Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi XXIProgram Studi MMT-ITS, Surabaya 19 Juli 2014

ISBN : 978-602-70604-0-1A-7-1

APLIKASI METODE RESPON PERMUKAAN DAN GOALPROGRAMMING UNTUK OPTIMASI SIFAT FISIK DAN MEKANIK

TABLET OBAT

Ivan Aris Nugroho1) dan Abdullah Shahab2)

1) Program Studi Magister Manajemen Teknologi, Institut Teknologi Sepuluh Nopember,Jl. Cokroaminoto 12A, Surabaya, 60264, Indonesia

e-mail: ivan.aris88@yahoo.com2) Jurusan Manajemen Industri, Magister Manajemen Teknologi, Institut Teknologi

Sepuluh Nopember

ABSTRAK

Industri Farmasi menghasilkan berbagai jenis obat salah satunya adalah produksi solida(berbentuk tablet padat). Tablet merupakan produk yang paling banyak beredar dan diterima dimasyarakat karena berbagai keuntungan. Keuntungan tablet adalah mudah dibawa, bentukkompak dan mudah diberikan. Oleh karena banyak beredar di masyarakat dan mempunyaibanyak keuntungan maka tablet haruslah memiliki sifat fisik dan mekanik yang baik. Hasiltablet yang diharapkan adalah tablet yang memiliki kekerasan cukup tinggi, waktu hancur yangsingkat, dan tingkat keregasan yang rendah. Faktor yang diduga berpengaruh terhadap sifat fisikdan mekanik tablet adalah kadar zat pengikat, kadar zat disintegran, dan tekanan mesin.Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah Metode Respon Permukaan. MetodeRespon Permukaan digunakan untuk mengetahui pengaruh faktor terhadap hasil cetakan tablet.Dari Metode Respon Permukaan didapat persamaan hubungan antara faktor dan respon.Persamaan ini kemudian diolah dengan menggunakan Goal Programming agar mendapatkanhasil yang optimal.Hasil dari penelitian ini adalah faktor kadar zat pengikat, zat disintegran dan tekanan mesinpada waktu pengempaan terbukti secara signifikan mempengaruhi respon tingkat kekerasan,tingkat keregasan dan waktu hancur tablet. Hasil percobaan pembuatan tablet obat denganmenggunakan faktor-faktor yang telah optimal menunjukkan kesesuaian dengan prediksimenggunakan model.

Kata kunci: Metode Respon Permukaan, Goal Programming, Optimasi Sifat Fisik danMekanik, Tablet Obat.

PENDAHULUAN

Industri Farmasi menghasilkan berbagai jenis obat dalam memenuhi kebutuhankesehatan masyarakat. Pada dasarnya obat dibagi menjadi tiga kelompok yaitu produksi solida(berbentuk tablet padat), produksi liquid (berbentuk cair), dan produksi semisolid (berbentukbalsam).

Tablet dapat didefinisikan sebagai bentuk sediaan solid yang mengandung satu ataulebih zat aktif dengan atau tanpa bahan pengisi (Depkes RI, 1995). Biasanya tablet berbentukbulat dengan permukaan datar, atau konveks. Tablet diberikan secara oral dan ditelan denganbantuan air atau bisa juga dibuat untuk dikunyah terlebih dahulu baru ditelan.

Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi XXIProgram Studi MMT-ITS, Surabaya 19 Juli 2014

ISBN : 978-602-70604-0-1A-7-2

Produk solida berbentuk tablet adalah produk yang paling banyak beredar dimasyarakat. Selain itu tablet adalah bentuk obat untuk orang dewasa yang paling luas diterimakarena berbagai keuntungan. Keuntungan tersebut seperti kemudahan pemberian dosis yangakurat, bahan yang digunakan tidak mengandung alkohol (alkohol seringkali digunakan untukmeningkatkan kelarutan dan stabilitas bentuk lain), dan komposisi tablet dapat segeradisesuaikan dalam berbagai dosis zat aktif. Keuntungan tablet lainnya adalah mudah dibawa,bentuk kompak, dan ekonomis bila dibandingkan obat lain dan mudah diberikan (Siregar,2008).

Zat yang terkandung dalam tablet secara garis besar dibagi menjadi empat, yaitu zataktif, zat pembentuk sifat fisik tablet, zat pengisi, dan zat pengawet. Zat aktif merupakan zatkandungan obat yang dosisnya telah ditentukan oleh para ahli farmasi melalui berbagai ujiuntuk menyembuhkan penyakit. Sedangkan zat pembentuk sifat fisik tablet merupakan zat yangtidak memiliki efek menyembuhkan namun digunakan untuk memperlancar pembentukantablet dan mempermudah proses pelarutan agar dapat diserap oleh tubuh. Zat pengisi berfungsiuntuk mengisi tablet agar mencapai berat yang telah ditentukan. Dalam proses pembuatan obatkeempat zat tersebut dicampur melalui berbagai proses sebelum mencapai proses pencetakan.Secara umum proses produksi solida melibatkan urutan proses yaitu persiapan bahan baku,penimbangan bahan baku, proses campur basah, sizing (pembuatan granul), pengeringan,pengecilan ukuran granul, campur kering, dan proses pencetakan.

Proses pengeringan dilakukan dengan oven pada suhu dan waktu tertentu. Prosespengecilan ukuran granul dilakukan agar granul tersebut dapat dicetak. Pada proses campurkering ditambahkan pelincir dan disintegran. Pelincir berfungsi untuk memperlancar granulpada waktu melalui proses pencetakan. Sedangkan disintegran adalah tambahan zat agar tabletmudah larut ketika masuk ke dalam tubuh manusia.

Setelah proses produksi tersebut selesai maka pihak quality control (QC) mengadakansampling untuk memeriksa apakah hasil tablet tersebut telah sesuai dengan kriteria tablet yangbaik atau tidak. Pihak Quality control melakukan uji terhadap tablet meliputi uji kadar air(sebelum mulai cetak), uji keragaman berat tablet, uji keragaman diameter dan tebal tablet, ujikekerasan tablet (Hardness test), uji waktu hancur tablet (disintegration test), dan uji keregasanatau kerapuhan tablet (friability test).

Hasil tablet yang diharapkan adalah tablet yang memiliki kekerasan cukup tinggi (agartidak mudah pecah dalam pengemasan dan pengiriman tablet), waktu hancur yang singkat (agarzat cepat diserap oleh tubuh dan khasiat obat cepat bekerja), dan tingkat keregasan yang rendah(tingkat kerapuhan tablet terhadap gesekan dan bantingan).

Faktor yang diduga berpengaruh terhadap sifat fisik dan mekanik tablet adalah kadarzat pengikat, kadar zat disintegran, dan tekanan mesin. Zat pengikat adalah zat yangditambahkan agar tablet tidak pecah atau retak. Zat disintegran adalah zat yang membuat tabletagar dapat hancur di dalam perut. Sedangkan tekanan mesin yang dimaksud adalah tekananmesin pada alat mesin kempa granul.

Penelitian dilakukan agar dapat melihat faktor yang dominan mempengaruhi responhasil cetak tablet. Dengan menggunakan data hasil percobaan yang cukup banyak, model akandiperoleh dengan menggunakan metode respon permukaan.

Setelah mendapatkan model hasil dari metode respon permukaan, akan dilakukanoptimasi faktor-faktor dengan menggunakan metode goal programming. Dengan optimasiparameter tersebut diharapkan bisa diperoleh solusi optimal untuk memperoleh hasil tabletsesuai dengan kriteria yang diharapkan.

Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi XXIProgram Studi MMT-ITS, Surabaya 19 Juli 2014

ISBN : 978-602-70604-0-1A-7-3

Metode Respon Permukaan

Metode respon permukaan adalah kumpulan teknik statistika dan matematika yangberguna untuk mengembangkan, meningkatkan, dan mengoptimalkan proses. Metode ini jugamempunyai aplikasi penting dalam desain, pengembangan dan formulasi produk baru,demikian juga pada peningkatan desain produk yang sudah ada (Myers, 2002)

Pengukuran kualitas karakteristik suatu produk disebut respon. Kebanyakan aplikasinyata dari metode respon permukaan akan melibatkan lebih dari satu respon. Input variablekadang disebut variabel bebas. Variabel bebas ini adalah besaran yang dapat dikontrol olehpeneliti dalam suatu eksperimen. Metode respon permukaan adalah metode yang berupayamelihat pengaruh atau respon dari beberapa variabel secara bersama-sama.

Menurut Myers (2002) metode respon permukaan berguna sebagai solusi dari berbagaimasalah. Secara umum masalah dibagi menjadi tiga kategori :

1. Memetakan respon permukaan atas suatu daerah.2. Optimasi dari respon. Dalam dunia industri permasalahan yang sangat penting

adalah menentukan kondisi yang mengoptimalkan respon.3. Pemilihan dari kondisi operasi untuk mencapai spesifikasi. Dalam kebanyakan

masalah respon permukaan terdapat beberapa respon yang harus dipertimbangkansecara bersamaan.

Pada dasarnya analisis permukaan respon adalah serupa dengan analisis regresi yaitumenggunakan prosedur pendugaan parameter fungsi respons berdasarkan kuadrat terkecil(Least Square Method). Perbedaanya dengan regresi linear adalah dalam analisis respondiperluas dengan menerapkan teknik-teknik metematik untuk menentukan titik-titik optimumagar dapat ditentukan respon yang optimum (maksimum atau minimum) (Montgomery, 1998).

Dalam respon permukaan digunakan model first order atau model second order. Secaraumum model first order mempunyai fungsi sebagai berikut :Y = β0 + β1x1 + β2x2 + … + βkxk +

Namun model first order tidak cukup memetakan hubungan parameter dengan responbila berbentuk kurva. Oleh karena itu diperlukan model second order yang dapat memetakanbentuk kurva. Model second order dengan dua variabel mempunyai fungsi sebagai berikut :Y = β0+ β1x1 + β2x2 +β11x1

2+β22x22 + β12x1x2 +

Model yang digunakan dalam penelitian ini adalah model second order responpermukaan. Model ini banyak sekali digunakan dalam metode respon permukaan karenamodelnya sangat fleksibel dalam mendeskripsikan data eksperimen dalam bentuk kurva.

Goal Programming

Masalah keputusan yang melibatkan tidak hanya satu tetapi beberapa fungsi tujuanmerupakan masalah yang tidak dapat diselesaikan dengan linear programming biasa. Olehkarena itu terdapat suatu teknik riset operasional untuk menanganni masalah keputusan denganbeberapa fungsi tujuan, yang dinamakan Goal Programming.

Goal Programming merupakan suatu metode yang menggabungkan beberapa tujuandalam sebuah fungsi tujuan dengan prioritas yang sudah ditentukan. Ini dilakukan denganmengekspresikan tujuan itu dalam bentuk sebuah kendala (goal constraint), memasukkan suatuvariabel simpangan (deviational variable) dalam kendala itu untuk mencerminkan seberapajauh deviasi dari tujuan. Goal Programming bertujuan meminimumkan penyimpangan-penyimpangan dari tujuan-tujuan tertentu (Mulyono, 2002).

Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi XXIProgram Studi MMT-ITS, Surabaya 19 Juli 2014

ISBN : 978-602-70604-0-1A-7-4

Karena penyimpangan-penyimpangan dari tujuan-tujuan itu diminimumkan, sebuahmodel Goal Programming menangani aneka ragam tujuan dengan dimensi atau satuan ukuranyang berbeda. Tujuan-tujuan yang saling bentrok juga dapat diselesaikan. Jika terdapat banyaktujuan, prioritas atau urutannya bisa ditentukan, dan proses penyelesaian Goal Programming ituakan berjalan sedemikian rupa sehingga tujuan dengan prioritas tertinggi dipenuhi sedekatmungkin sebelum memikirkan tujuan-tujuan dengan prioritas lebih rendah. Goal programmingmencari titik yang paling memuaskan dari sebuah persoalan dengan beberapa tujuan.Goalprogramming meminimumkan penyimpangan-peyimpangan dari tujuan denganmempertimbangkan hirarki prioritas (Mulyono, 2002).

METODE

Studi lapangan dan percobaan secara langsung dilakukan di sebuah perusahaan farmasi.Dari para apoteker dan staf yang bekerja di perusahaan tersebut diperoleh gambaran danaplikasi mengenai pembuatan tablet obat dengan metode granulasi basah. Berdasarkanpengalaman membuat tablet obat selama ini didapatkan faktor dan variabel respon untukpenelitian ini.

Untuk menghasilkan tablet yang mempunyai kualitas fisik dan mekanik yang baik,beberapa faktor dalam produksi tablet diduga berpengaruh. Faktor yang diduga berpengaruhtersebut adalah kadar zat pengikat, kadar zat disintegran, dan tekanan mesin. Sedangkan respondari faktor tersebut adalah tingkat kekerasan tablet, tingkat keregasan/kerapuhan tablet, danwaktu hancur tablet

Setelah menetapkan faktor dan respon maka langkah selanjutnya adalah menetapkanlevel dari faktor tersebut. Faktor kadar zat pengikat mempunyai level bawah 2%, level tengah4% dan level atas 6%. Kadar zat disintegran mempunyai level bawah 2%, level tengah 3,5%dan level atas 5%. Tekanan mesin waktu cetak mempunyai level bawah 3.5, level tengah 3.25,dan level atas 3. Untuk mempermudah perhitungan maka ketiga level tersebut diubah dalambentuk coded. Nilai Coded adalah nilai faktor bukan berdasar nilai yang sebenarnya melainkandiberi notasi -1 untuk tingkat bawah, nilai 0 untuk tingkat tengah dan nilai +1 untuk level atas.

Setelah penentuan level dilakukan, maka dipilih desain percobaan Central CompositeDesign. Percobaan ini dirancang dengan 20 macam perlakuan. Setiap perlakuan diulangsebanyak lima kali. Kemudian hasil kempa tablet dengan 20 perlakuan yang berbeda tersebutdilakukan pengujian tingkat kekerasan, tingkat keregasan dan waktu hancur. Pengujiandilakukan dengan cara sebagai berikut : misal pada komposisi pertama dengan pengikat -1,disintegran 1, dan tekanan 1, diambil 5 tablet untuk 5 kali uji kekerasan, uji keregasan sebanyak5 kali (1 kali uji diperlukan 20 tablet, sehingga total membutuhkan 100 tablet) dan terakhirdiambil 5 tablet untuk 5 kali uji waktu hancur. Didapatkan 5 hasil pengukuran tekanan, 5pengukuran keregasan, 5 pengukuran waktu hancur yang kemudian diambil rata – ratanya untuktiap jenis pengukuran. Angka rata – rata tersebut yang digunakan sebagai respon pada metoderespon permukaan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Tablet dibuat berdasarkan Central Composite Design dan setelah itu dilakukanpengukuran. Tabel 1 merupakan data hasil percobaan yang menunjukkan hasil pengukurantingkat kekerasan.tablet , tingkat keregasan tablet dan waktu hancur tablet.

Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi XXIProgram Studi MMT-ITS, Surabaya 19 Juli 2014

ISBN : 978-602-70604-0-1A-7-5

Tabel 1. Data Hasil Percobaan

No

Faktor (Coded) Respon

Pengikat Disintegran Tekanan Kekerasan Keregasan Waktu Hancur

(Kp) (detik)

X1 X2 X3 Y1 Y2 Y3

1 -1 1 1 8,35 1,3% 17,4

2 0 0 0 7,95 0,9% 24,2

3 1 -1 -1 7,75 0,9% 23,8

4 0 0 0 8,2 0,8% 23,2

5 0 0 0 8 0,8% 23,8

6 0 0 0 8 0,8% 24,2

7 1 1 -1 8,3 0,8% 19,2

8 1 1 1 13,95 0,8% 75,2

9 -1 1 -1 4,75 4,1% 22,8

10 0 0 1,682 13,3 0,3% 62,6

11 0 -1,682 0 8,65 0,6% 27,8

12 0 0 0 8,15 0,9% 23,2

13 1,682 0 0 12,7 0,5% 70

14 -1 -1 1 9,7 0,6% 25

15 1 -1 1 13,3 0,5% 88,6

16 -1,682 0 0 5,8 3,5% 17,4

17 0 1,682 0 7,55 1,2% 18,2

18 0 0 0 8,1 1,0% 22

19 0 0 -1,682 6,1 3,0% 13,8

20 -1 -1 -1 4,9 3,8% 19,6

Hasil percobaan yang terdapat pada tabel 1 diolah dengan menggunakan perangkatlunak statistik (program minitab) untuk memperoleh persamaan regresi. Formulasi matematissecara lengkap yang didapat dari metode respon permukaan bisa dituliskan sebagai berikut:

Y1 = 8,12664 + 1,98467*X1 - 0,08471*X2 + 2,32682*X3 + 0,38705*X1*X1 +0,52848*X3*X3 + 0,35000*X1*X2 + 0,36250*X1*X3 (1)

Y2 = 0,008183 - 0,008732*X1 + 0,001671*X2 - 0,008119*X3 + 0,004243*X1*X1 +0,000460*X2*X2 + 0,002935*X3*X3 - 0,000800*X1*X2 + 0,006950*X1*X3 +0,000900*X2*X3 (2)

Y3 = 23,4080 + 15,4107*X1 - 2,8224*X2 + 14,8549*X3 + 7,3307*X1*X1 +5,3862*X3*X3- 1,7000*X1*X2 + 15,1000*X1*X3 - 2,4500*X2*X3 (3)

Batasan – batasan :X1 ≥ -2 (4)X1 ≤ 2 (5)X2 ≥ -2 (6)X2 ≤ 2 (7)X3 ≥ -2 (8)X3 ≤ 2 (9)

Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi XXIProgram Studi MMT-ITS, Surabaya 19 Juli 2014

ISBN : 978-602-70604-0-1A-7-6

Di mana Y1 adalah tingkat kekerasan, Y2 adalah tingkat keregasan, Y3 adalah waktuhancur, X1 adalah zat pengikat, X2 adalah zat disintegran, dan X3 adalah tekanan mesin.

Penyelesaian goal programming dilakukan dengan mencari deviasi minimal sasarandengan hirarki yang lebih tinggi, kemudian diikuti dengan mencari deviasi minimal sasarandengan hirarki lebih rendah. Untuk itu perlu ditentukan terlebih dahulu tingkat hirarkiberdasarkan skala prioritas.

Tingkat kekerasan merupakan hal yang harus diprioritaskan pertama karena tabletdalam kemasan pasti bertumpuk – tumpuk sehingga tablet haruslah dapat menahan gaya tekandan tidak mudah pecah. Nilai respon kekerasan yang diinginkan adalah minimal 11 Kp.

Tingkat keregasan merupakan prioritas kedua yang diutamakan karena pada saatpengiriman tablet akan terbanting dan bergesekan satu dengan yang lain. Diharapkan nilaikeregasan suatu tablet tidak lebih dari 0,01 atau 1%.

Waktu hancur merupakan prioritas ketiga yang terpenting karena tablet haruslah cepathancur ketika di dalam perut agar khasiat tablet dapat cepat bekerja. Waktu hancur diharapkandapat kurang dari 1 menit. Oleh karena itu ditentukan angka yang sedikit kurang dari 1 menityaitu 55 detik.

Ketiga fungsi tujuan di atas kemudian dimasukkan ke dalam formulasi. Format dariformulasi di atas akan dirubah agar sesuai dengan format goal programming. Berikut adalahformulasi lengkap Goal Programming dari optimasi sifat fisik dan mekanik tablet :

Kendala sasaran :8,12664 + 1,98467*X1 - 0,08471*X2 + 2,32682*X3 + 0,38705*X1*X1 +0,52848*X3*X3 + 0,35000*X1*X2 + 0,36250*X1*X3 + δ1

- - δ1+ = 11

0,008183 - 0,008732*X1 + 0,001671*X2 - 0,008119*X3 + 0,004243*X1*X1 +0,000460*X2*X2 + 0,002935*X3*X3 - 0,000800*X1*X2 + 0,006950*X1*X3 +0,000900*X2*X3 + δ2

- - δ2+ = 0,01

23,4080 + 15,4107*X1 - 2,8224*X2 + 14,8549*X3 + 7,3307*X1*X1 + 5,3862*X3*X3-1,7000*X1*X2 + 15,1000*X1*X3 - 2,4500*X2*X3 + δ3

- - δ3+ = 55

Batasan – batasan :X1 ≥ -2X1 ≤ 2X2 ≥ -2X2 ≤ 2X3 ≥ -2X3 ≤ 2

Langkah pertama optimasi dilakukan dengan memasukkan kendala sasaran kekerasansaja dan batasan yang ada. Tujuan dari langkah pertama adalah meminimalkan δ1

- agarmendapat tingkat kekerasan yang optimal. Dengan menggunakan perangkat lunak makadiperoleh nilai δ1

- = 0, kadar zat pengikat sebesar 4%, kadar zat disintegran sebesar 5,4% dantekanan mesin 2,9.

Langkah kedua optimasi dilakukan dengan menambahkan kendala sasaran keregasandan nilai variabel δ1

- yang dihasilkan pada langkah pertama dimasukkan sebagai tambahanbatasan. Tujuan dari langkah kedua adalah meminimalkan variabel δ2

+ agar tingkat kekerasandan tingkat keregasan yang optimal dapat sekaligus tercapai. Langkah kedua ini menghasilkan

Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi XXIProgram Studi MMT-ITS, Surabaya 19 Juli 2014

ISBN : 978-602-70604-0-1A-7-7

nilai δ2+ =0, kadar zat pengikat sebesar 4,4%, kadar zat disintegran sebesar 3,8% dan tekanan

mesin 2,95.Langkah ketiga optimasi dilakukan dengan menambahkan kendala sasaran terakhir

yaitu waktu hancur dan nilai variabel δ2+ yang dihasilkan pada langkah kedua dimasukkan

sebagai tambahan batasan. Tujuan dari langkah ketiga adalah meminimalkan variabel δ3+ agar

tingkat kekerasan, tingkat keregasan dan waktu hancur yang optimal dapat sekaligus tercapai.Langkah ketiga ini menghasilkan nilai δ3

+ =0, kadar zat pengikat sebesar 5,22%, kadar zatdisintegran sebesar 3,5% dan tekanan mesin 3,1.Setelah mendapatkan faktor-faktor yang telah optimal dengan goal programming, makadilakukan percobaan sesuai dengan komposisi tersebut. Data hasil percobaan menunjukkankesesuaian antara hasil percobaan dan prediksi menggunakan model.

KESIMPULAN

Percobaan untuk mengetahui komposisi yang optimal agar menghasilkan tablet obatsesuai kriteria dengan metode respon permukaan dan goal programming menghasilkanbeberapa kesimpulan yaitu :1. Faktor kadar zat pengikat, zat disintegran dan tekanan mesin pada waktu pengempaan

terbukti secara signifikan mempengaruhi respon tingkat kekerasan, tingkat keregasan danwaktu hancur tablet.

2. Agar dapat mencapai sasaran tingkat kekerasan tablet setidaknya 11 Kp, tingkat keregasantablet kurang dari 1% dan waktu hancur tablet kurang dari 55 detik, maka diperlukanformulasi faktor yang optimal yaitu kadar zat pengikat 5,22%, kadar zat disintegran 3,5%dan tekanan mesin pada waktu pengempaan 3,1.

3. Data hasil percobaan dengan faktor yang telah optimal menunjukkan kesesuaian denganprediksi menggunakan model.

DAFTAR PUSTAKA

Departemen Kesehatan Republik Indonesia, (1995), Farmakope Indonesia IV

Iriawan, N., (2006), Mengolah Data Statistik dengan Mudah Menggunakan Minitab 14, C.VAndi Offset, Yogyakarta

Montgomery, D. C., (1998), Pengantar Pengendalian Kualitas Statistik, Gadjah MadaUniversity Press, Yogyakarta

Mulyono, Sri, (2002), Riset Operasi, Lembaga Penerbit Fakultas Ekonomi, Jakarta.

Myers, R., (2002), Response Surface Methodology : Process and Product Optimization UsingDesigned Experiments, A Wiley-Interscience Publication, United States of America.

Siregar, C., & Wikarsa, S. (2008), Teknologi Farmasi Sediaan Tablet Dasar - Dasar Praktis,Penerbit Buku Kedokteran EGC, Jakarta, Indonesia: