PERBANDINGAN SERAT KAYU PADA BUKU TULIS DAN PULP EUCALYPTUS

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Industri pengolahan kayu di Indonesia memerlukan 41,2 juta m3 kayu sedangkan pasokan hanya 33,9 juta m3 dari nilai tersebut di atas khusus kebutuhan kayu untuk industri pulp adalah 11,8 juta m3 sedangkan pasokan hanya 6,9 juta m3 (Santosa, 1996). Sebagian terbesar kertas yang diproduksi saat ini berasal dari serat kayu. Oleh sebab itu dalam pengolahan kayu secara kimia, produk paling penting adalah pulp sebagai bahan dasar kertas (Fengel dan Wegener, 1995). Menurut Marsoem (1996) bahan yang menyusun kayu tidak tersebar seragam, setiap bahan cenderung terkonsentrasi pada satu bagian dari serat dibanding bagian lain. Prayitno (1995) menjelaskan variasi yang ada dapat dihubungkan dengan posisi radial dan aksial dari batang. Variabilitas dalam satu pohon biasanya berkaitan dengan perubahan yang disebabkan oleh dewasanya kambium serta modifikasi kegiatan kambium oleh pengaruh lingkungan.

Kayu merupakan produk organisme hidup, oleh karena itu kayu mempunyai sifat-sifat alami yang sangat unik dan setiap jenis kayu mempunyai penampilan yang karakteristik. Sifat-sifat kayu yang unik itu inherent dalam struktur anatomi sel-sel penyusunnya. Kayu tidak dapat dipisahkan dari kehidupan manusia dan kebutuhannya akan selalu meningkat dari tahun ke tahun (Rahman, 2008).

Pulp itu sendiri dapat diartikan sebagai suatu material/ bahan yang bersifat halus dan lembab yang terdiri dari bahan serat kayu. Tampilannya dapat berwujud benda setengah cair hingga setengah padat dan padat (tergantung seberapa banyak kandungan air/zat cair di dalamnya). Ketika berbentuk sebagai benda cair, pulp menyerupai "bubur". Oleh karena itu ada yang menyebutnya sebagai "bubur kayu". Pulp ini merupakan bahan baku utama untuk aneka jenis kertas dan plywoods serta produk turunan yang lainnya (Soenardi, 1989).

Lumen merupakan ruangan kosong didalam serat. Bentuk dan ukurannya bervariasi dari serat ke serat yang lain maupun sepanjang satu serat. Lumen berisi zat - zat padat yang merupakan sisa - sisa protoplasma yang sudah kering, yang komposisinya sebagian besar terdiri dari nitrogen. Dinding lumen lebih tahan terhadap pereaksi - pereaksi tertentu dibandingkan dengan dinding sekunder (Evalina, 2005).

Maserasi dilakukan dengan cara merendam serbuk simplisi dalam cairan penyari. Cairan penyari akan menembus dinding sel dan masuk ke dalam rongga sel yang mengandung zat aktif. Maserasi dapat dimodifikasi menjadi beberapa metode yaitu :

A. Digesti

                Digesti adalah cara maserasi dengan menggunakan pemanasan lemah, yaitu pada suhu 40-50^oC. Cara maserasi ini hanya dapat dilakukan untuk simplisia yang zat aktifnya tahan terhadap pemanasan.

    B. Maserasi dengan mesin pengaduk

                Penggunaan mesin pengaduk berputar terus-menerus waktu proses maserasi dapat dipersingkat 6-24 jam.

    C. Remaserasi

                Cairan penyari dibagi 2 seluruh serbuk simplisia dimaserasi dengan cairan penyari pertama, sesudah dienap-tuangkan dan diperas, ampas dimaserasi lagi dengan cairan penyari yang kedua.

   D. Maserasi melingkar

Maserasi dapat diperbaiki dengan mengusahakan agar cairan penyari selalu bergerak dan menyebar. Dengan cara ini penyari selalu mengalir kembali secara berkesinambungan melalui serbuk simplisia dan melarutkan zat aktifnya (Copriady, dkk, 2001).

            Tujuan dalam praktikum ini adalah untuk mengetahui perbandingan panjang dan diameter serat kayu pada buku tulis dan pulp Eucalyptus.

TINJAUAN PUSTAKA

Sifat kayu dalam arah serat disebut arah longitudinal sangat berbeda dengan sifatnya dalam dua arah tegak lurus serat, yaitu tangensial dan radial. Sebagai contoh, rasio antara kuat tarik sejajar serat dan luat tarik tegak lurus serat untuk kayu Pinus dapat mencapai 40 : 1. Sifat material yang demikian disebut orthotropik. Karena kayu bersifat orthotropik maka pemetaan arah serat sangat diperlukan di dalam model prediksi kekuatan batang kayu.

Gambaran Umum Serat Kayu

Orientasi serat di dalam batang kayu dapat diproyeksikan ke tiga bidang yang saling tegak lurus, yaitu bidang lebar, bidang sempit, dan bidang penampang dari suatu batang kayu. Sudut serat permukaan (surface grain angle) adalah sudut antara 3 proyeksi arah serat pada permukaan lebar batang kayu dan arah longitudinal batang kayu tersebut.

Sillitonga et al., (1972) menyatakan bahwa panjang serabut (serat) bertambah secara cepat pada riap tumbuh kedua dan beberapa tumbuh berikutnya kemudian kadar pertambahan ini menurun sampai keadaan yang maksimum. Pola umum struktur kayu dari arah empulur ke kulit terjadi pada setiap ketinggian. Variasi yang terjadi pada arah aksial (arah tinggi pohon) ini meliputi susunan pori, panjang serabut dan sudut mikrofibril. Variasi yang terjadi pada arah aksial ini lebih banyak disebabkan oleh perbedaan riap tumbuh. Pertambahan riap tumbuh dapat terjadi dari setiap titik tumbuh sampai trtik maksimal di bawah tajuk terendah kemudian bertambah kecil kembali sampai ke pangkal pohon. Panjang sel bertambah besar dalam satu riap tumbuh mulai dari bagian pangkal sampai jarak tertentu dan setelah mencapai ukuran maksimum akan menurun lagi sampai ke puncak pohon (Sastrohamidjojo, 1995).

Alat Pengukur Serat

Sudut serat permukaan dapat diukur dengan menggunakan Metriguard 510 Grain Angle Scanner. Dengan alat ukur ini, sudut serat permukaan dapat diukur untuk setiap jarak 1/8 in. (3 mm). Prinsip dasar dari alat ukur ini adalah dengan mengukur kapasitansi elektrik pada titik-titik diskret dan mengkonversikannya menjadi sudut serat lokal (McDonald dan Bendtsen, 1988). Kedua permukaan lebar dari suatu batang kayu dipetakan arah seratnya dengan menggunakan alat ukur tersebut. Hasil pengukuran tersebut dimasukkan ke dalam model prediksi kekuatan untuk mendapatkan peta sudut serat pada tengah permukaan (midsurface) batang kayu. Contoh hasil pengukuran sudut serat dengan menggunakan alat ukur tersebut untuk batang kayu yang mempunyai mata kayu ditunjukkan di dalam Gambar 1. Peta sudut serat ini menjadi dasar dari pembentukan jaring elemen hingga pada model prediksi GASPP maupun GASPPMC.

Pengukuran Dimensi Serat

Maserasi merupakan cara penyarian yang sederhana. Maserasi dilakukan dengan cara merendam serbuk simplisi dalam cairan penyari. Cairan penyari akan menembus dinding sel dan masuk ke dalam rongga sel yang mengandung zat aktif. Zat aktif akan larut dan karena adanya perbedaan konsentrasi antara larutan zat aktif di dalam sel dengan yang diluar sel, maka larutan yang terpekat didesak keluar. Peristiwa tersebut berulang sehingga terjadi keseimbangan konsentrasi antara larutan diluar sel dan didalam sel. Maserasi digunakan untuk penyarian simplisia yang mengandung zat aktif yang mudah larut dalam cairan penyari, tidak mengandung benzoin, stirak, dan bahan sejenis yang mudah mengembang.    Faktor - faktor yang mempengaruhi maserasi adalah suhu dan lama ekstraksi serta jenis dan  jumlah  pelarut  yang  digunakan (Heyne, K, 1997).

Pengukuran diameter serat menggunakan mikroskop Proyektor dengan perbesaran 10 kali untuk pengukuran panjang serat dan pembesaran 40 kali untuk diameter serat dan diameter lumen. Sedangkan untuk tebal dinding serat diperoleh

dari perhitungan diameter serat dikurangi diameter lumen lalu dibagi dua. Hasil pengukuran dari alat ini dikonversikan ke dalam satuan mikron (μm), yaitu diameter serat, diameter lumen, dan tebal dinding serat sebesar 8.116 μm, sedangkan untuk panjang serat sebesar 2.034 μm. Dalam pengukuran dimensi serat, yaitu panjang serat, diameter serat, diameter lumen dan tebal dinding serat, dipilih serat yang utuh atau tidak patah, rusak terlipat, pecah, terpotong dan kerusakan lainnya. Jumlah serat yang diukur diambil dari masingmasing bagian sebanyak 100 buah (Sunyata, 2002).

Turunan Dimensi Serat

Nilai turunan dimensi sel serabut digunakan sebagai acuan untuk menentukan baik tidaknya suatu jenis kayu sebagai bahan baku pulp kertas. Menurut Kasmudjo (1994) nilai turunan tersebut antara lain bilangan Runkell (Runkell ratio), bilangan Mulsteph (Muhlsteph ratio), daya tenun (felting power), koefisien kekakuan (coefficient of rigidity) dan nilai fleksibilitas (coefficient of flexibility). Dimensi serat dan turunannya merupakan salah satu sifat penting kayu yang dapat digunakan untuk menduga sifat-sifat pulp yang dihasilkan. Bilangan Runkle adalah ratio antara dua kali tebal dinding serat dengan diameter lumen. Serat dengan bilangan Runkle kurang atau sama dengan satu sangat baik digunakan sebagai bahan baku pembuatan pulp. Serat dengan bilangan Runkle kecil berarti serat ini mempunyai dinding sel tipis, diameter lumen lebar, mudah memipih dan pembentukan lembaran pulp mempunyai kekuatan tarik dan kekuatan jebol yang tinggi.

Sebaliknya serat dengan bilangan Runkle tinggi berarti serat tersebut berdinding sel tebal dan berdiameter kecil serta akan mempertahankan bentuk pipa waktu digiling sehingga menghasilkan lembaran pulp dengan kekuatan tarik dan kekuatan jebol yang rendah. Runkle yang paling rendah. Muhlsteph ratio serat yang diperoleh dari ketiga provenan berkisar antara 49.55~50.62 dengan nilai rata rata 50, maka serat dari ketiga provenan ini termasuk serat dengan kelas mutu II dengan nilai Muhlsteph ratio antara 30~60. Besarnya nilai Muhlsteph ratio berpengaruh terhadap kerapatan lembaran pulp yang pada akhirnya berpengaruh pula pada kekuatan pulp yang dihasilkan. Semakin kecil Muhlsteph ratio maka kerapatan lembaran pulp yang dihasilkan akan semakin baik dengan sifat kekuatan yang baik. Sebaliknya, Muhlsteph ratio yang tinggi akan menghasilkan lembaran pulp dengan kerapatan rendah dan kekuatan yang rendah pula.

Flexibility ratio adalah perbandingan antara diameter lumen dengan diameter serat. Serat dengan flexibility ratio tinggi berarti serat tersebut mempunyai tebal dinding yang tipis dan mudah berubah bentuk. Kemampuan berubah bentuk ini menyebabkan persinggungan antara permukaan serat lebih leluasa sehingga terjadi ikatan serat yang lebih baik yang akan menghasilkan lembaran pulp dengan kekuatan baik. Coefficient of rigidity (koefisien kekakuan) serat yang dihasilkan dari ketiga provenan berkisar antara 0.142~0.147 dengan nilai rata-rata 0.145. Serat yang dihasilkan dari ketiga provenan ini termasuk serat dengan kelas mutu II. Koefisien kekakuan merupakan perbandingan antara tebal dinding serat dengan diameter serat. Nilai koefisien kekakuan berbanding terbalik dengan sifat kekuatan tarik kertas, artinya semakin tinggi koefisien kekakuan, maka semakin rendah kekuatan tarik dari kertas yang bersangkutan, dan sebaliknya (Syafii dan siregar, 2006).

METODOLOGI

Waktu dan Tempat

Praktikum ini dilaksanakan pada hari Selasa, 10 Mei 2011, di Laboratorium Teknologi Hasil Hutan, Departemen Kehutanan, Fakultas Pertanian, Medan.

Bahan dan Alat

Bahan

Bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah kertas buku tulis, air, dan saframin (pewarna).

Alat

Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah tabung reaksi, pinset , gelas ukur, alat pemanas (hot plate), mikroskop cahaya, kalkulator, kamera digital dan alat tulis.  

Prosedur

1. Disiapkan Alat dan bahan

2.      Disobek kertas buku tulis ukuran kecil panjang.

3.      Dimasukkan kedalam tabung reaksi, diisi air hingga terendam dan ditutup dengan aluminium foil hingga rapat.

4.      Dimasak dengan alat lab selama 3 jam hingga mengalami pemisahan serat baik dari kertas pulp Eucalyptus maupun kertas buku tulis.

5.       Dilakukan pengukuran dimensi serat dengan mikroskop meliputi panjang serat, diameter serat, panjang lumen dan diameter lumen.

6.      Dibandingkan dimensi serat dari masing-masing bahan baik pulp Eucalyptus maupun kertas buku tulis.

7. Untuk mengetahui nilai turunan serat kulit kayu yang diteliti yang terdiri dari Runkel ratio, Felting power, Flexibility ratio, Coefficient of rigidity dan Muhlsteph ratio digunakan rumus berdasarkan Rachman dan Siagian (1976)

DAFTAR PUSTAKA

Heyne, K. 1997. Mengenal Sifat - Sifat Kayu Indonesia dan Penggunaannya. Kanisius. Yogyakarta.

Frick, H. 1983. Ilmu kontruksi Bangunan Kayu. Penerbit Kanisius. Jakarta.

Herbert Holik. 2006. Handbook of Paper and Board, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA, Weinheim. ISBN : 3-527-30997-7.

Kurita, T. 1980. Paper Making Properties of Fibrous Residues from Tequila Process”, Proc. Int. Symp. on the Advanced Industrial Utilization of the Tropical Plants. Tsukuba

Mazlan Ibrahim and Leh Cheu Peng. 2007/2008. Paper Technology. Laboratory

Ligia Santosa. 2000 Pemafaatan Limbah Serat Pabrik Pulp dan Kertas untuk Bahan Pengemas, Laporan Akhir Proyek 1999/2000. BBS. Bandung

Padat Pabrik Kertas Sebagai Substitusi Bahan Baku Pembuatan Kertas. Laporan DIP no 26,Thn Anggaran 1994/1995. Balai Besar Selulosa. Bandung

Perdinan Sinuhaji, Nimpan Bangun, Zainal Abidin,(2008), Pemanfaatan Limbah Padat Industri Pulp Dan Starch Dengan Membentuk Komposit Melalui Tekanan Menjadi Kemasan Telur Dan Jeruk. Laporan Hibah Bersaing

Pika. 1995. Mengenal Sifat-Sifat Kayu Indonesia dan Penggunaannya. Penerbit Kanisius. Jakarta.

Rahman, E. 2008. Analisis Jenis - Jenis Kayu Potensial untuk Hutan Rakyat di Jawa Barat. http://puslitsosekhut.web.id/download.php?page=publikasi &sub=prociding&id=143 [24 November 2009]

Sastrohamidjojo, H. 1995. Kayu Kimia, Ultrastruktur, Reaksi-Reaksi. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.

Sintia. 2005. Klasifikasi mahoni. http://inyu.multiply.com/journal/item/5 [22 November 2009]

Stefford dan McMurdo. 1986. Teknologi Kerja Kayu. Penerbit Erlangga. Jakarta.

Syafii, W dan Siregar, I. 2006. Sifat Kimia dan Dimensi Serat Kayu Mangium (Acacia mangium Willd.) dari Tiga Provenans. Chemical Properties and Fiber Dimension of Acacia mangium Willd. from Three Provenances. J. Tropical Wood Science & Technology Vol.4. No. 1.