farfis rheologi
DESCRIPTION
rheologiTRANSCRIPT
FARMASI FISIKA II
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA
MAKALAH RHELOGI
DISUSUN OLEH :
NAMA :
1. RADHIYAWATI SYAM
2. AISYAH AMIRULLAH
3. FITRIAH A. OHORELLA
4. CITRA CHAIRUNNISA
5. ANISA ADILAH NUR
6. YUDHI NURYADIN
7. MUSDALIFA
8. MURNIATI HASAN
9. ARIQAH AFDALIAH FATAH
KELAS : 3.2
UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA
MAKASSAR
2014
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Rheologi berasal dari bahasa yunani mengalir (rheo) dan logos (ilmu).
Digunakan istilah ini untuk pertama kali oleh Bingham dan Croeford untuk
menggunakan aliran cairan dan deformasi dari padatan.
Rheologi meliputi pencampuran dan aliran dari bahan, pemasukan
kedalam wadah, pemudahan sebelum diunakan, apakah dicapai penuangan dari
botol, pengeluaran dari tube, atau pelawatan dari jarum suntik. Rheologi dari
produk tertentu yang dapat berkisar dalam konsentrasi dari bentuk cair
kesemiloid sampai kepadatan, dapat mempengaruhi penerimaan bagi sipasien,
stabilitas fisika, dan bahkan availabilitas diologis.
Sifat-sifat rheologi dari sistem farmaseutika dapat mempengaruhi
pemilihan alat yang akan digunakan untuk memproses produk tersebut dalam
pabrinya. Lebih-lebih lagi tidak adanya perhatian terhadap pemilihan alat ini
akan berakibat diperolehnya hasil yang tidak diinginkan. Paling tidak dalam
karakteristik alirannya. Aspek ini dan banyak lagi aspek-aspek rheologi yang
diterapkan dibidang farmasi.
Dalam bidang farmasi, prinsip-prinsip rheologi dapat diaplikasikan
dalam pembuatan krim, suspensi, emulsi, losion, pasta, penyalut tablet, dan
lain-lain. Selain itu, prinsip rheologi digunakan juga untuk karakterisasi produk
sediaan farmasi (dosage form)sebagai penjaminan kualitas yang sama untuk
setiap batch. Rheologi juga meliputi pencampuran aliran dari bahan,
penuangan, pengeluaran dari tube, atau pelewatan dari jarum suntik. Rheologi
dari suatu zat tertentu dapat mempengaruhi penerimaan obat bagi pasien,
stabilitas fisika obat, bahkan ketersediaan hayati dalam tubuh (bioavailability).
viskositas telah terbukti dapat mempengaruhi laju absorbsi obat dalam tubuh.
B. Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari praktikum yang dilakukan adalah :
A. Untuk mengetahui apa itu Rheologi
B. Untuk mengetahui penerapan rheologi dalam dunia farmasi
C. Untuk mengetahui tipe aliran dan deformasi
D. Untuk mengetahui tipe-tipe vskometer
E. Untuk mengetahui faktor-faktor yang mempengaruh viskositas
F. Untuk mengetahui manfaat rheologi
C. Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dari makalah ini adalah :
A. Dasar Teori Rheologi
B. Penerapan Rheologi Dalam Dunia Farmasi
C. Tipe aliran dan deformasi
D. Tipe – tipe Viscometer
E. Faktor Yang Mempengaruhi Viskositas
F. Manfaat viskositas dikehidupan dalam bidang farmasi
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Dasar Teori Rheologi
Rheologi berasal dari bahasa yunani mengalir (rheo) dan logos (ilmu).
Digunakan istilah ini untuk pertama kali oleh Bingham dan Croeford untuk
menggunakan aliran cairan dan deformasi dari padatan. Rheologi
mempelajari hubungan antara tekanan gesek (shearing stress) dengan
kecepatan geser (shearing rate) pada cairan, atau hubungan antara strain dan
stress pada benda padat.
Rheologi merupakan ilmu yang mempelajari sifat zat cair atau deformasi
zat padat. Rheologi erat kaitannya dengan viskositas. Dalam bidang Farmasi,
prinsip–prinsip rheologi diaplikasikan dalam pembuatan krim, suspensi,
emulsi, lotion, pasta, penyalut tablet dan lain sebagainya. Selain itu, prinsip
rheologi digunakan untuk karakterisasi produk sediaan Farmasi (Dosage
Form). Sebagai penjamin kualitas yang sama untuk setiap batch. Rheologi
juga meliputi pencampuran aliran dari bahan, penuangan, pengeluaran dari
tube atau pelewatan dari jarum suntik. Rheologi dari suatu zat tertentu dapat
mempengaruhi penerimaan obat bagi pasien, stabilitas fisika obat, bahkan
ketersediaan hayati dalam tubuh (bioavailability). Sehingga viskositas telah
terbukti dapat mempengaruhi laju absorbsi obat dalam tubuh.
Sifat-sifat rheologi dari sistem farmaseutika dapat mempengaruhi
pemilihan alat yang akan digunakan untuk memproses produk tersebut dalam
pabriknya. Lebih-lebih lagi tidak adanya perhatian terhadap pemilihan alat ini
akan berakibat diperolehnya hasil yang tidak diinginkan. Aspek ini dan
banyak lagi aspek-aspek rheologi yang diterapkan dibidang farmasi.
Ada beberapa istilah dalam rheologi ini :
a. Rate of shear (D) dv/dr untuk menyatakan perbedaan kecepatan (dv) antara
dua bidang cairan yang dipisahkan oleh jarak yang sangat kecil (dr).
b. Shearing stress (τ atau F ) F’/A untuk menyatakan gaya per satuan luas
yang diperlukan untuk menyebabkan aliran.
B. Penerapan Rheologi Dalam Dunia Farmasi
1. Sifat Rheologi Dalam Suspensi
Viskositas dari suatu suspensi apabila mempengaruhi pengendapan dari
partikelpartikel zat terdispersi perubahan dalam sifat-sifat aliran dari suspensi
bila wadahnya dikocok dan bila produk tersebut dituang dari botol dan
kualitas penyebaran dari cairan (lotio) bila digunakan untuk suatu bagian
permukaan yang akan diobati. Pertimbangan rheologi juga penting dalam
pembuatan suspensi.
Satu-satunya shear yang terjadi dalam suatu suspensi pada
penyimpanan adalah lantaran pengendapan dari partikel-partikel yang
tersuspensi. Gaya ini diabaikan dan bisa dibuang. Tetapi jika wadah dikocok
dan produk dituang dari botol terdapat laju shearing yang tinggi. Zat
pensuspensi yang ideal harus mempunyai viskositas yang tinggi pada shear
yang dapat diabaikan yakni selama penyimpanan dan zat pensuspensi itu
harus mempunyai viskositas yang rendah pada laju shearing yang tinggi yakni
ia harus bebas mengalir selama pengocokan, penuangan, dan penyebarannya
ini
2. Sifat Rheologi Dalam Emulsi
Produk yang diemulsikan mungkin mengalami berbagai shear-stress
selama pembuatan atau penggunaanya. Pada kebanyakan proses ini sifat
aliran produk akan menjadi sangat penting untuk penampilan emulsi yang
tepat pada kondisi penggunana dan pembuatannya. Jadi penyebaran produk
dermatologik dan produk kosmetik harus dikontrol agar didapat suatu
preparat yang memuaskan. Aliran emulsi parenteral melalu jarum
hipodermik, pemindahan suatu emulsi dari botol atau tube dan sifat dari satu
emulsi dalam berbagai proses penggilingan yang digunakan dalam pembuatan
produk ini secara besar-besaran, menunjukkan perlunya karakteristik aliran
yang tepat.
Kebanyakan emulsi, kecuali emulsi encer menunjukkan aliran non
Newton yang mempersulit interpretasi data dan perbandingan kuantitatif
antara sistem-sistem dan formulasi-formulasi yang berbeda.
Faktor-faktor yang berhubungan dengan fase terdispersi meliputi
perbandingan dengan fase terdispers meliputi perbandingan volume fase,
distribusi ukuran partikel dan viskositas dari fase dalam itu sendiri. Jadi, jika
konsentrasi volume dari fase terdispers rendah (kurang dari 0,05), sistem
tersebut adalah Newton. Dengan naiknya konsentrasi volume, sistem tersebut
menjadi lebih tahan terhadap aliran dan menujukkan karekteristik aliran
pseudoplastis. Pada konsentrasi yang cukup tinggi, terjadi aliran plastis. Jika
konsentrasi volume mendekati 0,74 mungkin terjadi inversi dengna
berubahnya viskositas secara nyata. Pengurangan ukuran partikel rata-rata
akan menaikkan viskositas. Makin luas distribusi ukuran partikel, makin
rendah viskositasnya jika dibandingkan dengan sistem yang memiliki ukuran
partikel rata-rata serupa tetapi dengan distribusi ukuran partikel yang lebih
sempit.
3. Sifat Rheologi Dalam Semisolid
Pembuat salep farmasetik dan krim kosmetik menyadari adanya
keinginan untuk mengontrol konsistensi bahan non-Newton. Instrumen yang
paling baik untuk menentukan sifat-sifat rheologi dari semisolid di bidang
Farmasi adalah viskometer putar (rotational viscometer). Untuk analisis
semisolid yang berbentuk emusi dan suspensi digunakan cone-plate
viscometer. Viscometer Stormer terdiri dari cup yang stationer dan bob yang
berputar, dan alat ini juga baik untuk semisolid.
4. Sifat Aliran Pada Serbuk
Serbuk bulk agak analog dengan cairan non Newton menunjukkan
aliran plastik dan kadang-kadang dilatansi partikel-partikel dipengaruhi oleh
gaya tarik menarik sampai derajat yang bervariasi. Oleh karena itu, serbuk
bisa jadi mengalir bebas (free-flowing) atau melekat. Dalam pengertian
khusus yaitu ukuran partikel porositas dan kerapatan, dan kehalusan
permukaan. Sifat-sifat dari zat padat yang menentukan besarnya interaksi
partikel-partikel.
Akan halnya partikel-partikel yang relati kecil (kurang dari 10µm),
aliran partikel melalui lubang dibatasi karena gaya lekat antara partikel
besarnya sama dengan gaya gravitasi. Karena gaya yang terakhir ini
merupakan fungsi dari garis tengah yang di naikkan pangkat tiga, gaya-gaya
tersebut menjadi lebih bermakna apabila ukuran partikel meningkan dan
aliran dipermudah. Laju aliran maksimum dicapai setelah aliran berkurang
apabila ukuran partikel mendekati besarnya lubang tersebut. Jika suatu serbuk
mengandung sejumlah partikel-partikel kecil, sifat-sifat aliran serbuk bisa
diperbaiki dengan menghilangkan “fines” atau mengadsorbsinya pada
partikel-partikel yang lebih besar. Kadang kadang, aliran yang jelek bisa
diakibatkan karena adanya kelembapan dalam hal mana pengeringan partikel-
partikel akan mengurangi lekatnya partikel-partikel tersebut.
Partikel-partikel panjang atau plat cenderung untuk mengepak
walaupun dengan sangat longgar sehingga memberikan serbuk yang
mempunyai porositas tinggi. Partikel-partikel dengan kerapatan tinggi dan
porositas dalam rendah cenderung untuk mempunyai sifat-sifat bebas
mengalir. Ini dapat dikurangi dengan kasarnya permukaan, yang cenderung
mengakibatkan karakteristik aliran yang jelek disebabkan oleh gesekan dan
kelekatannya.
Serbuk yang mengsalir tidak baik atau granulat memberikan banyak
kesulitan pada industri farmasi. Produksi unit sediaan tablet yang seragam
terbukti bergantung pada beberapa sifat granulat. Jika ukuran granular
berkurang, variasi berat tablet pun berkurang. Variasi berat minimum dicapai
pada granul yang mempunyai garis tengah 400 sampai 800 µm. Jika ukuran
granul dikurangi lagi, granul mengalir kurang bebas dan variasi berat granul
meningkat. Distribusi ukuran partikel mempengaruhi aliran dalam dan
pemisahan dari suatu granulat
C. Tipe aliran dan deformasi
Tipe-tipe aliran digolongkan menjadi 2 aliran, yaitu :
1. Aliran newton
Newton adalah orang pertama yang mempelajari sifat-sifat aliran
dari cairan secara kuantitatif. Dia menemukan bahwa makin besar
viskositas suatu cairan, akan makin besar pula gaya persatuan luas
(shearing stress) yang diperlukan untuk menghasilkan suatu rate of shear
tertentu. Oleh karena itu, rate of shear harus berbanding langsung dengan
shearing stress.
Persamaan tersebut dapat ditulis sebagai :
Dimana :
η = koefisien viskositas/ viskositaS
F 'A
= η .dvdr
⇒ η = FG
Rheogram cairan yang mempunyai tipe alir Newton adalah sbb:
Pada kurva aliran Newton, besarnya tegangan geser sebanding
dengan laju geser sehingga diperoleh garis lurus yang melalui titik asal
(0,0).
Cairan yang mempunyai tipe alir Newton misalnya ; air, etanol,
gliserin, minyak pelumas serta larutan yang mempunyai senyawa terlarut
dengan ukuran partikel kecil, misalnya larutan gula. Untuk menentukan
viskositas cairan Newton dapat digunakan semua alat pengukur viskositas,
misalnya viskometer Ostwald, Hoppler, Brookfield, Stormer, dll.
2. Aliran non newton
Non-Newtonian bodies adalah zat-zat yang tidak mengikuti
persamaan aliran Newton; dispersi heterogen cairan dan padatan seperti
larutan koloid, emulsi, suspensi cair, salep dan produk-produk serupa
masuk dalam kelas ini. Dalam farmasi, lebih besar kemungkinan
menjumpai cairan non-Newton dibanding dengan cairan biasa. Jika bahan-
bahan non-Newton dianalisis dalam suatu viskometer putar dan hasilnya
diplot, diperoleh berbagai kurva konsistensi yang menggambarkan adanya
3 kelas aliran, yaitu : plastis, pseudoplastis, dan dilatan.
a. Aliran plastis
Aliran plastis berhubungan dengan adanya partikel-partikel yang
terflokulasi dalam suatu suspensi pekaqt.Akibatnya terbetuk struktur
kontinue diseluruh sistem. Viskositas plastis sering dinyatakan dengan
persamaan berikut:
dimana: U = viskositas plastis
f = yield value
G = rate of shear
F = shearing stress
Rheogram cairan yang mempunyai tipe aliran plastis, sbb:
Kurva aliran plastik tidak melalui titik nol tetapi agak memotong
sumbu tekanan geser (atau akan memotong jika bagiannya yang lurus
Rate
of s
hear
Shearing stress
f
U =( F− f )
G
diekstrapolasikan terhadap sumbu tersebut) pada titik tertentu yang
dinamakan yield value.
Aliran plastis berhubungan dengan adanya partikel-partikel yang
tersuspensi dalam suspensi pekat. Adanya yield value disebabkan oleh
adanya kontak antara partikel-partikel yang berdekatan (disebabkan
oleh adanya gaya van der Waals), yang harus dipecah sebelum aliran
dapat terjadi. Akibatnya, yield value merupakan indikasi dari kekuatan
flokulasi. Makin banyak suspensi yang terflokulasi, makin tinggi yield
value-nya. Kekuatan friksi antar partikel juga berkontribusi dalam
yield value. Ketika yield value terlampaui (shear stress di atas yield
value), sistem plastis akan menyerupai sistem newton.
b. Aliran pseudoplastis
Sejumlah besar produk farmasi termasuk gom alam dan sintesis,
misalnya: disperse cair dari tragakan, Na alginat, metil selulosa dan
CMC Na menunjukkan aliran pseudoplastis, sering disebut sebagai
shear-thining system. Viskositas zat pseudoplastis berkurang dengan
meningkatnya pengadukan.
Rheogram cairan yang mempunyai tipe aliran plastis, sbb:
Aliran pseudoplastik mulai pada titik nol (atau paling sedikit
mendekati pada tekanan-tekanan geser yang rendah). Tidak ada yield
value seperti yang terlihat pada zat plastik.
Viskositas aliran pseudoplastis berkurang dengan meningkatnya
rate of shear. Rheogram lengkung untuk bahan-bahan pseudoplastis ini
disebabkan adanya aksi shearing terhadap molekul-molekul polimer
(atau suatu bahan berantai panjang). Dengan meningkatnya shearing
stress, molekul-molekul yang secara normal tidak beraturan, mulai
menyusun sumbu yang panjang dalam arah aliran. Pengarahan ini
mengurangi tahanan dari dalam bahan tersebut dan mengakibatkan rate
of shear yang lebih besar pada tiap shearing stress berikutnya.
c. Aliran dilatan
Suspensi-suspensi tertentu dengan persentase zat padat terdisper
tinggi missalnya: cat, tinta atau pasta menunjukkan peningkatan dalam
daya hambat untuk mengalir dengan meningkatnya rate of shear.
Rate
of
shea
rShearing stress
Rheogram cairan yang mempunyai tipe aliran plastis, sbb:
Aliran dilatan dikarakteristikkan dengan menaikkan viskositas
seiring dengan naiknya kecepatan geser, karena itu juga disebut
pemadatan aliran. Aliran ini merupakan kebalikan dari aliran
pseudoplastik.
Pada keadaaan istirahat, partikel-partikel tersebuat tersusun
rapat dengan volume antar partikel pada keadaan minimum. Tetapi
jumlah pembawa dalam suspensi ini cukup untuk mengisi volume ini
dan membentuk ikatan lalu memudahkan partikel-partikel bergerak dari
suatu tempat ke tempat lainnya pada rate of shear yang rendah. Pada
saat shear stress meningkat, bulk dari system itu mengembang atau
memuai (dilate). Hal itu menyebabkan volume antar partikel menjadi
meningkat dan jumlah pembawa yang ada tidak cukup memenuhi ruang
kosong tersebut. Oleh karena itu hambatan aliran meningkat karena
partikel-partikel tersebut tidak dibasahi atau dilumasi dengan sempurna
lagi oleh pembawa. Akhirnya suspense menjadi pasta yang kaku.
Rate
of
shea
r
Shearing stress
D. Tipe – tipe Viscometer
Cara menentukan viskositas suatu zat menggunakan alat yang
dinamakan viskometer. Ada beberapa tipe viskometer yang biasa digunakan
antara lain :
1. Viskometer kapiler / Ostwald
Viskositas dari cairan yang ditentukan dengan mengukur waktu
yang dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 tanda ketika
mengalir karena gravitasi melalui viskometer Ostwald. Waktu alir dari
cairan yang diuji dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan bagi suatu
zat yang viskositasnya sudah diketahui (biasanya air) untuk lewat 2 tanda
tersebut.
2. Viskometer Hoppler
Berdasarkan hukum Stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi
keseimbangan sehingga gaya gesek = gaya berat – gaya archimides.
Prinsip kerjanya adalah menggelindingkanz bola ( yang terbuat dari kaca )
melalui tabung gelas yang berisi zat cair yang diselidiki. Kecepatan
jatuhnya bola merupakan fungsi dari harga resiprok sampel.
3. Viskometer Cup dan Bob
Prinsip kerjanya sample digeser dalam ruangan antaradinding luar
dari bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengah-
tengah. Kelemahan viscometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang
disebabkan geseran yang tinggi di sepanjangkeliling bagian tube
sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi. Penurunan konsentras ini
menyebabkab bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini
disebut aliran sumbat
4. Viskometer Cone dan Plate
Cara pemakaiannya adalah sampel ditempatkan ditengah-tengah
papan, kemudian dinaikkan hingga posisi di bawah kerucut. Kerucut
digerakkan oleh motor dengan bermacam kecepatan dan sampelnya
digeser di dalam ruang semitransparan yang diam dan kemudian kerucut
yang berputar
E. Faktor Yang Mempengaruhi Viskositas
Adapun faktor-faktor yang memengaruhi viskositas, antara lain sebagai
berikut :
1. Suhu
Viskositas berbanding terbalik dengan suhu. Jika suhu naik maka
viskositas akan turun, dan begitu sebaliknya. Hal ini disebabkan karena
adanya gerakan partikel-partikel cairan yang semakin cepat apabila suhu
ditingkatkan dan menurun kekentalannya.
2. Konsentrasi larutan
Viskositas berbanding lurus dengan konsentrasi larutan. Suatu
larutan dengan konsentrasi tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi
pula, karena konsentrasi larutan menyatakan banyaknya partikel zat yang
terlarut tiap satuan volume. Semakin banyak partikel yang terlarut,
gesekan antar partikrl semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi
pula.
3. Berat molekul solute
Viskositas berbanding lurus dengan berat molekul solute. Karena
dengan adanya solute yang berat akan menghambat atau member beban
yang berat pada cairan sehingga manaikkan viskositas.
4. Tekanan
Semakin tinggi tekanan maka semakin besar viskositas suatu
cairan.
F. Manfaat viskositas dikehidupan dalam bidang farmasi
a) Cairan
Pencampuran
Pengurangan ukuran partikel dari sistem sistem dispersi dengan
shear
Pelewatan melalui mulut,penuangan, pengemasan dalam botol,
pelewatan melalui jarum suntik
Perpindahan cairan
Stabilitas fisik sistem disperse
b) Semi solid
Penyebaran dan pelekatan pada kulit
Pemindahan dari wadah/tube
Kemampuan zat padat untuk bercampur dengan cairan-cairan
Pelepasan obat dari basisnya
c) Padatan
Aliran serbuk dari corong ke lubang cetakan tablet/kapsul
Pengemasan serbuk/granul
d) Pemprosesan
Kapasitas produksi alat
Efisiensi pemrosesan
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
1. Rheologi adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari deformasi dan
aliran
2. Penerapan rheologi dalam dunia farmasi adalah untuk pembuatan
suspensi,emulsi,semisolid, dan sifat aliran pada serbuk
3. Tipe aliran terbagi menjadi aliran newton dan non newton yang terbagi
menjasi aliran plastis, pseoplastis, dan dilatan
4. Tipe-tipe yang digunakan untuk menentukan viskometer adalah
viskometer kapiler, viskometer hoppler,viskometer cup & bob dan
viskometer coe dan plate.
5. Faktor-faktor yang mempengaruh viskositas adalah suhu,konsentrasi
larutan, berat molekul solute, dan tekanan
B. Saran
Semoga makalah ini bermanfaat bagi pembaca dan saya harap kritik dan
sarannya.
DAFTAR PUSTAKA
Lachman, dkk. 1994. Teori dan Praktek Farmasi Industri I Edisi III. Jakarta: Universitas Indonesia press
Martin, A.N., J. Swarbrick, A. Cammarata. 2006. Physical Pharmacy, 5th ed. Philadelphia : Lea & Febiger
Martin Alfred.1983. Farmasi Fisik Edisi III Jilid I. Jakarta. UI Press
Martin Alfred.1983. Farmasi Fisik Edisi III Jilid II. Jakarta. UI Press
Moechtar. 1990. farmasi fisik. Yogyakarta : UGM-press.
Note “Rheologi ” by Dr. rer.nat. Sundani Nurono Soewandhi, School of Pharmacy ITB.
Voight. 1951. Tekhnologi Farmasi. Jakarta. UI Press