Google ads

Senin, 30 November 2015

Isolasi lignin pada lindi hitam



Pengertian Lindi Hitam

Pada pembuatan pulp kraft dikenal adanya proses chemical recovery. Proses chemical recovery pembuatan pulp kraft merupakan proses daur ulang dari lindi hitam (Black Liquor) menjadi lindi putih (White Liquor). Proses pemulihan kembali senyawa kimia tersebut terjadi di Recovery Boiler. Recovery Boiler adalah suatu unit boiler yang spesial digunakan untuk memurnikan senyawa-senyawa kimia anorganik yang terkandung dalam BL dan sekaligus sebagai pembangkit steam bertekanan tinggi (high preasure steam). BL hasil pemasakan dipekatkan didalam VE atau Vacum Evaporator sehingga menjadi solid sekitar 70%. Setelah solid, BL tersebutlah yang dikirim ke Recovery Boiler untuk menjadi Steam dan Smelt  (TAPPI, 2007).
Lindi hitam (Black Liquor) adalah sisa cairan pemasak yang dihasilkan dari proses pembuatan pulp yang telah berubah sifat kimianya maupun warna yang keluar dari digester dengan pulp hasil pemasakan pada proses kraft (Kocurek, 1983). Lindi hitam dibentuk oleh reaksi antara kayu dan lindi putih (White Liquor) di dalam digester.
Dalam proses pemulihan (chemical recovery), lindi hitam dikenal dalam dua macam yaitu lindi hitam pekat (Heavy Black Liqour) dan lindi hitam encer (Weak Black Liqour). Lindi hitam encer (WBL) yaitu lindi hitam yang didapat dari pencucian dengan kandungan padatan atau total solid antara 14 - 18%, sedangkan apabila telah melalui proses pemekatan (evaporasi) dengan total solid antara 60-65% dinamakan lindi hitam pekat (HBL) ( Grace, 1989 ).

 Lindi hitam yang sering disebut Black Liqour merupakan campuran sisa cairan pemasak pada proses pulping yang berasal dari digester dan filtrat pencuciannya.( SNI 06-1839-1990 ).
Lindi hitam adalah sisa cairan pemasak yang dihasilkan dari unit proses pembuatan pulp yang telah berubah sifat kimianya maupun warna yang keluar dari digester dengan pulp hasil pemasakan pada proses kraft. Jumlah lindi hitam yang dihasilkan per jumlah produksi pulp bervariasi tergantung dari proses pemasakan dan rendemen yang dihasilkan. Lindi hitam yang dihasilkan oleh beberapa proses berkisar antara 2600 – 2800 lb padatan ADT pulp. Lindi hitam dibentuk oleh reaksi antara kayu dan lindi putih didalam digester. Dalam proses pemulihan (Chemical Recovery), lindi hitam dikenal dalam dua macam yaitu lindi hitam pekat (Heavy Black Liqour) dan lindi hitam encer (weak black liqour). Lindi hitam encer (WBL) yaitu lindi hitam yang didapat dari pencucian dengan kandungan padatan / total solid antara 14 - 18%, pH black liquor 12 ke atas. Sedangkan apabila telah melalui proses pemekatan/evaporasi dengan total solid antara 60 - 65%. dinamakan lindi hitam pekat (HBL).( Grace,T.M, 1989 ).
Senyawa yang terkandung dalam lindi hitam tersebut berasal dari dua sumber yaitu bahan baku yang merupakan senyawa organik serta sisa cairan pemasaknya yang merupakan senyawa anorganik. Senyawa organik yang terdapat dalam lindi hitam terdiri dari senyawa bentukan dari sodium salt dari lignin, resin, dan fatty acid, asam dari karbohidrat, dan sedikit senyawa organik lain yang terdapat dalam kayu. Kandungan senyawa organik tersebut terdapat dalam black liquor sebanyak 65%.Sedangkan senyawa anorganik yang terkandung dalam lindi hitam yaitu senyawa yang merupakan sisa bahan kimia pemasak sebanyak 35%. Sisa bahan kimia tersebut adalah sodium carbonate, sodium thiosulfate, sodium sulfide, dan sodium hydrosulfide. ( TAPPI, 1993 ).
Kandungan Lindi Hitam
Lindi hitam atau black liqour merupakan campuran antara bahan kimia pemasak yang telah bereaksi dengan komponen-komponen kimia dari bahan baku. Senyawa yang terkandung dalam lindi hitam tersebut berasal dari dua sumber yaitu bahan baku yang merupakan senyawa organik serta sisa cairan pemasaknya yang merupakan senyawa anorganik.(TAPPI. 1993)
Senyawa organik yang terdapat dalam lindi hitam terdiri dari : senyawa bentukan dari sodium salt dari lignin, resin, dan fatty acid, asam dari karbohidrat, dan sedikit senyawa organic lain yang terdapat dalam kayu. Kandungan senyawa organic tersebut terdapat dalam black liquor sebanyak 65%
Sedangkan senyawa anorganik yang terkandung dalam lindi hitam yaitu senyawa yang merupakan sisa bahan kimia pemasak sebanyak 35%. Sisa bahan kimia tersebut adalah sodium carbonate, sodium thiosulfate, sodium sulfide, dan sodium hydrosulfide
komposisi dalam Lindi Hitam
Komposisi lindi hitam ditentukan oleh jenis bahan baku yang digunakan untuk pemasakan, komposisi dan konsentrasi alkali (bahan kimia pemasak) serta rendemen pulp yang dihasilkan.
Komposisi pada lindi hitam perlu diperhatikan karena kandungan bahan kimia yang ada pada lindi hitam berpotensi dalam pembentukan kerak, pembentukan busa atau terbentuknya senyawa-senyawa yang mudah menguap. Dengan mengetahui komposisi dari lindi hitam maka dapat ditentukan efektivitas evaporasi yang dipakai dalam proses pemekatan lindi hitam sehingga dapat juga diketahui potensi pembakaran dari lindi hitam tersebut

Komposisi pada lindi hitam perlu diperhatikan karena kandungan bahan kimia yang ada pada lindi hitam berpotensi dalam bentuk kerak, pembentukan soap atau terbentuknya senyawa - senyawa yang mudah menguap (Casey, 1980). Komposisi lindi hitam ditentukan oleh bahan baku yang digunakan untuk pemasakan. Komposisi yang dihasilkan dari pemasakan softwood berbeda dengan komposisi yang dihasilkan dari pemasakan hardwood (Sjöström, 1995).
Lindi hitam terbentuk dari reaksi antara bahan baku seperti kayu dengan larutan pemasak sehingga komponen kimia yang ada dalam lindi hitam berasal dari kedua sumber tersebut. Komposisi kimia lindi hitam terdiri atas senyawa - senyawa organik dan anorganik. Senyawa organik tersebut dari komponen-komponen kimia kayu yang terlarut dalam lindi hitam, antara lain:
a)      Senyawa- senyawa lignin dalam bentuk poliaromatik,
b)      Asam-asam sacharinat yang berasal dari karbohidrat yang terdegradasi,
c)      Garam-garam oragnik yang berat molekulnya rendah, dan
d)     Ekstraktif yang terdiri atas asam- asam  lemak dan resin.
Sedangkan senyawa-senyawa anorganik yang terdapat dalam lindi hitam terutama berasal dari larutan pemasak dan sebagian kecil dari bahan baku. Senyawa-senyawa anorganik tersebut diantaranya adalah Natrium hidroksida (NaOH), Natrium sulfat (Na2S), Natrium karbonat (Na2CO3), Natrium sulfide (Na2SO4), Natrium thiosulfat (Na2S2O3) dan Natrium khlorida (NaCl).
Tabel 2.3. Komposisi Bahan Organik dalam Lindi Hitam Pulp Kraft Kayu Lunak (Softwood) (Sumber : Sjöström, 1995)
Komponen
Kandungan
(% padatan kering)
Lignin
46
Asam-asam hidroksil
30
Asam Format
8
Asam Asetat
5
Ekstraktif
7
Senyawa-senyawa lain
4

Bahan organik dalam lindi hitam yang dihasilkan pada pembuatan pulp kraft pada dasarnya terdiri atas lignin dan produk–produk degradasi karbohidrat di samping bagian-bagian kecil ekstraktif dan produk-produk reaksi mereka (Sjöström, 1995). Lindi hitam merupakan campuran yang sangat kompleks yang mengandung sejumlah besar komponen dengan struktur dan susunan yang berbeda.

 

  1  Senyawa Organik dalam Lindi Hitam
Senyawa organik yang terdapat dalam lindi hitam merupakan senyawa bentukan dari garam Natrium dengan lignin, resin, dan fatty acid, turunan dari karbohidrat, dan sedikit senyawa organik lain yang terdapat dalam kayu. Lindi hitam dari poses kraft umumnya mengandung senyawa-senyawa organik sekitar 65%. Senyawa-senyawa organik tersebut yaitu (alkaline pulping,476-479):
  a. Lignin
Lignin adalah komposisi kimia kayu yang kompleks yang tersusun oleh polimer aromatic yang heterogen dengan system bercabang. Satuan penyusun khas oleh lignin adalah satuan fenil propane. Lignin pada hardwood tersusun oleh guaiacyl dan syringil, sedangkan softwood disusun oleh guaiacyl (James dalam Mcdonald dan Franklin 1969)           
Lignin dalam lindi hitam terdegrdasi dari bentuk asalnya. 10-20% terlarut sebagai molekul kecil dan sebagian besar terlarut sebagai molekul besar. Lignin dari softwood umumnya merupakan polimer dari unit phenyl propana dan terdapat gugus metoksil (-OCH3) sekitar 0.96/unit monomernya. Lignin hardwood mengandung dua kali lebih banyak kadar metoksilnya. Beberapa gugus metoksil pada lignin dirusak atau digantikan oleh gugus hidroksil (OH-) dalam proses pemasakan. Reaksi penggantian gugus metoksil ini membantu atau meningkatkan kelarutan lignin dalam larutan alkali. Hal ini menjadi faktor penentu terhadap kekentalan lindi hitam.
b. Hidroksi dan Asam Organik
Selama proses pemasakan, semua karbohidrat yang terlarut / terdegradsi menjadi asam hidroksi yang tidak mudah menguap dalam bentuk komplek
c. Ekstraktif
Ekstraktif  dapat dibentuk oleh tiga kelompok yaitu asam resin, asam lemak dan senyawa-senyawa netral. Asam-asam resin dan lemak terdapat sebagai busa dalam lindi hitam.  Dalam lindi hitam, resin dan asam lemak tersebut sebagi soap (sabun) sedangkan yang netral (yang tidak tersabunkan) bukan termasuk asam organic. Senyawa-senyawa ini terutama mengandung alkohol yang berberat molekul tinggi seperti sterol atau alkohol-terpena. Asam-asam resin dan lemak terdapat dalam lindi hitam sebagai garam-garam natrium.
Senyawa-senyawa organik tersebut bereaksi dengan NaOH membentuk garam-garam natrium.     
Ekstraktif mengkonsumsi bahan kimia lebih banyak dan juga dapat menghambat penetrasi cairan pemasak. Pada pembuatan kertas, ekstraktf dapat menyebabkan “pitch trouble”  yang disebabkan oleh pitch yang terlepas pada waktu proses penggilingan (beating dan refining) terkumpul sebagai partikel suspensi koloidal, sehingga akan menyumbat kasa (wire) pada mesin kertas atau akan terkumpul pada felt, serta dapat melekat pada mesin yang dapat menyebabkan kertas bernoda (Britt)

    2. Senyawa Anorganik dalam lindi hitam
Senyawa anorganik yang terkandung dalam lindi hitam yaitu senyawa-senyawa yang merupakan sisa bahan kimia pemasak sebanyak 35% dan umunya merupakan garam natrium disamping itu juga terdiri sedikit . Senyawa-senyawa tersebut adalah Na2CO3 (natrium karbonat), Na2SO4 (natrium sulfat), Na2S (natrium sulfida), Na2S2O3 (natrium thiosulfat), NaCl (narium klorida) dan NaOH (natrium hidroksida). Namun yang terpenting yang perlu diperhatikan kandungannya dalam lindi hitam yaitu Na2CO3, Na2SO4, Na2S dan NaOH.
Komposisi lindi hitam yang dihasilkan dari proses kraft (Kocurek, M.J. 1989) yaitu :
§  Alkali lignin (30-45%)
§  Asam hidroksi (25-35%)
§  Ekstraktif (3-5%)
§  Asam asetat (5%)
§  Asam formic (3%)
§  Methanol (1%)
§  Sulphur (3-5%)
Analisa Unsur
Analisa unsur merupakan persen berat dari setiap unsur kimia yang ada dalam padatan lindi hitam. Diantaranya Natrium(Na), Hidrogen(H), Oksigen (O2), Sulfur(S) dan karbon (C)
Jensen memberikan data analisa untuk lindi hitam proses kraft. Dengan rasio kayu jarum dan kayu daun 80:20 serta nilai kalor yang lebih besar dari 6030 BTU/lb padatan, larutan mempunyai nilai kalor yang lebih tinggi jika jumlah karbon lebih besar serta sodium rendah.

Sifat fisik dan karakteristik Lindi Hitam
Sifat-sifat lindi hitam dari proses soda atau kraft sebagian besar mempunyai sifat fisik yang sama, berbusa pada konsentrasi rendah dan menjadi kental pada konsentrasi tinggi. Jumlah padatan total per ton pulp dari pabrik ke pabrik akan berbeda tergantung pada kondisi operasi, jumlah alkali yang diisikan ke digester dan pulp yang dihasilkan perunit bahan kering. Lindi hitam dari bahan baku bukan kayu, umumnya kandungan silika dan hemiselulosanya tinggi sehingga penanganannya perlu perhatian mengingat sifat keraj yang terbentuk dan viskositas lindi hitam selama prose pemulihan bahan kimia
Sifat fisik lindi hitam berhubungan dengan karakteristik prosesnya atau dengan perpindahan panas pada evaporator. Parameternya yaitu viskositas, densitas, panas specifik, koduktivitas panas, Boiling Point Rise dan tegangan permukaan.
1.      Viskositas
Menyatakan nilai kekentalan lindi hitam yang berpengaruh terhadap laju evaporasi dan laju perpindahan panas. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi viskositas lindi hitam diantaranya yaitu :
a.       Komposisi dan jenis molekul lindi hitam, terutama kandungan alkali lignin dan anorganik.
b.      Spesies kayu dan kondisi pulping
Untuk kayu hardwood viskositas akan turun jika kappa number turun, karena polisakarida mendominasi pengukuran viskositas.
c.       Efektif alkali
Dengan kandungan alkali yang tinggi akan membuat lignin dan polisakarida terdegradasi lebih banyak.
d.      Sulfiditas
Kandungan lignin dalam lindi hitam akan turun dengan kenaikan sulfiditas, hal itu akan menyebabkan penurunan viskositas.
e.       Residual alkali
Konsentrasi residual alkali dalam lindi hitam berpengaruh terhadap volume molekul lignin dimana pada residual alkali rendah molekul lignin bergabung menjadi molekul kompleks berukuran besar (Adams, 1997).
Lignin diyakini dapat memberikan pengaruh yang lebih besar pada viskositas lindi hitam. Hal ini dapat ditunjukan pada lindi hitam yang teroksidasi dimana konsentrasi alkali terlalu rendah untuk mempertahankan gugus phenolhidroxyl dan carboxyl pada lignin dalam keadaan  terionisasi sehingga membentuk suatu gel yang menyebabkan viskositas naik hampir dua kali lipat lebih besar dari pada larutan yang tidak teroksidasi.
Viskositas lindi hitam pada beberapa kadar padatan dan temperatur dapat diubah dengan cara penambahan alkali,oksidasi lindi hitam dan penyimpanan pada suhu yang tinggi.

2.      Massa jenis
Massa jenis lindi hitam mempengaruhi aliran dan  perpindahan panas dalam evaporasi. Senyawa oraganik dalam lindi hitam berpengaruh terhadap rapat massa lindi hitam. Hal ini disebabkan karena rapat massa bahan organik memiliki rapat massa hampir dua kali lipat dari rapat massa air karena rantai organik memiliki derajat polimerisasi tinggi. Rapat massa lindi hitam biasanya ditentukan dengan membandingkan rapat massa air pada suhu 60 oF.
Pada kadar padatan total yang sangat rendah, pada suhu yang sama massa jenis lindi hitam mendekati massa jenis air. Sedangkan pada kadar padatan total yang lebih tinggi, massa jenis tergantung pada kandungan anorganiknya. Namun jika tidak dilakukan pengukuran, massa jenis bisa dihitung dengan rumus :
Massa jenis (gr/cm3) = 1,007 + 0,006 (S) – 0,000495 (T)
Dimana ;         
S = fraksi berat padatan total (%)
T = suhu (oF)
3.      Kenaikan Titik Didih
Kenaikan titik didih adalah perbedaan antara temperatur penguapan lindi hitam dengan air murni pada tekanan yang sama. Parameter ini digunakan untuk mendesain dan pengoperasian evaporator. Perpindahan panas pada unit ini tergantung pada perbedaan temperatur antara kondensat steam dan lindi hitam yang dievaporasi. Kenaikan titik didih yang tinggi dapat mengurangi perpindahan panas secara signifikan. Kenaikan titik didih berbanding lurus terhadap kadar padatan. Dalam lindi hitam kandungan anorganik merupakan komponen yang dominan berpengaruh terhadap kenaikan titik didih. Kenaikan jumlah zat-zat anorganik dalam lindi hitam maka kenaikan titik didih akan meningkat secara significan.
Hulton (alkaline pulping, 483) menyatakan bahwa kenaikan titik didih dapat dinyatakan berdasarkan persamaan berikut :
KTD = K{S/(1-S)}
            Dimana ;                     
S  = fraksi berat padatan
K = konstanta KTD dengan kadar padatan kering 50% pada temperatur tertentu.
Nilai K bervariasi antara 10–15 oF. Fraksi S/(1-S) menyatakan perbandingan padatan terhadap cairan dalam lindi hitam. Jika padatan total dibawah 50%, maka akan terjadi presipitasi Na2CO3 dan Na2SO4 dalam lindi hitam sehingga KTD mulai meningkat secara bertahap.
4.      Panas Spesifik
Panas Spesifik dari lindi hitam dapat diukur secara calorimetric. Panas spesifik  dibutuhkan untuk memperkirakan kebutuhan pemanasan awal (preheating) sebelum evaporasi. Kapasitas panas untuk proses kraft dapat dihitung dengan persamaan (Harvin & Brown) ;
Cp = 1,0 – (1- Cp,s )S
Dimana :         
Cp = panas spesifik, BTU/lboF. Sedangkan Cp,s adalah panas spesifik lindi hitam dengan konsentrasi padatan tertentu. Nilai ini diasumsikan antara 0,3-0,5.

Parameter Analisa
a. Alkali Total
Alkali total menyatakan semua senyawa-senyawa Na yang terdapat dalam lndi hitam, yaitu natrium hidroksida, natrium sulfida, natrium karbonat, setengah natrium sulfit dan garam-garam natrium organik dan natrium silikat yang dinyatakan sebagai natrium oksida (Na2O) dalam gram per liter lindi hitam.
b. Alkali Aktif
Alkali aktif adalah jumlah natrium hidroksida dan natrium sulfida dinyatakan sebagai Natrium oksida dalam gram per liter lindi hitam. Menurut Casey (1966). Menjelaskan bahwa alkali aktif dalam proses kraft adalah jumlah NaOH dan Na2S. Konsentrasi alkali adalah faktor penting dalam proses pemasakan. Konsentrasi alkali aktif terhadap berat kayu yang sering dipakai pada proses kraft berkisar antara 15 sampai 18 persen. Penggunaan konsentrasi yang tinggi akan mengurangi rendemen dan kekuatan pulp karena kemungkinan degradasi selulosa lebih tinggi
Menurut Clayton (1969). Peningkatan persentasi alkali aktif akan memperpedek waktu pemasakan pada rendemen pulp yang tetap. Pengaruhnya terhadap komposisi dan kulitas pulp adalah menurunkannya kandungan lignin, meningkatnya kecerahan pulp karena sisa lignin yang endah, peningkatan waktu penggilingan, peningkatan resistensi terhadap air setelah penggilingan dan penurunan panjang optimum
Laju reaksi senyawa kayu dengan larutan pemasak akan meningkat karena peningkatan konsentrasi ion OH-, sehingga delignifikasi dan degradasii selulosa dipercepat. Peningkatan konsentrasi alkali akan memperpendek waktu pemasakan pada rendemen pulp yang tetap.
c. Padatan Total
Padatan total menyatakan kandugan total senyawa organic dan anorganik dalam lindi hitam. Padatan ini didapat dari pemanasan lindi hitam pada titik didih air untuk menghilangkan cairan sehingga tersisa residu sebagai padatan yang terkandung.
d. Viskositas
Viskositas yaitu kekentalan yang diukur berdasarkan kandungan ikatan polimerisasi serta total solid dari lindi hitam. Viskositas ditentukan berdasarkan hukum G.G. Stokes yaitu dengan mengukur waktu alir lindi hitam dengan viscometer melalui suatu pipa kapiler.
e.    Analisa Anorganik dan Organik
Zat anorganik dalam lindi hitam diukur dengan pengabuan setelah semua mineral-mineral dilarutkan dengan HCl pekat (6 M) dan diharapkan kadarnya tidak lebih dari 2%. Kalau lebih dari 2% maka oerlu dilakukan penentuan kadar silikatnya karena silikat dapat menimbulkan kerak pada peralatan-peralatan dalam sistim chemical recovery. Sedangkan zat organik umumnya hanya didapatkan dari perhitungan kadar anorganiknya dan tidak dilakukan pengujian secara langsung karena zat organic dalam lindi hitam akan terbakar menjadi fuel gas maka tidak diperlukan data komposisinya secara detail.
Sifat Asam-Basa Lindi Hitam
pH lindi hitam berada pada kisaran 11,5 sampai 12,5. Lindi hitam memiliki sistim larutan buffer dan berdasarkan respon asam-basa dari lindi hitam sistim buffer tersebut dapat dikelompokkan atas :
1.      Buffer Sulfide
Na2S + H2O ↔ NaHS +sssss NaOH              pK ≈ 13 – 13,5
2.      Buffer Phenolic
R-OH + NaOH ↔ R-ONa + H2O                  pK ≈ 9,4 – 10,8
3.      Buffer Karbonat
Na2CO3 + H2O ↔ NaHCO3 + NaOH                        pK ≈ 10,2
Karena adanya sistem buffer ini, khususnya karena lindi hitam memiliki kandungan phenolic hydroxyl yang bervariasi maka pH lindi hitam berubah sangat lambat terhadap perubahan kadar alkali. Karena itu dilakukan pendekatan dengan rentang pK’s.

Variabel Proses Pemasakan
1. Alkali Aktif
Menurut Casey (1966). Menjelaskan bahwa alkali aktif dalam proses kraft adalah jumlah NaOH dan Na2S. Konsentrasi alkali adalah faktor penting dalam proses pemasakan. Konsentrasi alkali aktif terhadap berat kayu yang sering dipakai pada proses kraft berkisar antara 15 sampai 18 persen. Penggunaan konsentrasi yang tinggi akan mengurangi rendemen dan kekuatan pulp karena kemungkinan degradasi selulosa lebih tinggi.
Menurut Clayton (1969). Peningkatan persentasi alkali aktif akan memperpedek waktu pemasakan pada rendemen pulp yang tetap. Pengaruhnya terhadap komposisi dan kulitas pulp adalah menurunkannya kandungan lignin, meningkatnya kecerahan pulp karena sisa lignin yang rendah, peningkatan waktu penggilingan, peningkatan resistensi terhadap air setelah penggilingan dan penurunan panjang optimum
Laju reaksi senyawa kayu dengan larutan pemasak akan meningkat karena peningkatan konsentrasi ion OH-, sehingga delignifikasi dan degradasii selulosa dipercepat. Peningkatan konsentrasi alkali akan memperpendek waktu pemasakan pada rendemen pulp yang tetap.
2. Sulfiditas
Sulfiditas adalah perbandingan jumlah Natrium Sulfida (Na2S) terhadap jumlah alkali aktif (NaOH + Na2S). Sulfiditas yang biasa digunakan pada proses kraft berkisar antara 20 sampai 30 persen (J.R.Casey. 1966)
Menurut Clayton (1969). Peningkatan sulfiditas tidak menjamin peningkatan hasil yang optimum. Sulfiditas yang terlalu tinggi pada alkali aktif yang tetap akan mengurangi alakli aktif dibawah jumlah minimum untuk delignifikasi. Hal ini akan meningkatkan sisa lignin dalam pulp dan persentase pulp yang tidak tersaring (rejeck)
Sulfiditas dapat mempengaruhi lama pemasakan dan kandungan lignin. Pada suhu pemasakan dan rendemen yang tetap, peningkatan sulfiditas larutan akanmenurunkan waktu pemasakan. Selain itu peningkatan sulfiditas aka menurunkan kandungan lignin dalam pulp karena meningkatnya konsentrasi ion hidrogen sulfida.
Na2S + H2O                      NaSH + NaOH
3. Suhu dan Waktu Pemasakan
Suhu dan waktu pemasakan merupakan salah satu faktor pemasakan yang berpengaruh tehadap rendemen dan delignifikasi. Pemasakan pulp pada suhu yangterlalu tinggi dan waktu yang lama akan mengakibatkan degradasi selulosa sehingga rendemen pulp menurun. Suhu pemasakan berpengaruh terhadap mutu dan rendemen pulp. Suhu pemasakan berkisar antara 160 C- 180 C dan waktu pemasakan berkisar antara 1 sampai 5 jam. Siklus pemasakan pulp kraft meliputi tiga tahap penetrais dan suhu, tahap suhu maksimum dan tahap pengurangan suhu maksimum
Karakteristik Lindi Hitam
1. Massa Jenis
Massa jenis adalah perbandingan antara rapat massa suatu bahan terhadap rapat massa bahan lain yang dipakai sebagai standard. Kedua rapat massa tersebut diperoleh dengan penimbangan di tempat terbuka.
Densitas (rapat massa/ massa jenis) lindi hitam mempengaruhi aliran dan perpindahan panas dalam evaporasi.
Senyawa oraganik dalam lindi hitam berpengaruh terhadap rapat massa lindi hitam. Hal ini disebabkan karena rapat massa bahan organik memiliki rapat massa hampir dua kali lipat dari rapat massa air karena rantai organik memiliki derajat polimerisasi tinggi. Rapat massa lindi hitam biasanya ditentukan dengan membandingkan rapat massa air pada suhu 15,5

2. Viskositas
Dalam  lindi hitam, lignin diyakini dapat memberikan pengaruh yang lebih besar pada viskositas lindi hitam. Hal ini dapat ditunjukan pada lindi hitam yang teroksidasi dimana konsentrasi alkali telalu rendah untuk mempertahankan gugus phenolhidroxyl dan carboxtl pada lignin dalam keadaan  terionosasi sehingga membentuk suatu gel yang menyebabkan viskositas naik hampir dua kali lipat lebih besar dari pada larutan yang tidak teroksidasi
Viskositas lindi hitam pada beberapa kadar padatan dan temperatur dapat diubah dengan cara penambahan alkali,oksidasi lindi hitam dan penyimpanan pada suhu yang tinggi.


3. Padatan Total
Padatan total / total solid adalah residu sisa cairan pemasak yang diperoleh dari hasil penguapan lindi hitam pada suhu tertentu

Komposisi Lindi Hitam



Sifat fisik dan karakteristik lindi hitam
Sifat-sifat lindi hitam dari proses kraft mempunyai sifat berbusa pada konsentrasi rendah dan menjadi kental pada konsentrasi tinggi. Jumlah padatan total per ton pulp dari pabrik ke pabrik akan berbeda tergantung pada kondisi operasi, jumlah alkali yang diisikan ke digester dan pulp yang dihasilkan per unit bahan kering. Lindi hitam dari bahan baku bukan kayu, umumnya kandungan silika dan hemiselulosanya tinggi sehingga penanganannya perlu perhatian mengingat sifat kerak yang terbentuk dan viskositas lindi hitam selama proses pemulihan bahan kimia (Casey, 1980).
Menurut Grace, (1980) sifat fisik lindi hitam berhubungan dengan karakteristik prosesnya atau dengan perpindahan panas pada evaporator. Parameternya yaitu viskositas, densitas, panas spesifik, koduktivitas panas, boiling point rise dan tegangan permukaan.
1.      Viskositas
Lignin diyakini dapat memberikan pengaruh yang lebih besar pada viskositas lindi hitam. Hal ini dapat ditunjukan pada lindi hitam yang teroksidasi dimana konsentrasi alkali terlalu rendah untuk mempertahankan gugus phenolhidroxyl dan carboxyl pada lignin dalam keadaan  terionisasi sehingga membentuk suatu gel yang menyebabkan viskositas naik hampir dua kali lipat lebih besar dari pada larutan yang tidak teroksidasi.
Viskositas lindi hitam pada beberapa kadar padatan dan temperatur dapat diubah dengan cara penambahan alkali,oksidasi lindi hitam dan penyimpanan pada suhu yang tinggi.

2.      Massa jenis
Massa jenis lindi hitam mempengaruhi aliran dan  perpindahan panas dalam evaporasi. Senyawa oraganik dalam lindi hitam berpengaruh terhadap rapat massa lindi hitam. Hal ini disebabkan karena rapat massa bahan organik memiliki rapat massa hampir dua kali lipat dari rapat massa air karena rantai organik memiliki derajat polimerisasi tinggi. Rapat massa lindi hitam biasanya ditentukan dengan membandingkan rapat massa air pada suhu 60 oF.
3.      Kenaikan Titik Didih
Kenaikan titik didih adalah perbedaan antara temperatur penguapan lindi hitam dengan air murni pada tekanan yang sama. Parameter ini digunakan untuk mendesain dan pengoperasian evaporator. Perpindahan panas pada unit ini tergantung pada perbedaan temperatur antara kondensat steam dan lindi hitam yang dievaporasi. Kenaikan titik didih yang tinggi dapat mengurangi perpindahan panas secara signifikan. Kenaikan titik didih berbanding lurus terhadap kadar padatan. Dalam lindi hitam kandungan anorganik merupakan komponen yang dominan berpengaruh terhadap kenaikan titik didih. Kenaikan jumlah zat-zat anorganik dalam lindi hitam maka kenaikan titik didih akan meningkat secara signifikan.
4.      Panas Spesifik
Panas Spesifik dari lindi hitam dapat diukur secara calorimetric. Panas spesifik dibutuhkan untuk memperkirakan kebutuhan pemanasan awal (preheating) sebelum evaporasi.
Karakteristik dari larutan sisa pemasak pulp dari proses kraft ataupun dari proses yang lainnya berwarna coklat kehitaman dan berbau tidak enak. Warna coklat kehitaman dari larutan sisa pemasak pulp disebabkan oleh adanya bahan organik dan anorganik yang larut ataupun yang tersuspensi dalam larutan setelah proses pemasakan bahan baku. Bahan organik tersebut diantaranya zat ekstraktif dan lignin yang terdegradasi. Adapun bau yang ditimbulkan oleh larutan sisa pemasak pulp tersebut disebabkan oleh adanya senyawa belerang bivalen diantaranya metil merkaptan, dimetil sulfida ((CH3)2S) dan dimetil disulfida (CH3-S-S-CH3) yang merupakan turunan dari hidrogen sulfida (Sjöström, 1995).
Analisis pendahuluan lindi hitam
A.    Kadar air (SNI 06-2235-1991)
1)   Masukkan sebanyak 5 gram lindi hitam (A) ke dalam cawan porselen yang telah diketahui bobotnya.
2)   Masukkan ke dalam oven bertemperatur 105 oC selama 3 jam.
3)   Dinginkan dalam desikator dan ditimbang.
4)   Keringkan contoh dan timbang sampai diperoleh bobot konstan (B).
5)   Hitung kadar air contoh dengan menggunakan persamaan :
Kadar air (%) =
B.     pH (SNI 06-6989.11-1991)
Ukur pH lindi hitam dengan menggunakan pH meter
C.     Padatan total (SNI 06-2235-1991)
1)   Masukkan sebanyak 10 mL lindi hitam ke dalam cawan porselen yang telah diketahui bobotnya kemudian timbang (A)
2)   Uapkan contoh di atas penangas air sampai kering.
3)   Masukkan ke dalam oven bertemperatur 105 oC selama 4 jam.
4)   Setelah itu dinginkan contoh dalam desikator dan timbang sampai diperoleh berat konstan (B).
5)   Hitung padatan total
Isolasi lignin pada lindi hitam (Kim dkk 1987)
1)      Saring lindi hitam, kemudian masukkan sebanyak 200 mL filtrat ke dalam erlenmeyer.
2)      Endapkan ligninnya dengan penambahan H2SO4 20% secara perlahan sampai pH 2.
3)      Pisahkan endapan lignin dengan menggunakan sentrifuge kemudian larutkan kembali dengan NaOH 1 N untuk meningkatkan kemurniannya.
4)      Endapkan kembali larutan lignin ini dengan penambahan H2SO4 20% secara perlahan (seperti pada proses pengendapan pertama).
5)      Cuci lignin yang diperoleh dengan H2SO4 0,01 N dan aquadest kemudian keringkan dalam oven pada suhu 60 oC.
 Identifikasi lignin
A.    Penentuan rendemen lignin
Hitung rendemen lignin berdasarkan perbandingan antara bobot lignin kering dengan bobot padatan total dalam lindi hitam yang digunakan. Rendemen tersebut dinyatakan dalam persen bobot lignin per bobot padatan total (%[b/b])
B.     Penentuan kadar lignin (TAPPI T 222 05-74)
1)   Masukkan sebanyak 1 gram lignin hasil isolasi (A) ke dalam gelas piala 100 mL dan tambahkan 15 mL H2SO4 72 % secara perlahan di dalam bak perendaman sambil diaduk selama 2-3 menit.
2)   Kemudian tutup gelas piala dengan kaca arloji dan biarkan dalam bak perendaman pada suhu 20 oC selama 2 jam dengan sesekali diaduk.
3)   Pindahkan contoh dari gelas piala ke dalam erlenmeyer 1000 mL yang berisi 300 mL air dan encerkan sampai volume nya 575 mL.
4)   Panaskan larutan sampai mendidih dan biarkan selama 4 jam dengan api kecil.
5)   Jaga tetap volume menggunakan pendingin tegak kemudian biarkan endapan lignin yang terbentuk agar mengendap sempurna.
6)   Endap tuangkan larutan dan pindahkan endapan ke atas kertas saring yang telah diketahui bobotnya.
7)   Cuci endapan lignin dengan air panas sampai bebas (uji dengan indikator universal)
8)   Keringkan dalam oven pada suhu 105 oC dan timbang sampai bobot konstan (B).
9)   Hitung kadar lignin

C.     Penentuan bobot ekuivalen (Beckman dalam santoso 1995)
1)   Masukkan sebanyak 0,5 g lignin kedalam erlenmeyer 250 mL dan basahi dengan 5 mL etanol.
2)   Bubuhi campuran dengan 1 g NaCl kemudian tambahkan 100 mL aquadest dan 6 tetes indikator fenol platein (pp).
3)   Titrasi larutan tersebut dengan larutan NaOH 0,1 N sampai pH 7,5
4)   Hitung bobot ekuivalen lignin

D.    Analisis gugus fungsi menggunakan FTIR (Nada dkk 1998)
Campurkan sebanyak 1 mg lignin dengan 300 mg KBr, buatkan pelet, kemudian analisis gugus fungsi lignin dengan FTIR.
E.     Penentuan kadar hidroksil fenolik (Goldsmich 1957)
1)   Larutkan sebanyak 0,1 g lignin dalam larutan buffer pH 12 sebagai larutan stok.
2)   Larutan basa lignin dengan konsentrasi 0,04 g/l diperoleh dengan mengambil 2 mL larutan stok kemudian encerkan sampai volume 50 mL dengan larutan buffer pH 12.
3)   Larutan netral lignin dengan konsentrasi yang sama diperoleh dengan mengambil 2 mL larutan stok kemudian tambahkan 2 mL H2SO4 0,1 N dan encerkan dengan larutan buffer pH 6 sampai 50 mL.
4)   Ukur perbedaan absorbansi dengan menggunakan Spektrofotometer UV-tampak dengan panjang gelombang 280 – 400 nm dengan larutan netral sebagai blanko.
5)   Hitung kadar hidroksil fenolik

Tidak ada komentar:

Google Ads