• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
Rheologi
 

Rheologi

on

  • 16,895 views

 

Statistics

Views

Total Views
16,895
Views on SlideShare
16,894
Embed Views
1

Actions

Likes
2
Downloads
366
Comments
0

1 Embed 1

http://www.plurk.com 1

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft Word

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    Rheologi Rheologi Document Transcript

    • RHEOLOGI & VISKOSITAS Disusun oleh : Kelompok VII Alva Sumita Dewi Rahayu Tira Dwi Agustyaningsih Eva Apriliyana Rizki M. Rusdiannor FARMASI FISIKAAKADEMI FARMASI SAMARINDA 2011/2012
    • A. RHEOLOGI Rheologi berasal dari bahasa Yunani yaitu rheo dan logos. Rheo berartimengalir, dan logos berarti ilmu. Rheologi adalah istilah yang digunakan untukmenggambarkan aliran cairan dan deformasi dari padatan. Rheologi mempelajarihubungan antara tekanan gesek (shearing stress) dengan kecepatan geser(shearing rate) pada cairan, atau hubungan antara strain dan stress pada bendapadat. Rheologi erat kaitannya dengan viskositas. Rheologi sangat penting dalam farmasi karena penerapannya dalamformulasi dan analisis dari produk-produk farmasi seperti: emulsi, pasta, krim,suspensi, losion, suppositoria, dan penyalutan tablet yang menyangkut stabilitas,keseragaman dosis, dan keajekan hasil produksi. Misalnya, pabrik pembuat krimkosmetik, pasta, dan lotion harus mampu mneghasilkan suatu produk yangmempunyai konsistensi dan kelembutan yang dapat diterima oleh konsumen.Selain itu, prinsip rheologi digunakan juga untuk karakterisasi produk sediaanfarmasi (dosage form) sebagai penjaminan kualitas yang sama untuk setiap batch.Rheologi juga meliputi pencampuran aliran dari bahan, penuangan, pengeluarandari tube, atau pelewatan dari jarum suntik. Rheologi dari suatu zat tertentu dapatmempengaruhi penerimaan obat bagi pasien, stabilitas fisika obat, bahkanketersediaan hayati dalam tubuh (bioavailability). Sehingga viskositas telahterbukti dapat mempengaruhi laju absorbsi obat dalam tubuh. Penggolongan sistem cair menurut tipe aliran dan deformasinya ada duayaitu: Sistem Newton dan Sistem non-Newton. Pada cairan Newton, hubunganantara shearing rate dan shearing stress adalah linear, dengan suatu tetapan yangdikenal dengan viskositas atau koefisien viskositas. Tipe alir ini umumnyadimiliki oleh zat cair tunggal serta larutan dengan struktur molekul sederhanadengan volume molekul kecil. Tipe aliran yang mengikuti Sistem Newton,viskositasnya tetap pada suhu dan tekanan tertentu dan tidak tergantung padakecepatan geser, sehingga viskositasnya cukup ditentukan pada satu kecepatangeser. Sedangkan pada cairan non-Newton, shearing rate dan shearing stresstidak memiliki hubungan linear, viskositasnya berubah-ubah tergantung dari
    • besarnya tekanan yang diberikan. Tipe aliran non-Newton terjadi pada dispersiheterogen antara cairan dengan padatan seperti pada koloid, emulsi, dan suspensi. Ada beberapa istilah dalam Sistem Newton ini : Rate of shear (D) dv/dr untuk menyatakan perbedaan kecepatan (dv) antaradua bidang cairan yang dipisahkan oleh jarak yang sangat kecil (dr). Shearing stress (τ atau F ) F’/A untuk menyatakan gaya per satuan luasyang diperlukan untuk menyebabkan aliran.F’/A = η dv/drη = (F’/A) / (dv/dr)= F / GSedangkan pada Sistem Non – Newton. Ada 3 jenis tipe aliran dalam sistem Non-Newtonian, yaitu : PLASTIS, PSEUDOPLASTIS, dan DILATAN. Laju alir sebagai hasil dari peningkatan gaya ketika laju alir ditingkatkansedangkan untuk memberikan gaya laju alir dikurangi ketika viskositasditingkatkan.B. PENERAPAN RHEOLOGI DALAM FARMASI 1. Cairan dapat diterapkan pada : a. Pencampuran b. Pengurangan ukuran partikel dari sistem sistem dispersi dengan shear c. Pelewatan melalui mulut, penuangan, pengemasan dalam botol, pelewatan melalui jarum suntik d. Perpindahan cairan e. Stabilitas fisik sistem dispersi 2. Semi solid diterapkan pada : a. Penyebaran dan pelekatan pada kulit b. Pemindahan dari wadah/tube c. Kemampuan zat padat untuk bercampur dengan cairan-cairan d. Pelepasan obat dari basisnya
    • 3. Padatan diterapkan pada : a. Aliran serbuk dari corong ke lubang cetakan tablet/kapsul b. Pengemasan serbuk/granul 4. Pemprosesan diterapkan pada : a. Kapasitas produksi alat b. Efisiensi pemrosesanC. VISKOSITAS Viskositas adalah suatu pernyataan “ tahanan untuk mengalir” dari suatusistem yang mendapatkan suatu tekanan. Makin kental suatu cairan, makin besargaya yang dibutuhkan untuk membuatnya mengalir pada kecepatan tertentu.Viskositas dispersi kolodial dipengaruhi oleh bentuk partikel dari fase dispersi.Koloid-koloid berbentuk bola membentuk sistem dispersi dengan viskositasrendah, sedang sistem dispersi yang mengandung koloid-koloid linierviskositasnya lebih tinggi. Hubungan antara bentuk dan viskositas merupakanrefleksi derajat solvasi dari partikel ( Moechtar,1990). Viskositas mula-mula diselidiki oleh Newton, yaitu dengan mensimulasikanzat cair dalam bentuk tumpukan kartu seperti pada gambar berikut : Zat cair diasumsikan terdiri dari lapisan-lapisan molekul yang sejajar satusama lain. Lapisan terbawah tetap diam, sedangkan lapisan di atasnya bergerakdengan kecepatan konstan, sehingga setiap lapisan akan bergerak dengankecepatan yang berbanding langsung dengan jaraknya terhadap lapisan terbawahyang tetap. Perbedaan kecepatan dv antara dua lapisan yang dipisahkan dengan
    • jarak dx adalah dv/dx atau kecepatan geser (rate of share). Sedangkan gaya satuanluas yang dibutuhkan untuk mengalirkan zat cair tersebut adalah F/A atau tekanangeser (shearing stress) (Astuti dkk, 2008). Menurut Newton :F/A = dv/dxF/A = dv/dx = F/A dv/dx = koefisien viskositas, satuan Poise Viskositas dinyatakan dalam simbol η. Viskositas η merupakanperbandingan antara shearing stress F’/A dan rate of shear dv/dr. Satuanviskositas adalah poise atau dyne detik cm -2. Bila viskositas gas meningkat dengan naiknya temperatur, maka viskositascairan justru akan menurun jika temperatur dinaikkan. Fluiditas dari suatu cairanyang merupakan kebalikan dari viskositas akan meningkat dengan makintingginya temperatur ( Martin, 2006). Hubungan antara viskositas dengan suhu dapat ditunjukkan pada persamaanArrhenius : = A e Ev/RTA : konstanta yang tergantung pada berat molekul dan volume molar zat cairEv : energi aktivasiR : konstanta gasT : suhu mutlak Viskositas dipengaruhi oleh :1. Besar dan bentuk molekul2. Viskositas cairan semakin berkurang dengan bertambahnya suhu tapi tak cukup banyak dipengaruhi oleh perubahan tekanan.3. Adanya koloid dapat memperbesar viskositas sedang adanya elektrolit akan sedikit menurunkan viskositas dari cairan Viskositas dapat berpengaruh pada formulasi sediaan-sediaan farmasi,contohnya pada sediaan suspensi, tidak boleh terlalu kental (viskositas tinggi)
    • sehingga menyebabkan suspensi tidak bisa di kocok, hal ini dapat menyebabkandistribusi zat aktif tidak merata pada seluruh cairan dan juga akan mengalamikesulitan pada saat penuangan, contoh lain untuk sediaan mata, viskositasdinaikkan untuk membantu menahan obat pada jaringan sehingga menambahefektivitas terapinya (Ansel, 2005). Viskositas dalam zat cair, yang berperan adalah gaya kohesi antar partikelzat cair. Viskositas dalam gas yang berperan adalah gaya akibat tumbukan antarmolekul-molekul dalam gas. Suatu jenis cairan yang mudah mengalir, dapatdikatakan memiliki viskositas yang rendah, dan sebaliknya bahan – bahan yangdistribusi kecepatan sulit mengalir dikatakan memiliki viskositas yang tinggi.Pada hukum aliran viskos, Newton menyatakan hubungan antara gaya – gayamekanika dari suatu aliran viskos sebagai : Geseran dalam ( viskositas ) fluidaadalah konstan sehubungan dengan gesekannya. Hubungan tersebut berlakuuntuk fluida Newton, di mana perbandingan antara tegangan geser dengankecepatan gesernya konstan. Parameter inilah yang disebut dengan viskositas.Aliran viskos dapat digambarkan dengan dua buah bidang sejajar yang dilapisifluida tipis diantara kedua bidang tersebut. (Martin, 1993). Pada dasarnya makin besar viskositas suatu cairan, akan makin besar pulagaya per satuan luas (shearing stress) yang diperlukan untuk menghasilkan suaturate of shear tertentu, sehingga rate of shear harus sebanding langsung denganshearing stress.D. PENGUKURAN VISKOSITAS & RHEOLOGI Berhasil tidaknya penentuan dan evaluasi sifat-sifat rheologis dari suatusistem tertentu bergantung pada pemilihan alat ukur viskositas (viskosimeter).Semua viskosimeter dapat digunakan untuk menentukan viskositas cairan Newtondan hanya viskosimeter yang bekerja pada berbagai rate of shear yang dapatdigunakan untuk cairan non-Newton. Cara menentukan viskositas suatu zat menggunakan alat yang dinamakanviskometer. Viskometer dibagi menjadi dua, yaitu viskometer satu titik (misalnya,viskometer kapiler, bola jatuh atau hoeppler, penetrometer, plate-plastometer, dll).
    • Sedangkan viskometer titik ganda (misalnya viskometer rotasi tipe stromer,Brookfield, rotovisco, dll). Ada beberapa tipe viskometer yang biasa digunakanantara lain :a. Viskometer kapiler / Ostwald Viskositas dari cairan Newton bisa ditentukan dengan mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 tanda ketika ia 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 (Martin, 1993).b. Viskometer Hoppler Berdasarkan hukum Stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi keseimbangan sehingga gaya gesek = gaya berat – gaya archimides. Prinsip kerjanya adalah menggelindingkan bola ( yang terbuat dari kaca ) melalui tabung gelas yang hampir tikal berisi zat cair yang diselidiki. Kecepatan jatuhnya bola merupakan fungsi dari harga resiprok sampel ( Martin, 1993).c. Viskometer Cup dan Bob Prinsip kerjanya sampel digeser dalam ruangan antara dinding luar dari bob dan dinding dalam dari cup di mana bob masuk persis di tengah-tengah. Kelemahan viskometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan geseran yang tinggi di sepanjang keliling bagian tube sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi. Penurunan konsentrasi ini menyebabkan bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut aliran sumbat ( Martin, 1993).d. Viskometer Cone dan Plate Cara pemakaiannya adalah sampel ditempatkan di tengah-tengah papan, kemudian dinaikkan hingga posisi di bawah kerucut. Kerucut digerakkan oleh motor dengan bermacam kecepatan dan sampelnya digeser di dalam ruang sempit antara papan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar ( Martin, 1993 ).
    • Hampir seluruh sistem dispersi termasuk sediaan-sediaan farmasi yangberbentuk emulsi, suspensi, dan sediaan setengah padat tidak mengikuti hukumNewton. Viskositas cairan semacam ini bervariasi pada setiap kecepatan geser,sehingga untuk mengetahui sifat alirannya dilakukan pengukuran pada beberapakecepatan geser. Untuk menentukan viskositasnya dipergunakan viskometer rotasiStormer. Berdasarkan grafik sifat alirannya (rheogram), cairan non Newtonterbagi dalam dua kelompok, yaitu :1. Cairan yang sifat alirannya tidak dipengaruhi waktu. Kelompok ini terbagi atas tiga jenis, yakni : a) Aliran plastik b) Aliran pseudoplastik c) Aliran dilatan2. Cairan yang sifat alirannya dipengaruhi oleh waktu. Kelompok ini terbagi atas tiga jenis, yakni : a) Tiksotropik b) Antitiksotropik c) Rheopeksi Pada percobaan viskositas dan rheologi, viskometer yang digunakan padaviskometer satu titik yaitu viskometer hoeppler atau bola jatuh dan padaviskometer titik ganda digunakan viskometer Brookfield. Dalam pengukuranviskometer satu titik dengan viskometer hoeppler atau bola jatuh misalnya sajamenggunakan cairan atau larutan gliserin dan sirupus simpleks. Pada gliserin bolayang memiliki waktu pengukuran antara 30-500 detik adalah bola kedua yaitu 31detik. Dari hasil penimbangan dan perhitungan, gliserin memiliki masa atau bobotjenis 1,25 gm/cm3 dan sirupus simpleks memiliki masa/bobot jenis 1,387gram/cm3. Hal ini berarti semakin kecil masa jenis suatu cairan atau larutan makasemakin kecil ukuran bola yang digunakan dan semakin lama waktu yangdibutuhkan bola tersebut untuk melampaui garis awal sampai garis akhir.Sebaliknya, semakin besar masa jenis suatu cairan atau larutan maka semakinbesar ukuran bola yang digunakan dan semakin cepat waktu yang dibutuhkan bolatersebut untuk melampaui garis awal sampai garis akhir. Selain itu, semakin kecil
    • masa jenis suatu cairan maka semakin besar viskositasnya, sehingga bolamembutuhkan waktu yang lama untuk sampai di garis akhir. Dan semakin besarmasa jenis suatu cairan maka semakin kecil viskositasnya, sehingga bola hanyamembutuhkan waktu yang singkat untuk sampai di garis akhir. Dalam pengukuran viskometer titik ganda dengan viskometer Brookfieldmenggunakan cairan ( larutan ) gliserin, CMCNa dan PGA. Dari hasil percobaancairan gliserin merupakan cairan Newton, karena gliserin memiliki viskositaskonstan pada suhu dan tekanan konstan. Pada cairan CMCNa merupakan cairannon Newton di pengaruhi oleh waktu, karena CMCNa meemiki viskositas tidakkonstan. Akan tetapi, pengujian dengan cairan PGA tidak diketahui ataudihasilkan nilai viskositasnya sehingga cairan PGA tidak diketahui termasukgolongan cairan Newton atau non Newton. (Lecture Note 1990).E. APLIKASI RHEOLOGI & VISKOSITAS TERHADAP STABILITAS SUSPENSI MAUPUN EMULSI1. Viskositas Suspensi Kekentalan suatu cairan mempengaruhi pula kecepatan aliran dari cairan tersebut, makin kental suatu cairan kecepatan alirannya makin turun (kecil). Kecepatan aliran dari cairan tersebut akan mempengaruhi pula gerakan turunnya partikel yang terdapat di dalamnya. Dengan demikian dengan menambah viskositas cairan, gerakan turun dari partikel yang dikandungnya akan diperlambat. Tetapi perlu diingat bahwa kekentalan suspensi tidak boleh terlalu tinggi agar sediaan mudah dikocok dan dituang. Hal ini dapat dibuktikan dengan hukum “ STOKES “. d2 ( - 0 ) g V = -------------------------
    • Keterangan : V = kecepatan aliran d = diameter dari partikel = berat jenis dari partikel 0 = berat jenis cairan g = gravitasi = viskositas cairan2. Metode Rheologi pada Suspensi Berhubungan dengan faktor sedimentasi dan redispersibilitas, membantu menentukan perilaku pengendapan, mengatur vehicle dan susunan partikel untuk tujuan perbandingan.3. Stabilitas Emulsi Ukuran partikel yang didistribusi partikel menunjukkan peranannya dalam menentukan viskositas emulsi. Umumnya emulsi dengan partikel yang makin halus menunjukkan viskositas yang makin besar dibandingkan dengan emulsi dengan partikel yang lebih kasar. Jadi, emulsi dengan distribusi partikel yang besar memperlihatkan viskositas yang kurang / kecil. Untuk mendapatkan suatu emulsi yang stabil atau untuk menaikkan stabilitas suatu emulsi dapat dengan cara menambahkan zat-zat yang dapat menaikkan viskositasnya dari fase luar. Bila viskositas fase luar dipertinggi maka akan menghalangi pemisahan emulsi. Viskositas emulsi dipengaruhi oleh perubahan komposisi adanya hubungan linear antara viskositas emulsi dan viskositas fase kontinyu; makin besar volume fase dalam, makin besar pula viskositas nyatanya. Untuk mengatur viskositas emulsi, tiga faktor interaksi yang harus dipertimbangkan oleh pembuat formula, yaitu :
    • 2. Viskositas emulsi o/w dan w/o dapat ditingkatkan dengan mengurangi ukuran partikel fase terdispersi ,3. Kestabilan emulsi ditingkatkan dengan pengurangan ukuran partikel,4. Flokulasi atau penggumpalan, yang cenderung membentuk fase dalam yang dapat meningkatkan efek penstabil, walaupun ia meningkatkan viskositas. Biasanya viskositas emulsi meningkat dengan meningkatnya umur sediaan tersebut.
    • DAFTAR PUSTAKAAnsel, C. Howard. 2005. Pengantar Bentuk Sediaan Farmasi. Jakarta : UI-PressAstuti, K.W., M.P. Susanti, I.M.A.G. Wirasuta, dan I.N.K. Widjaja. 2007. “Petunjuk Praktikum Farmasi Fisik”. Jimbaran: Jurusan Farmasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Univesitas Udayana.Astuti, K.W., M.P. Susanti, I.M.A.G. Wirasuta, dan I.N.K. Widjaja. 2008. “Buku Ajar Farmasi Fisik”. Jimbaran: Jurusan Farmasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Univesitas Udayana.Martin, A., J. Swarbrick, dan A. Cammarata. 2008. Farmasi Fisika 2 Edisi Ketiga. Jakarta : UI Press.Moechtar. 1990. Farmasi Fisika Bagian Struktur Atom dan Molekul Zat Padat dan Mikromeritika. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.Soewandhi, N Sundani. 2009. Rheologi. Bandung: Sekolah Farmasi ITB.