FARMASI FISIKA by: https://www.slideshare.net/patenpisan/rheologi-80838296

1. RHEOLOGI

2. DEFINISI
Kata Rheologi berasal dari bahasa YUNANI
Rheo : Mengalir
Logos : Ilmu
menggambarkan aliran zat cair atau perubahan
bentuk (deformasi) zat di bawah tekanan
(Bingham & Crawford)

3. 3
Rheology: rheo (mengalir) dan logos (ilmu)
Menggambarkan aliran zat cair dan perubahan bentuk
(deformasi) zat padat.
Kekentalan (viskositas, viscosity) :
resistansi zat cair untuk mengalir; semakin tinggi viskositas
cairan akan semakin besar resistansinya.
Farmasi: penerapan bidang formulasi dan analisis produk
farmasi misalnya emulsi, pasta, supositoria, dan salut tablet.

4. PENDAHULUAN
 Kekentalan (viskositas; η) adalah suatu
ungkapan dari resistensi zat cair untuk
mengalir. Semakin tinggi viskositas aliran
akan semakin besar resistensinya.
Viskositas berpengaruh terhadap laju
penyerapan obat dari saluran
pencernaan

5. 5
Reologi:
 pencampuran dan aliran bahan-bahan,
 pengemasan bahan tersebut ke dalam wadah serta
pengeluarannya saat akan dipakai,
 memberikan pengaruh terhadap daya terima pasen,
 kestabilan fisis
 ketersediaan hayati (biological availability).
 pemilihan peralatan yang digunakan dalam proses
pembuatan (produksi).

6. PENDAHULUAN
Dalam penelitian dan teknologi farmasetik dan sejenisnya,
pengukuran rheologi digunakan untuk mengkarakterisasi :
 kemudahan penuangan dari botol,
 penekanan atau pemencetan dari suatu tube atau wadah
lain yang dapat berubah bentuk,
 pemeliharaan bentuk produk dalam suatu bejana atau
sesudah pengeluaran,
 penggosokan bentuk produk di atas atau ke dalam kulit, dan
 bahkan pemompaan produk dari pencampuran dan
penyimpanan ke alat pengisian atau pelewatan dari suatu
jarum suntik yang diproduksi oleh industri

7. Dua bidang sejajar berjarak x; antara
bidang-bidang tersebut, isi kental
dibatasi. Puncak, bidang A, bergerak
secara horizontal dengan kecepatan v
karena aksi dengan gaya F. Bidang B yang
lebih bawah tidak bergerak. Akibatnya
ada suatu perubahan kecepatan v/x
antara bidang-bidang tersebut.
Perubahan ini didefinisikan sebagai rate
of shear, G.
Shearing stress, S, adalah gaya per satuan
luas yang menciptakan perubahan
bentuk.
dx
A
B
dv
F

8. Dimana :
dv = Perubahan kecepatan
dx = Ketebalan lapisan
Contoh 1 :
Jika sedikit minyak digosokkan ke
kulit dengan laju pergerakan relatif
antara kedua permukaan 15
cm/detik dan ketebalan lapisan
0,01 cm, maka berapakah besar
rate of shearnya?

9. Shearing Stress bisa terjadi terus menerus / Sesaat
Bila perubahan yang terjadi kembali kesemula
= ELASTIS =
Bila perubahan yang terjadi tidak kembali kesemula
= ALIRAN KENTAL MURNI =

10. PENGGOLONGAN TIPE ALIRAN
Sistem
Newton
• Jenis cairan
yang Ideal
• Contoh :
Pelarut
Sistem
Non-
Newton
• BM-nya Tinggi
• Contoh :
Suspensi,
koloidal, emulsi
Type Aliran

11. 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 rate of shear tertentu

12. ALIRAN NEWTON
rate of shear harus berbanding lurus dengan shearing stress
 adalah koefisien viskositas atau viskositas. Satuan viskositas
adalah poise, didefinisikan sebagai gaya geser yang diperlukan
agar menghasilkan kecepatan 1 cm/detik di antara dua bidang
sejajar cairan yang masing-masing luasnya 1 cm2 dan dipisahkan
oleh jarak 1 cm.

13. ALIRAN NEWTON
Istilah fluiditas, , didefinisikan sebagai kebalikan dari viskositas :
Viskositas kinematik (), adalah viskositas mutlak seperti didefiniskan di atas
di bagi oleh kerapatan cairan. Satuan viskositas kinematik adalah stoke (s)
dan centistoke (cs)

14. ALIRAN SISTEM NEWTON
Aliran newton adalah jenis aliran yang ideal.
Pada umumnya cairan yang bersifat ideal
adalah pelarut, campuran pelarut, dan
larutan sejati.
Shearing Stress, S, atau gaya yang
diperlukan per satuan luas berbanding lurus
dengan kecepatan aliran yang dihasilkan
atau Rate of Shear, G.
Rate
of
shear Shearing stress

15. 15
Hitunglah laju geser (dv/dr) yang dilakukan oleh pasien yang
mengoleskan salep pada permukaan kulitnya setebal 200 m
pada kecepatan 10 cm/s.
S=G: rate of shear:
Slop = fluiditas = 1/
1
-
2
s
500
10
2
10


 
dr
dv

16. 16
Data berikut menunjukan laju geser sebagai fungsi dari tekanan
geser suatu cairan Newton pada suhu kamar. Plotkan data tersebut
dan tentukan fluiditas dan viskositas cairan tersebut.
Laju geser (rate of shear, s-1) 200 400 600 800 1000
Tekanan geser (shear stress,dyne/cm2) 50 100 150 200 250
s
dyne
/
cm
4
50
250
200
1000
2
1
2
1
2








x
x
y
y

cp
25
poise
25
,
0
4
1
1







17. ALIRAN SISTEM NON
NEWTON
Hampir seluruh sistem dispersi termasuk
sediaan-sediaan farmasi yang berbentuk
emulsi, suspensi dan sediaan setengah padat
tidak mengikuti hukum Newton  Non
Newtonian Bodies

18. Non
Newton
Tidak
Dipengaruhi
Waktu
Dipengaruhi
Waktu
Plastis Pseudoplastis Dilatan ThiksotropikAntitiksotropik Rheopeksi
ALIRAN SISTEM NON NEWTON

19. 19
SISTEM NONNEWTON
S=G: rate of shear:
Aliran Plastik
Viskositas
plastik, U:
 
G
f
F
U


f : yield value
UG=F-f
F=UG+f F
G
Yield value: berapa kali botol dikocok agar produk
mengalir, atau seberapa gaya yang diperlukan agar salep
atau krim menyebar di permukaan kulit

20. ALIRAN PLASTIS
 Disebut dengan bingham bodies
 Kurva tidak melewati titik (0,0) tetapi memotong
sumbu shearing stress pada yield value
 Yield value adalah harga yang harus dipenuhi agar
cairan mulai mengalir, sebelum yield value zat
bertindak sebagai bahan elastis setelah yield value
siatem mengalir sesuai dengan sistem newton dimana
shearing stress berbanding dengan rate of shear.
 Contoh : Pada sistem suspensi yang terflokulasi, yield
value adalah nilai yang dibutuhkan untuk memecah
ikatan antar partikel terflokulasi

21. 21
Ekstrapolasikan garis lurus di atas terhadap sumbu x akan
diperoleh harga yield value, f, sekira 50 dyne/cm2
Viskositas plastik U= 1/slop atau (x2-x1)/(y2-y1)
U =(725-162,5)/(1500-250) = 0,45 p = 45 cp
Data berikut menunjukkan hubungan antara laju geser dengan tekanan
geser formulasi topikal yang memperlihatkan reologis plastik. Plotkan
data dan tentukan yield value dan viskositas plastiknya.
Laju geser (s-1) 250 500 750 1000 1500
Tekanan geser (dyne/cm2) 162,5 275 387,5 500 725

22. 22
S=G: rate of shear:
Aliran Pseudoplastik
G
F N
'
η
 Log G= N log F – log ’

23. ALIRAN PSEUDOPLASTIS
 Kurva tidak linier dan tidak ada yield value
(melengkung)
 Viskositas menurun dengan meningkatnya
rate of share
 Terjadi pada molekul berantai panjang
seperti polimer-polimer termasuk gom,
tragakan, na-alginat, metil selulosa,
karboksimetilselulosa
 Meningkatnya shearing stress menyebabkan
keteraturan polimer sehingga mengurangi
tahanan dan lebih meningkatkan rate of
share pada shearing stress berikutnya

24. 24
Sistem pseudoplastik disebut pula sebagai sistem geser
encer ( shear-thinning) karena dengan menaikkan
tekanan geser viskositas menjadi turun.
Contoh klasik adalah kecap atau saus tomat yang untuk
mengeluarkannya dari botol harus mengocoknya kuat-
kuat.

25. 25
S=G: rate of shear:
Aliran
Dilatan
Sistem disebut geser kental
(shear-thickening) system
Suspensi dengan kandungan padatan >40-50%

26. ALIRAN DILATAN
 Istilah dilatan dikaitkan dengan meningkatnya
volume
 Dimiliki oleh suspensi yang berkonsentrasi tinggi
(>50%) dari partikel yang terdeflokulasi
 Viskositas meningkat dengan bertambahnya rate
of shear
 Mekanisme:
 Pada keadaan diam partikel-partikel tersusun rapat
dengan volume antar partikel kecil
 Pada saat shearing stress meningkat bulk dari
sistem memuai meningkatkan volume kosong
hambatan aliran menigkat (tidak dibasahi) 
terbentuk pasta kaku

27. ALIRAN THIKSOTROPI
 Pada sistem plastik, pseudoplastik, dan dilatan
ketika shearing stress yang sebelumnya dinaikkan,
diturunkan kembali maka kurva ke bawah akan
erhimpit dengan kurva ke bawah
 Bila kurva turun ternyata berada sebelah kiri kurva
menaik  thiksotropi
 Celah antara kurava naik dan kurva turun disebut
‘hysteresis loop’
 Thiksotropi terjadi karena proses pemulihan yang
lambat dari konsistensi
 Gel  Sol  Gel (proses pertama berlangsung
cepat sedangkan proses kedua berlangsung lebih
lambat)

29. ANTITHIKSOTROPI
 Kurva menurun berada di kanan
kurva menaik (konsistensi
meningkat)
 Contohnya : magma magnesia

31. RHEOPEKSI
 Suatu gejala dimana suatu sol
lebih cepat menjadi gel bila diaduk
perlahan-lahan daripada dibiarkan
membentuk gel tanpa pengadukan

33. RHEOLOGI DALAM FORMULASI
 Untuk sediaan farmasi cair tipe aliran yang
diinginkan adalah thiksotropik
 Mempunyai konsistensi tinggi dalam
wadah (mencegah pengendapan)
 Akan menjadi cair bila dikocok dan
mudah untuk dituang

34. 34
PENENTUAN VISKOSITAS
 Viskometer Kapiler
 Bola Jatuh
 Putar
(a) Viskometer Ostwald, (b)
Ubbelohde,
(c) Ostwald-Cannon-Fenske
Viskometer bola
jatuh Hoeppler
S : BJ bola, cairan
B : Tetapan
2
2
1
1
2
1
t
t





 B
S
S
t f
b 



35. 35
Viskometer putar:
Viskometer Stormer

36. 36
Ferranti-Shirley
Kondisi laju geser konstan pada
viskometer kerucut-pelat.

37. 37
Viskometer putar:
Viskometer Brookfield

38. 38