Materi Perkuliahan anak S1 Farmasi

1. MIXING
Apt. Nurfitriyana, M.Farm.,
INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AL-KAMAL
Teknologi Farmasi
Pertemuan 4

2. INTRODUCTION:
➢ “mixing merupakan unit operasi dimana cendrung untuk
menghasilkan suatu keacakan dari partikel yang tidak sama
dalam suatu sistem
➢ Jika setiap unit dari komponen saling berhubungan dengan
unit lain dari lain komponen → disebut pencampuran yang
sempurna “perfect mix”
➢ Dalam prakteknya, campuran yang baik itu disebut
randomized mix dimana perbandingan komponen yang
dicampurkan adalah sama
PERFECT MIX
MIXING

3. INTRODUCTION:
➢ Proses pencampuran kering adalah suatu proses dapat
balik dimulai dari perfect mixture kemudian random
mixture dan selanjutnya segregating mixture
MIXING
Perfect mixture Random mixture Segregating mixture

4. TYPES OF MIXTURES:
Dank wert mengelompokan campuran dalam 3 type
1.Positive Mixtures :
➢ Dihasilkan dari material seperti gas atau miscible larutan
➢ Materials tercampur secara spontan dan irreversible melalui difusi
➢ Tidak ada energi yang diperlukan walapun waktu mixingnya lama atau
diperpendek.
➢ Secara umum tidak memperlihatkan permasalahan selama pencampuran
2.Negative Mixtures
➢ materials mempeunyai kecendrungan berpisah satu dan lainnya
➢ Energi diperlukan agar komponer yang dicampurkan tetap terdispersi
secara tepat.
➢ Bisa pemisahannya cepat atau bisa lambat
➢ Contoh suspensi, emulsi
3.Neutral Mixtures
➢ Sifatnya diam (tidak bergerak)
➢ Tercampur atau tidak tergantung pada gaya/kekuatan yang diberikan dari
luares.
➢ Contoh mix powder, pasta, ointment

5. 1. Ukuran Partikel dan Distribusi Ukuran Partikel
➢Ukuran partikel dan hubungannya dengan distribusi ukuran sangat
mempengaruhi sifat keseragaman campuran.
➢Semakin kecil ukuran partikel, semakin tinggi gaya interaksi kohesif dan
adhesif yang menyebabkan aglomerasi.
➢Semakin besar ukuran partikel, daya kohesif dan adhesif partikel akan
berkurang.
➢Perbandingan antara diameter partikel terkecil dengan diameter partikel
terbesar harus lebih kecil dari 1.2 untuk mencegah pemisahan campuran
2. Bentuk dan Karakteristik Permukaan
➢Partikel yang berbentuk bola (spherical) dan lebih halus lebih mudah
dicampur daripada partikel yang memiliki bentuk tidak beraturan dan
kasar.
➢Perbedaan bentuk dari komponen material kurang begitu mempengaruhi
kualitas campuran dibandingkan perbedaan ukuran partikel.
Faktor yang mempengaruhi pencampuran

6. 3. Densitas
➢Di bawah pengaruh gaya gravitasi, partikel yang memiliki densitas lebih besar
akan menumpuk di bagian bawah mixer sedangkan partikel dengan densitas
lebih kecil akan berada di bagian atas mixer.
➢Hal ini dapat menyebabkan segregasi. Untuk mencegah terjadinya segregasi
karena pengaruh perbedaan densitas, rasio serbuk dengan densitas terbesar dan
terkecil harus kurang dari 1:3
4. Karakteristik Laju Aliran Serbuk
Campuran serbuk dapat diklasifikasikan menjadi dua berdasarkan pola laju alirnya,
yaitu campuran non interaktif dan campuran interaktif.
➢Campuran non interaktif disebut juga serbuk yang mudah mengalir. Segregasi
partikel mudah terjadi pada campuran jenis ini karena adanya perbedaan
densitas dan ukuran partikel. Kemudahan untuk memisah pada partikel jenis
ini juga disebabkan oleh tingginya gerak individu masing-masing partikel.
➢campuran interaktif terdiri dari satu atau lebih komponen kohesif yang
mengakibatkan adanya gaya kohesif-adesif partikel sehingga terjadi
kecenderungan pengelompokan partikel (agglomerasi). Campuran serbuk tipe
interaktif lebih sulit untuk mengalir dibandingkan dengan campuran non
interaktif dan bermasalah dalam penyimpanan.
Faktor yang mempengaruhi pencampuran

7. 5. Kadar air
➢Kadar air serbuk maupun campuran serbuk sangat dipengaruhi oleh
kelembaban relatif lingkungan.
➢Perubahan kelembaban relatif lingkungan dapat meningkatkan
kadar air partikel sehingga meningkatkan pula gaya kohesif adhesif.
➢Partikel yang memiliki kadar air tinggi akan mengganggu proses
pencampuran karena terjadi agglomerasi dan pelekatan serbuk pada
alat
Faktor yang mempengaruhi pencampuran

8. Mekanisme Pencampuran
Mekanisme pencampuran serbuk berdasarkan gerakan partikel
dibagi menjadi tiga, yaitu convective mixing, shear mixing, dan
diffusive mixing.
Convective Mixing
➢ Aliran sirkulasi dari serbuk disebabkan oleh gerakan rotasi dari
tabung mixer, agitasi impeler seperti ribbon atau paddle, atau aliran
udara.
➢Aliran ini memiliki pengaruh pencampuran pada level
makroskopik sedangkan pengaruhnya pada level mikroskopik tidak
dapat diketahui secara pasti.
➢Disebut sebagai pencampuran makro

9. Mekanisme Pencampuran
Shear mixing
➢diinduksi oleh perubahan momentum antara partikel-partikel serbuk
yang memiliki perbedaan kecepatan.
➢Perbedaan kecepatan terjadi di sekitar perputaran impeler dan
dinding alat mixer. Metode pencampuran ini memiliki kualitas
yang baik bahkan hingga level mikroskopik dan dapat digunakan
baik pada sistem batch maupun kontinu.
Diffusive mixing
➢disebabkan oleh pergerakan acak dari partikel-partikel serbuk
dan berperan penting dalam keseragaman partikel tingkat
mikroskopik.
➢Laju pencampuran metode ini lebih rendah dibandingkan dengan
dua metode lainnya
➢Banyak terjadi pada “tumbler mixers”
➢Disebut sebagai pencampuran mikro

10. Segregasi/demixing/pemisahan
➢ Pemisahan adalah efek berlawanan dari pencampuran, campuran
dapat berubah dari acak menjadi non-acak, atau campuran acak
(random-mix) mungkin tidak pernah tercapai.
➢ Pemisahan akan menyebabkan peningkatan variasi konten dalam
sampel yang diambil dari campuran dan dapat menyebabkan
batch gagal dalam uji keseragaman kandungan.
➢ Pemisahan muncul karena campuran serbuk ditemui hampir tidak
tersusun dari satu ukuran partikel berbentuk bola, tetapi
mengandung partikel yang berbeda dalam ukuran, bentuk, dan
kepadatan.
➢ Faktor yang menyebabkan segregasi umumnya karena faktor
yang mempengaruhi pencampuran kurang diperhatikan seperti
ukuran partikel, bemtuk partikel, densitas partikel, kadar
air/kelembapan, dll

11. SEGREGASI

12. Segregasi/demixing/pemisahan
Usaha yang dilakukan untuk menghindari masalah segragasi
➢Penyamaan ukuran partikel dengan pengayakan agar rentang
partikel bahan sama
➢Penghalusan komponen ( pengurangan ukuran ) baik untuk
mengurangi rentang ukuran partikel →di bawah sekitar 30 μm, hati2
mungkin dapat menimbulkan agregasi (pengumpulan ).
➢Mengontrol proses kristalisasi yang mungkin terjadi selama
produksi obat / bahan tambahan
➢Pemilihan eksipien yang memiliki kepadatan yang hampir sama
dengan komponen aktif
➢Granulasi dari campuran serbuk ( perbesaran ukuran )
➢Mengurangi getaran atau perpindahan serbuk setelah pencampuran
➢Gunakan mesin filling yang menggunakan hopper + impeller agar
waktu tinggal serbuk diminimalkan
➢Membuat campuran “ordered mixing”.

13. POWDER MIXING EQUIPMENT
1. TUMBLING MIXERS (mixer
dengan cara putaran “terguling”)
➢Tumbling mixers → umum digunakan
untuk mixing granules dan free flowing
powders.
Ex: double – cone mixer, twin –
shell mixer, cube mixer
➢Mixing containers (drum pengaduk)
umumnya sudah terpasang dan dapat berputar
pada sumbunya. Jika dioperasikan dengan
kecepatan yang tepat maka tumbling action
dapat dicapai.
➢Shear mixing akan terjadi jika gradient
velositi dihasilkan
➢Penambahan baffle atau rotating bar juga
akan menyebabkan convective mixing.
➢Penggunaan umum → pencampuran
lubricants, glidants and external disintegrants
pada pembuatan granul atau tablet.

14. TUMBLING MIXERS
1. V cone tumbling mixer
➢Mixer tipe V merupakan salah satu
jenis mixer yang biasa dipakai dalam
proses pencampuran solid-solid
➢Memiliki beberapa keuntungan
antara lain bentuk sederhana, mudah
dibersihkan, dan memiliki kapasitas
besar.
➢ Beberapa faktor yang
mempengaruhi kualitas pencampuran
adalah
▪ kecepatan putar mixer,
▪ waktu pencampuran dan
▪ ukuran partikel.

15. TUMBLING MIXERS
2. Octagonal blender
➢ Ini berputar berulang-ulang,
memindahkan produk dari dalam &
keluar pada daerah yang terbatas
➢ Hal ini menyebabkan tindakan
melipat berkali-kali yang memastikan
pencampuran menyeluruh dari semua
bahan dalam batch.
➢ Hasilnya adalah campuran
homogen, terlepas dari distribusi
ukuran partikel, bentuk partikel atau
kerapatan/densiti dengan efisiensi yang
besar.

16. TUMBLING MIXERS
3. Double cone mixers (pencampuran
kerucut ganda)
➢Alat pencampuran ini terdiri dari dua
kerucut yang berputar pada porosnya.
➢Pencampuran tipe ini memerlukan
energi dan tenaga yang lebih besar.
➢Oleh karena itu, diperhatikan jangan
sampai energi yang dikonsumsi diubah
menjadi energi panas yang menyebabkan
terjadinya kenaikan temperatur dari
produk.
➢Jenis alat pencampur adonan ini kadang-
kadang harus dilengkapi dengan alat
pendingin

17. 2. FLUIDIZED – BED MIXERS
➢ Fluidized – bed mixers digunakan
untuk mencampur serbuk sebelum
proses granulasi → very efficient
mixing process.
➢ Partikel serbuk di fluidisasi di aliran
udara, cairan granulasi
disemprotkan dari nosel ke serbuk
➢ Cairan menyebabkan serbuk
menempel pada saat tetesan dan
serbuk bertabrakan.
➢ Cairan yang cukup disemprotkan
untuk menghasilkan ukuran granul
yang diinginkan
➢ Kemudian garanul basah yang
terbentuk dikeringan dengan aliran
udara pana

18. 3. AGITATOR MIXERS
➢ Ini type mixer yang tergantung pada pergerakan blade atau padel
melalui produk.
➢ Mekanisme utama dari mixing ini adalah convection dan shear →
Ribbon Mixer, Planetary Mixer
3.A Ribbon Mixer
➢Terdiri dari selinder horizontal
yang tidak bergerak dan pisau
berbentuk helix “helical blade”
yang dipasang pada sumbu “shaft”
yang berputar melalui panjang yang
panjang
➢Mekanisme utama adalah shear
➢Bisa digunakan untuk
pencampuran masa padat basah,
pencampuran cair padat

19. 3.B. Planetary Mixer
✓ Terdiri dari rotating blade/pisau berputar,
dan mangkuk stasioner.
✓ Mekanisme pencampuran adalah shearing
✓ Rotating blades berputar di porosnya dan
mengelilingi poros tengah sehingga tidak
ada titik mati (dead spot) pada pencampuran
dan high shear/geser tinggi diaplikasikan
untuk pencampuran.
✓Planetary mixer digunakan untuk dry
blending, wet granulation dan salep.
AGITATOR MIXERS

20. ✓Bentuknya → menyerupai huruf sigma
Yunani.
✓Menggunakan 2 mixer blades.
✓Sigma blade mixer →umum digunakan untuk
proses semi-solid (bentuk plastik), juga bisa
untuk solid
✓Dua blade/pisau/baling-baling berputar satu
sama lain dan beroperasi di dalam bejana
pencampur yang memiliki bentuk palung
ganda, tiap blade 1 palung.
✓ Dua baling-baling berputar pada kecepatan
yang berbeda, biasanya sekitar dua kali
kecepatan yang lain, menghasilkan penarikan
lateral material dan perpecahan menjadi dua
palung, sementara bentuk pisau dan perbedaan
kecepatan menyebabkan gerakan end-to-end.
✓Ini bekerja berdasarkan prinsip shear/geser
dan konvektif.
✓Mixer ini dirancang untuk mencampur,
mencampur dan meremas pasta berat dan
sedang.
3.C Sigma Blade Mixer
AGITATOR MIXERS

21. MIXING OF THE LIQUIDS
Cairan dicampur berdasarkan 3 prinsip
1. bulk transport/konvektif → pencampuran yang disebabkan aliran cairan
secara keseluruhan
2. turbulent mixing → pencampuran karena adanya gumpalan - gumpalan
fluida yang terbentuk dan tercampakan dalam medan aliran
3. molecular diffusion → pencampuran karena gerakan molekuler
Ke 3 mekanisme tsb terjadi bersama-sama
MIXING OF MISCIBLE LIQUIDS AND SUSPENSIONS
➢Alat agitasi (agitatotor) biasanya digunakan untuk mencampur cairan yang
tidak tercampur dan suspensi. Ini berisi impeller dan baffle.
➢Alat-alat ini berbentuk silindris dan berbentuk kerucut atau berkontur
➢Impeller akan supply enery untuk mixing → menyebabkan cairan mengalir
dengan 3 arah :
➢Radial
➢Axial
➢Tangential
➢ Baffle → memperbaiki proses pencampuran

22. Motor
Baffle
Shaft
Impeller
Baffled tank: no vertex Un baffled tank: vertex formation
AGITATION TANK

23. 1. Radial flow – tegak lurus terhadap poros
2. Axial flow – sejajar dengan poros
3. Tangential flow – tangensial atau rotasional terhadap lintasan
lingkar di sekeliling poros
.
Axial flow Radial flow
IMPELLER

24. Berdasarkan bentuk dari blade/pisau pola aliran, Impeller dapat dibagi
atas
1. propellers.
2. turbines.
3. paddles .
PROPELLERS :
➢ Menghasilkan axial flow.
➢ Digunakan untuk pencampuran larutan biasa dan dengan viskositas
yang rendah
➢ Kecepatan operasi 400 – 1750 RPM.
➢High speeds untuk larutan dengan viskositas rendah
➢ Biasanya untuk larutan, elixir, dll
IMPELLER

25. TURBINES:
• Turbin terdiri dari sejumlah blade/bilah yang terpasang pada
piringan melingkar
• Turbin mixer digunakan untuk cairan kental. Dioperasikan
pada 50 - 200 RPM.
• Berbagai bentuk pisau seperti lurus, melengkung, dll
digunakan dalam turbin.
• Pisau lurus dan melengkung menghasilkan aliran radial dan
tangensial, pitched blade menghasilkan aliran aksial,
• Turbin mixer digunakan untuk pencampuran sirup, cairan
kental s/p seperti bubur/slurry .
Flat blade
turbine
Curved vane turbine Disk
turbine
Pitched blade
turbine

26. PADDLES:
➢Paddles terdiri dari pusat poros/silinder dimana 2
pisau datar panjang dilekatkan.
➢ Ini menghasilkan aliran radial atau tangensial.
➢ Umumnya digunakan untuk sediaan
suspensi/low viskos
➢Paddle sederhana, dengan blade atas dan bawah,
cocok untuk mencampur cairan yang mudah larut
dgn Viskositas rendah seperti Gambar (a)
➢Gate paddle Gambar (b) cocok untuk
mencampur cairan dengan viskositas lebih tinggi
➢Anchor paddle (dayung jangkar) pada Gambar
(d), dengan jarak yang pendek antara pan dan
blade, berguna untuk bekerja pada produk yang
menginginkan perpindahan panas.
➢stasioner blade intermeshing dengan elemen
bergerak menekan berputar-putar di mixer pada
Gambar (c

27. MIXING OF IMMISCIBLE LIQUIDS
Mixing dari larutan yang tidak tercampur dilakuan pada sediaan
emulsi biasanya menggunakan Silverson mixer, colloidal mill
SILVERSON EMULSIFIER:
https://www.youtube.com/watch?v=CEDjlONvLxw
➢ Terdiri dari column panjang yang terhubung ke motor yang
memberi dukungan pada kepala (head).
➢Bagian tengah terdiri dari poros yang terhubung ke motor dan
kepala.
➢Kepala dilengkapi dengan turbine blades/pisau turbin. Dikelilingi
oleh mesh, yang ditutupi oleh penutup yang memiliki bukaan.
➢Saat kepala ditempatkan di wadah pencampur yang mengandung
cairan tak bercampur dan saat motor mulai dijalakan maka akan
terbentuk perbedaan tekanan, cairan tersedot ke kepala dan terjadi
pencampuran yang intens

28. Silverson homogenizer

29. VACUUM HOMOGENIZING
MACHINE
➢Dengan kecepatan emulsifier ​​yang
tinggi, material akan melewati ruang
sempit pada kepala alat homogenizer,
ini membentuk sirkulasi kuat pada
tanki.
➢Di bagian tengah, blade dan jangkar
dengan kecepatan rendah berputar ke
arah yang berlawanan. Ini
menghasilkan proses shearing
(guntingan), impact (benturan), dan
dispersi yang bagus di tanki.
➢Ini akan membantu untuk
mencampur, mengaduk, mengemulsi,
dan menghomogenkan produk di
dalam tanki, dan meningkatkan
stabilitas, kehalusan dan kilau produk.

30. COLLOID MILL:
➢berdasarkan prinsip gesekan antara
stator dan rotor.
➢Ini digunakan dalam pembuatan
emulsi, suspensi dan salep.
➢Rotor yang berputar 3000 - 15000
rpm.
➢Bahan dipaksakan oleh rotor masuk
melalui celah sempit antara rotor dan
stator dan akan terjadi pencampuran
intens dan pengurangan ukuran.
➢Cocok untuk larutan kental tinggi
(30000c.p)

31. EVALUATION OF THE DEGREE OF MIXING
Mixing Index/derajat pencampuran dievaluasi dengan membandingkan content
standard deviation of sample under investigation ( SACT ) with that samples from a fully
random mix (SR ).
Mixing index (M) =
SACT
SR

32. REFERENCES:
M.E AULTON; PHARMACEUTICS, SECOND EDITION; Pg no: 181 -195.
LEON LACHMAN;HERBERT A. LIEBERMAN ; THE THEORY AND PRACTICE OF
INDUSTRIAL PHARMACY.;P
A.R PARADKAR; ITRODUCTION TO PHARMACEUTICAL ENGINEERING . Pg no.141
C.V.S. SUBRAHMANYAM et al; pharmaceutical engineering. Pg no. 199

33. ORDERED MIXING