PENGARUH LAJU ALIR PULP TERHADAP JUMLAH ClO2
YANG
DIGUNAKAN DI TAHAP D0
UNIT BLEACHING
PT. TOBA PULP LESTARI,
Tbk PORSEA
KARYA AKHIR
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
dalam mengikuti ujian akhir guna mendapatkan gelar Ahlimadya Politeknik
Teknologi Kimia Industri Medan
Oleh:
SAMTO
JOSO LIMBONG
NIM:
13
01 159
KEMENTERIAN
PERINDUSTRIAN R.I.
POLITEKNIK
TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI MEDAN
JURUSAN
TEKNIK KIMIA
2016
LEMBAR PENGESAHAN
PENGARUH LAJU ALIR PULP TERHADAP JUMLAH ClO2
YANG
DIGUNAKAN DI TAHAP D0 UNIT BLEACHING
PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk
PORSEA
Yang Telah Dipersiapkan
dan Disusun Oleh:
SAMTO JOSO LIMBONG
NIM: 13
01 159
Telah dipertahankan di depan Dewan
Penguji
Pada tanggal: 26 Oktober 2016
Dan dinyatakan telah memenuhi syarat yang diperlukan
Untuk mendapatkan derajat Ahli Madya
Diploma Tiga (D-III)
Pada
Politeknik Teknologi Kimia Industri
Pembimbing I Anggota Team Penguji
NIP:
19830525 200803 2 001 NIP: 19830525
200803 2 001
2. (Maulidna, ST, M.Si) NIP: 19670620 199403 2 001
|
Pembimbing
II NIP:
19721026 200112 2 002
|
(Ir.
Irwan Rachmiadji, MM)
4. (Dra. Rosmery
Tobing) NIP: 19580112
198603 2 009
|
(Ir.
Irwan Rachmiadji, MM)
NIP: 19750801 200112 2 001
|
Medan,
November 2016
Politeknik Teknologi Kimia Industri
Direktur
(Ir.H. Mansyur, M.Si)
NIP. 19590201 198603 1 013
ABSTRAK
Proses penambahan ClO2 pada unit
bleaching bertujuan untuk menaikkan
derajat keputihan (brightness) pulp. Proses penambahan ClO2
sebagai bahan pemutih tergantung pada besarnya jumlah pulp yang akan diputihkan di tahap khlorinasi atau sering disebut
dengan tahap D0. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hubungan laju alir pulp dengan jumlah ClO2 di
tahap D0, mengetahui jumlah pemakaian ClO2
yang dibutuhkan untuk pemutihan pulp, dan
mengetahui hubungan jumlah ClO2 dengan brightness pulp. Hubungan laju alir pulp dengan jumlah ClO2 adalah hubugan linier positif
dimana semakin besar laju alir pulpnya
maka jumlah ClO2 yang ditambahkan juga akan semakin besar. Untuk
laju alir pulp basah 6,9 m3/menit
diperoleh pulp kering sebesar 25833,6
kg/jam. Jumlah ClO2 yang
digunakan adalah sebesar 44241,6 kg/jam dan diperoleh brightness pulp sebesar
70,4 ºISO. Dari 8 data
penelitian yang telah dilakukan dapat diambil rata-rata untuk tiap kg pulp kering dibutuhkan ClO2
sebesar 1,86 kg. Dan rata-rata
kenaikan brightness pulp yang
diperoleh adalah 31,86 ºISO. Nilai rata-rata brightness
akhir pulp yang diperoleh adalah 72
ºISO. Hubungan jumlah ClO2
dengan kenaikan brightness adalah
hubungan linier positif dimana semakin banyak jumlah ClO2 yang
ditambahkan maka kenaikan brightnessnya
akan semakin tinggi.
Kata kunci: laju
alir pulp, ClO2, Brightness, Pulp
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. i
ABSTRAK ............................................................................................................ ii
KATA PENGANTAR .................................................................................. ...... iii
DAFTAR ISI ................................................................................................. ....... v
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... ..... vii
DAFTAR TABE ........................................................................................... viii
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... ix
BAB 1. PENDAHULUAN .......................................................................... ....... 1
1.1. Latar
Belakang............................................................................ ....... 1
1.2. Rumusan
Masalah....................................................................... ....... 3
1.3. Tujuan
dan Manfaat Penelitian................................................... ....... 3
BAB 2. KAJIAN PUSTAKA........................................................................ ....... 4
2.1 Teori Umum Kayu....................................................................... ....... 4
2.1.1
Selulosa................................................................................... 5
2.1.2
Hemiselulosa .......................................................................... 5
2.1.3
Lignin ..................................................................................... 6
2.1.4
Zat Ekstraktif ......................................................................... 7
2.2 Teori Umum Pulp............................................................................... 8
2.2.1. Proses Mekanik....................................................................... 8
2.2.2. Proses Semi Kimia.................................................................. 9
2.2.3. Proses Kimia........................................................................... 9
2.3 Proses Pembuatan Pulp..................................................................... 10
2.3.1
Proes Persiapan
Kayu (Wood Preparation)........................... 10
2.3.2
Unit Pemasakan (Digester)................................................... 11
2.3.3
Washing and Screening......................................................... 13
2.3.4
Pemutihan (Bleaching).......................................................... 14
2.3.5
Pulp Mechine........................................................................ 15
2.4 Dasar Proses Pemutihan (Bleaching)................................................ 15
2.4.1
Kimia Dasar
Pemutihan........................................................ 15
2.4.2
Teori Pemutihan.................................................................... 15
2.4.3
Tahapan Proses Bleaching..................................................... 16
2.5 Beberapa Bahan Kimia yang Digunakan pada Proses Bleaching..... 18
2.5.1
Klorin Dioksida
(ClO2) ........................................................ 18
2.5.2
Hidrogen Peroksida
(H2O2).................................................. 19
2.6 Klorin Dioksida................................................................................ 20
2.6.1
Kimia Proses
Pemutihan dengan Klorin Dioksida ............... 20
2.6.2
Reaksi Klorin
Dioksida dengan Lignin................................. 21
2.6.3
Ringkasan Tahap Klorin
Dioksida........................................ 22
BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN..................................................... ..... 23
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian........................................................... 23
3.1.1. Tempat ................................................................................ 23
3.1.2. Waktu ................................................................................... 23
3.2. Pengumpulan Data ........................................................................... 23
3.2.1. Materi ................................................................................. 23
3.2.2. Metoda ................................................................................. 25
BAB 4. ANALISA DATA
DAN PEMBAHASAN........................................... 27
4.1. Analisa Data ................................................................................... 27
4.2. Pembahasan ..................................................................................... 32
BAB 5. KESIMPULAN DAN
SARAN ............................................................ 36
5.1. Kesimpulan ..................................................................................... 36
5.2. Saran ............................................................................................... 36
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Struktur Bangun Selulosa ................................................................... 5
Gambar 2.2. Struktur Dasar Lignin ......................................................................... 7
Gambar 2.3. Reaksi Klorin Dioksida Dengan
Lignin............................................ 22
Gambar 4.1. Grafik Hubungan antara Laju Alir Pulp dengan Jumlah ClO2 ... 33
Gambar 4.2. Grafik Hubungan antara Jumlah
ClO2 dengan Brightness................ 34
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Komposisi Typical Chemical antara Soft Wood dan Hard Wood ......... 5
Tabel 4.1. Data Pengamatan Laju
Alir dari Ruang DCS (Distribution Control System) 27
Tabel 4.2. Hasil Perhitungan Jumlah Pulp dan Jumlah ClO2 .............................. 31
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran
1. Flow Sheet Pengolahan Pulp Secara Umum ...................................... 38
Lampiran
2. Flow Sheet Proses Pemutihan Pulp
(Bleaching Overview)................. 39
Lampiran
3. Surat Keterangan Selesai PKL........................................................... 40
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.
Latar
Belakang
Pulp
adalah produk utama kayu, terutama digunakan untuk pembuatan kertas, tetapi ia
juga diproses menjadi berbagai selulosa, seperti sutera rayon dan selofan.
Tujuan utama pembuatan pulp kayu
adalah untuk melepaskan serat-serat yang dapat dikerjakan secara kimia, mekanik
dan semi kimia. Pulp sebagai bahan
baku kertas dapat dibuat dari semua jenis kayu. Baik kayu yang berserat pendek
(hardwood) maupun kayu yang berserat
panjang (softwood). Pulp dan kertas merupakan salah satu
komoditi andalan yang diharapkan mampu untuk menunjang perekonomian di
Indonesia, karena bahan bakunya banyak tersedia di Indonesia dan di dukung
dengan jumlah tenaga kerja yang terus bertambah.
Secara
garis besar proses pengolahan pulp terbagi
atas 6 bagian yaitu: pemisahan bahan baku, pemasakan, pencucian, penyaringan,
pemutihan, dan pembuatan lembaran pulp.
Proses pemutihan (bleaching)
merupakan lanjutan dari tahap pemasakan (digester).
Proses
bleaching merupakan suatu perlakuan
dengan proses kimia terhadap pulp
untuk mengubah atau menghilangkan bahan atau zat berwarna sehingga pulp tersebut memiliki brightness yang lebih tinggi. Brightness adalah ukuran derajat
kecerahan atau keputihan pulp. Dalam
proses bleaching terdapat empat
tahapan di dalamnya salah satu diantaranya adalah tahapan Klorinasi (D0). Tahap
D0 adalah tahapan yang menggunakan larutan kimia Klorin Dioksida (ClO2)
sebagai bahan kimia pemutih.
Klorin
dioksida adalah salah satu bahan kimia pengoksida kuat, kinerja dari proses
pemutihan ini umumnya dengan cara oksidasi terhadap lignin dan bahan-bahan
berwarna lainnya. Klorin dioksida ini digunakan untuk memutihkan pulp yang berkualitas karena klorin
dioksida memiliki keunikan yang sanggup mengoksidasi bahan yang bukan selulosa
dengan kerusakan pada selulosa yang minimum. Brightness tinggi yang dihasilkan dengan khlorin dioksida adalah
stabil.
Proses
penambahan ClO2 sangat berpengaruh terhadap Brightness dan kekuatan serat pulp.
Banyak atau sedikitnya ClO2 yang digunakan akan mempengaruhi
kualitas pulp, dimana jika ClO2
yang digunakan terlalu banyak maka akan menyerang serat pulp, dan jika ClO2 yang digunakan sedikit maka pulp yang dihasilkan tidak akan putih.
Untuk mendapatkan jumlah ClO2 yang sesuai untuk memutihkan pulp maka
harus di sesuaikan dengan laju alir pulp.
Besarnya
jumlah ClO2 yang akan digunakan di tahap D0 harus disesuaikan
dengan besarnya laju alir pulp. Karena
apabila laju alir pulpnya besar atau
kecil dan jumlah ClO2 yang ditambahkan tidak sesuai dengan besar
laju alir yang masuk maka pulp bisa
mengalami kerusakan serat atau pulp tidak mencapai brightness yang di inginkan. Oleh karena itu besar atau kecilnya
jumlah ClO2 yang akan ditambahkan ditahap D0 harus sesuai dengan
laju alir pulpnya. Berdasarkan pada
pemikiran tersebut maka penulis tertarik untuk memilih judul:
“PENGARUH
LAJU ALIR PULP TERHADAP JUMLAH ClO2
YANG DIGUNAKAN DI TAHAP D0 UNIT BLEACHING
PT.TOBA PULP LESTARI, Tbk PORSEA”.
1.2.
Perumusan
Masalah
a. Bagaimanakah
hubungan antara laju alir pulp dengan
jumlah ClO2 yang digunakan di tahap D0.
b. Berapakah
jumlah bahan kimia pemutih (ClO2) yang dibutuhkan per jumlah pulp yang masuk di tahap D0.
c. Bagaimanakah
hubungan jumlah ClO2 yang digunakan di tahap D0 dengan brightness pulp.
1.3.
Tujuan
dan Manfaat Penelitian
1.3.1. Tujuan Penelitian
a. Untuk
mengetahui hubungan antara laju alir pulp
dengan jumlah ClO2 di tahap D0.
b. Untuk
menentukan berapa jumlah bahan kimia pemutih (ClO2) yang dibutuhkan
per jumlah pulp yang masuk di tahap
D0.
c. Untuk
mengetahui hubungan antara jumlah ClO2 di tahap D0 dengan brightness pulp.
1.3.2. Manfaat Penelitan
a. Untuk
menambah pengetahuan penulis khususnya dan pembaca pada umumnya tentang dunia
industri terutama industri pulp.
b. Dapat
mengetahui proses pemutihan pulp dan jenis-jenis bahan pemutih yang digunakan
untuk memutihkan pulp.
BAB
2
TINJAUAN
PUSTAKA
2.1.
Teori
Umum Kayu
Kayu adalah bahan utama serat selulosa yang dipakai untuk
pembuatan pulp rayon dan kertas
dikarenakan rendemen seratnya yang tinggi (Anonim, 2004: 1). Kayu dapat dibagi
menjadi dua jenis yaitu: jenis hard wood
dan jenis soft wood. Kayu jenis soft wood menghasilkan pulp yang lebih kuat dibanding dengan
jenis hard wood karena serat-seratnya
lebih panjang dan lebih lentur dibandingkan dengan serat yang terdapat pada
kayu hard wood (Anonim 2004: 3).
Biasanya kayu jenis soft
wood menghasilkan rendemen yang lebih rendah dibandingkan dengan yang
dihasilkan oleh jenis hard wood bila
dimasak pada kondisi yang sama. Hal ini utamanya disebabkan hemiselulosa soft wood lebih mudah terlarut
dibandingkan dengan yang terdapat pada hard
wood dan juga di dalam kayu soft wood
terdapat lebih banyak kandungan lignin dibanding dengan kayu hard wood (Anonim, 2004: 3).
Secara kimia, kandungan bahan yang terdapat dalam kayu dapat
dibagi menjadi 4 bagian yaitu: selulosa, hemiselulosa, lignin, dan ekstraktif.
Komposisi dari sifat-sifat kimia dari komponen ini sangat berperan dalam
pembuatan pulp. Pada setiap
pemasakan, kita ingin mengambil sebanyak mungkin selulosa dan hemiselulosanya.
Disisi lain lignin dan ekstraktif tidak dibutuhkan atau dipisahkan dari serat
kayunya. Komposisi kimia kayu bervariasi untuk setiap spesies. Secara umum, hard wood mengandung lebih banyak selulosa,
hemiselulosa dan ekstraktif dibanding dengan soft wood, tetapi kandungan ligninnya lebih sedikit (Anonim, 2003: 4).
Tabel 1.1. Komposisi Typical
Chemical antara Soft Wood dan Hard Wood
|
Komponen
|
Soft
wood
|
Hard
wood
|
|
Selulosa
|
42 ±
2 %
|
45 ±
2 %
|
|
Hemiselulosa
|
27 ±
2 %
|
30 ±
5 %
|
|
Lignin
|
27 ±
2 %
|
20 ±
4 %
|
|
Ektraktif
|
3 ±
2 %
|
5 ±
3 %
|
Sumber: Buku Manual Training Digester TPL
2.1.1.
Selulosa
Selulosa merupakan bagian utama yang membentuk dinding sel dari pada kayu. Merupakan polymerisasi yang sangat kompleks dari gugus karbohidrat yang menyerupai persen komposisi yang mirip dengan “starch” yaitu glukosa yang terhidrolisa oleh asam. (Anonim, 2003)
Gambar 2.1. Struktur Bangun
Selulosa
Sumber:
Muladi (2013)
2.1.2.
Hemiselulosa
Hemiselulosa juga merupakan polimer-polimer gula. Berbeda
dengan glukosa yang terdiri hanya dari polimer glukosa, hemisellulosa merupakan
polimer dari 5 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, tapi merupakan polomer-polimer
bercabang, yang berarti hemiselulosa tidak akan dapat membentuk struktur
kristal dan serat mikro seperti halnya selulosa. Pada poses pembuatan pulp hemiselulosa bereaksi lebih cepat
dibandingkan dengan selulosa. (Anonim, 2003)
2.1.3.
Lignin
Lignin merupakan zat yang tidak berbentuk yang bersama-sama
dengan selulosa membentuk dinding sel dari pohon kayu. Ia berfungi 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 fenil propana. Satu molekul lignin dengan
derajad 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 tersusun sellulosa yang berupa “mikro fibrils”. (Anonim, 2003)
Gambar 2.2. Struktur Dasar Lignin
Sumber: Muladi (2013)
2.1.4.
Zat Ekstraktif
Kayu biasanya mengandung berbagai 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 dan alkohol.
Komposisi ekstratif berubah
selama pengeringan kayu, terutama senyawa-senyawa tak jenuh, lemak dan asam
lemak terdegradasi. Hal ini penting untuk memproduksi pulp karena ekstraktif tertentu dalam kayu segar mungkin
menyebabkan noda kuning atau penguningan pulp.
Ekstraktif ini juga dapat mempengaruhi kekuatan pulp, perekatan dan pengerjaan akhir kayu maupun sifat-sifat
pengeringan. Sejumlah kayu mengandung senyawa–senyawa yang dapat
diekstraksi yang bersifat racun atau mencegah bakteri, jamur dan rayap.
Ekstraktif lain dapat memberikan warna dan bau pada kayu (Anonim, 2003).
2.2.
Teori
Umum Pulp
Pulp adalah produk utama kayu, terutama digunakan
untuk pembuatan kertas, tetapi ia juga diproses menjadi berbagai selulosa,
seperti sutera rayon dan selofan. Tujuan utama pembuatan pulp kayu adalah untuk melepaskan serat-serat yang dapat dikerjakan
secara kimia, mekanik dan semi kimia. (Sjostrom, 1995: 44).
Pembuatan pulp
secara kimia adalah proses dimana lignin dihilangkan sama sekali sehingga
serat-serat kayu mudah dilepaskan pada pembongkaran dari bejana pemasak (digester) atau paling tidak setelah
perlakuan mekanik lunak. Hampir semua produksi pulp kimia di dunia saat ini masih didasarkan pada proses-proses
sulfit dan sulfat (kraft). Dan proses
yang paling banyak adalah proses kraft.
Pemisahan serat selulosa dari bahan-bahan yang bukan
serat di dalam kayu dapat dilakukan dengan berbagai macam proses yaitu:
2.2.1.
Proses
Mekanik
Dalam
proses pembuatan pulp secara mekanik,
pemisahan serat dilakukan dengan menggunakan tenaga mekanik. Proses ini
dilakukan dengan menggerinda kayunya menjadi serat pulp yang menghasilkan rendemen sebesar 90-95 %, tetapi menyebabkan
kerusakan pada serat. Penggunaan pulp
yang dihasilkan pada proses mekanik ini nilainya kecil sekali, juga pulp itu masih mengandung banyak lignin,
dan serat-seratnya tidak murni sebagai serat (Anonim, 2003: 6).
Proses
pengesahan kayu dimana kayu gelondong yang diikuti diperlakukan dalam batu asah
yang berputar dengan diberi semprotan air merupakan dasar pembuatan pulp mekanik.
Disamping serat yang utuh, bahkan kayu dirobek-robek dalam bentuk bagian-bagian
serat yang kurang lebih rusak. Kerusakan serat secara fisik ini tidak dapat
dihindari karena itu kekuatan kertas yang dibuat dari pulp mekanik yang
agak rendah. Kelemahan-kelemahan lain dari pembuatan pulp mekanik adalah
pemakaian energi yang tinggi dan praktis hanya kayu-kayu lunak. (Sjostrom, 1995:
148).
2.2.2.
Proses
Semi Kimia
Proses
semi kimia meliputi pengolahan kimia yang diikuti dengan perbaikan secara
mekanik dan beroperasi pada rendemen yang tingginya dibawah proses mekanik.
Biasanya bahan kimia yang digunakan pada proses ini adalah sodium sulfit
(Anonim, 2003: 6).
2.2.3.
Proses
Kimia
Pada
proses kimia, bahan-bahan yang terdapat ditengah lapisan kayu akan dilarutkan
agar serat dapat terlepas dari zat-zat yang dapat mengikatnya. Hal yang
merugikan dalam proses ini adalah rendahnya rendemen yaitu 45-55%.
Proses
kimia dibagi menjadi tiga kategori yaitu:
a. Proses
Soda
b. Proses
Sulfit
c. Proses
Sulfat
Proses pembuatan pulp yang banyak
dipakai saat ini adalah proses sulfat atau disebut juga proses kraft. Proses kraft adalah proses memasak serpihan kayu dengan menggunakan
campuran larutan sodium hidroksida (NaOH) dan sodium sulfit (Na2S) pulp yang dihasilkan disebut “kraft” yang berasal dari bahasa Jerman yang berarti kuat. Kekuatan proses
kraft ini dikarenakan adanya bahan
kimia yang yang terkandung dalam larutan pemasak yang disebut “Sulfidity”.
Keuntungan-keuntungan
dari proses sulfat ini adalah sebagai berikut:
1)
Pulp
yang dihasilkan mempunyai kekuatan yang tinggi
2)
Dapat dipakai untuk proses pembuatan pulp dari bahan baku kayu dari spesies
yang berbeda.
3)
Tersedianya bahan kimia pengganti dengan
berbagai alternatif dan harganya tidak mahal.
4)
Tersedianya peralatan-peralatan operasi
yang standar.
5)
Banyak pilihan yang dapat dipakai untuk
proses pemucatan.
6)
Dampak pencemarannya bisa dikatakan
sangat rendah.
7)
Pendaur ulangan bahan kimia yang sangat
effisien.
8)
Pendaur ulangan panas yang begitu
effisien.
9)
Masalah getah dari kayu yang mengandung
resin-resin sangat berkurang.
10) Dapat
dihasilkan berbagai jenis pulp.
(Anonim, 2003: 6).
2.3.
Proses
Pembuatan Pulp
PT. Toba Pulp
Lestari Tbk merupakan pabrik pulp
yang memproduksi pulp dengan menggunakan proses sulfat atau kraft. Tahap-tahap proses produksinya
adalah sebagai berikut:
2.3.1.
Proses Persiapan Kayu (Wood
Preparation)
Proses produksi pulp dimulai dari proses penebangan kayu. Sebagai bahan baku pada
pembuatan pulp di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk saat ini menggunakan Eucallyptus sebagai bahan baku dalam
pembuatan pulp. Perusahaan memiliki departemen kehutanan dimana ditanami
dengan tanaman Eucallyptus pada area
yang begitu luas dan akan dewasa kira-kira tujuh sampai delapan tahun. Kayu yang telah
ditebang, dibawa ke lokasi pabrik dengan menggunakan truk-truk pengangkut kayu.
Kayu-kayu tersebut berasal dari hutan yang dikelola oleh perusahaan kemudian
kayu tersebut dibongkar dengan menggunakan sebuah goliath crane yang besar yang berada di tempat penimbunan kayu (wood yard).
Gelondongan-gelondongan
kayu tersebut selanjutnya dikuliti kemudian dipotong-potong, lalu disaring, dan
disimpan pada tumpukan serpihan kayu yang disebut dengan chip. Antar kayu berserat pendek dan berserat panjang dilakukan
pemisahan karena kedua jenis kayu tersebut tidak dapat dimasak secara bersamaan
dalam satu digester. Sebuah alat
pengolahan kayu yang baru berkapasitas 250 m3/jam telah beroperasi
sejak tahun 1993. Serpihan kayu tersebut kemudian dikirim ke tungku kayu yang
lazimnya disebut dengan digester batch
dengan menggunakan sebuah belt conveyor.
2.3.2.
Unit
Pemasakan (Digester)
Digester
adalah sebuah bejana bertekanan yang didalamnya serpihan kayu dimasak dengan sejumlah
tertentu larutan kimia serta dengan panas tekanan untuk memisahkan
bagian-bagian yang berupa serat-serat kayu dari bagian-bagian yang bukan serat
dengan cara melarutkan bagian yang terakhir itu. prosesnya dinamai “COOKING”. Adapun tahap-tahap proses
dalam pemasakan di digester yakni:
a.
Pengisian Chip (Chip Filling)
Chip
diangkut ke digester dari tempat
penyimpanan atau lapangan chip dengan
menggunakan conveyor. Pengisian chip ke dalam digester merupakan langkah awal dari proses pemasakan dan merupakan
suatu pekerjaan yang sangat penting pada proses pembuatan pulp. Digester yang tidak
penuh isinya, akan mengurangi jumlah pulp
yang dihasilkan dalam digester. Sebaliknya
digester yang terlalu penuh akan
mengakibatkan kesulitan pada peredaran liquor
dan pada saat blow. Jumlah chip dalam digester harus betul-betul sesuai, sehingga ada cukup ruang untuk
tempat mensirkulasikan liquor pada
saat pemasakan. Pengisian chip
kedalam digester dilengkapi dengan chip packer, tujuannya adalah untuk memadatkan
chip di dalam digester sehingga jumlah chip
yang terisi didalam digester lebih
banyak lagi (Anonim, 2004: 12).
b. Tahap
Prehydrolisis (Presteaming)
Prehydrolisis merupakan
tahapan awal dari proses pemasakan setelah pengisian chip. Untuk membuat serat rayon dibutuhkan pulp dengan kemurnian yang sangat tinggi, prehydrolisis dimaksudkan untuk mengelola terlebih dahulu serpihan
kayu sebelum dimasak dengan alkali. Pada proses ini, kandungan-kandungan yang
bukan selulosa yang terdapat dalam kayu, seperti selulosa yang terpotong-potong
dan karbohidrat rantai pendek yang disebut hemiselulosa akan dikeluarkan dari
dalam serpihan kayu. Pada proses pemasakan alkali ditahap berikutnya akan
diperoleh pulp dengan kemurnian yang
lebih tinggi. Proses prehydrolisis
dipertahankan pada temperatur 165oC dan tekanan 6,0 kg/cm2
selama 60 menit (Anonim, 2004: 13-14).
c. Pengisian
Cairan Pemasak (Liquor)
Larutan
pemasak yang digunakan adalah white
liquor. White liquor adalah
larutan pemasak yang berupa cairan dari larutan sodium hidroksida dan sodium sulfit
dengan perbandingan molar kira-kira: 5NaOH + 2Na2S dan pH antara
13,5 s/d 14 (Anonim, 2003: 2). Larutan pemasak panas dimasukkan kedalam digester dengan temperatur 120ºC
harus dengan perbandingan yang sesuai sebagaimana dibutuhkan untuk pemasakan
dan black liqour (lindi hitam)
penambah sebagai pengencer juga harus dengan perbandingan yang sesuai.
Penambahan white liquor (lindi putih)
didasarkan pada persentase bahan kimia yang dibutuhkan untuk memasak dengan
berat kering kayu yang dimasukkan. Persentase ini juga tergantung seberapa jauh
akan mengurangi kandungan lignin dari dalam kayu. Konsentrasi dan sulfidity dari pada white liquor juga merupakan hal yang sangat penting (Anonim, 2004: 22).
d. Pemasakan
dengan proses kraft pulp
Proses
pemasakan secara kraft dilaksanakan
setelah penambahan white liquor dan black liqour kedalam chip. Digester yang berisi chip dan larutan pemasak dipanaskan
hingga temperature 1700C dan tekanan 7 kg/cm2 gauge. Pada temperatur dan tekanan ini, chip dimasak dengan alkali untuk periode
waktu tertentu. Waktu dan temperatur selama pemasakan sangat berpengaruh
terhadap kualitas dari pada pulp,
jika chip dimasak dalam jangka waktu
yang terlalu lama, maka akan dihasilkan pulp
dengan kualitas rendah dan dengan rendemen yang rendah pula. Temperatur optimum
untuk pemasakan adalah 1700C dan temperatur ini harus dikontrol
secara seksama. Temperatur dibawah 1700C tidak berpengaruh apa-apa
terhadap kualitas dan rendemennya tetapi diatas 1800C akan mulai
terjadi pemutusan rantai dari serat-serat selulosa dan pada temperatur 2000C
akan sangat jelas pengaruhnya, jadi temperatur yang diinginkan pada pemasakan
adalah 1700C (Anonim, 2004: 24).
e. Pulp Blowing
Tujuan utama
pada pengoperasian blowing adalah
untuk mengeluarkan semua isi digester
ke dalam blow tank dengan
masing-masing kapasitas 600 m3. Setelah pemasakan, bubur pulp yang
dihasilkan di blow, dialirkan kedalam blow tank dengan membuka
katup pada jalur yang akan dihembuskan dari digester
ke blow tank. Pada saat tekanan di digester turun hingga mencapai
tekanan atmosfir, terjadi pengeluaran gas yang disebut dengan gas blow. Stock pulp dari blow tank selanjutnya dipompakan ke bagian washing/screening (Anonim, 2004: 25).
2.3.3.
Washing dan Screening
Sasaran dari Brown
Stock Washing (BSW) adalah untuk mengeluarkan sebanyak mungkin padatan
terlarut dan black liquor dari pulp dengan memakai air pencuci yang
sesedikit mungkin. Padatan terlarut yang masih tertinggal didalam pulp setelah pencucian akan menjadi
beban yang merugikan pada proses pencucian dan pada proses pembuatan kertas dan
akan menambah biaya produksi. Hilangnya solid
dan black liquor juga berarti
berkurangnya panas yang akan dihasilkan pada tungku pembakaran. Air yang
ditambahkan kedalam liquor selama
pencucian nantinya harus dipisahkan dibagian evaporator yang dimaksudkan agar liquor dapat terbakar ditungku
pembakaran. Dapat disimpulkan bahwa hal-hal yang paling penting dalam operasi brown stock washing adalah bagaimana
cara menyeimbangkan antara jumlah air pencuci yang digunakan pada washer tahap akhir, kehilangan soda yang
masih terdapat pada pulp hasil
pencucian, dan jumlah padatan terlarut yang dikirim ke evaporator.
Penyaringan yang dilakukan terhadap pulp dimaksudkan untuk memisahkan benda-benda berukuran yang
terlalu besar dan benda-benda yang tidak dikehendaki dari seret yang akan
dipakai untuk membuat kertas. Adapun benda-benda yang berukuran besar yang
terdapat dalam pulp berupa “knots”
yang didefenisikan sebagai chips
yang tidak masak yang tertahan pada lubang saringan sebesar 9 mm. Tujuan utama
dilakukannya penyaringan akhir adalah untuk memisahkan “shive” atau bundelan-bundelan kecil serat yang tak mampu diuraikan
selama proses pemasakan (Anonim: 4).
2.3.4.
Pemutihan
(Bleaching)
Proses
pemutihan dapat dianggap sebagai suatu kelanjutan proses pemasakan yang
dimaksudkan untuk memperbaiki brightness
dan kemurnian dari pulp. Hal ini
dicapai dengan cara menghilangkan atau memutihkan bahan pewarna yang tersisa
pada pulp. Lignin yang tersisa adalah
suatu zat yang paling dominan untuk menghasilkan warna pada pulp oleh karena itu harus dihilangkan
atau diputihkan (Sirait, 2003: 21)
2.3.5. Pulp
Machine
Pulp machine
adalah proses akhir yang merupakan suatu proses pembentukan lembaran pulp yang panjang dengan proses
pengambilan atau pengurangan air pada serat pulp
dengan seefesien mungkin merusak lembaran pulp
yang terbentuk.
2.4.
Dasar
Proses Pemutihan (Bleaching)
2.4.1.
Kimia
Dasar Pemutihan
Proses
pemutihan dapat dianggap sebagai suatu kelanjutan proses pemasakan yang
dimaksudkan untuk memperbaiki brightness
dan kemurnian dari pulp. Hal ini
dicapai dengan cara menghilangkan atau memutihkan bahan pewarna yang tersisa
pada pulp. Lignin yang tersisa adalah
suatu zat yang paling dominan untuk menghasilkan warna pada pulp oleh karena itu harus dihilangkan
atau diputihkan.
Tujuan
utama proses pumutihan secara umum dapat diringkas sebagai berikut:
1. Memperbaiki
brightness
2. Memperbaiki
kemurnian
3. Degradasi
selulosa seminimal mungkin (Sirait, 2003: 21).
2.4.2.
Teori
Pemutihan
Warna
dalam pulp yang belum diputihkan
umumnya disebabkan oleh lignin yang tersisa. Penghilangan lignin dapat lebih
banyak pada proses pemasakan, tetapi akan mengurangi hasil yang banyak sekali
dan merusak serat, jadi menghasilkan kualitas pulp yang rendah (Sirait, 2003).
Ada tiga analisis kualitas keputihan pulp
yang sering digunakan pada tahap bleaching
yaitu jumlah kappa, viskositas pulp
dan brihgtness pulp (Ek Monika, dkk, 2009). Pengujian bilangan kappa ini mengindikasikan kandungan lignin dan kemampuan
pulp tersebut untuk diputihkan,
pengujian didasarkan kepada reaksi dengan potasium permanganat (KMnO4).
Normalnya pulp coklat dan pulp setelah melewati tahap proses
alkali ekstraksi diperiksa bilangan kappanya dilaboratorium (Sirait,
2003).
Viskositas, pengujian untuk viscositas dilakukan untuk menentukan kekuatan
yang dimiliki oleh pulp. Pengujian
mengevaluasi derajat polimerisasi dari pada selulosa atau dengan kata lain
degradasi dari pada serat selulosa. Pada proses pemutihan disolving pulp, kondisi-kondisi proses dan bahan kimia yang
diberikan dirancang untuk mengendalikan derajat polimerisasi menuju tingkat
yang dikehendaki dengan pengujian viscositas sangatlah penting. Pemeriksaan
meliputi penentuan viscositas larutan pulp
dalam Cupraethylen Diamin atau Cuprammonium (Sirait,
2003).
Brightness pulp diukur pada tahap yang berbeda-beda didalam proses pemutihan, sebagaimana
salah satu tujuan yang paling penting dari pada proses pemutihan adalah untuk
mencapai brightness yang spesifik
terhadap pulp yang dihasilkan (Sirait,
2003).
2.4.3.
Tahapan Proses Bleaching
Pemutihan
yang sudah modern biasanya dilakukan secara bertahap dengan memanfaatkan
bahan-bahan kimia dan kondisi-kondisi yang berbeda pada setiap tahap. Pada
umumnya digunakan perlakuan kimia dan secara singkat ditunjukkan dengan urutan
sebagai berikut:
1) Klorinasi
(C) Reaksi dengan
elemen klorin dalam
suatu media asam.
2) Ekstraksi
Alkali (E) Pemisahan hasil reaksi dengan
kaustik.
3) Ekstraksi
Oksidasi (E/O) Ekstraksi Oksidasi
yang diperkuat
dengan peroksida
(E/OP).
4) Hypokhlorit
(H) Reaksi dengan
hypokhlorit dalam
suasana alkali.
5) Klorin
Dioksida (D) Reaksi dengan klorin dioksida
dalam suasana asam.
6) Oksigen
(O) Reaksi dengan elemen O2 yang
bertekanan dalam suasana alkali
(Sirait, 2003: 23)
a. Tahap
khlorinasi (Tahap D0)
Proses klorinasi adalah tahap pertama dalam proses
pemutihan. Fungsi dari tahap D0 adalah untuk mengeluarkan lignin dari pulp (yang cenderung menimbulkan warna
coklat pada pulp). Tahapan ini
memiliki bagian yang sangat penting di dalam proses pemutihan. Tahap D0
menggunakan Klorin Dioksida (ClO2) untuk memurnikan pulp dengan menghancurkan lignin,
membentuk komponen klorit lignin (Sirait, 2003). Proses ini berlangsung pada
menara D0 dengan temperatur 60-70ºC, pH 1,6-2,2 dan konsistensi 4,5%. Target
derajat putih pada tahap ini adalah 70-75% ISO. Setelah terjadi reaksi di
menara D0 kemudian dialirkan ke chlorination
washer untuk dicuci guna menghilangkan hasil reaksi agar tidak mengonsumsi
NaOH yang terjadi pada tahap berikutnya.
b. Tahap
EOP (Tahap Ekstraksi)
Kaustik (NaOH), Oksigen (O2), dan Hidrogen
Peroksida digunakan untuk memurnikan pulp
di dalam tahap EOP untuk menghancurkan komponen klorit lignin. Segera sesudah
larut, komponen klorit lignin mudah dicuci dari pulp. Tahap ini berlangsung pada suhu 70-75ºC, pH 10,8-11 dan
konsistensi 10% dengan derajat putih berkisar anatara 80-85% ISO (Sirait, 2003).
c. Tahap
D1
Tahap D1 adalah tahap yang ketiga dalam proses
pemutihan pulp dengan menggunakan
klorin dioksida, dosis klorin dioksida tergantung kepada kualitas pulp yang masuk dan brightness akhir yang dikehendaki. Tahap ini berlangsung pada
temperatur 80ºC, pH 3,5-4 target derajat putih yang dihasilkan adalah 87-89%
ISO (Sirait, 2003).
d. Tahap
D2
Tahapan ini adalah tahapan keempat pada proses
pemutihan. Klorin Dioksida (ClO2) digunakan untuk memurnikan pulp didalam tahap D2. Tahap ini
memutihkan brightness pulp dengan cara mengelantang lebih
lanjut zat-zat pengotor yang tersisa di dalam pulp tersebut. Tujuan penambahan ClO2 pada tahap ini adalah
untuk meningkatkan derajat putih hingga mencapai 89-90% ISO. Tahap ini
berlangsung pada temperatur 70-75ºC, pH 4-4,5. (Sirait, 2003).
2.5.
Beberapa
Bahan Kimia yang Digunakan Pada Proses Bleaching
2.5.1. Klorin Dioksida (ClO2)
|
Komposisi
|
Unsur-unsur dari
gas
|
|
Warna
|
Hijau
kekuning-kuningan kalau konsentrasinya
tinggi warnanya akan berubah menjadi orange.
|
|
Bau
|
Baunya tajam.
Dapat menyebababkan batuk dan hidung akan sangat bau sekali ketika menghirup.
|
|
Kelarutan
|
Dapat larut
dengan air dingin
|
|
Umum
|
Sangat mudah
mengikis atau korosif. ClO2 adalah campuran air dan terdiri dari
Cl2 kurang lebih 16%.
|
|
Titik beku
|
59 ºC
|
|
Titik didih
|
+ 11 ºC
|
|
Resiko
|
Klorin dioksida
adalah beracun. Jika dihirup akan menyebabkan pernapasan terganggu, pening,
pusing, dan iritasi pada kulit dan organ tubuh. Lama kelamaan dapat
menyebabkan sakit yang fatal
|
|
pencegahan
|
Alat pengaman
seperti masker harus dipakai setiap saat kalau kita memproses ClO2
tetapi apabila konsentrasinya rendah bisa pakai kain yang basah untuk
menutupi mulut dan hidung. ClO2 tidak diperbolehkan untuk mencuci,
dicampur dengan debu, serbuk, atau unsur organik.
|
2.5.2. Hidrogen Peroksida (H2O2)
|
H2O2
|
|
|
34,0147 g/mol
|
|
|
Penampilan
|
Biru muda terang; tak berwarna dalam larutan
|
|
agak tajam
|
|
|
1,11 g/cm3 (20 °C, 30%
(b/b) larutan )
1,450 g/cm3 (20 °C, murni) |
|
|
-0,43 °C
|
|
|
150,2 °C
|
|
|
Pengunaan
|
Karena Hidrogen Peroksida adalah
oksidator yang kuat, bahan ini dimanfaatkan manusia sebagai bahan pemutih (bleach), disinfektan, oksidator,
dan sebagai bahan bakar roket.
Kebutuhan industri akan hidrogen peroksida terus meningkat dari tahun ke
tahun. Sampai saat ini Indonesia masih melakukan impor untuk menutupi
kebutuhan di dalam negeri.
|
2.6.
Klorin
Dioksida
Klorin
dioksida adalah salah satu bahan kimia pengoksidasi kuat, kerja dari proses
pemutihan ini umumnya dengan cara oksidasi terhadap lignin dan bahan-bahan
berwarna yang lainnya. Ini digunakan untuk memutihkan pulp yang
berkualitas sebab ini memiliki keunikan yang sanggup mengoksidasi bahan yang
bukan selulosa dengan kerusakan pada selulosa yang minimum. Brightness tinggi
yang dihasilkan dengan klorin dioksida adalah stabil. Pada Bleaching plant,
klorin dioksida digunakan sebagai suatu larutan gas dalam air (Sirait, 2003: 23).
Cara
yang paling efektif untuk mencapai proses delignifikasi adalah dengan
menambahkan klorin dioksida. Klorin dioksida merupakan zat pemutih yang sangat
efektif, ini menguraikan lignin dengan sangat cepat dan efisien tanpa merusak
selulosa (Sirait,2003: 27).
Pemakaian
Klorin Dioksida menghasilkan lebih banyak lignin yang teroksidasi dan sedikit
substitusi terhadap klorin. Jika sedikit klorit lignin dan asam klorida yang
terbentuk menyebabkan, sedikit Sodium hidroksida yang dibutuhkan pada tahap EOP
berikutnya (Sirait,2003: 27).
2.6.1.
Kimia
Proses Pemutihan dengan Klorin Dioksida
Pada
saat pulp diberikan perlakuan dengan
klorin dioksida, ini bereaksi dengan air dan komponen-komponen pulp, umumnya lignin dan resin
melengkapi reaksi. Klorin dioksida bereaksi dengan air sesuai dengan persamaan
reaksi berikut ini:
Reaksi
ini lambat pada kondisi asam, agak baik pada temperatur tinggi, akan tetapi
kecepatan reaksi meningkat dengan suatu kenaikan terhadap pH. Asam klorida yang
dihasilkan tidak reaktif diatas pH 1. Asam klorida tidak reaktif diatas pH 6,
akan tetapi ini menjadi suatu zat pemutih yang efektif seperti berkurangnya pH
dan sangat reaktif dibawah pH 3. Bagaimanapun kecepatan reaksi antara klorin
dioksida dengan komponen-komponen pulp
adalah lebih cepat. Langkah pertama adalah satu elektron memindahkan klorin
dioksida yang tereduksi menjadi sebuah ion klorit dan mengoksidasi lignin dalam
pulp.
Selama
pH turun dibawah 7, ion klorit bereaksi dengan sebuah ion hidrogen membentuk
asam klorit pada kesimbangan reaksi berikut ini:
ClO2-
+ H+ ↔ HClO2
Dibawah
pH 3 asam klorit bereaksi lebih cepat, ini disertai reaksi dengan lignin pada pulp. Sebagian asam klorit dikonversikan
ke asam khlorida, yang tidak aktif
diatas pH 1. Klorit pada filtrat menunjukkan suatu kehilangan sebagian kekuatan
pengoksida dari klorin dioksida. Kendati pun kehilangan ini, klorin dioksida
merupakan bahan pemutih yang sangat efektif. Menggunakan kondisi-kondisi yang
memperkecil pembentukan klorat dan sisa khlorit (khususnya pH diatas 3,8) meningkatkan
efisiensi terhadap proses pemutihan dengan klorin dioksida (Sirait, 2003: 30).
2.6.2.
Reaksi Klorin Dioksida dengan Lignin
Reaksi
proses pemutihan pada umumnya terjadi antara klorin dioksida dengan lignin. Lignin
dibuat dalam air dengan reaksi oksidasi penghancur molekul-molekul lignin yang
besar. Klorin dioksida tidak bereaksi pada kecepatan reaksi yang berarti
terhadap kelompok alifatik jenuh seperti alkohol, amino, asam karboksil,
nitrit, amida dan lain-lain. Ketika klorin dioksida tidak bereaksi dengan
aldehid atau keton, klorit terbentuk selama reaksi dengan pulp atau air
dilakukan oksidasi aldehid ke kelompok karboksil dibawah pH 4.5 (Sirait, 2003: 30).
Klorin Lignin Klorit
Lignin Asam Dioksida Klorit
Gambar
2.3. Reaksi Klorin Dioksida dengan Lignin
Sumber: Muladi (2013)
2.6.3.
Ringkasan Tahap Klorin Dioksida
Klorin dioksida
adalah suatu bahan pemutih bersifat lembut yang hanya akan berpengaruh terhadap
lignin dan memberikan brightness yang tinggi terhadap pulp tanpa
memperlemah kekuatannya. Klorin dioksida memiliki sebuah elektron yang tidak
berpasangan dengan defenisi sebuah radikal bebas. Sensifitas dari radikal bebas
ini kemungkinan memegang peranan penting terhadap kereaktifannya sebagai suatu
bahan pengoksidasi, bentuk-bentuk khusus dari senyawa organik ditemukan pada
kayu dan pulp, seperti lignin dan asam lemak tidak jenuh. Reaksinya
sangat lambat terhadap karbohidrat dan hanya sedikit berpengaruh terhadap
kekuatan pulp (Sirait, 2003: 31).
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1.
Tempat dan Waktu Penelitian
3.1.1. Tempat
Tempat penelitian
dilaksanakan di PT. Toba Pulp Lestari, Kecamatan Parmaksian, Kabupaten Toba
Samosir, Sumatera Utara.
3.1.2. Waktu
Waktu penelitian
dilaksanakan mulai tanggal 13 juli 2015 sampai tanggal 31 juli 2015.
3.2.
Pengumpulan Data
3.2.1.
Materi
a. Peralatan
1) Peralatan
di lapangan
Peralatan yang digunakan pada
proses bleaching adalah sebagai
berikut :
a) Unbleach Tower,
adalah sebuah tanki yang tinggi, digunakan untuk menampung bubur pulp coklat yang berasal dari washing/screening plant.
b) Unbleach blending tank,
adalah tangki
yang digunakan untuk menampung bubur pulp
yang dialirkan dari unbleach tower.
c) ClO2
Mixer, adalah alat yang berfungsi
untuk mencampurkan bahan kimia klorin
dioksida dengan bubur pulp secara
merata.
d) D0
Tower, adalah tanki yang berfungsi
untuk mereaksikan bubur pulp dengan
bahan kimia ClO2 sehingga bubur pulp
coklat akan menjadi agak putih dengan terjadinya reaksi tersebut.
e) D0
Washer, adalah alat pencuci bubur pulp yang berasal dari D0 tower sehingga bubur pulp yang telah bercampur ClO2 akan
tercuci dan bahan kimia yang dipakai dapat larut.
f) D0
Filtrate tank, adalah tanki yang
berfungsi untuk penampungan larutan pencuci dari tahap D0.
g) Medium Consistency Pump
(MC Pump), adalah sebuah pompa untuk
memompakan bubur pulp dengan
konsistensi 10 – 12% ke sebuah menara penyimpanan.
h) Feed tank,
adalah sebuah tanki penampungan bubur pulp
yang sudah dicuci.
2) Peralatan
di laboratorium
Peralatan yang digunakan di laboratorium adalah
sebagai berikut :
a) Buchner funnel
b) Oven
c) Beaker glass
d) Setrika
e) Alat penguji brightness
Electronic Refractor Photometre (ELREPHO)
b. Bahan-bahan:
1) Di
lapangan
a) Bubur
pulp
b) ClO2
c) Air
2) Di
laboratorium
a) Bubur
pulp
b) Air
c) Kertas saring
3.2.2.
Metoda kerja
Untuk menyelesaikan permasalahan
yang akan dibahas, adapun metode kerja yang dilakukan adalah :
a. Metode
di lapangan
Metode kerja yang dilakukan di
lapangan adalah sebagai berikut :
1) Pulp
coklat dari washer IV masuk kedalam unbleach tower, diencerkan menjadi
konsistensi 5.5% dari bagian bawah menara.
2) Pulp
dari unbleach tower dipompakan oleh stock pump menuju unbleach blending tank dan
diencerkan menjadi konsistensi sebesar 5.0%.
3) Bubur
pulp kemudian dialirkan menuju ClO2
mixer I dimana klorin dioksida (ClO2)
ditambahkan pada pulp.
4) Pulp
yang telah mengalami perlakuan klorin dioksida kemudian menuju ClO2 mixer II dimana klorin dioksida
ditambahkan kembali dan dilakukan pengadukan.
5) Pulp yang
telah mengalami proses klorin dioksida keluar dari alat pencampur dan masuk
pada bagian bawah D0 tower. Dengan
tetap menjaga konsistensi pulp, temperatur,
pH serta waktu tinggal (retention time)
pada menara D0.
6) Pulp
yang telah mengalami proses klorinasi kemudian mengalir menuju D0 washer untuk dicuci.
7) Stock pulp
kemudian diencerkan
menjadi konsistensi 2.5% didalam bak dan selanjutnya air pencuci yang digunakan
ditampung pada D0 filtrate tank.
Kemudian pulp tersebut dikirim menuju tahap E/O/P yaitu pada EO tower.
b. Metode
di laboratorium
Adapun metode yang dilakukan di
laboratorium untuk menganalisa brightness adalah
sebagai berikut:
1) Diambil
bubur pulp dari pencucian klorinasi.
2) Dicuci
dengan air kemudian di peras.
3) Ditimbang
20 gram pulp dan dimasukkan kedalam beaker
glass, kemudian dimasukkan air untuk mengencerkan.
4) Diaduk
dengan batang pengaduk.
5) Diletakkan
kertas saring pada buchnel funnel dan dituangkan pulp yang telah
diaduk.
6) Diletakkan
kertas saring diatasnya dan divakumkan untuk menyedot air.
7) Diambil
dan dikeringkan dengan seterika hingga permukaan sampel rata.
8) Dikeringkan
di dalam oven pada suhu 103-120ºC kurang lebih 10 menit.
9) Diperiksa
derajat kecerahan (Brightness) dengan menggunakan alat Electronic
Refractor Photometre (ELREPHO).
BAB 4
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1.
Analisa Data
Data untuk
perhitungan jumlah pulp yang masuk ke
tahap D0 dan perhitungan jumlah ClO2 terdapat
pada tabel 4.1 dibawah ini:
|
Laju Alir Stock
(m3/min)
|
Konsistensi Pulp
(%)
|
Konsentrasi ClO2
(gr/l)
|
Laju Alir ClO2
(l/min)
|
Brightness
(ºISO)
|
||
|
Mixer
I
|
Mixer
II
|
Masuk
|
Keluar
|
|||
|
6,9
|
5,2
|
7,0
|
505
|
204
|
40,3
|
70,4
|
|
7,1
|
5,2
|
7,0
|
510
|
232
|
40
|
70,6
|
|
7,2
|
5,2
|
7,0
|
543
|
245
|
40,1
|
71,2
|
|
7,5
|
5,2
|
7,0
|
574
|
255
|
40,2
|
71,7
|
|
7,7
|
5,2
|
7,0
|
597
|
283
|
39,9
|
72,1
|
|
7,9
|
5,2
|
7,0
|
623
|
292
|
40
|
72,8
|
|
8
|
5,2
|
7,0
|
637
|
300
|
40,1
|
73,2
|
|
8,1
|
5,2
|
7,0
|
645
|
316
|
40,5
|
74
|
Tabel 4.1. Data Pengamatan Laju Alir dari Ruang DCS (Distribution Control System)
4.1.1. Penentukan Jumlah Pulp yang Masuk ke Menara D0
Untuk menentukan
kecepatan produksi pulp dan pulp yang masuk ke menara D0 digunakan
data 1 pada tabel 4.1 sebagai berikut:
Dik: laju alir stock
= 6,9 m3/menit
=
6,9 m3/menit x
x
=
414000 L/jam
Konsistensi = 5,2 % = 0,052
Density
pulp =
1,2 kg/L
Dit: Jumlah
pulp yang masuk ke menara D0 .................. ?
Jawab:
a.
Laju produksi = laju alir stock x Density pulp
=
414000 L/jam x 1,2 kg/L
=
496800 kg/jam
b. Jumlah
Pulp kering yang masuk ke menara D0
=
Laju Produksi x Konsistensi pulp
= 496800 kg/jam x 0,052
= 25833,6 kg/jam
Untuk
penyelesaian dari tabel 4.1 untuk data 2,3,4,5....8 dilakukan dengan cara yang
sama.
4.1.2. Perhitungan Jumlah ClO2
Untuk perhitungan
jumlah ClO2 digunakan data nomor 1 dari tabel 4.1 sebagai berikut:
a.
ClO2 pada mixer I
Dik : flow
ClO2 = 505 L/menit
Density
ClO2 = 1,04 kg/L
Jumlah
pulp masuk = 25833,6 kg/jam
Dit : jumlah ClO2 pada mixer I............................... ?
Jawab :
ClO2
=
ClO2
=
ClO2
=
b. ClO2
pada mixer II
Dik : flow
ClO2 = 204
L/menit
Density
ClO2 = 1,04 kg/L
Jumlah
pulp masuk = 25833,6 kg/jam
Dit : jumlah ClO2 pada mixer II...............................
?
Jawab :
ClO2
=
ClO2
=
ClO2 =
Jadi
total jumlah ClO2 yang ditambahkan adalah :
Total
jumlah ClO2 = jumlah ClO2 mixer I + jumlah ClO2 mixer II
= 31512 kg/jam + 12729,6 kg/jam
= 44241,6 kg/jam
Jadi
untuk menghitung jumlah ClO2 yang digunakan untuk 1 kg pulp yang masuk ke tahap D0 adalah:
Jumlah
ClO2/Jumlah pulp =
= 1,71256
(kg ClO2 /kg pulp)
Hasil
untuk perhitungan semua data pada tabel 4.1 dapat dilihat pada tabel 4.2
dibawah ini:
4.1.3. Perhitungan Rata-rata Brightness Akhir
Untuk perhitungan rata-rata brightness digunakan data 1 sampai 8 brightness keluar pada tabel 4.1 sebagai
berikut:
Rata-rata = 70,4 + 70,6 + 71,2 + 71,7 + 72,1 + 72,8 + 73,2 + 74
8
=
72 ºISO
Dari hasil perhitungan seperti diatas
maka untuk ke 8 data penelitian dapat dibuat rata-rata jumlah ClO2
yang dibutuhkan untuk tiap kg pulp
kering sebesar 1,86 kg. Rata-rata kenaikan brightness akhir pulp
adalah 72 ºISO.
Tabel
4.2. Hasil Perhitungan Jumlah Pulp,
Jumlah ClO2 dan Kenaikan Bightness
|
laju alir stock
|
laju alir ClO2
|
Jumlah pulp masuk
|
Jumlah
ClO2
|
|
|
|
|
|||||
|
(m3/min)
|
(l/min)
|
(kg/jam)
|
(kg
ClO2 /
kg pulp)
|
Kenaikan Brightness (ºISO)
|
|
|
|
1
|
2
|
|
|
|
|
6,9
|
505
|
204
|
25833,6
|
1,71256
|
30,1
|
|
7,1
|
510
|
232
|
26582,4
|
1,741784
|
30,6
|
|
7,2
|
543
|
245
|
26956,8
|
1,824074
|
31,1
|
|
7,5
|
574
|
255
|
28080
|
1,842222
|
31,5
|
|
7,7
|
597
|
283
|
28828,8
|
1,904762
|
32,2
|
|
7,9
|
623
|
292
|
29577,6
|
1,93038
|
32,8
|
|
8
|
637
|
300
|
29952
|
1,952083
|
33,1
|
|
8,1
|
645
|
316
|
30326,4
|
1,977366
|
33,5
|
4.2.
Pembahasan
1.
Hubungan
Laju Alir Pulp dengan Jumlah ClO2
di Tahap D0
Proses bleaching merupakan suatu perlakuan dengan proses kimia terhadap pulp untuk menghilangkan bahan atau zat
berwarna sehingga pulp tersebut
memiliki brightness yang lebih
tinggi. Dalam proses bleaching terdapat
empat tahapan di dalamnya salah satu diantaranya adalah tahapan Klorinasi (D0).
Tahap D0 adalah tahapan yang menggunakan larutan kimia Klorin Dioksida (ClO2)
sebagai bahan kimia pemutih. Klorin dioksida adalah salah satu bahan kimia
pengoksida kuat, kinerja dari proses pemutihan ini umumnya dengan cara oksidasi
terhadap lignin dan bahan-bahan berwarna lainnya.
Proses penambahan ClO2
sebagai bahan pemutih tergantung pada besarnya jumlah pulp yang akan di putihkan di tahap D0 ini. Oleh karena itu maka jumlah
ClO2 harus di sesuaikan dengan Laju alir pulp yang akan masuk ke tahap D0. Karena apabila laju alir pulpnya besar atau kecil dan jumlah ClO2
yang ditambahkan tidak sesuai dengan besar laju alir yang masuk maka pulp bisa mengalami kerusakan serat atau
pulp tidak mencapai brightness yang diinginkan. Oleh karena
itu besar atau kecilnya jumlah ClO2 yang akan ditambahkan harus sesuai dengan laju alir pulp yang masuk ke tahap D0. Hubungan antara laju alir pulp
dengan jumlah ClO2 seperti
ditunjukkan pada grafik dibawah ini:
Gambar 4.1. Grafik Hubungan antara Laju Alir Pulp dengan Jumlah ClO2
Dari grafik di gambar 4.1 di atas
terlihat bahwa terdapat hubungan linier positif antara laju alir pulp dengan jumlah ClO2. Ketika laju alir pulp yang masuk ke tahap D0 semakin
besar maka jumlah ClO2 yang digunakan juga semakin besar. Standar
mutu brightness pulp yang harus dicapai di tahap D0 adalah sebesar 70-75
ºISO. Pemakaian ClO2 sebagai bahan pemutih di tahap D0 itu tidak
boleh sebanyak-banyaknya. Apabila jumlah ClO2 yang ditambahkan lebih
besar dari laju alir pulpnya memang
akan menghasilkan brightness pulp
yang lebih tinggi akan tetapi pulp
yang dihasilkan akan rapuh dan mudah koyak.
2.
Jumlah Pemakaian ClO2
Yang Dibutuhkan Untuk Pemutihan Pulp
Laju
alir stock pulp basah dihitung
menjadi pulp kering dengan
diketahuinya konsistensi pulp.
Sebagai contoh untuk laju alir stock pulp basah 6,9 m3/menit
diperoleh pulp kering sebesar 25833,6
kg/jam dan jumlah ClO2
yang digunakan adalah sebesar 44241,6 kg/jam dengan kenaikan brightness sebesar
30,1 ºISO.
Dari 8 data yang digunakan dalam
penelitian ini, dapat dihitung rata-rata penggunaan ClO2. Untuk proses
pemutihan tiap 1 kg pulp kering yang
masuk ke tahap D0 dibutuhkan 1,86 kg ClO2.
3.
Hubungan ClO2
dengan Brightness Pulp
ClO2
adalah salah satu bahan kimia pengoksidasi kuat. ClO2 merupakan zat pemutih
yang sangat efektif, ini menguraikan lignin dengan sangat cepat dan efisien
tanpa merusak selulosa. Dalam percobaan ini ClO2 berfungsi untuk memutihkan pulp dengan menghancurkan lignin.
Dari
analisa data maka diperoleh hubungan antara jumlah ClO2 yang
digunakan dalam proses bleaching
terhadap brightness pulp serta terhadap kenaikan brightness seperti ditunjukkan pada
grafik di gambar 4.2 dibawah ini.
Gambar 4.2. Grafik Hubungan antara Jumlah
ClO2 dengan Brightness
Dari
grafik di gambar 4.2 diatas terlihat bahwa terdapat hubungan linier positif
antara jumlah ClO2 dengan brightness
pulp. Dari data 1 sampai 8 jumlah ClO2
semakin banyak dan brightness pulpnya juga semakin tinggi. Semakin
banyak jumlah ClO2 yang di tambahkan maka semakin tinggi brightness pulp yang dihasilkan.
Jika diambil rata-rata untuk ke 8 data
penelitian ini maka untuk tiap kg pulp
kering dibutuhkan ClO2 sebesar 1,86 kg, dan rata-rata brightness akhir pulp yang diperoleh adalah 72 ºISO dan masih memenuhi standar
pabrik.
BAB
5
KESIMPULAN
DAN SARAN
5.1.
Kesimpulan
Dari hasil analisa data
dan pembahasan dapat dibuat kesimpulan sebagai berikut:
1. Hubungan
antara laju alir pulp dengan jumlah ClO2
adalah linier positif, ketika
laju alir pulp yang masuk ke tahap D0
semakin besar maka jumlah ClO2 yang digunakan juga semakin besar.
2. Jumlah
pemakaian ClO2 pada tahap D0 untuk 25833,6 kg/jam pulp kering adalah 44241,6 kg/jam ClO2
dan rata-rata jumlah pemakaian ClO2 untuk setiap 1 kg pulp kering adalah 1,86 kg.
3. Hubungan
antara jumlah ClO2 dengan kenaikan brightness menyatakan hubungan linier positif. Ketika laju alir pulp semakin besar, jumlah ClO2
juga semakin besar dan brightness
akhir pulp juga akan semakin tinggi. Rata-rata brightness akhir pulp adalah 72 ºISO.
5.2.
Saran
Diharapkan jumlah
ClO2 dan jumlah laju alir pulp
yang masuk ke tahap D0 terus disesuaikan agar brightness pulp yang dihasilkan tetap memenuhi standar pabrik.
Karena apabila jumlah ClO2 tidak disesuaikan dengan jumlah laju alir pulp maka pulp yang dihasilkan tidak akan memenuhi standar brightness dan serat pulp bisa rusak.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim.
2003. Buku Manual Training Digester Plant.
Porsea: PT. Toba Pulp Lestari
Anonim.
2003. Buku Manual Training Washing and Screening Plant. Porsea: PT. Toba Pulp
Lestari
Anonim. 2004. Dissolving Pulp . Porsea: PT. Toba Pulp Lestari
Butarbutar, Pujiman
2008. “Pengaruh Laju Alir Pulp Terhadap Konsentrasi ClO2 Untuk Meningkatkan
Brightness Pulp di D0-tower di PT.Toba Pulp Lestari,Tbk Porsea.
Tidak diterbitkan. Medan: Universitas Sumatera Utara
Muladi,
Sipon. 2013. Diktat Kuliah Teknologi Kimia Lanjutan.
Samarinda: Universitas Samarinda
Sirait, Suhunan. 2003. Modul Bleaching. Porsea : PT. Toba Pulp
Lestari
Sjostrom,
Eero. 1995. Kimia Kayu Dasar-dasar dan
Penggunaan Edisi Kedua. Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada
