Rheologi adalah ilmu yang mempelajari sifat aliran zat cair dan deformasi padatan, di mana viskositas mengukur tahanan aliran suatu cairan. Terdapat dua jenis sistem aliran, yaitu Newtonian dan Non-Newtonian, dengan karakteristik berbeda dalam viskositas dan respon terhadap kecepatan geser. Pengukuran viskositas dapat dilakukan dengan viskometer satu titik untuk cairan Newtonian atau viskometer banyak titik untuk cairan Non-Newtonian.

1. RHEOLOGI

2. • Rheologi adalah ilmu yang mempelajari sifat
aliran dari suatu zat cair dan deformasi dari
padatan. Viskositas adalah ukuran tahanan
suatu cairan untuk mengalir. Semakin besar
tahanan suatu zat cair untuk mengalir, makin
besar viskositasnya

3. • Rheologi meliputi pencampuran dan aliran
dari bahan, pemasukan bahan ke dalam
wadah, pemindahan sebelum digunakan
apakah dicapai dengan penuangan dari botol,
pengeluaran dari tube, atau pelewatan dari
jarum suntik

4. • Sifat-sifat rheologi dari sistem farmasetik
dapat mempengaruhi pemilihan alat yang
akan digunakan untuk memproses produk
tersebut dalam pabriknya. Berikut ini adalah
penggolongan bahan menurut tipe aliran dan
deformasi
– Sistem NEWTON
– Sistem Non-NEWTON

5. Sistem NEWTON
• Newton menggambarkan zat cair sebagai balok
yang terdiri dari lapisan-lapisan molekul yang
sejajar satu sama lain. Jika bidang cairan teratas
bergerak dengan kecepatan konstan, setiap lapisan
dibawahnya akan bergerak dengan suatu
kecepatan yang berbanding lurus dengan jarak dari
lapisan dasar yang diam. “Perbedaan kecepatan
geser” atau rate of share (dv/dr) adalah perbedaan
kecepatan (dv) antara dua bidang cairan yang
dipisahkan oleh suatu jarak (dr). Sedangkan
shearing stress adalah gaya per satuan luas (F/A)
yang diperlukan untuk menyebabkan aliran

6. • ]
η = koefisien viskositas
F = shearing stress (dyne/cm)
dv/dr = rate of share (cm det-1/cm2)
F’ = η dv
A dr

7. • Persamaan ini hanya berlaku bagi semua cairan
Newton (cairan homogen), tidak berlaku bagi cairan
tidak homogen seperti suspensi atau koloid (cairan
non-Newton). Apabila digambarkan dengan grafik
antara shearing stress dengan rate of share maka dari
sistem Newton akan didapat grafik yang merupakan
garis lurus melalui titik nol. Oleh karena itu, cairan yang
mengikuti Hukum Newton viskositasnya akan tetap
pada suhu dan tekanan tertentu dan tidak bergantung
pada kecepatan geser. Viskositas dapat ditentukan
dengan menggunakan viskometer kapiler atau
viskometer bola jatuh.

8. Kecepatan geser (rpm)
Tekanan geser (dyne/cm
2
)
Rate of share
Shearing stress

9. Sistem Non-NEWTON
Di bidang farmasi kemungkinan menghadapi Non-
Newtonian bodies lebih besar dibandingkan
menghadapi cairan biasa. Non-Newtonian bodies
adalah zat-zat yang tidak mengikuti persamaan
aliran Newton seperti larutan emulsi, suspensi, dan
sediaan setengah padat.
Viskositas cairan ini bervariasi pada setiap
kecepatan geser, sehingga untuk melihat sifat
alirannya dilakukan pengukuran pada beberapa
kecepatan geser, misalnya dengan menggunakan
viskometer rotasi Stormer atau Brookfield

10. • Berdasarkan grafik sifat aliran (rheogram)
cairan Non-Newton terbagi menjadi dua,
yaitu:
1. Cairan yang sifat alirannya tidak dipengaruhi
waktu
2. Cairan yang sifat alirannya dipengaruhi oleh
waktu

11. Cairan yang sifat alirannya tidak
dipengaruhi waktu
1. Aliran Plastis
Cairan yang mempunyai sifat alir plastis tidak akan
mengalir sebelum suatu gaya tertentu dilampauinya
(yield value atau f). Pada tekanan dibawah yield
value cairan tersebut bertindak sebagai bahan
elastik, sedangkan diatas harga ini aliran mengikuti
Hukum Newton. Aliran plastis berhubungan dengan
adanya partikel-partikel yang terflokulasi dalam
suspensi pekat. Makin banyak suspensi yang
terflokulasi, makin tinggi yield value.

12. Kecepatan geser (rpm)
Tekanan geser (dyne/cm
2
)
Rate of share
Shearing stress

13. 2. Aliran Pseudoplastis
Viskositas cairan pseudoplastis akan berkurang
dengan meningkatnya rate of share. Berlawanan
dengan aliran plastis, cairan pseudoplastis tidak
memiliki yield value. Karena tidak ada kelinieran
dalam kurva, maka cairan pseudoplastis tidak
memiliki viskositas yang absolut. Sejumlah besar
produk farmasi termassuk gom alam dan sintetis,
misalnya : dispersi cair dari tragacanth, natrrium
alginat, metil selulosa, dan natrium
karbosimetilselulossa, menunjukkan sifat aliran ini

14. Rate of share
Shearing stress

15. 3. Aliran Dilatan
Viskositas cairan dilatan akan naik dengan
naiknya kecepatan geser, karena volume akan
naik bila ia digeser. Dengan meningkatnya rate
of share, akan menunjukan peningkatan dalam
daya hambat untuk mengalir karena adanya
perbandingan antara suspensi-suspensi tertentu
dengan persentase zat padat terdispersi yang
tinggi.

17. Cairan yang sifat alirannya dipengaruhi
oleh waktu
1. Aliran Thiksotropik
Thiksotropik bisa didefinisikan sebagai suatu
pemulihan yang isotherm dan lambat pada
pendiaman suatu bahan yang kehilangan
konsistensinya karena shearing. Pada cairan yang
sifat alirannya dipengaruhi oleh waktu, apabila
tekanan geser dikurangi cairan tidak mengikuti
kecepatan geser semula sehingga kurva menaik dan
menurunnya tidak berhimpit. Akibatnya terbentuk
suatu celah yang dinamakan “Hysterisis Loop”.

18. • Dengan shear thinning system (plastis dan
pseudoplastis), kurva menurun sering diganti ke
sebelah kiri dari kurva yang menaik. Sifat aliran
ini biasanya terjadi pada partikel-partikel
asimetris yang melalui berbagai titik kontak dan
tersusun sebagai kerangka tiga dimensi. Pada
keadaan diam sistem menyerupai “gel” dan bila
diberi tekanan geser akan berubah menjadi “sol”.

19. Rate of share
Shearing stress

20. 2. Aliran Antithiksotropik
Pada bahan thiksotropik juga diketahui adanya gejala
yang disebut thiksotropik negatif (antithiksotropik) yang
menyatakan kenaikan konsistensi pada kurva menurun.
Antitiksotropik berbeda dengan dilatasi atau rheopeksi.
Sistem dilatan terdeflokulasi dan biasanya mengandung
zat pada fase dispersi lebih dari 50% volume, sedangkan
menurut Samyn & Jung sistem antitiksotropik
mengandung zat padat dalam jumlah sedikit (1-10 %) dan
terflokulasi. Sistem keseimbangan pada cairan bersifat
antithiksotropik adalah sol.

21. 3. Aliran Rheopeksi
Rheokpeksi adalah gejala suatu sol akan
membentuk suatu gel lebih cepat jika diaduk
perlahan-lahan daripada dibiarkan membentuk
gel tanpa pengadukan. Pada aliran ini kurva
menurun berada disebelah kanan kurva menaik.
Dalam suatu sistem rheopeksi, gel adalah sistem
kesetimbangan.

22. Alat yang digunakan untuk pengukuran
viskositas
Beberapa viskometer yang biasa digunakan antara
lain :
1. Viskometer satu titik rate of shear
Viskometer ini bekerja pada satu titik kecepatan
geser saja, sehingga hanya dihasilkan satu titik pada
rheogram. Alat ini hanya dapat digunakan untuk
mentukan viskositas cairan Newton saja. Yang
tergolong jenis ini adalah viskometer kapiler
Ostwald dan Ubbelohde, viskometer bola jatuh, dll

23. 2. Viskometer banyak titik rate of shear
Pengukuran dapat dilakukan pada beberapa
hanya kecepatan geser sehingga dapat diperoleh
rheogram yang sempurna. Viskometer jenis ini
dapat digunakan untuk menentukan viskositas
dan rheologi cairan Newton atau non-Newton.
Yang termasuk jenis ini antara lain viskometer
rotasi Stormer, Brookfield, dll.