PEMBUATAN KERTAS DAN PULP DARI DAUN NANAS MATA KULIAH PILIHAN KERTAS DAN PULP
Disusun Oleh : HAPSARI AMELIA EKASANTI (21030112060121)
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA PROGRAM DIPLOMA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2013
KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga kami dapat menyusun makalah Pembuatan “
Kertas Dan Pulp Dari Daun Nanas ” ini. Makalah ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah pilihan kertas dan pulp. Dalam menyusun makalah ini, kami mendapat bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, kami mengucapkan terima kasih sebanyak-banyaknya kepada pihak-pihak yang telah membantu kami dalam menyusun makalah ini. Dalam penyusunan makalah ini tentu banyak sekali kekurangan baik dari segi isi maupun penulisan. Jadi, besar harapan kami atas kritik dan saran yang bersifat membangun dari para pembaca sehingga dapat menjadi suatu masukan untuk kesempurnaan makalah-makalah berikutnya. Semoga makalah ini bisa bermanfaat bagi para pembaca.
PENYUSUN
DAFTAR ISI Halaman Judul Kata Pengantar Daftar Isi BAB I Pendahuluan 1.1 Latar Belakang 1.2 Rumusan Masalah 1.3 Tujuan Makalah 1.4 Manfaat Makalah BAB II Tinjauan Pustaka 2.1 Pengertian Kertas 2.2 Proses Pembuatan Kertas 2.3 Kertas Seni 2.3.1. Pembuatan Kertas Seni 2.3.2. Proses Pembuatan Pulp pada Kertas Seni 2.3.3. Proses Pembentukan Kertas ( Forming ) 2.4. Pengertian Pulp 2.4.1. Pengertian Pulping Pengertian Pulping 2.4.2. Sifat fisik pulp 2.5. Nanas 2.5.1 Komposisi kimia Daun Nanas 2.6. Sifat fisik dan kimia daun nanas ditinjau dari segi pembuatan pulp 2.6.1. Serat pada nenas 2.6.2. Komposisi kimia serat nanas 2.6.3 Sifat-Sifat Fisik Serat Nanas 2.7 Sifat Fisis Kertas 2.7.1 Gramatur 2.7.2 Tebal Kertas 2.7.3 Rapat Massa Kertas 2.7.4 Ketahanan Tarik Kertas 2.7.5 Ketahanan Sobek Kertas 2.7.6 Indeks Tarik Kertas 2.7.7 Indeks Sobek Kertas 2.8.. Kapur (CaO) 2.9. Hidrolisis Lignin 2.10. Penentuan kadar lignin sisa pulp 2.11. Pembuatan Pulp Dan Kertas Dari Daun Nanas Dengan Proses Asetosolv BAB III Penutup 3.1 Kesimpulan 3.2 Saran Daftar Pustaka
BAB I PENDAHULUAN 1.1
LATAR BELAKANG
Kertas merupakan salah satu produk turunan selulosa yang memegang peranan penting dalam kehidupan sehari-hari. Kebutuhan pulp dan kertas Indonesia terus mengalami peningkatan seiring dengan pertumbuhan penduduk dan kemajuan aktivitas yang berhubungan dengan pemakaian kertas (Anonim, 2008). Industri kertas merupakan salah satu jenis industri terbesar di dunia dengan menghasilkan 278 juta ton kertas dan karton, dan menghabiskan 670 juta ton kayu. Seiring dengan meningkatnya jumlah penduduk dunia, kebutuhan akan kertas juga semakin meningkat. Pertumbuhan dalam dekade berikutnya diperkirakan antara 2% hingga 3,5% per tahun, sehingga membutuhkan kenaikan kayu log yang dihasilkan dari lahan hutan seluas 1 sampai 2 juta hektar setiap tahun. Industri kertas, selain membutuhkan kayu sebagai bahan baku utama, juga tergolong industri dengan tingkat konsumsi energi tinggi dan menghasilkan limbah yang cukup membahayakan bagi lingkungan (Ria, 2011). Oleh karena itu, pemerintah perlu mencari alternatif bahan baku lain yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pulp dan kertas selain kayu. Salah satu cara untuk mengatasi kelangkaan dan semakin mahalnya bahan baku kertas yaitu dengan pemanfaatan daun nanas. Daun nanas yang merupakan salah satu alternatif tanaman penghasil serat yang selama ini hanya dimanfaatkan buahnya saja sebagai sumber bahan pangan, sedangkan daun nanas sendiri tidak dimanfaatkan sehingga menjadi limbah yang sebenarnya berpotensi. Di Indonesia tanaman nanas sudah banyak dibudidayakan, terutama di pulau Jawa dan Sumatera. Tanaman nanas akan dibongkar setelah dua atau tiga kali panen untuk diganti dengan tanaman baru, oleh karena itu limbah daun nanas terus berkesinambungan sehingga cukup potensial untuk dimanfaatkan sebagai bahan untuk pembuat kertas yang dapat memberikan nilai tambah. Pulp merupakan hasil pemisahan serat dari tanaman melalui berbagai proses pengolahan. Proses pembuatan pulp dibedakan atas proses mekanis, semi kimia (kombinasi kimia dan mekanis) dan kimia. Umumnya proses kimia banyak dilakukan
untuk pembuatan pulp secara kimia adalah melarutkan lignin yang mengikat serat satu dengan lainnya. Proses pembuatan kertas dapat dilakukan dengan mengubah bahan baku serat menjadi pulp, dan kertas. Urutan proses pembuatannya adalah : Persiapan bahan baku, pembuatan pulp (secara kimia, semikimia, dan mekanik), pemutihan (bleaching), pengambilan kembali bahan kimia, pengeringan pulp dan pembuatan kertas. Proses yang membutuhkan energi paling tinggi adalah proses pembuatan pulp dan proses pengeringan kertas. Berdasarkan uraian di atas perlu diadakan kajian yang mendalam tentang pembuatan pulp dari daun nanas dengan metode kimiawi. 1.2
Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian di atas maka permasalahan pada makalah ini adalah : 1. Apakah ampas tebu atau bagase bisa menjadi alternatif sebagai bahan baku pembuat pulp dan kertas ? 2. Bagaimana proses pembuatan pulp dan kertas dari bahan baku ampas tebu dengan proses acetosolv? 1.3 Tujuan
1. Mempublikasikan Daun nanas menjadi alternatif sebagai bahan baku pembuat pulp dan kertas dengan proses acetosolv. 2. Mempublikasikan proses pembuatan pulp dan kertas dari bahan baku Daun Nanas dengan proses acetosolv. 3. Memenuhi tugas mata kuliah Pilihan pulp dan Kertas 1.4 Manfaat
Hasil penyusunan makalah ini diharapkan bermanfaat untuk : 1. Alternatif pengganti penggunaan kayu hutan sebagai bahan baku pembuat pulp dan kertas. 2. Sebagai referensi bagi penelitian atau pembuatan makalah sejenis.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Kertas
Kertas adalah barang yang berwujud lembaran-lembaran tipis. Yang dihasilkan dengan kompresi serat yang berasal dari pulp yang telah mengalami pengerjaan pengeringan, ditambah beberapa bahan tambahan yang saling menempel dan saling menjalin, serat yang digunakan biasanya berupa serat alam yang mengandung selulosa dan hemiselulosa. Secara umum kertas dibedakan menjadi dua golongan, yaitu kertas budaya dan kertas industri. Yang termasuk kertas budaya adalah kertas-kertas cetak dan kertas tulis, diantaranya adalah kertas kitab, buku, Koran dan kertas amplop. Sedangkan yang termasuk kertas industri adalah kertas kantong kertas minyak, pembungkus buah buahan, kertas bangunan, kertas isolasi elektris, karton dan pembungkus pembungkus sayur-sayuran. 2.2 Proses Pembuatan Kertas
Proses pembuatan kertas dapat dilakukan dengan mengubah bahan baku serat menjadi pulp, dan kertas. Urutan proses pembuatannya adalah : Persiapan bahan baku, pembuatan pulp (secara kimia, semikimia, dan mekanik), pemutihan (bleaching), pengambilan kembali bahan kimia, pengeringan pulp dan pembuatan kertas. Proses yang membutuhkan energi paling tinggi adalah proses pembuatan pulp dan proses pengeringan kertas. 2.3 Kertas Seni
Kertas didefinisikan sebagai lembaran yang relatif tipis dan terdiri dari serat yang terletak pada berbagai bagian datar dan lembaran secara merata (Anonymousa, 2005). Menurut Sukundayanto (2004), serat yang digunakan biasanya adalah alami dan mengandung selulosa. Kandungan serat selulosa dari limbah pertanian dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan kertas seni. Kertas daur ulang dikenal juga dengan sebutan ’art paper’ atau ’kertas seni’ karena selain berbahan limbah kertas, juga sering ditambahkan serat tanaman, daundaunan, kelopak bunga, dan bahan-bahan lain yang terdapat di alam. Inilah yang menjadi salah satu ciri khusus kertas daur ulang buatan tangan. Kertas seni tidak selalu merupakan hasil pengolahan limbah kertas, melainkan dapat juga merupakan kertas
yang dibuat dari serat-serat tanaman selain kayu, seperti jerami, enceng gondok, dan sebagainya (Bainbridge, 1996). Karakter kertas daur ulang buatan tangan memiliki ciriciri, yaitu motif kertas yang unik, karakter bahan yang khas, mempunyai daya serap terhadap air yang besar dan biasanya ukurannya tidak bisa sebesar ukuran kertas biasa karena semakin besar kertas maka semakin sulit tingkat pembuatannya (Mahyar, 2001). Selembar kertas buatan tangan atau kertas seni mempunyai karakteristik berbeda dengan kertas buatan pabrik. Kertas buatan tangan dengan ciri-ciri khusus mempunyai serat-serat murni yang panjang dan menghasilkan kertas yang kuat dan awet, serta dalam proses pembuatannya cenderung bebas dari bahan-bahan kimia yang berbahaya. Kertas seni dapat dimanfaatkan sebagai media untuk menampilkan nilai-nilai seni rupa, karena wujudnya masih menampakkan serat-serat alami dan kertas tersebut dapat dihadirkan secara utuh sebagai bahan yang mengandung unsur-unsur estetis (Bahari, 1995). Dalam pembuatan kertas seni perlu dipertimbangkan nilai tambah atau nilai ekonominya dalam bentuk produk industri seni yang bersifat praktis dan memiliki nilai keindahan (estetika (estetika). ). Mendirikan industri seni merupakan salah satu alternatif mengolah bahan yang ada di sekitar pedesaan yang selama ini belum digarap secara lebih serius seperti pelepah pisang, batang padi, batang jagung, batang alang-alang, dan tanaman tidak produktif lainnya. Penerapan dari kertas seni ini dapat diwujudkan menjadi elemen karya seni terap (applied (applied art ) seperti pigura, kap lampu, penyekat ruang, kartu undangan, kipas, tas, dompet, dan benda kerajinan tangan lainnya. 2.3.1. Pembuatan Kertas Seni
Secara garis besar proses pembuatan kertas meliputi tahap-tahap persiapan bahan baku, pulping, defiberasi, pencucian, penyaringan, pemutihan, dan pencetakan (Smook, 1994). Proses pembuatan kertas dapat dilihat pada Gambar 1. Pembuatan kertas seni dapat dibagi menjadi dua tahap, yaitu proses pembuatan pulp dan proses pembuatan kertas. Kedua hal tersebut dapat diuraikan lagi lebih lanjut sebagai berikut : 2.3.2. Proses Pembuatan Pulp pada Kertas Seni
Pulping adalah suatu proses dimana kayu/bahan baku berserat lainnya diperkecil ukurannya sehingga menjadi suatu massa serat (Smook, 1994). Tujuan utama pembuatan pulp adalah untuk melepaskan serat-serat yang dapat dikerjakan secara
kimia, mekanik atau semikimia yaitu kombinasi dua tipe perlakuan. Metode pembuatan pulp dengan proses kimia dapat dibedakan menjadi dua yaitu metoda proses basa (proses soda dan proses sulfat) dan proses asam (proses sulfit) (Fengel dan Wegener, 1995).
Gambar 1. Proses Pembuatan Kertas (Smook, 1994) Pulp yang berbahan baku pelepah pisang dibuat dengan menggunakan proses
semikimia dengan metode proses soda. Menurut Onggo (2004), proses pulping yang optimal untuk serat tanaman non kayu adalah proses alkali menggunakan NaOH. Selulosa bersifat tidak larut dalam alkali NaOH, sedangkan lignin, hemiselulosa, pektin dan komponen serat lainnya bersifat larut. Pembuatan pulp secara semikimia meliputi perlakuan serpih dengan larutan natrium hidroksida (NaOH) dan defibrasi defibrasi penggiling akhir (Fengel dan Wegener, 1995). Kertas yang dihasilkan dari proses ini adalah kertas dengan derajat putih yang rendah (kecoklatan), memiliki serat yang bersifat kuat, tetapi memiliki kualitas cetak cet ak yang kurang bagus (Smook, 1994). 2.3.3. Proses Pembentukan Kertas ( Forming )
Penambahan bahan perekat pada penggunaan kertas seni dilakukan pada saat bubur kertas
(pulp) belum
dibentuk menjadi
lembaran
kertas
dengan cara
mencampurkan perekat tapioka. Tanpa penggunaan bahan perekat, serat-serat yang digunakan untuk kertas sebenarnya sudah saling mengkait. Penggunaan bahan perekat disini adalah untuk menguatkan atau mengawetkan kertas sehingga didapatkan kertas
yang berkualitas dengan ketahanan tarik dan ketahanan sobek yang tinggi (Bahari, 1995). Tahap terakhir adalah pembentukan kertas ( forming ), ), yaitu dengan mencetak bubur kertas sesuai dengan bentuk pada desain yang telah dibuat. Menurut Malo (2004), pencetakan dimulai setelah pulp siap dengan menyatukan kedua cetakan/bingkai secara bersamaan (bingkai dengan screen dengan screen berada berada di bawah, sedangkan bingkai kosong berada di atas), kemudian dimasukkan dalam bak berisi bubur kertas sampai tenggelam. Cetakan kosong diangkat dan cetakan ber screen dengan pulp diatasnya dijemur di bawah terik matahari dengan posisi mendatar. 2.4. Pengertian Pulp
Pulp adalah hasil pemisahan serat dari bahan baku berserat (kayu maupun non kayu) melalui berbagai proses pembuatannya ( mekanis, semikimia, kimia). Pulp terdiri dari serat - serat (selulosa dan hemiselulosa) sebagai bahan baku kertas. 2.4.1. Pengertian Pulping
Pulping adalah usaha untuk mendapatkan serat-serat dengan cara melarutkan lignin semaksimal mungkin. Tujuan utama dari proses Pulping adalah mendapatkan serat sebanyak mungkin yang diindikasikan dengan nilai rendemen yang tinggi dengan kandungan lignin seminimal mungkin, yang diuraikan oleh nilai bilangan kappa. Pada saat proses Pulping , lignin akan terdegradasi oleh larutan pemasak menjadi molekul yang lebih kecil yang dapat larut dalam lindi hitam. Peristiwa ini disebut delignifikasi (Rahmawati, 1999). Pembuatan Pulp secara kimia bertujuan untuk memisahkan lignin yang terikat pada serat secara selektif (Sjostrom, 1995). Dewasa ini proses Pulping kimiawi diarahkan pada proses Pulping bebas belerang untuk mengurangi masalah lingkungan hidup (pencemaran air dan udara), jadi diantaranya dilakukan dengan mengembangkan proses soda, yaitu proses pemasakan secara alkali dengan NaOH sebagai larutannya (Tapanes et al., al., 1992). 2.4.2. Sifat fisik pulp
Sifat fisik pulp merupakan salah satu parameter yang digunakan untuk menentukan kualitas pulp (Sixta, 2006). Kriterianya tergantung pada jenis produk yang diinginkan. Secara sederhana sifat-sifat tersebut menurut Casey (1991), meliputi: 1. Ketahanan sobek
Didefinisikan sebagai gaya dalam satuan gram gaya atau gram force (gf) atau miliNewton (mN), yang diperlukan untuk menyobek lembaran pulp pada kondisi standar (SII-0435-81). Dalam hal ini nilai kekuatannya dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain (Browyer dan Haygreen, 1999) a. Panjang serat Bahan Baku Defiberasi Pulping Persiapan Penyaringan Pencucian Pencetakan Pemutihan Kertas (pemotongan, pengecilan ukuran, penimbangan) (Penguraian serat) (Pembuatan lembaran) 5 Secara umum ketahanan sobek lembaran pulp meningkat seiring dengan peningkatan panjang serat. Hal ini terjadi karena serat-serat panjang dapat menyebarkan daerah perusakan ikatan yang lebih besar daripada serat pendek saat dilakukan penyobekan. b. Jumlah serat yang berperan saat penyobekan Masing-masing serat yang menyusun suatu lembaran pulp pada gramatur tertentu (massa lembaran pulp dalam gram per satuan luasnya dalam meter persegi yang diukur pada kondisi standar (SII-0439-81) turut menyumbangkan energy energ y terhadap keseluruhan energy yang dibutuhkan untuk penyobekan. Sehingga lembaran pulp dengan jumlah serat lebih banyak akan memiliki ketahanan sobek lebih tinggi. c. Ikatan antarserat Ikatan antarserat turut berpengaruh terhadap ketahanan sobek lembaran pulp. Dalam hal ini kekuatan ikatannya sangat tergantung pada proses fibrilasi (penguraian mikrofibril serat) yang terjadi pada saat pulping yang kemudian disempurnakan melalui proses refining. Didalam refiner sebagian mikrofibril serat akan mengalami pemipihan dan penguraian sehingga luas permukaan yang berpotensi membentuk ikatan hydrogen bertambah, akibatnya ikatan antarserat makin kuat. Ketahanan sobek lembaran pulp meningkat seiring dengan peningkatan ikatan antarserat sampai pada batas tertentu saat masingmasing serat mengalami tarikan yang sangat kuat sehingga ikatan a ntar keduanya mudah putus. 2. Ketahanan tarik
Didefinisikan sebagai daya tahan lembaran pulp terhadap gaya tarik yang bekerja pada kedua ujungnya, diukur pada kondisi standar (SII-0436-81). Sifat fisik ini dianggap penting untuk jenis kertas tertentu seperti tas belanja .
Dalam hal ini nilai kekuatannya dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain (Saranah, 2002): a. Arah serat dalam lembaran pulp Nilai ketahanan tarik lembaran pulp akan lebih tinggi jika j ika arah seratnya sejajar dengan arah tarikannya b. Ikatan antarserat Makin besar kekuatan ikatan antarseratmaka ketahanan tarik lembaran pulp makin besar. 3. Ketahanan retak
Didefinisikan sebagai tekanan hidrostatik dalam kilopascal atau psi yang dibutuhkan untuk meretakkan suatu bahan saat tekanan ditingkatkan pada kecepatan konstan oleh karet diafragma bundar dengan diameter 30,5 mm (T-404-cm-92). Sifat fisik ini dianggap penting untuk jenis tas khusus yang biasa digunakan untuk menahan beban sangar berat. Dalam hal ini nilai nila i kekuatannya tergantung pada (Nursyamsu, 1993): a. Panjang serat Lembaran pulp yang tersusun oleh serat-serat panjang akan memiliki kekuatan retak yang lebih tinggi b. Ikatan antarserat Makin besar kekuatan ikatan antarserat maka ketahanan retak lembaran pulp makin besar. Kekuatan ikatan antarserat sangat dipengaruhi oleh proses fibrilasi.
2.5. Nanas
Tanaman nanas bukan tanaman asli dari Indonesia, tetapi berasal dari Amerika. Pada waktu benua Amerika belum diketemukan, tanaman nenas belum dikenal. Kata nenas berasal dari bahasa Indian “ NANA”. ”. Dalam bahasa latin sering disebut Ananas comosus (L) Merr; Syn. A. Sativus Schult. f atau Bromelia atau Bromelia comosa L. L. (Rukmana, 1996) Nanas adalah suatu
tanaman monocotyl yang dapat hidup dalam beberapa
musim (perennial). Mempunyai rangkaian bunga dan buah pada ujung batang. Tanaman ini masih dapat melanjutkan pertumbuhannya melalui beberapa cabang vegetative baru yang muncul dari batang. Cabang baru tersebut kelak dapat juga menghasilkan buah
yang masih terikat pada tanaman induk (tanaman pertama). Yang dimaksud dengan tanaman induk yaitu tanaman pertama atau tanaman asli hasil pemisahan vegetative yang ditanam pertama kali (Rukmana, 1996). Tinggi tanaman nenas dapat mencapai 90 – 100 cm atau lebih. Daun membentang sampai 130 – 150 cm. Jumlah daun yang berfungsi dan aktif jumlahnya ratarata 70 – 80, dan berbentuk roset. Daun yang rimbun ini melekat pada batang pendek sehingga batang tak terlihat 3 dari luar karena tertutup daun. Pada batang bawah, daun lebih tua dan pendek. Makin keatas daun makin lebih panjang dan mencapai panjang maksimum. Di bagian atas daun makin pendek dan lebih muda. Dan daun yang terakhir terletak ditengah pada ujung tanaman, Daun tak bertangkai, bagian bawah cekung memeluk batang (Pracaya, 1990). 1990). Panen buah nanas dilakukan setelah nanas berumur 12-24 bulan, tergantung dari jenis bibit yang digunakan. Bibit yang berasal dari mahkota bunga berbuah ber buah pada umur 24 bulan, hingga panen buah setelah berumur 24 bulan. Tanaman yang berasal dari tunas batang dipanen setelah umur 18 bulan, sedangkan tunas akar setelah berumur 12 bulan (Rukmana, 1996). 1996). Tanaman nanas dipanen setelah berumur 12- 24 bulan. Pemanenan buah nanas dilakukan bertahap sampai tiga kali. Panen pertama sekitar 25%, kedua 50%, dan ketiga 25% dari jumlah yang ada. Tanaman yang sudah berumur 4-5 tahun perlu diremajakan karena pertumbuhannya lambat dan buahnya kecil. Cara peremajaan adalah membongkar seluruh tanaman nanas untuk diganti dengan bibit yang baru. Penyiapan lahan sampai penanaman dilakukan seperti cara bercocok tanam pada lahan yang baru. (Rukmana, 1996). Propinsi Jawa Timur merupakan salah satu propinsi di Indonesia yang memproduksi buah nenas yang cukup tinggi dan memiliki rumpun tanaman nenas yang cukup banyak. Pada tahun 2007 untuk wilayah Blitar dan Kediri tercatat di Departemen Pertanian ada sekitar 211.318.229 tanaman di daerah tersebut. Jika dari setiap tanaman Nenas rata-rata menghasilkan limbah daun pangkasan sekitar 1.4 kg, maka daerah tersebut akan menghasilkan sekitar 295.845.521 ton limbah daun Nenas yang perlu dipertimbangkan pemanfaatannya. pemanfaatannya. Salah satu pemanfaatan daun nenas yang mungkin untuk dikembangkan adalah sebagai bahan baku pembuatan pulp (Onggo dan Triastusi, 2005). Untuk di Blitar sendiri yang banyak ditanam adalah golongan Queen, daunnya
halus, bentuk buah silendris, berat buah mencapai 2,3 kg, kulit buah warna orange dengan mata yang datar, rasanya manis, rendah serat, serta banyak mengandung air (Anonymous, 2008).
2.5.1 Komposisi kimia Daun Nanas
Komposisi kandungan zat-zat tersebut pada umumnya sangat bervariasi tergantung pada jenis atau at au varietas tanaman nanas yang berbeda. Zat -zat tersebut te rsebut perlu dihilangkan atau dikurangi pada proses selanjutnya (degumming ( degumming ) agar proses bleaching ataupun dyeing lebih mudah dikerjakan. Tabel 2.1 akan memperlihatkan komposisi kimia dari daun nanas.[1] Tabel 2.2 Komposisi Kimia Serat Nanas Kering Komposisi kimia
Serat Nanas (%)
Alpha Selulosa
69,5 – 69,5 – 71,5 71,5
Pentosan
17,0 – 17,8 17,0 – 17,8
Lignin
4,4 – 4,7 4,4 – 4,7
Abu
0,71 – 0.87 0,71 – 0.87
Silika
4,5 – 5,3 4,5 – 5,3
2.6. Sifat fisik dan kimia daun nanas ditinjau dari segi pembuatan pulp 2.6.1. Serat pada nenas
Serat pada nanas dapat digunakan untuk tekstil dan kertas. Cara memisahkan serat secara tradisional yaitu daun dibuat memar dengan melepaskan kutikula sehingga serat mudah dipisahkan dengan tangan. Sesudah dicuci dengan air, dijemur di sinar matahari yang kemudian diikat bersama serat-serat yang panjangnya 1 – 1,2 meter. Hasil serat dari daun yang telah tua yaitu 1.0 – 1.2%. Varietas Aechmea magdalenae Andre ini tahan air garam. Varietas lainnya, Bromelia sylvestris Vell, kekuatan rentangnya tinggi. Serat dari Smooth Cayenne lunak,seperti sutera dan halus, hanya saja kekuatan rentangnya rendah, sehingga kalau dipakai tali, kurang kuat bila dibandingkan dengan ( Aechmea magdalenae) magdalenae) (Anonymous, 2008). Serat dari Smooth Cayenne telah dicoba dipakai untuk bahan pakaian dan hasilnya sangat menarik, hanya disini masih kalah dengan tekstil sintetis yang harganya lebih murah. Serat dari tanaman nenas dapat juga dipergunakan untuk bahan kertas. Kertas
yang dihasilkan dapat tipis,
permukaannya halus, lemas dan liat, dapat dilipat dan dapat dikisutkan tetapi dapat dihaluskan lagi tanpa kerusakan (Asbani, 1994).
2.6.2. Komposisi kimia serat nanas
Komposisi kimia serat nanas disajikan pada Tabel 1 dan sebagai pembanding disajikan juga komposisi kimia serat kapas dan rami.
Sumber : Anonymous (2008) 2.6.3. Sifat-Sifat Fisik Serat Nanas
Serat nanas mempunyai kekuatan yang relatif tinggi. kekakuan lentur atau Flexural rigidity dan torsional rigidity serat relatif lebih tinggi dibanding kapas. Hal ini menyebabkan serat mempunyai ketahanan yang besar 7 untuk digintir (twist), sehingga serat cenderung tidak segera tergintir pada saat proses penggintiran selesai. Oleh karena itu serat cenderung kaku dan agak sulit untuk mendapatkan serat yang kompak seperti yang dikehendaki. Sifat porous dan menggelembung (swelling) pada serat nanas menunjukkan adanya sifat daya absorbsi lembab dan kemampuan untuk dicelup. Serat nanas tidak menunjukkan pengurangan kekuatan dalam penyimpanan hingga 6 bulan, sedangkan penyimpanan lebih dari 6 bulan terjadi penurunan kekuatan. Termal konduktivitas serat nanas relatif rendah yaitu sebesar 0,0273 watt/m2/oK, oleh karena itu serat nanas merupakan termal isolator yang baik (Anonymous, 2008). Menurut Onggo dan Triastuti (2005), serat daun nenas bisa dimanfaatkan sebagai bahan baku pulp dan kertas dengan kelas mutu II (nilai 275). Selain itu kadar selulosanya juga tinggi (57,81%) sehingga dapat diperoleh rendemen tinggi. Produksi kertas seni dari daun nenas juga dapat dilakukan dan bisa diterapkan pada industri rumah tangga (skala 5.000 lembar kertas seni per bulan).
2.7 Sifat Fisis Kertas 2.7.1 Gramatur
Gramatur adalah massa lembaran kertas atau karton dalam gram dibagi dengan satuan luasnya dalam meter persegi, diukur dalam kondisi standard an dengan metoda SNI 14-04351998. Pengukuran dilakukan di Balai Besar Pulp dan Kertas. 2.7.2 Tebal Kertas
Tebal kertas adalah jarak tegak lurus antara kedua permukaan kertas atau karton, di ukur pada kondisi standard dengan metoda SNI 14-0439-1989. Pengukuran dilakukan di Balai Besar Pulp dan Kertas. 2.7.3 Rapat Massa Kertas
Rapat massa adalah perbandingan antara massa kertas dengan volume kertas dan secara matematis dapat dituliskan : Rapat massa =
…………….(1)
2.7.4 Ketahanan Tarik Kertas
Ketahanan tarik kertas adalah daya tahan lembaran kertas atau suhu karton terhadap gaya tarik yang bekerja pada kedua ujung kertas atau karton tersebut diukur pada kondisi standar dengan metoda SNI 14-4737-1998. Pengukuran dilakukan di Balai Besar Pulp dan Kertas menggunakan alat Tearing Strength Test. 2.7.5 Ketahanan Sobek Kertas
Ketahanan sobek adalah gaya dalam gram (gf) yang diperlukan untuk menyobekkan kertas atau karton pada keadaan standar dengan metoda SNI 0436: 2009. Pengukuran dilakukan di Balai Besar Pulp dan Kertas menggunakan alat Tensile Strength Test. 2.7.6 Indeks Tarik Kertas
Indeks tarik kertas adalah ketahanan tarik dibagi dengan gramatur kertas tersebut, secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut. Indeks tarik=
………….(2)
2.7.7 Indeks Sobek Kertas
Indeks sobek kertas adalah ketahanan sobek kertas dalam mili newton dibagi dengan gramatur, secara matematis dapat dituliskan Indeks sobek = 2.8. Kapur (CaO)
(3)
……….
Lime atau kapur merupakan salah satu bahan tambahan yang biasanya digunakan dalam pembuatan kertas skala kecil. Larutan kapur dengan rumus kimia (CaOH)2 digunakan untuk proses pemasakan bahan dengan kualitas rendah seperti jerami atau serat kain (Williams, 1993). Degradasi lignin dapat dilakukan melalui proses oksidasi dengan oksidaoksida logam atau tekanan oksigen dalam larutan yang ditambah dengan kapur. Ca(OH)2 adalah senyawa yang bersifat basa kuat dan mempunyai fungsi yang hamper sama dengan larutan CaCl2, tetapi kelarutan kapur dalam air lebih kecil dibandingkan dengan CaCl2. Kelarutan kapur dalam air pada suhu 25oC adalah 0,12%, semakin tinggi suhunya maka kelarutannya semakin turun (Fengel and Wegener, 1995). Menurut Haroen (2006), jenis kapur dapat dibedakan sesuai dengan proses pembentukannya, diantaranya yaitu : 1. Kalsium oksida dengan rumus kimia CaO mempunyai nama komersil seperti lime, lime, burnt lime, lime, quicklime dan stonelime. stonelime. CaO terbentuk dengan pengeluaran CO2 dari pembakaran kapur yang singkat. 2. Kalsium hidroksida dengan rumus kimia Ca(OH)2 merupakan alkaline dan menyerap CO2 dari udara. Saat air ditambahkan pada kalsium oksida, maka akan menjadi kalsium hidroksida atau hydrated lime atau slaked lime. (Ca(OH)2 digunakan dalam pengobatan, pembuatan gips, semen dan industry kulit. 3. Kalsium karbonat dengan rumus kimia CaCO3 dikenal dengan nama limestone. CaCO3 bersifat tidak larut dalam air tetapi larut dalam air yang mengandung CO2 dan bertransformasi menjadi kalsium bikarbonat atau Ca(HCO)3 Selain NaOH, bahan alkali yang dapat digunakan pada pembuatan pulp dengan proses soda yaitu kapur (CaO) dimana bahan ini digunakan saat pemasakan bahan-bahan berserat pendek dan dapat meningkatkan titik didih air yang digunakan pada proses hidrolisis. Kapur yang termasuk basa kuat yang dapat membengkakan kulit binatang dan menghilangkan bulu dalam industry kulit binatang atau melarutkan zat kulit mentah atau protein (Rahmawati, 1999). 2.9. Hidrolisis Lignin
Lignin merupakan senyawa aromatic berbentuk amorf, tersusun oleh unit fenol propane (Singh, 1991). Lignin dapat dihidarolisis ole h sama dengan memutus ikatan α-benzil α-benzil eter namun metode ini tidak cocok untuk pelarut lignin. Dalam hal ini reaksi kondensasi muncul 6 sebagai kompetitornya. Sementara itu banyaknya kandungan lignin dalam bahan berpengaruh terhadap konsumsi bahan kimia dalam pulping dan bleaching (pemucatan) (Browyer dan Haygreen, 1999).
Pulp dan kertas dengan kandungan lignin lebih kecil akan mempunyai sifat fisik yang lebih baik. Meskipun secara structural lignin mengandung gugus hidroksil, namun sifatnya yang menolak air (hidrofob) dan kaku dapat menyulitkan dalam proses penggilingan sehingga penguraian serat tidak berlangsung sempurna (Sixta, 2006). Hidrolisis merupakan proses penguraian senyawa-senyawa yang ada dalam dala m suatu bahan menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana dengan bantuan air (Winarno, 1993). Pulp dibuat dengan menggunakan air sebagai pelarut karena air merupakan pelarut yang cukup baik untuk pembuatan pulp kertas. Serat selulosa berikatan satu sama lain dengan kuat karena adanya ikatan hydrogen antar serat yang jumlahnya sangat banyak jika serat-serat ini dalam keadaan kering. Lignin yang terdapat pada sumber s erat akan mengalami pelunakan menjadi fragmen-fragmen kecil oleh ion hidroksil (OH) larutan pemasak (Haroen, 2006). Air mempunyai kemampuan untuk membuat ikatan hidrogen antar serat-serat selulosa menjadi sangat renggang dan lemah karena masuknya air diantara serat serat selulosa membuat ikatan hidrogen antar serat akan digantikan oleh molekul air. Air mampu mendesak kedudukan serat selulosa yang sedang berikatan dengan serat selulosa lainnya karena kemampuan air juga mampu untuk membentuk ikatan hidrogen dengan serat se lulosa. Secara umum proses prehidrolisa merupakan suatu cara untuk menghilangkan hemiselulosa dan pentosan serta struktur kimia bahan baku (Pratiwi, 2000). Tahap pertama dari proses pulping yaitu hidrolisis lignin dimana lignin dan komponen lainnya dihilangkan dari serat selulosa yang akan digunakan untuk membuat kertas. Lignin merupakan perekat antar serat dan akan memberi warna pada kertas apabila lignin tertinggal pada pulp (Williams, 1993). Waktu dan suhu pemanasan pada proses pulping sangat erat hubungannya. Pada dasarnya waktu pemasakan dapat dikurangi beberapa saat dengan menaikkan suhu pemasakan, namun diatas suhu 180oC tidak ada pengaruh yang jelas pada laju pembuatan pulp, bahkan pada suhu tinggi rendemen dan kualitas pulp akan turun (Fengel and Wegener, 1995). 2.10. Penentuan kadar lignin sisa pulp
Kadar lignin dalam pulp menentukan tingkat kematangan pulp yang dihasilkan dan biasa digunakan sebagai control dalam pulping dan bleaching (Casey, 1991). Penentuan lignin dalam pulp secara tidak langsung sangat efektif untuk pemeriksaan rutin, mengingat waktu tang dibutuhkan relatif singkat. Sampai saat ini penentuan bilangan kappa merupakan metode yang paling banyak digunakan diindustri pulp dan kertas didasarkan pada kemampuan permanganate untuk mengoksidasi lignin. Metode ini paling cepat dan logis karena permanganate bereaksi lebih cepat dengan lignin daripada karbohidrat dalam larutan
asam (Singh, 1991). Hal hal ini dikenal istilah bilangan kappa, didefinisikan sebagai volume larutan kalium permanganate (KMnO4) 0,1 N yang digunakan untuk mengoksidasi 1 gr pulp selama 10 menit pada 25°C dikali dengan faktor koreksi (Tabel Bilangan Kappa). Freudenberg membuktikan bahwa terdapat hubungan linier antara bilangan kappa dengan kadar lignin sisa dalam pulp kraft dengan factor 0,147 (Casey, 1991), sehingga : kadar lignin sisa pulp = Bilangan Kappa x 0,147.
2. 11. PEMBUATAN PULP DAN KERTAS DARI DAUN NANAS DENGAN PROSES ASETOSOLV A. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan adalah oven, rotary digester, disintegrator, hidrolic screener, centrifuge, niagara heater hollander, canadian standar freeness, stock chest, alat pres lembaran pulp, ember, saringan kawat, alat pembentuk lembaran pulp, tearing tester, folding tester, dan brightness tester. Bahan yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan pulp adalah 24 kg Daun nanas. Larutan pemasak yang digunakan adalah asam asetat glasial (konsentrasi 96%) sebanyak 168 L dan 72 L air. B. Persiapan Daun Nanas
Proses pembuatan pulp dimulai dengan mencuci Daun nanas dan dijemur sampai kering, kemudian dihilangkan empulurnya dengan menumbuk Daun nanas sampai tinggal seratseratnya (depithing), ditampi kemudian diambil 1000 g per satu kali masak. C. Pemasakan Pulp
Pemasakan dilakukan dengan pelarut asam asetat dan air (proses acetosolv). Sebanyak 1000 g Daun nanas dimasukkan ke dalam rotary digester (alat pemasak, gambar 5 ). Pemasakan menggunakan perbedaan konsentrasi asetat yang berbeda (100%,80%, dan 60%) dan nisbah larutan pemasak dengan bobot serpih bagase 8:1 dan 12:1. Suhu pemasakan maksimum 160 C dengan tekanan yang terjadi pada suhu tersebut, waktu tuju ke suhu maksimum 69-90 menit, waktu pada suhu maksimum 90 menit. Proses ini bertujuan untuk memisahkan selulosa dari lignin (delignifikasi) melalui proses hidrolisis.
Gambar 5. Rotary digister
D. Pencucian Pulp
Pulp hasil pemasakan selanjutnya dicuci dengan menggunakan air. Proses ini bertujuan membebaskan pulp dari larutan pemasak. Pencucian dilakukan hingga pulp tidak mengandung
lagi
asam
asetat
yang
ditandai
dengan
hasil
cucian
bening.
E. Disintegrasi
Gambar 6. Disintegrator
Disintegrasi adalah proses yang bertujuan untuk memisahkan serat. Proses ini dilakukan dengan disintegrator yang memiliki prinsip kerja seperti blender. Pulp yang telah jenuh dimasukkan ke dalam disintegrator dengan menggunakan me nggunakan air sebagai media pemisahan serat. Disintegrasi dilakukan hingga pulp terurai menjadi serat-serat mandiri. Proses ini dilakukan selama 3-5 menit. F. Penyaringan Pulp
Pulp disaring dengan menggunakan hidrolic screener. Hidrolic screener bekerja menyaring pulp yang telah menjadi serat-serat yang mandiri pada kisaran 80 mesh. Setelah
pulp tersaring, dikeringkan dengan memasukkan pulp tersaring ke dalam centrifuge. Pulp hasil sentrifugasi ditimbang untuk ditentukan rendemennya. G. Penggilingan Pulp
Pulp digiling dengan menggunakan niagara beater hollander. Untuk membuat lembaran pulp dengan gramatur kurang lebih 60 g/m2 atau untuk setiap lembaran dengan diameter 21,5 cm dibutuhkan pulp sebanyak 2,1783 g pulp kering oven. Pulp sebanyak 234 g kering oven, ditambah air hingga mencapai 15,4 L kemudian dimasukkan ke dalam niagara beater hollander. Mesin dijalankan selama 15-20 menit. Uji derajat freeness pada waktu 0 menit dilakukan dengan mesin dalam keadaan beroperasi. Memberi beban 5500 g dan uji kembali derjat freeness pada waktu yang dikehendaki (sesuai penelitian). Pengujian derajat freeness dilakukan secara duplo hingga pulp mencapai 200-300 derjat freeness. Setelah waktu giling dicapai, angkat beban dan ambil sampel untuk pengujian derajat freeness dan untuk pembuatan lembaran. Pengujian derajat freeness dilakukan dengan mengambil 200 mL suspensi pulp (setara dengan 3 g pulp kering oven) masukkan ke dalam gelas ukur dan tambahkan air sampai 1000 mL. Memasukkan ke dalam alat uji canadian standar freeness dan uji derjat freness-nya. Uji dilakukan secara duplo dengan menggunakan alat uji derajat freeness..
Gambar 7. Canadian Standar Freeness H. Pembuatan Lembaran Pulp
Lembaran pulp dibentuk pada derajat kehalusan 200-300 derajat freeness. Suspensi pulp sebanyak 1430 ML dimasukkan ke dalam stock chest (pengaduk), ditambahkan air sampai 10 L untuk10 lembaran pulp. Bentuk lembaran dengan setiap pengambilan suspensi
dari stock chest. Bentuk lembaran sampai suspensi dalam stock chest habis, yaitu 10 lembar pulp. I. Pembuatan Lembaran Kertas
Proses membuat lembaran kertas dimulai saat pulp mulai masuk ke mesin kertas atau paper machine sampai dengan lembaran kertas tergulung rapi dalam gelondongan gelondongan atau roll. 100 gr daun nanas Dirajang
Air 2000 ml
Air 500 ml
DiBlender
Dicuci
Air 500 ml, CaO
100 gr daun nanas yang sudah dihaluskan Dimasukan Dimasukan ke dalam plastik
Dimasukan ke dalam autodiave Pemasakan Suhu (80 100 120) Waktu (80, 90, 120 meni menitt
Pendinginan 25 C Air + 2 L
Pulp+Pengotor Pencucian dan penyaringan Limbah Cairan Pulp
Pencetakan pada screen 15 X 20 cm Pengeringan 60 C selama 4 am Pelepasan dari screen
Kertas
BAB III PENUTUP
3.1 KESIMPULAN Akhirnya, dengan beberapa kelebihan properties yang dimiliki oleh serat daun nanas, disamping pemanfaatan utama untuk industri tekstil, misal pembuatan kain vertical blind (tirai penutup jendela) ataupun digunakan sebagai wall paper (kain pelapis dinding), serat dari daun nenas dapat juga dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, misal sebagai bahan baku kertas ( pulp), pulp), dikembangkan sebagai bahan composite sebagai reinforced plastics ataupun roofing (eternit). Sebagai bahan baku pembuat kertas yang cocok untuk tissue, filter rokok dan pembersih lensa, kertas dari serat daun nenas memiliki kualitas yang baik dengan permukaan yang halus.
Syarat bahan baku yang dapat dijadikan pulp dan kertas adalah bahan baku yang mempunyai serat yang panjang, luas dengan kadar hemiselulosa tinggi dan berdasarkan penelitian tentang dimensi serat, ser at, bagase yang dipakai untuk bahan baku pulp dan kertas oleh PT Kertas Leces, Probolinggo, rata-rata memiliki panjang serat 1,43 mm, diameter 10,33 nm, tebal dinding serat 0,68 nm, diameter lumen 8,51 nm, dan nisbah serat dengan diameter serat 138,43. Oleh karena itu Daun nanas memenuhi syarat tersebut untuk menjadi alternatif sebagai bahan baku pembuatan pulp dan kertas. 3.2 Saran
Perlu dilakukan uji aktivitas lain untuk mengetahui hasil pulp dan kertas dari ampas tebudaun nanas dengan menggunakan proses yang lain
DAFTAR PUSTAKA
Ayunda,Vivien.,Syahrul Ayunda,Vivien.,Syahrul Humaidi,dan Diana A Barus. 2012. Pembuatan Pembuatan D an K arakteri sasi asi Kertas Dar i Daun Nanas Dan E ceng ceng Gondok. Gondok. MEDAN:Universitas Sumatera Utara, Zulfikar M. T., Sri Kumalaningsih, dan Susinggih Wijana. 2010. Teknologi Teknologi Produksi Produksi Pulp Dar i Ser Ser at Daun N enas (Kaj i an Vari asi asi Pelaru t Cao, Suhu Dan W aktu Pemas Pemasakan). akan).
Malang: Universitas Muhammadiyah Malang
