriskan
Run 1
(75 menit)
Run 2
( 100 menit)
Run 1
(75 menit)
Run 2
(100 menit)
Warna
Kecokelatan
Kecokelatan
Putih kekuning- kuningan
Putih kekuning-kuningan (sedikit lebih cerah)
Tekstur
Kasar
Kasar
Halus
Halus
Penampilan
Berserat
Berserat
Seperti bubur
Seperti bubur
Rasa ditangan
Kasar
Kasar
Lembut
Lembut
Dari Tabel 3.2 tersebut dapat kita lihat hampir tidak ada perbedaan pada pulp yang dihasilkan. Hanya pada pengamatan warna terletak perbedaan dimana pada Run 2 warnanya lebih cerah dibandingkan Run 1. Perbedaan ini juga dipengaruhi banyaknya lignin yang terlepas dari bahan baku. Lignin akan memberikan warna kuning pada pulp. Semakin banyak lignin yang terlepas, maka warna pulp yang dihasilkan akan semakin putih dan semakin bagus kualitasnya.
BAB IV
PENUTUP
4.1.Kesimpulan
Semakin lama waktu pemasakan, maka akan semakin sedikit pulp yang diperoleh. Pada proses dengan lama pemasakan 75 menit, pulp yang diperoleh sebanyak 9,35 gram, sedangkan pada proses dengan lama pemasakan 100 menit, pulp yang diperoleh sebanyak 7,02 gram.
Semakin lama waktu pemasakan, maka pH larutan pemasak akan semakin kecil. Pada proses dengan lama pemasakan 75 menit, pH larutan pemasaknya 13, sedangkan pada lama pemasakan 100 menit, pH larutan pemasaknya 14.
4.2.Saran
Perhatikan dengan baik saat larutan pemasak ketika mendidih lalu kecilkan segera pemanas agar larutan tidak melimpah keluar.
DAFTAR PUSTAKA
Tim Program Studi. 2013. Penuntun Praktikum Teknik Reaksi Kimia. Pekanbaru : laboratorium Dasar-Dasar Proses Program D3 Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Riau.
Sastrohamidjojo,Harjdono. 1984. Kayu Kimia Ultra Struktur Dan Reaksi-Reaksi. Yogyakarta : Gajah Mada Universitas Press.
Abstrak
Proses soda semi mekanis dalam pembuatan pulp merupakan proses yang menggunakan proses kimiawi dan proses mekanis. Proses kimiawi merupakan pemasakan dengan menggunakan larutan pemasak NaOH. Proses mekanis merupakan penggunaan gaya mekanis untuk menghasilkan serat yang lebih halus. Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh kondisi operasi pembuatan pulp proses soda semi mekanis terhadap perolehan pulp. Dalam praktikum ini variabel percobaan lama pemasakan dengan variasi 75 menit dan 100 menit. Dari percobaan pada variasi lama pemasakan 75 menit, yield pulp yang diperoleh adalah sebanyak 6,155%, sedangkan pada variasi lama pemasakan 100 menit, yield pulp yang diperoleh sebanyak 5,445%.
Kata kunci: Yield pulp, larutan NaOH, ampas tebu, hot plate.
LAMPIRAN
Menghitung Kadar Air
Kadar Air = Berat pulp basah-Berat pulp keringBerat pulp basah x 100 %
Pada Run 1
Kadar Air = 71,09 gram-9,35 gram 71,09 gram x 100 %
= 86,84 %
Pada Run 2
Kadar Air = 45,24 gram -7,02 gram 45,24 gram x 100 %
= 84,48 %
Menghitung Berat Pulp
Berat pulp = Berat pulp kering – (kadar air x berat pulp kering)
Pada Run 1
Berat pulp = 9,35 gram – (0,8684% x 9,35 gram)
= 1,231 gram
Pada Run 2
Berat pulp = 7,02 gram – (0,8448% x 7,02 gram)
= 1,089 gram
Menghitung Yield Pulp
Yield pulp = Berat pulp Berat bahan baku x 100 %
Pada Run 1
Yield pulp = 1,231 gram 20 gram x 100 %
= 6,155 %
Pada Run 2
Yield pulp = Berat pulp Berat bahan baku x 100 %
= 1,089 gram 20 gramx 100%
= 5,445 %
