Rheologi adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan aliran cairan dan deformasi dari padatan. Rheologi mempelajari hubungan antara tekanan gesek (shearing stress) dengan kecepatan geser (shearing rate) pada cairan atau hubungan antara strain dan stress pada benda padat.

Beberapa alat yang biasa digunakan dalam praktikum rheologi yaitu Viscometer Ostwald, Viscometer Bola Jatuh serta Viscometer kerucut dan lempeng.

A.    Dasar Teori Rheologi

Rheologi berasal dari bahasa yunani mengalir (rheo) dan logos (ilmu). Digunakan istilah ini untuk pertama kali oleh Bingham dan Croeford untuk menggunakan aliran cairan dan deformasi dari padatan. Rheologi mempelajari hubungan antara tekanan gesek (shearing stress) dengan kecepatan geser (shearing rate) pada cairan, atau hubungan antara strain dan stress pada benda padat.

Rheologi merupakan ilmu yang mempelajari sifat zat cair atau deformasi zat padat. Rheologi erat kaitannya dengan viskositas. Dalam bidang Farmasi, prinsip–prinsip rheologi diaplikasikan dalam pembuatan krim, suspensi, emulsi, lotion, pasta, penyalut tablet dan lain sebagainya. Selain itu, prinsip rheologi digunakan untuk karakterisasi produk sediaan Farmasi (Dosage Form). Sebagai penjamin kualitas yang sama untuk setiap batch. Rheologi juga meliputi pencampuran aliran dari bahan, penuangan, pengeluaran dari tube atau pelewatan dari jarum suntik. Rheologi dari suatu zat tertentu dapat mempengaruhi penerimaan obat bagi pasien, stabilitas fisika obat, bahkan ketersediaan hayati dalam tubuh (bioavailability). Sehingga viskositas telah terbukti dapat mempengaruhi laju absorbsi obat dalam tubuh.

Sifat-sifat rheologi dari sistem farmaseutika dapat mempengaruhi pemilihan alat yang akan digunakan untuk memproses produk tersebut dalam pabriknya. Lebih-lebih lagi tidak adanya perhatian terhadap pemilihan alat ini akan berakibat diperolehnya hasil yang tidak diinginkan. Aspek ini dan banyak lagi aspek-aspek rheologi yang diterapkan dibidang farmasi.

Ada beberapa istilah dalam rheologi ini :

a.       Rate of shear (D) dv/dr untuk menyatakan perbedaan kecepatan (dv) antara dua bidang cairan yang dipisahkan oleh jarak yang sangat kecil (dr).

b.      Shearing stress (τ atau F ) F’/A untuk menyatakan gaya per satuan luas yang diperlukan untuk menyebabkan aliran.

B.     Penerapan Rheologi Dalam Dunia Farmasi

1.      Sifat Rheologi Dalam Suspensi

Viskositas dari suatu suspensi apabila mempengaruhi pengendapan dari partikelpartikel zat terdispersi perubahan dalam sifat-sifat aliran dari suspensi bila wadahnya dikocok dan bila produk tersebut dituang dari botol dan kualitas penyebaran dari cairan (lotio) bila digunakan untuk suatu bagian permukaan yang akan diobati. Pertimbangan rheologi juga penting dalam pembuatan suspensi.

Satu-satunya shear yang terjadi dalam suatu suspensi pada penyimpanan adalah lantaran pengendapan dari partikel-partikel yang tersuspensi. Gaya ini diabaikan dan bisa dibuang. Tetapi jika wadah dikocok dan produk dituang dari botol terdapat laju shearing yang tinggi. Zat pensuspensi yang ideal harus mempunyai viskositas yang tinggi  pada shear yang dapat diabaikan yakni selama penyimpanan dan zat pensuspensi itu harus mempunyai viskositas yang rendah pada laju shearing yang tinggi yakni ia harus bebas mengalir selama pengocokan, penuangan, dan penyebarannya ini.

2.      Sifat Rheologi Dalam Emulsi

Produk yang diemulsikan mungkin mengalami berbagai shear-stress selama pembuatan atau penggunaanya. Pada kebanyakan proses ini sifat aliran produk akan menjadi sangat penting untuk penampilan emulsi yang tepat pada kondisi penggunana dan pembuatannya. Jadi penyebaran produk dermatologik dan produk kosmetik harus dikontrol agar didapat suatu preparat yang memuaskan. Aliran emulsi parenteral melalu jarum hipodermik, pemindahan suatu emulsi dari botol atau tube dan sifat dari satu emulsi dalam berbagai proses penggilingan yang digunakan dalam pembuatan produk ini secara besar-besaran, menunjukkan perlunya karakteristik aliran yang tepat.

Kebanyakan emulsi, kecuali emulsi encer menunjukkan aliran non Newton yang mempersulit interpretasi data dan perbandingan kuantitatif antara sistem-sistem dan formulasi-formulasi yang berbeda.

Faktor-faktor yang berhubungan dengan fase terdispersi meliputi perbandingan dengan fase terdispers meliputi perbandingan volume fase, distribusi ukuran partikel dan viskositas dari fase dalam itu sendiri. Jadi, jika konsentrasi volume dari fase terdispers rendah (kurang dari 0,05), sistem tersebut adalah Newton. Dengan naiknya konsentrasi volume, sistem tersebut menjadi lebih tahan terhadap aliran dan menujukkan karekteristik aliran pseudoplastis. Pada konsentrasi yang cukup tinggi, terjadi aliran plastis. Jika konsentrasi volume mendekati 0,74 mungkin terjadi inversi dengna berubahnya viskositas secara nyata. Pengurangan ukuran partikel rata-rata

akan menaikkan viskositas. Makin  luas distribusi ukuran partikel, makin rendah viskositasnya jika dibandingkan dengan sistem yang memiliki ukuran partikel rata-rata serupa tetapi dengan distribusi ukuran partikel yang lebih sempit.

3.      Sifat Rheologi Dalam Semisolid

Pembuat salep farmasetik dan krim kosmetik menyadari adanya keinginan untuk mengontrol konsistensi bahan non-Newton. Instrumen yang paling baik untuk menentukan sifat-sifat rheologi dari semisolid di bidang Farmasi adalah viskometer putar (rotational viscometer). Untuk  analisis semisolid yang berbentuk emusi dan suspensi digunakan  cone-plate viscometer. Viscometer Stormer terdiri dari cup yang stationer dan bob yang berputar, dan alat ini juga baik untuk semisolid.

4.      Sifat Aliran Pada Serbuk

Serbuk bulk agak analog dengan cairan non Newton menunjukkan aliran plastik dan kadang-kadang dilatansi partikel-partikel dipengaruhi oleh gaya tarik menarik sampai derajat yang bervariasi. Oleh karena itu, serbuk bisa jadi mengalir bebas (free-flowing) atau melekat. Dalam pengertian khusus yaitu ukuran partikel porositas dan kerapatan, dan kehalusan permukaan. Sifat-sifat dari zat padat yang menentukan besarnya interaksi partikel-partikel.

Akan halnya partikel-partikel yang relati kecil (kurang dari 10µm), aliran partikel melalui lubang dibatasi karena gaya lekat antara partikel besarnya sama dengan gaya gravitasi. Karena gaya yang terakhir ini merupakan fungsi dari garis tengah yang di naikkan pangkat tiga, gaya-gaya tersebut menjadi lebih bermakna apabila ukuran partikel meningkan dan aliran dipermudah. Laju aliran maksimum dicapai setelah aliran berkurang apabila ukuran partikel mendekati besarnya lubang tersebut. Jika suatu serbuk mengandung sejumlah partikel-partikel kecil, sifat-sifat aliran serbuk bisa diperbaiki dengan menghilangkan “fines” atau mengadsorbsinya pada partikel-partikel yang lebih besar. Kadang kadang, aliran yang jelek bisa diakibatkan karena adanya kelembapan dalam hal mana pengeringan partikel-partikel akan mengurangi lekatnya partikel-partikel tersebut.

Partikel-partikel panjang atau plat cenderung untuk mengepak walaupun dengan sangat longgar sehingga memberikan serbuk yang mempunyai porositas tinggi. Partikel-partikel dengan kerapatan tinggi dan porositas dalam rendah cenderung untuk mempunyai sifat-sifat bebas mengalir. Ini dapat dikurangi  dengan kasarnya

permukaan, yang cenderung mengakibatkan karakteristik aliran yang jelek disebabkan oleh gesekan dan kelekatannya.

Serbuk yang mengsalir tidak baik atau granulat memberikan banyak kesulitan pada industri farmasi. Produksi unit sediaan tablet yang seragam terbukti bergantung pada beberapa sifat granulat. Jika ukuran granular berkurang, variasi berat tablet  pun berkurang. Variasi berat minimum dicapai pada granul yang mempunyai garis tengah 400 sampai 800 µm. Jika ukuran granul dikurangi lagi, granul mengalir kurang bebas dan variasi berat granul meningkat. Distribusi ukuran partikel mempengaruhi aliran dalam dan pemisahan dari suatu granulat.

DAFTAR PUSTAKA

Martin Alfred.1983. Farmasi Fisik Edisi III Jilid I. Jakarta. UI Press

Martin Alfred.1983. Farmasi Fisik Edisi III Jilid II. Jakarta. UI Press

Voight. 1951. Tekhnologi Farmasi. Jakarta. UI Press

“ VISKOSITAS DAN RHEOLOGI “

Rheologi merupakan ilmu yang mempelajari tentang sifat zat cair atau deformasi zat padat. prinsip dasar reologi telah digunakan dalam penyelidikan cat, tinta, berbagai adonan, bahan – bahan untuk pembuat jalan, kosmetik, produk hasil peternakan, serta bahan – bahan lain.

2. SISTEM NON-NEWTONIAN1. Aliran PlastisKurva aliran plastis tidak melalui titik (0,0) tapi memotong sumbu sharing stress (atau akan memotong jika bagian lurus dari kurva tersebut diekstrapolasikan ke sumbu) pada suatu titik tertentu yang dikenal dengan sebagai harga yield.U = ( F – f )GU adalah Viskositas plastis , dan f adalah yield value

2. Aliran PseudoplastisAliran Pseudoplastis ditunjukan oleh beberapa bahan farmasi yaitu gom arab dan sintesis seperti dispersi cair dari tragakan, natrium alginat, metal selulosa, dan natrium karboksimetil selulosa. Aliran pseudoplastis diperlihatkan oleh polimer – polimer dalam larutan , hal ini berkebalikan dengan system plastis, yang tersusun dari

partikel – partikel tersuspensi dalam emulsi. Kurva untuk aliran pseudoplastis dimulai dari (0,0) , tidak ada yield value dan bukan suatu harga tunggal.3. Aliran DilantanAliran Dilatan terjadi pada suspensi yang memiliki preentase zat padat terdispersi dengan konsentrasi tinggi. Terjadi peningkatan daya hambat untuk mengalir ( viskositas ) dengan meningkatnya rate of shear . Pada keadaan istirahat, partikel – partikel tersebut tersusun rapat dengan volume antar partikel pada keadaan minimum.DAFTAR PUSTAKA

1. Martin, A.N., J. Swarbrick, A. Cammarata. 2006. Physical Pharmacy, 5th ed. Philadelphia : Lea & Febiger2. http://farmasiforyou.wordpress.com/2008/11/24/rheologi/3. http://pescaprae.blogspot.com/2009/05/jenis-koagulan.html4. Lecture Note “ Rheologi “ by Dr.rer.nat. Sundani Nurono Soewandhi, School of Pharmacy ITB

RHEOLOGI1.    Latar BelakangRheologi berasal dari bahasa yunani mengalir (rheo) dan logos (ilmu). Digunakan istilah ini untuk pertama kali oleh Bingham dan Croeford untuk menggunakan aliran cairan dan deformasi dari padatan.Rheologi erat kaitannya dengan viskositas. Viskositas merupakan suatu pernyataan tahanan dari suatu cairan untuk mengalir; semakin tinggi viskositas, semakin besar tahanannya untuk mengalir. Viskositas dinyatakan dalam simbol η.Prinsip dasar rheologi telah digunakan dalam penyelidikan zat,tinta,berbagai adonan,bahan-bahan untuk pembuat jalan,kosmetik,produk hasil peternakan,serta sediaan-sediaan farmasi.1.    RHEOLOGIRheologi adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan aliran cairan dan deformasi dari padatan. Rheologi mempelajari hubungan antara tekanan gesek (shearing stress) dengan kecepatan geser (shearing rate) pada cairan, atau hubungan antara strain dan stress pada benda padat. Rheologi erat kaitannya dengan viskositas.Rheologi sangat penting dalam farmasi karena penerapannya dalam formulasi 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 krim kosmetik, pasta, dan lotion harus mampu menghasilkan suatu produk yang mempunyai konsistensi dan kelembutan yang dapat diterima oleh konsumen. Selain itu, prinsip rheologi digunakan juga untuk karakterisasi produk sediaan farmasi (dosage form) sebagai penjaminan kualitas yang sama untuk setiap batch. Rheologi juga meliputi pencampuran aliran dari bahan,pemasukan ke dalam

wadah,pemindahan sebelum digunakan,penuangan, pengeluaran dari tube, atau pelewatan dari jarum suntik. Rheologi dari suatu zat tertentu dapat mempengaruhi penerimaan obat bagi pasien, stabilitas fisika obat, bahkan ketersediaan hayati dalam tubuh (bioavailability). Sehingga viskositas telah terbukti dapat mempengaruhi laju absorbsi obat dalam tubuh.Sifat-sifat rheologi dari sistem farmaseutika dapat mempengaruhi pemilihan alat yang akan digunakan untuk memproses produk tersebut dalam pabriknya. Lebih-lebih lagi tidak adanya perhatian terhadap pemilihan alat ini akan berakibat diperolehnya hasil yang tidak diinginkan. Paling tidak dalam karakteristik alirannya. Aspek ini dan banyak lagi aspek-aspek rheologi yang diterapkan dibidang farmasi.Ada beberapa istilah dalam rheologi ini :•    Rate of shear (D) dv/dr untuk menyatakan perbedaan kecepatan (dv) antara dua bidang cairan yang dipisahkan oleh jarak yang sangat kecil (dr). •    Shearing stress (τ atau F ) F’/A untuk menyatakan gaya per satuan luas yang diperlukan untuk menyebabkan aliranF’/A = η dv/drη = (F’/A) / (dv/dr)= F / G

Penggolongan sistem cair menurut tipe aliran dan deformasinya ada dua yaitu: a)    Sistem Newtonb)    Sistem Non NewtonPemilihan bergantung pada sifat-sifat alirannya apakah sesuai dengan hukum aliran dari newton atau tidak.

A.    Sistem NewtonPada cairan Newton, hubungan antara shearing rate dan shearing stress adalah linear, dengan suatu tetapan yang dikenal dengan viskositas atau koefisien viskositas. Tipe alir ini umumnya dimiliki oleh zat cair tunggal serta larutan dengan struktur molekul sederhana dengan volume molekul kecil. Tipe aliran yang mengikuti Sistem Newton, viskositasnya tetap pada suhu dan tekanan tertentu dan tidak tergantung pada kecepatan geser, sehingga viskositasnya cukup ditentukan pada satu kecepatan geser. B.    Sistem Non Newton Pada cairan non-Newton, shearing rate dan shearing stress tidak memiliki hubungan linear, viskositasnya berubah-ubah tergantung dari besarnya tekanan yang diberikan. Tipe aliran non-Newton terjadi pada dispersi heterogen antara cairan dengan padatan seperti pada koloid, emulsi, dan suspense cair,salep. Ada 3 jenis tipe aliran dalam sistem Non-Newton, yaitu : PLASTIS, PSEUDOPLASTIS, dan DILATAN.

    Aliran PlastisKurva aliran plastis tidak melalui titik (0,0) tapi memotong sumbu shearing stress (atau auakan memotong jika bagian lurus dari kurva tersebut diekstrapolasikan ke

sumbu) pada suatu titik tertentu yang dikenal dengan sebagai harga yield. Cairan plastis tidak akan mengalir sampai shearing stress dicapai sebesar yield value tersebut. Pada harga stress di bawah harga yield value, zat bertindak sebagi bahan elastis (meregang lalu kembali ke keadaan semula, tidak mengalir).U = ( F – f ) / G U adalah viskositas plastis, f adalah yield value Aliran plastis berhubungan dengan adanya partikel-partikel yang tersuspensi dalam suspensi pekat. Adanya yield value disebabkan oleh adanya kontak antara partikel-partikel yang berdekatan (disebabkan oleh adanya gaya van der Waals), yang harus dipecah sebelum aliran dapat terjadi. Akibatnya, yield value merupakan indikasi dari kekuatan flokulasi. Makin banyak suspensi yang terflokulasi, makin tinggi yield value-nya. Kekuatan friksi antar partikel juga berkontribusi dalam yield value. Ketika yield value terlampaui (shear stress di atas yield value), sistem plastis akan menyerupai sistem newton

    Aliran PseudoplastisAliran pseudoplastis ditunjukkan oleh beberapa bahan farmasi yaitu gom alam dan sisntesis seperti dispersi cair dari tragacanth, natrium alginat, metil selulosa, dan natrium karboksimetil selulosa. Aliran pseudoplastis diperlihatkan oleh polimer-polimer dalam larutan, hal ini berkebalikan dengan sistem plastis, yang tersusun dari partikel-partikel tersuspensi dalam emulsi. Kurva untuk aliran pseudoplastis dimulai dari (0,0) , tidak ada yield value, dan bukan suatu harga tunggalViskositas aliran pseudoplastis berkurang dengan meningkatnya rate of shear. Rheogram lengkung untuk bahan-bahan pseudoplastis ini disebabkan adanya aksi shearing terhadap molekul-molekul polimer (atau suatu bahan berantai panjang). Dengan meningkatnya shearing stress, molekul-molekul yang secara normal tidak beraturan, mulai menyusun sumbu yang panjang dalam arah aliran. Pengarahan ini mengurangi tahanan dari dalam bahan tersebut dan mengakibatkan rate of shear yang lebih besar pada tiap shearing stress berikutnya.FN = η’ GEksponen N meningkat pada saat aliran meningkat hingga seperti aliran newton. Jika N=1 aliran tersebut sama dengan aliran newton.

    Aliran DilatanAliran dilatan terjadi pada suspensi yang memiliki presentase zat padat terdispersi dengan konsentrasi tinggi. Terjadi peningkatan daya hambat untuk mengalir (viskositas) dengan meningkatnya rate of shear. Jika stress dihilangkan, suatu sistem dilatan akan kembali ke keadaan fluiditas aslinya.Pada keadaaan istirahat, partikel-partikel tersebuat tersususn rapat dengan volume antar partikel pada keadaan minimum. Tetapi jumlah pembawa dalam suspensi ini

cukup untuk mengisi volume ini dan membentuk ikatan lalu memudahkan partikel-partikel bergerak dari suatu tempat ke tempat lainnya pada rate of shear yang rendah. Pada saat shear stress meningkat, bulk dari system itu mengembang atau memuai (dilate). Hal itu menyebabkan volume antar partikel menjadi meningkat dan jumlah pembawa yang ada tidak cukup memenuhi ruang kosong tersebut. Oleh karena itu hambatan aliran meningkat karena partikel-partikel tersebut tidak dibasahi atau dilumasi dengan sempurna lagi oleh pembawa. Akhirnya suspense menjadi pasta yang kaku2. PENERAPAN RHEOLOGI DALAM FARMASI1.    Cairan dapat diterapkan pada :a.    Pencampuranb.    Pengurangan ukuran partikel dari sistem sistem dispersi dengan shearc.    Pelewatan melalui mulut, penuangan, pengemasan dalam botol, pelewatan melalui jarum suntikd.    Perpindahan cairane.    Stabilitas fisik sistem dispersi 2.    Semi solid diterapkan pada :a.    Penyebaran dan pelekatan pada kulitb.    Pemindahan dari wadah/tubec.    Kemampuan zat padat untuk bercampur dengan cairan-cairand.    Pelepasan obat dari basisnya3.    Padatan diterapkan pada :a.    Aliran serbuk dari corong ke lubang cetakan tablet/kapsulb.    Pengemasan serbuk/granul4.    Pemprosesan diterapkan pada :a.    Kapasitas produksi alatb.    Efisiensi pemrosesan2.1  Sifat Rheologi Dalam Suspensi    Viskositas dari suatu suspensi apabila mempengaruhi pengendapan dari partikel-partikel zat terdispersi perubahan dalam sifat-sifat aliran dari suspensi bila wadahnya dikocok dan bila produk  tersebut dituang dari botol, dan kualitas penyebaran dari cairan ( lotio ) bila digunakan untuk suatu bagian permukaan yang akan diobati. Pertimbangan rheologi juga penting dalam pembuatan suspensi.    Satu-satunya shear yang terjadi dalam suatu suspensi pada penyimpanan adalah lantaran pengendapan dari partikel-partikel yang tersuspensi; Gaya ini diabaikan dan bisa dibuang. Tetapi jika wadah dikocok dan produk dituang dari botol, terdapat laju shearing yang tinggi. Zat pensuspensi yang ideal harus mempunyai viskositas yang tinggi  pada shear yang dapat diabaikan, yakni selama penyimpanan; dan zat pensuspensi itu harus mempunyai viskositas yang rendah pada laju shearing yang tinggi, yakni ia harus bebas mengalir selama pengocokan, penuangan, dan penyebarannya ini. Gliserin yang merupakan cairan Newton termasuk dalam grafik

untuk pembanding. Viskositasnya sesuai untuk partikel-partikel yang mensuspensi, tapi terlalu tingii untuk dituangkan dengan mudah dan untuk disebarkan pada kulit. Lebih-lebih lagi, gliserin menunjukkan sifat melekat (tackiness stickiness) yang tidak diinginkan dan ia terlalu higroskopik untuk digunakn dalam bentuk tidak diencerkan. Kurva dalam gambar 1 diperoleh menggunakan viskometer Stormer yang sudah dimodifikasi .    Suatu zat pensuspensi yang tiksotropik seperti juga pseudoplastik harus terbukti berguna karena ia membentuk gel pada pendiaman dan menjadi cair jika digoyangkan. Gambar 2 menunjukkan kurva konsistensi untuk bentonit, veegum, dan suatu kombinasi dari bentonit dan natrium karboksimetil selulosa ( CMC ). Bentuk histeresis dari bentonit sangat terkenal. Veegum juga menunjukkan tiksotropi yang dapat dipertimbangkan, baik jika dites dengan membalikkan suatu bejana yang mengandung dispersi maupun jika dianalisis dalam suatu viskometer putar. Jika dispersi bentonit dan CMC dicampur, kurva yang dihasilkan menunjukkan karakteristik tiksotropik maupun pseudoplastik. Kombinasi seperti ini harus menghasilkan suatu medium pensuspensi yang sangat baik.2.2  Sifat Rheologi Dalam Emulsi    Produk yang diemulsikan mungkin mengalami berbagai shear-stress selama pembuatan atau penggunaanya. Pada kebanyakan proses ini sifat aliran produk akan menjadi sangat penting untuk penampilan emulsi yang tepat pada kondisi penggunana dan pembuatannya. Jadi penyebaran produk dermatologik dan produk kosmetik harus dikontrol agar didapat suatu preparat yang memuaskan. Aliran emulsi parenteral melalu jarum hipodermik, pemindahan suatu emulsi dari botol atau tube, dan sifat dari satu emulsi dalam berbagai proses penggilingan yang digunakandalam pembuatan produk ini secara besar-besaran, menunjukkan perlunya karakteristik aliran yang tepat.    Kebanyakan emulsi, kecuali emulsi encer, menunjukkan aliran non Newton yang mempersulit interpretasi data dan perbandingan kuantitatif antara sistem-sisten dan formulasi-formulasi yang berbeda.    Faktor-faktor yang berhubungan dengan fase terdispersi meliputi perbandingan dengan fase terdispers meliputi perbandingan volume fase, distribusi ukuran partikel, dan viskositas dari fase dalam itu sendiri. Jadi, jika konsentrasi volume dari fase terdispers rendah (kurang dari 0,05), sistem tersebut adalah Newton. Dengan naiknya konsentrasi volume, sistem tersebut menjadi lebih tahan terhadap aliran dan menujukkan karekteristik aliran pseudoplastis. Pada konsentrasi yang cukup tinggi, terjadi aliran plastis. Jika konsentrasi volume mendekati 0,74, mungkin terjadi inversi dengna berubahnya viskositas secara nyata. Pengurangan ukuran partikel rata-rata akan menaikkan viskositas. Makin  luas distribusi ukuran partikel, makin rendah viskositasnya jika dibandingkan dengan sistem yang memiliki ukuran partikel rata-rata serupa tetapi dengan distribusi ukuran partikel yang lebih sempit.    Sifat utam fase kontinu yang mempengaruhi sifat-sifat alira dari sustu emulsi

adalah bukan pada viskositasnya. Tetapi efek viskositas dari fase kontinu mungkin lebih besar dari yang diramalkan dengan menentukan viskositas bulk dari fase kontinu itu sendiri. Ada indikasi bahwa viskositas dari suatu lapisn cair yang tpis, katakanlah 100 – 200 A adalah beberapa kali harga viskositas dari cairan bulk. Oleh karena itu viskositas yang lebih tinggi bisa terdapat pada emulsi yang mempunyai konsentrasi tinggi, jika ketebalan fase kontinu antara tetesan-tetesan yang berdekatan mendekati dimensi ini. Pengurangn viskositas dengan penaikan shear sebagian bisa disebabkan oleh penurunan viskositas dari fase kontinu karena jarak pemisahan antara bola-bola yang meningkat.    Komponen ketiga yang mungkin mempengaruhi vskositas emulsi adalah zat pengemulsi. Tipe zat akan mempengaruhi flokulasi partikel dan daya tarik-menarik antarpartikel, dan ini, sebaliknya akan mengbuah aliran. Tambahan pula, untuk sistem apa saja, makin tinggi konsentrasi zat pengemulsi, akan makin tinggi pula viskositas produk tersebut. Sifat-sifat fisika dari lapisan dan sifat-sifat listriknya juga merupakan faktor yang bermaknanya.

2.3  Sifat Rheologi Dalam Semisolid

    Pembuat salep farmasetis dan krim kosmetik menyadari adanya keinginan untuk mengontrol konsistensi bahan non-Newton.    Insrumen yang paling baik untuk menentukan sifat-sifat rheologi dari semisolid di bidang farmasi adalah viskometer putar (rotational viscometer). Untuk  analisis semisolid yang berbentuk emusi dan suspensi digunakan  cone-plate viscometer. Viscometer Stormer terdiri dari cup yang stationer dan bob yang berputar, dan alat ini juga baik untuk semisolid.    Kurva konsistensi untu basis salep yang dapat mengemulsi, petrolatum hidrofilik dan petrolatum hidrofilik yang telah dicampur dengan air, terlihat pada gambar 3. Akan terlihat bahwa penambahan air ke dalam petrolatum hidrifilik menunrunkan yielpoint (perpotongan antara ekstrapolasikurva menurun dan sumbu horizontal, muatan dalam gram). Dari 520 sampai 340 gram. Viskositas plastis (kebalikan dari kemiringan kurva yang menurun ke bawah) dan tiksotropi ( dareah lengkung histeresis) ditingkatkan dengan penambahan air ke dalam Petrolatum Hidrifilik.

    Efek temperatur terhadap konsistensi dari suatu basis salep dapat dianalisis menggunakan suatu viskometer putar yang didesain dengan tepat. Gambar 4 dan gambar 5 menunjukkan perubahan viskositas plastis dan tiksotropi dari petrolatum dan plastibase sebagai fungsi dari temperatur. Viskometer Stormer yang dimodifikasi digunakan untuk memperoleh kurva-kurva ini. Seperti terlihat pada gambar 4, kedua basis menunjukkan koefisien temperatur dari viskositas plastis yang sama. Hasil ini merupakan suatu kenyataan bahwa basis tersebut mempunyai derajat kelembutan

(sofness) yang hampir sama jika diraba diantara dua jari. Kurva “Yield Value” terhadap temperatur ternyata mengikuti pola hubungan yang hampir sama. Kurva pada gambar 5 memperlihatkan dengan jelas perubahan tiksotropi terhadap temperatur yang membedakan kedua basis tersebut ( Petrolatum dan Plastibase). Karena merupakan suatu akibat dari struktur gel, gambar 5 menunjukkan bahwa matriks malam (wax) dari Petrolatum kemungkinan besar pecah dengan naiknya temperatur, sedangkan struktur resin dari Plastibase tahan terhadap perubahan temperatur pada percobaan tersebut.    Temperatur ( 0C)

    Berdasarkan data dan kurva seperti ini, ahli farmasi dalam laboratorium pengembangan dapat memformulasi salep dengan karekteristik konsistensi yang lebih diinginkan, para pekerja pada bagian produksi dapat mengontrol keseragaman dari produk akhir yang lebih baik, dan ahli dermatologi dan pasien dapat mengandalkan adanya suatu basis yang menyebar secara merata dan halus pada berbagai iklim, tapi melekat baik pada daerah dimana obat itu bekerja dan tidak sulit untuk dihilangkan sesudah obat tersebut digunakan.

2.4  Sifat Aliran Pada Serbuk

    Serbuk bulk agak analog dengan cairan non Newton, menunjukkan aliran plastik dan kadang-kadang dilatansi, partikel-partikel dipengaruhi oleh gaya tarik menarik sampai derajat  yang bervariasi. Oleh karena itu, serbuk bisa jadi mengalir bebas (free-flowing) atau melekat. Dalam pengertian khusus yaitu ukuran partikel porositas dan kerapatan, dan kehalusan permukaan. Sifat-sifat dari zat padat yang menentukan besarnya interaksi partikel-partikel.    Akan halnya partikel-partikel yang relati kecil (kurang dari 10µm), aliran partikel melalui lubang dibatasi karena gaya lekat antara partikel besarnya sama dengan gaya gravitasi. Karena gaya yang terakhir ini merupakan fungsi dari garis tengah yang di naikkan pangkat tiga, gaya-gaya tersebut menjadi lebih bermakna apabila ukuran partikel meningkan dan aliran dipermudah. Laju aliran maksimum dicapai setelah aliran berkurang apabila ukuran partikel mendekati besarnya lubang tersebut. Jika suatu serbuk mengandung sejumlah partikel-partikel kecil, sifat-sifat aliran serbuk bisa diperbaiki dengan menghilangkan “fines” atau mengadsorbsinya pada partikel-partikel yang lebih besar. Kadang kadang, aliran yang jelek bisa diakibatkan karena adanya kelembapan dalam hal mana pengeringan partikel-partikel akan mengurangi lekatnya partikel-partikel tersebut.    Partikel-partikel panjang atau plat cenderung untuk mengepak walaupun dengan sangat longgar sehingga memberikan serbuk yang mempunyai porositas tinggi. Partikel-partikel dengan kerapatan tinggi dan porositas dalam rendah cenderung untuk mempunyai sifat-sifat bebas mengalir. Ini dapat dikurangi  dengan kasarnya permukaan, yang cenderung mengakibatkan karakteristik aliran yang jelek

disebabkan oleh gesekan dan kelekatannya.    Serbuk bebas mengalir berciri khas menyerupai debu, yang disebut dustibility, suatu batasan yang berarti kebalikan dari kelekatan (stickiness). Likopodium menunjukkan derajat dustibility yang terbesar, jika likopodium diberi angka dustibility (sebarang) 100%, serbuk talk mempunya harga 57%, tepung kentang 27%, arang halus 23%, kalomel yang ditumbuk halus mempunyai dustibility 0,7%. Harga-harga ini harus berhubungan dengan keseragaman menyebarnya serbuk yang ditaburkan bila digunakan ke kulit, dan daya lekat, suatu ukuran kekohesifan partikel dari suatu serbuk yang dikeraskan (compacted powder), adalah penting dalam aliran serbuk melalui mesin pengisi dan dalam pelaksanaan mesin kapsul otomatis.    Serbuk yang mengsalir tidak baik atau granulat memberikan banyak kesulitan pada industri farmasi. Produksi unit sediaan tablet yang seragam terbukti bergantung pada beberapa sifat granulat. Jika ukuran granular berkurang, variasi berat tablet  pun berkurang. Variasi berat minimum dicapai pada granul yang mempunyai garis tengah 400 sampai 800 µm. Jika ukuran granul dikurangi lagi, granul mengalir kurang bebas dan variasi berat granul meningkat. Distribusi ukuran partikel mempengaruhi aliran dalam dan pemisahan dari suatu granulat.    Aliran dalam dan granule demixing (yakni kecendrungan serbuk untuk memisah menjadi lapisan-lapisan dengan ukuran berbeda) selama mengalir melalui corong (hopper) membantu penurunan berat teblet selama bagian terakhir dari periode kompresi. Laju alirann dari suatu granulat tablet meningkat denagan meningkatnya jumlah fines yang di tambahkan. Kenaikan jumlah pelincir juga menaikkan laju aliran, dan kombinasi dari pelincir serta penghalus (fines) tampak mempunyai aksi sinergistik.     Gaya gesekan pada serbuk renggang dapat diukur dengan sudut istirahat (angle of repose), ø. Ini adalah sudut maksimum yang mungkin terdapat antara permukaan dari setumpuk serbuk dan bidang horizontal. Jika ditambahkan bahan lebih banyakketumpukan tersebut, maka serbuk tersebut akan tuyrun ke berbagai sisi sampai gesekan timbal balik dari partikel-partikel tersebut yang menghasilkan suatu permukaan pada sudut ø ada dalam keseimbangan denagn gaya gravitasi. Tangen sudut istirahat sama dengan koefisien gesekan antara partikel-partikel tersebut.        Tan ø  =  µ     Jadi, makin kasar dan makin tidak beraturan permukaan dari partrikel, akan makin tinggi sudut istirahatnya. Sudut istirahat terutama merupakan suatu fungsi  dari kekasaran permukaan. Dengan menggunakan batch-batch pasir dengan ukuran yang berdekatan, yang dipisahkan ke dalam ukuran yang berbeda, dibuktikan bahwa dengan meningkatkan bentuk yang semakin jauh dari bentuk bola, sudut istirahat meningkat sedang kerapatan bulk dan kemampuan alir (flowability) berkurang.    Untuk memperbaiki karakteristik aliran, seringkali ditambahkan pelincir (glidant) pada serbuk granular. Contoh glidant yang umum digunakn adalah magnesium stearat, amilum dan talk. Dengan menggunakan suatu pencatat pengukuran aliran

serbuk, yang mengukur berat serbuk yang mengalir per satuan waktu melalui lubang corong (hopper), konsentrasi pelincir optimum adalah 1% atau kurang. Di atas kadar ini, biasanya teramati penurunan dalam laju aliran. Ditemukan tidak  shear cel dan tensile tester.     Sudut istirahat dari granulat sulfhatiazol sebagai suatu fungsi ukuran partikel rata-rata, adanya pelumas, dan penambahan penghalus (fines) ke dalam campuran. Pada umumnya sudut istirahat meningkat dengan berkurangnya ukuran partikel. Penambahan talk dalam konsentrasi rendah mengurangi sudut istirahat, tapi pada konsentrasi yang lebih tinggi talk akan menaikkan sudut tersebut. Penambahan fines yakni : partikel-partikel yang lebih kecil dari mesh 100 ke dalam granul kasar menghasilkan kenaikan sudut istirahat yang nyata.    Kemampuan serbuk untuk mengalir merupakan satu diantara faktor-faktor yang termasuk dalam pencampuran bahan-bahan yang berbeda untuk membentuk suatu campuran serbuk. Pencampuran, dan pencegahan ketidakcampuran, merupakan suatu pekerjaan farmasetis yang penting dalam pembuatan bentuk-bentuk sediaan umumnya, termasuk tablet dan kapsul. Faktor-faktorblain yang mempengaruhi proses pencampuran adalah agregasi partikel, ukuran, bentuk, perbedaan kerapatan, dan adanya muatan listrik statis

RHEOLOGYRheologi berasal dari bahasa Yunani yaitu rheo dan logos. Rheo berarti mengalir, dan logos berarti ilmu. Sehingga rheologi adalah ilmu yang mempelajari tentang aliran zat cair dan deformasi zat padat. Rheologi erat kaitannya dengan viskositas. Viskositas merupakan suatu pernyataan tahanan dari suatu cairan untuk mengalir; semakin tinggi viskositas, semakin besar tahanannya untuk mengalir. Viskositas dinyatakan dalam simbol η.

Contoh penerapan rheologi dapat dilihat dalam :

Makanan                                     : Mayones, Krim Salad, Industri Susu.

Produk perawatan tubuh     : Krim, Lotion.

Farmasi                                       : Salep, Krim, Anastetik.

Ilmu kedokteran                    : Darah

Agrochemical                          : Pestisida.

B.      Emulsi Sebagai Produk

Laju alir emulsi merupakan hal yang penting disamping sifat fisik. Karenanya kemampuan untuk mengukur, melakukan penyesuaian, dan mengetahui bahan yang akan digunakan sangat penting untuk diketahui. Penerapannya dapat dilihat dalam proses manufaktur. Seperti dalam proses pencampuran, pemompaan, pengisian packing emulsi, dll.

Dari segi kualitatif emulsi mencakup mulai dari bahan dengan viskositas rendah, susu-seperti pada fluida Newtonian melewati campuran yang tebal, campuran ini berupa bahan dalam pembentukan krim, dimana dari segi pergerakan semakin ke atas akan menjadi semakin tebal. Krim merupakan salah satu bahan yang menekankan pada hasil. Dari segi mikrostruktur salah satu elemen yang umum adalah kepemilikan fasa kontinyu bersamaan dengan fasa liquid sebagai deformable droplet. Permukaan antar droplet menjadi sumber stabilitas dengan kata lain sistem yang tidak stabil dengan banyak cara dapat melindungi internal liquid dari gradient kecepatan pada fase kontinyu. Beberapa kondisi dapat dipertimbangkan dalam hal ini “kekakuan” yang efektif dari permukaan atau bagian dalam viskositas yang sangat tinggi sehingga sistem berperilaku seperti pada disperse partikel padat. Ini merupakan salah satu contoh kecil dari sub micron droplet.

C.        Emulsi dalam Hubungannya dengan Rheologi

Emulsi merupakan bentuk yang paling sederhana antara sistem dua fasa yang mengandung cairan yang tidak saling larut. Dimana salah satu terdispersi ke yang lain baik dalam bentuk mikroskopik atau sub-mikroskopik droplet. Dua fase tersebut selalu dalam fase air dan fase minyak yang menghasilkan o/w ataupun w/o emulsion. Sehingga, kehadiran emulsifier sebagai stabilizer untuk menggabungkan dua fase yang terpisah penting untuk meberikan kontribusi pada laju alir didalam sistem.

Banyak contoh yang ada untuk emulsi o/w, w/o, bahkan untuk o/o. bagaimanapun besarnya kemungkinan untuk mendefinisikan emulsi tetap saja membuat rheologi menjadi bagian dari deformable partikel dalam fase kontinyu. Hal ini memuat salah satu keekstriman dimana sistim yang berada di bagian dalam fase dispersi merupakan cairan dengan laju alir yang rendah

sehingga kemungkinan sistem tersebut akan lebih rendah dari fase kontinyu. Dengan permukaaan yang distabilkan dengan stabilizer yang cocok.

Emulsi mungkin diharapkan sebagai produk akhir dalam industri manufaktur. Atau bisa jadi emulsi merupakan bentuk intermedit yang penting. Polimerisasi emulsi merupakan rute yang popular dalam industry polimer, dan bentuk emulsi termasuk rheologi mengarahkan bentuk patikel polimer.

Emulsi juga bisa jadi sebagai titik awal pembuatan seperti pada produk susu. Selanjutnya diharapkan sifat rheologi dapat mencari seperti krim dalam konsentrasi, dan bentuk partikl pada spray drying. Hal tersebut merupakan cabang rheologi. Dengan kata lain, seperti pada darah sifat emulsi menjadi menarik.

Pada produk yang kompleks sperti pada skin lotion, droplet emulsi hanya merupakan bagian bentuk dari produk yang engandung polimer, partikel, dan konsentrat struktur surfaktan. Pengertian mengenai peran patrikular masing-masing komponen di atas penting untuk membantu memahami keseluruhan rheologi. Khususnya bila droplet mengalami perubahan dari waktu ke waktu karena coalescence ataupun disproponasi.

Tentu saja pada emulsi yang kompleks komposisi dari fasa kontinyu mungkin saja tidak diketahui lebih lanjut. Bahkan tampak menjadi emulsi yang sederhana, excess emulsifier ditampilkan dalam fase kontinyu yang mungkin berasosiasi dalam struktur tipe micellar yang dapat menunjukkan dampak awal dari laju alir secara keseluruhan. Pada kenyataannya, emulsi yang kompleks dengan penambahan bahan partisi diantara fase kontinyu dan fase dispersi, dan kemungkinan membentuk multilapisan emulsifier. Salah satu cara untuk membelit komplektisitas dan menetapkan komposisi fasa dengan cara sentrifugasi atau ultrasentifugasi emulsi. Hal ini memungkinkan untuk menetapkan komposisi dari fase kontinyu. Pegerjaan lebih lanjut dibutukan untuk menetapkan droplet secara alami dan lapisan emulsifier, tapi hal ini hanya bias dilakukan dalam skala mikroskopik.

D.        Tipe Spesifik Aliran

Ada dua tipe aliran dasar dengan perpindahan relatif dari partikel cair yang berdekatan, yang disebut dengan laju shear dan extensional. Dalam laju shear elemen cair mengalir diatas satu sama lain, dengan arah aliran yang berbeda. Sedangkan pada laju extensional mengalir ke arah atau menjauh dari masing-masing satu dengan yang lain.

Laju alir sebagai hasil dari peningkatan gaya ketika laju alir ditingkatkan sedangkan untuk memberikan gaya laju alir dikurangi ketika viskositas ditingkatkan.

Bentuk sederhana dari laju shear elemen cair mengalir diatas satu sama lain, dengan arah aliran yang berbeda. Sedangkan pada laju extensional mengalir ke arah atau menjauh dari masing-masing satu dengan yang lain.

Shear stress merupakan unit laju alir dibagi jarak atau meter per sekon/meter sehingga satuannya mejadi s-1. Shear stress gaya per satuan area merupakan unit newton per meter, N m-2, tapi dalam sistem SI stress seperti tekanan merupakan unit Pascal (Pa).

Nilai yang mendekati perhitungan shear rate yang diperoleh meluas dan merupakan variasi dari berbagai kondisi penting untuk emulsi. Salah satu contohnya adalah laju alir rata-rata cairan yang melewati pipa dibagi dengan radius pipa, atau laju alir dari lapisan yang berpindah dibagi radiusnya.

Unit-unit yang akan sering digunakan dapat dilihat pada table 2. Dengan menggunakan diagram yang sama kita juga dapat mencari nilai deformasi. Dimana deformasi yang dinyatakan dengan δ (delta) merupakan kelanjutan dari V=dγ/dt dan ỳ= dV/dh yang disebut dengan shear rate. Dot diatas symbol deformasi digunakan untuk menandakan fungsi diffrensial berdasarkan waktu dan mengikuti persamaan newton. Karenanya γ merupakan jumlah shear dan ỳ merupakan laju  shear atau shear rate dapat dinyatakan dengan dγ/dt yang disebut dengan rate of strain.

Walaupun pada prakteknya lebih baik bila menuliskan laju shear untuk mencirikan dari laju extensional tetap saja agar lebih mudah hanya dinyatakan dengan viskositas.

Symbol γ (gamma) merepresentasikan deformasi pada simple shear dimana pada gambar terlihat shear stress σ (sigma) juga digambarkan.

Dengan cara yang sama untuk perluasan ukuran unaxial sesuai deformasi dinyatakan dengan ε (epsilon) dan stress σe seperti yang ditunjukkan pada gambar 4 digunakan untuk fluida Newtonian. Dalam persamaan sederhana dapat dinyatakan dengan :

σ=ηγ                                        ………..(1)

Untuk perluasan extensional atau stretching flow equivalen dengan symbol σe έ dan ηe sehingga untuk fluida Newtonian dapat dinyatakan dengan :

σe= ηe έ                                   ………..(2)

dan viskositas (evaluasi  ), sehingga

Untuk cairan berkekuaten rendah,  adalah penyederhanaan dari n.

E.        Pipa viscometer

Pipa viscometer menggunakan banyak bentuk, tetapi kesemuanya haruslah memberi pressure drop P sebagai fungsi laju alir Q  untuk kondisi dimana pipa memiliki panjang yang cukup untuk dapat mengabaikan efek masuk dan efek keluar, kira-kira  . Dalam kasus ini kita dapat menghitung viskositas sebagai fungsi   . Sehingga

Sehingga viskositas 𝛈 kemudian diperoleh

Dimana untuk cairan berkekuatan rendah    adalah penyederhanaan dari  .

F.        Slip dan efek masalah lain dari rheometers

Permasalahan lebih lanjut, saat emulsi mencair, meningkat karena droplet berpindah mendekati dinding yang selalu cenderung bergerak ke arah dinding. Peringatan khusus telah diberikan oleh Gallegos dan Franco untuk memmasukkan efek dalam reologi, misal reologi makanan, kosmetik dan farmasi. Semua materi ini akan didiskusikan dan diterangkan/dijelaskan lebih lanjut oleh Barnes.

Solusi lain untuk permasalahan ini lebih lama dalam penyelesaiannya tetapi lebih efektif. Ini menggunakan ukuran geometri dan akstrapolasi untuk mendapatkan hasil ukuran yang tak tentu. Lihat Barners untuk lebih detailnya. 

G.        Jenis Viscometer Laboratorium yang Dijual Bebas/Komersial

Standar viscometer laboratorium mempunyai range 0,1-1000 s-1. Yang termasuk didalamnya adalah :

Brookfield DV3

HaakeVT7, VT500/550, RV1

Bohlin Visco 88

Rhcometrics RM 180, 265

Reologica ViscoCheek

Physica MC1

Jenis-jenis keluaran : viskositas/sear rete sebagai fungsi watku, agar kurva aliran umum dan thixotropy dapat dipelajari sebagai renge temperature biasanya antara -10 – 1000C.

H.        Viskositas Emulsi

Kita akan mempertimbangkan jenis-jenis dari kurva alir dengan menggunakan viscometer di atas, ketika beberapa benda telah dihilangkan harus memberikan alas an pada kita/harus ada alasannya.

Kurva alir yang paling sederhana ditemukan pada dilute emulsi/emulsi yang lemah,jika kita memplotkan dasar ukuran parameter dari shear rate/sheer stress, kita akan mendapatkan hubungan garis lurus seperti ilustrasi pada figure 8. Data ini mungkin diplotkan kembali sebagai viskositas (sheer stress dibagi shear rate) sebagai fungsi shear rate dan tentu saja viskositas tidak tergantung shear rate, emulsi Newtonian pada fig.9

Jika kita meningkatkan konsentrasi fase minyak untuk model emulsi kita, kita melihat adanya emulsi yang non-Newtonian. Pertama jika kita mengulangi plit pertama kita, kita masih dapat melihat macam-macam respon linear jika kita pemplotkan data di atas range 300-3500 s-1, tetapi sekarang kurva ini bergeser secara vertical dan kita melihat apa yang tampak dalam intersep pada axis. Ini disebut Bingham behavior dan dikarakteristikan sebagai yield stress (ekstrapolasi intersep) dan plastic viscosity lihat slope kurva fig.10.

I.          Shear Rate Suatu Bahan

Ukuran dari aliran bahan dari beberapa cairan dibagi menjadi dua sifat yaitu linier dan non linier (lihat Barnes et al [15]). Untuk deskripsi detailnya dari subject ini.

Pembentukan diukur sampai di bawah tegangan, tekanan, pemotongan aliran dimana Rheologi bahan dari emulsi sedang diukur bukan sebuah fungsi dari menentukan variable ini, tetapi hanyalah fungsi dari frekuensi dan waktu (seperti temperature tertentu dan beberapa tekanan tinggi).

J.         Pertimbangan Detail Dari Tipe Viscometer

Viscometer adalah alat yang dapat diaplikasikan salah satunya adalah sebuah gaya dan ukuran sebuah kecepatan , atau dapat diaplikasikan sebuah kecepatan dan ukuran gaya untuk atau membuat sebuah geometri sederhana. Ini boleh menjadi sebuah viscometer pipa U yang sederhana yang mengendalikan aliran laju dari satu posisi vertical ke yang lain.

K.        Kontrol Tegangan Berlebih Viskometer Komersial

Pada pertengahan 1970-an, sebuah generasi baru dari control tekanan rheometer dimulai untuk memperlihatkan diri sebagai acuan untuk melawan control tegangan type dari viscometer umumnya digunakan di dalam laboratorium (Lihat Barnes dan Bell [16]). Jck Deer dan koleganya di sebuah sekolah farmasi di London, yang menggunakan perbandingan udara dan sebuah pengendali udara turbin untuk melengkapi tenaga putaran telah dikembangkan pertama kali dari peralatan modern. Ini dianggap bahwa dengan beberapa peralatan aplikasi dari sebuah pengetahuan dan tekanan

control melengkapi rheologi dengan informasi penting dari bagian kritis di dalam lembar kurva CREEP.

L.         Evaluasi dan Komersialisasi Kontrol Tekanan Viskometer

Table 3 menunjukkan spesifikasi dari beberapa type control tekanan viscometer sebagai mereka telah evolusikan (telah mereka ubah pada 30 tahun terakhir ini). Ini adalah pembersihan bahwa sebuah kekaguman yang bertambah di dalam sensivitas  dan range yang telah dibawa, salah satunya yang istimewa adalah di dalam tenaga putaran minimum rendah (dan jadi menekan) dan kecepaan rotasi (dan jadi pemutus kecepatan) dapat dijangkau.

Tabel 3

Beberapa spesifikasi komersial rheometer pengontrol tekanan

waktu ~1970 ~1978 ~awal 1980 ~akhir 1980 ~1999

Type Data Rheometer udara turbin

Rheometer deer

Carrimed MidCarrimed CSL 100

TA Inst. AR 1000

Torque (N.m)

Minimal

Maximal 0,1

Reolution

Ang. Veloc. (rad/s)

Min ( Creep) - - - -

Maximal 50 50 50 50 100

Resolution - - -

Creep (strain)

Resolution 6,2x

maximal - - - - 1300

M.      Geometri Viskometer Kompleks

Ada sebuah nomor dari geometri viscometer popular menggunakan ukuran emulsi dimana pemutusan kecepatan tidak sama dimanapun. Dalam urutan untuk mengubah data experiment awal menjadi data pemutusan aliran (viskositas yang tidak ambigu).

Sebuah langkah perhitungan intermediet dibutuhkan (lihat Barness [17]), ini menggunakan sebuah assumsi tentang liquid, biasanya bahwa pada sebuah nilai particular dari pemutusan aliran, viskositas local/ shear rate data dapat dideskripsikan oleh sebuah tenaga rendah type sifat (power-low-type-behavior). Dimana slope dari Log kurva diberikan oleh “n”. (untuk kebenaran power-low-liquid) ini sama sebagai “n”, the power-low-indeks.

Mengikuti persamaan yang dibutuhkan untuk lubang besar silinder konsentrik, pararel plate geometrid an tube-tube digunakan sebagai viscometer. Pada sebuah kasus data viskositas yang diperbarui untuk sebuah perhitungan shear rate yang pasti pada beberapa fixed point di dalam geometrid an “n” diperbarui untuk basis pengukuran parameter

laporan viskositas dan rheology

Landasan TeoriViskositas adalah ukuran tahanan (resistensi) dari suatu cairan untuk mengalir. Rheologi berasal dari bahasa Yunani yaitu rheo dan logos. Rheo berarti mengalir, dan logos berarti ilmu. Sehingga rheologi adalah ilmu yang mempelajari tentang aliran zat cair dan deformasi zat padat. Rheologi erat kaitannya dengan viskositas. Viskositas merupakan suatu pernyataan tahanan dari suatu cairan untuk mengalir, semakin tinggi viskositas, semakin besar tahanannya untuk mengalir. Viskositas dinyatakan dalam simbol η.Dalam bidang farmasi, prinsip-prinsip rheologi diaplikasikan dalam pembuatan krim, suspensi, emulsi, losion, pasta, penyalut tablet, dan lain-lain. Selain itu, prinsip rheologi digunakan juga untuk karakterisasi produk sediaan farmasi (dosage form) sebagai penjaminan kualitas yang sama untuk setiap batch. Rheologi juga meliputi pencampuran aliran dari bahan, penuangan, pengeluaran dari tube, atau pelewatan dari jarum suntik. Rheologi dari suatu zat tertentu dapat mempengaruhi penerimaan obat bagi pasien, stabilitas fisika obat, bahkan ketersediaan hayati dalam tubuh (bioavailability). Sehingga viskositas telah terbukti dapat mempengaruhi laju absorbsi obat dalam tubuh.Dasar-dasar rheologiUmumnya polietilen hasil polimerisasi di plant diberi tambahan additive dan dipelletizing menjadi bentuk pellet. Pellet tersebut selanjutnya siap untuk diproses

menjadi berbagai macam bentuk seperti yang diinginkan dengan menggunakan mesin fabrikasi yang cocok. Selama fabrikasi plastik tersebut banyak dipengaruhi oleh kecepatan ekstrusi, setting temperature di tiap zone, melt pressure dll, yang kesemuanya sering disebut sebagai ‘processability’. Processability polietilen dari tinjauan rheologinya yaitu ilmu yang mempelajari aliran dan perubahan bentuk polietilen dalam keadaan lelehan serta sifat-sifat alirannya. Aliran dan perubahan bentuk viscoelastika. Kekentalan (viscosity)Fluida adalah persenyawaan yang mengalami deformasi (perubahan bentuk) secara kontinyu jika dikenakan shear stress. Resistensi yang dikeluarkan oleh fluida terhadap beberapa deformasi disebut viscositas. Untuk gas dan beberapa cairan dengan Berat Molekul yang rendah jika pada temperature dan tekanan tertentu viscositasnya tetap maka bahan tersebut dikenal sebagai fluida Newtonian.b. Kekenyalan (Elastisitas)Apabila sebuah pegas diberi tegangan yang besarnya sebanding dengan strain dan kemudian dilepaskan maka momennya akan segera dikembalikan dan tegangan menjadi hilang, sifat ini disebut ‘elastis’ dan benda yang mempunyai sifat ini disebut benda elastis dan dinyatakan dalam persamaan sbb,s = E.gPersamaan ini terkenal sebagai hukum Hooke, dimana;s = Stress , E = Strain, g = Modulus Youngc. ViscoelasticSifat dari benda yang merupakan gabungan antara viscositas cairan (yang tidak menun-jukkan sifat elastisitas) dan elastisitas dari padatan (yang tidak menunjukkan kekentalan/ viscositas) disebut viscoelastis. Polietilen adalah salah satu benda yang bersifat viscoelastis.Pergeseran FluidaMengalirnya fluida didalam istilah teknis dikenal dengan nama geseran fluida (Shear flow).Didalam pergeseran fluida yang tetap ada 3 hal yaitu:1. Tegangan geser (Shear stress)dimana,tyx = Tegangan geser (Shear stress)F = GayaA = Luas penampang2. Kecepatan geser (Shear rate)dimana;g = Kecepatan geser (Shear rate)3. Kekentalan geser (Shear viscosity)dimana,m = Kekentalan geser (Shear viscosity)

Beberapa parameter yang berpengaruh terhadap Shear viscosity:a. Melt IndexMelt index merupakan penggambaran/representasi dari Berat Molekul. Pada polietilen linear (tanpa percabangan rantai panjang) dengan peningkatan Berat Molekul atau penurunan Melt index maka akan terjadi penurunan pada Shear viscosity.

b. Percabangan rantai panjang (LCB)Apabila Polietilen (PE) yang mempunyai rantai cabang panjang (LCB) dibandingkan dengan PE yang linear (tanpa LCB) maka akan terlihat bahwa PE dengan LCB mempunyai,- Shear viscosity yang lebih rendah.- Kecenderungan terjadinya melt fracture yang lebih rendah pada kecepatan geser yang tinggi.- Konsumsi tenaga ekstrusi yang lebih rendah.

Model-model fluidaFluida mempunyai sifat-sifat spesifik yang umumnya memenuhi model-model seperti berikut:a. Model NewtonianContoh fluida yang memenuhi model ini adalah AirPersamaan yang berlaku adalahdimana :tyx = shear stressdVx/dy = shear ratem = viskositas

b. Model BinghamContoh fluida yang memenuhi model ini adalah Pasta gigiPersamaan yang berlaku adalahdg syarat ltyxl > to

c. Model Perpangkatan (Power Law)Contoh fluida yang memenuhi model ini adalah PolymerPersamaan yang berlaku adalahjika :¨ n = 1 Newtonian dimana m=m¨ n <> 1 Dilatant

Sifat bentuk lelehana. Swell RatioDisamping MI dan HLMI, sifat bentuk lelehan lain yang penting untuk Polietilen adalah swell ratio. Swell ratio ditentukan dengan mengukur diameter extruded yang sudah dingin yang keluar dari orifice pada waktu mengukur MI atau HLMI. Swell ratio digunakan sebagai index elastisitas lelehan. PE mempunyai kecenderungan semakin lebar Distribusi Berat Molekulnya dan semakin banyak jumlah cabang rantai panjangnya maka swell rationya semakin besar.

b. Melt fractureMelt fracture terjadi jika polietilen diextrude pada kecepatan geser yang tinggi sehingga menyebabkan produk mempunyai permukaan yang tidak halus, bentuk tidak teratur dan extrusion tidak stabil. Melt fracture akan merusak kenampakan bentuk produk. Melt fracture dapat diukur dengan alat rheometer, atau mudahnya melt fracture dapat dilihat secara langsung pada permukaan lelehan yang sudah dingin. Tegangan yang menyebabkan terjadinya melt fracture disebut ‘tegangan geser kritis’ (sC) dan kecepatan geser pada waktu itu ‘kecepatan geser kritis’ (gc). Sementara hubungan antara tegangan geser kritis dan kecepatan geser kritis adalahgc = sC / hKecepatan geser kritis dapat dinaikkan pada temperature yang sama yaitu dengan menurunkan viscositas lelehan (h) secara khusus, hal ini dapat dilakukan dengan meperlebar Distribusi Berat Molekulnya.

c. Melt TensionMelt tension adalah tension/tegangan dari resin pada keadaan meleleh (bentuk extruded) dari orifice pada beban konstan, pengukuran dilakukan dengan menarik extruded pada kecepatan konstan. Melt tension merupakan fungsi MI atau Swell ratio dan nilainya akan meningkat seiring dengan pertambahan viscositas dan elastisitas. Secara khusus semakin rendah MI atau semakin lebar Distribusi BM nya maka semakin besar nilai melt tensionnya.

d. Draw DownBatasan draw down paling seering digunakan pada pemrosesan pelapisan (coating process) untuk HDPE gejala ini ditunjukkan oleh exrtuded parison dari blow molding yang jatuh karena adanya gravitasi. Apabila harga draw down tinggi maka akan mengakibatkan distribusi tebal tidak merata pada sisi sebelah atas dan bawah dari produk. Hal ini menjadikan masalah pada pembuatan produk berukuran besar yang mana parison menjadi berat, draw down sangat erat berhubungan dengan melt tension

e. SpinnabilityHampir ada kemiripan antara melt tension dan spinability, melt tension merupakan

besarnya tension dari resin dalam keadaan lelehan yang keluar dari orifice pada kecepatan pembebanan yang tetap. Sedangkan spinability adalah kecepatan untuk memutus resin jika ditarik pada percepatan yang tetap. Spinability sangat berguna pada industri monofilament, yaitu untuk mengetahui kecepatan pemrosesan tertinggi.Penggolongan bahan menurut tipe aliran dan deformasi ada 2 yaitu Sistem Newton dan Sistem Non-Newton.

Sistem NewtonViskositas mula-mula diselidiki oleh Newton, yaitu dengan mensimulasikan zat cair dalam bentuk tumpukan kartu seperti pada gambar berikut :

Zat cair diasumsikan terdiri dari lapisan-lapisan molekul yang sejajar satu sama lain. Lapisan terbawah tetap diam, sedangkan lapisan di atasnya bergerak dengan kecepatan konstan, sehingga setiap lapisan akan bergerak dengan kecepatan yang berbanding langsung dengan jaraknya terhadap lapisan terbawah yang tetap. Perbedaan kecepatan (dv) antara dua lapisan yang dipisahkan dengan jarak (dx) adalah (dv/dx) atau kecepatan geser (rate of share). Sedangkan gaya satuan luas yang dibutuhkan untuk mengalirkan zat cairan tersebut adalah (F’/A) atau Shearing stress.F'/A=η dv/dx atau η=(F'⁄A)/(dv⁄dx)Viskositas (η) merupakan perbandingan antara Shearing stress (F’/A) dan Rate of shear (dv/dx). Satuan viskositas adalah poise atau dyne detik cm -2.Cairan Newton adalah cairan yang mengikuti hukum Newton di mana nilai shearing stress sebanding dengan nilai rate of shear (kecepatan geser), sehingga viskositasnya tetap pada suhu ddan tekanan tertentu dan tidak tergantung kepada kecepatan geser, jadi viskositasnya cukup ditentukan pada satu kecepatan geser.

Besarnya Rate of shear sebanding dengan Shearing stress.

Sistem Non-NewtonHampir seluruh sistem dispersi termasuk sediaan-sediaan farmasi yang berbentuk emulsi,suspensi, dan sediaan setengah padat tidak mengikuti hukum Newton. Viskositas cairan semacam ini bervariasi pada setiap kecepatan geser, sehingga untuk

mengetahui sifat alirannya dilakukan pengukuran pada beberapa kecepatan geser. Untuk menentukan viskositasnya dipergunakan viskometer rotasi Stormer. Berdasarkan grafik sifat alirannya (rheogram), cairan Non-Newton terbagi dalam dua kelompok, yaitu :Cairan yang sifat alirannya tidak dipengaruhi waktu (kurva naik berhimpit dengan kurva turun). Kelompok ini terbagi atas tiga jenis, yakni :Aliran PlastikKurva aliran plastik tidak melalui titik (0,0) tapi memotong sumbu shearing stress (atau akan memotong jika bagian lurus dari kurva tersebut diekstrapolasikan ke sumbu) pada suatu titik tertentu yang dikenal dengan sebagai harga yield. Cairan plastik tidak akan mengalir sampai shearing stress dicapai sebesar yield value tersebut. Pada harga stress di bawah harga yield value, zat bertindak sebagi bahan elastis (meregang lalu kembali ke keadaan semula, tidak mengalir).U=([(F'⁄(A)-f]))/(dv⁄dx)Di mana : U = viskositas plastikf = yield value

Kurva aliran plastikAliran PseudoplastikAliran pseudoplastik ditunjukkan oleh beberapa bahan farmasi yaitu gom alam dan sisntesis seperti dispersi cair dari tragacanth, natrium alginat, metil selulosa, dan natrium karboksimetil selulosa. Aliran pseudoplastik diperlihatkan oleh polimer-polimer dalam larutan, hal ini berkebalikan dengan sistem plastik, yang tersusun dari partikel-partikel tersuspensi dalam emulsi. Kurva untuk aliran pseudoplastis dimulai dari (0,0) , tidak ada yield value, dan bukan suatu harga tunggal.

Kurva aliran pseudoplastik

Aliran DilatanAliran dilatan terjadi pada suspensi yang memiliki presentase zat padat terdispersi dengan konsentrasi tinggi. Terjadi peningkatan daya hambat untuk mengalir (viskositas) dengan meningkatnya rate of shear. Jika shearing stress dihilangkan, suatu sistem dilatan akan kembali ke keadaan fluiditas aslinya.

Kurva aliran dilatan

Cairan yang sifat alirannya dipengaruhi waktu (kurva naik tidak berhimpit dengan kurva turun). Kelompok ini terbagi atas tiga jenis, yakni :Aliran TiksotropikPada aliran tiksotropik, kurva menurun berada di sebelah kiri kurva naik. Fenomena ini umumnya dijumpai pada zat yang mempunyai aliran plastik dan pseudoplastik. Kondisi ini disebabkan karena terjadinya perubahan struktur yang tidak segera kembali ke keadaan semula pada saat tekanan geser diturunkan. Sifat aliran semacam ini umumnya terjadi pada partikel asimetrik (misalnya polimer) yang memiliki banyak titik kontak dan tersusun membentuk jaringan tiga dimensi. Pada keadaan diam, sistem akan membentuk gel dan bila diberi tekanan geser, gel akan berubah menjadi sol.

Kurva aliran tiksotropik

Aliran RheopeksiPada aliran rheopeksi, kurva menurun berada di sebelah kanan kurva naik. Hal ini terjadi karena pengocokan perlahan dan teratur akan mempercepat pemadatan suatu sistem dilatan. Bentuk keseimbangan aliran rheopeksi adalah gel.

Kurva aliran rheopeksiAliran AntitiksotropikBila dilakukan pengukuran dengan penambahan dan penurunan tekanan geser secara berulang-ulang pada sistem ini akan diperoleh suatu viskositas yang terus bertambah sampai akhirnya suatu saat akan konstan.

Kurva aliran antitiksotropik

Metoda Penentu Viskositas Dan RheologiViskosimeter Satu TitikViskosimeter ini bekerja pada titik kecepatan geser, sehingga hanya dihasilkan satu titik pada rheogram. Ekstrapolasi dari titik tersebut ke titik nol akan menghasilkan garislurus. Alat ini hanya dapat digunakan untuk menentukan viskositas cairan Newton.Yang termasuk dalam jenis ini misalnya viskosimeter kapiler, bola jatuh, penetrometer, plate plastometer ,dll.Viskosimeter Titik GandaDengan viskosimeter ini dapat dilakukan pengukuran pada beberapa harga kecepatan geser sehingga diperoleh rheogram yang sempurna. Viskosimeter jenis ini dapat juga digunakan baik untuk menentukan viskositas dan rheologi cairan Newton maupun Non-Newton. Yang termasuk ke dalam jenis viskosimeter ini adalah viskosimeter rotasi tipeStromer, Brookfield, Rotovisco, dll.

Alat Penentu Viskositas Dan RheologiViskometer Hoeppler (Bola Jatuh)Prinsip dari alat ini yaitu suatu bola gelas atau bola besi jatuh ke bawah dalam suatu tabung gelas yang hampir vertikal, mengandung cairan yang diuji pada temperatur konstan. Laju jatuhnya bola yang mempunyai kerapatan dan diameter tertentu adalah kebalikan fungsi viskositas sampel tersebut dapat dihitung dengan rumus :ŋ = t (Sb – St) . BDimana :ŋ = viskositas (poise)t = waktu interval dalam detik

Sb = berat jenis dari bolaSt = berat jenis dari cairanB = konstanta untuk bola tertentu

Gambar : alat viscometer hoeppler

Viskometer rotasi (cup dan bob)Dalam viskometer cup (mangkuk silinder) dan bob (silinder pemutar), sampel digeser dalam ruangan di antara dinding luar dari bob dan dinding dalam dari cup di mana bob masuk persis ditengah-tengahnya. Ada bermacam-macam alat tipe ini, yang perbedaannya terutama terletak pada putaran bob yang dihasilkan oleh cup atau bobnya sendiri yang berputaran. Dalam viskometer tipe couette, cupnya yang berputar. Tarikan sampel yang kental pada bob menyebabkannya berputar. Resultan putarannya berbanding lurus dengan viskositas sampel.Viskometer Mac Michael adalah salah satu contoh dari alat tersebut di atas. Viskometer tipe Searle mempunyai prinsip cup-nya diam dan bob-nya berputar. Putaran yang dihasilkan oleh tarikan sistem yang kental yang diteliti pada umumnya diukur dengan satuan per atau sensor dalam batang penggerak yang berhubungan dengan bob. Contoh alat yang mempunyai prinsip demikian adalah Viskometer Rotovisco. Alat tersebut juga dapat dimodifikasikan agar bekerja sebagai suatu alat cone and plate. Viskometer yang populer yang kerjanya berdasarkan prinsip Searle adalah alat Stormer dan Brookfield.

Monografi Zat AktifZat aktif yang digunakan pada saat praktikum adalah Gliserin, dengan monografi sebagai berikut (Farmakope Indonesia, Ed. IV, 1995. Hal 413) :

GLYCEROLUMGliserin

CH2OH – CHOH - CH2OH

Gliserol [56-81-5] C3H8O3 BM 92,09

Gliserin mengandung tidak kurang dari 95,0% dan tidak lebih dari 101,0% C3H8O3

Pemerian Cairan jernih seperti sirup, tidak berwarna; rasa manis; hanya boleh berbau khas lemah (tajam atau tidak enak). Higroskopik; netral terhadap lakmus.

Kelarutan Dapat bercampur dengan air dan dengan etanol; tidak larut dalam klorofrom, dalam eter, dalam minyak lemak dan dalam minyak menguap.

Bobot jenis <981> Tidak kurang dari 1,249

Penetapan kadar Larutan natrium periodat Larutkan 60g natrium metaperiodat P dalam air yang mengandung 120 ml asam sulfat 0,1N hingga volume 1000 mL. tidak boleh dipanaskan. Jika larutan tidak jernih, sering melalui kaca masir. Simpan larutan dalam wadah tidak tembus cahaya, bersumbat kaca.

Wadah dan penyimpanan Dalam wadah tertutup rapat.

Zat aktif yang digunakan pada saat praktikum adalah Propilen Glikol, dengan monografi sebagai berikut (Farmakope Indonesia, Ed. IV, 1995. Hal 712) :

PROPYLENGLYCOLUMPropilen Glikol

CH3CH(OH)CH2OH

1,2-propanadiol ( 57-55-6 )C3H8O2 BM 76.09

Propilen glikol mengandung tidak kurang dari 99.5 % C3H8O2

Pemerian Cairan kental,jernih,tidak berwarna;rasa khas;praktis tidak berbau;menyerap air pada udara lembab.

Kelarutan Dapat bercampur dengan air, dengan aseton, da dengan kloroform; larut dalam eter dan beberapa minyak esensial;tetapi tidak dapat bercampur dengan minyak lemak.

Bobot jenis <981> Antara 1,035 dan 1,037.

Penetapan kadar Lakukan penetapan dengan cara Kromatografi gas seperti yang tertera pada Kromatografi <931>. Kromatograf gas dilengkapi dengan detector

konduktivitas panas, dan kolom 1 m x 4 mm berisi bahan pengisi 5% G16 pada partikel penyangga S5. Suhu injector dan defector, berturut-turut 240o, 250o, dan kenaikan suhu kolom diatur rata-rata 5o per menit mulai dari 120o hingga 200o; gunakan helium P sebagai gas pembawa. Waktu retensi untuk propilen glikol lebih kurang 5,7 menit dan untuk ke 3 isomer dipropilen glikol, jika ada, berturut-turut lebih kurang 8,2 menit, 9,0 menit, dan 10,2 menit. 

Wadah dan penyimpanan Dalam wadah tertutup rapat.

Zat aktif yang digunakan pada saat praktikum adalah Karboksimetilselulosa Natrium, dengan monografi sebagai berikut (Farmakope Indonesia, Ed. IV, 1995. Hal 175) :

CARBOXYMETHYLCELLULOSUM NATRIUMKarboksimetilselulosa Natrium

Garam selulosa karboksimetil eter natrium [9004-32-4]

Karboksimetilselulosa Natrium adalah garam natrium dari polikarboksimetil eter selulosa, mengandung tidak kurang dari 6,5% dan tidak lebih dari 9,5%, natrium (Na) dihitung terhadap zat yang telah dikeringkan.

Pemerian Serbuk atau granul, putih sampai krem; higroskopik.

Kelarutan Mudah terdispersi dalam air membentuk larutan koloidal; tidak larut dalam etanol, dalam eter dan dalam pelarut organic lain.

pH <1071> Antara 6,5 dan 8,5; lakukan penetapan menggunakan larutan (1 dalam 100).

Penetapan kadar Timbang seksama lebih kurang 500 mg, larutkan dalam 80 ml asam asetat glacial P, panaskan di atas tangan air mendidih selama 2 jam, dinginkan hingga suhu kamar dan titrasi dengan asam perklorat 0,1 N LV, tetapkan titik akhir secara potensiometrik1 ml asam perklorat o,1 N setara dengan 2,299 mg Na

Wadah dan penyimpanan Dalam wadah tertutup rapat.

Zat aktif yang digunakan pada saat praktikum adalah Serbuk Gom Arab, denganmonografi sebagai berikut (Farmakope Indonesia, Ed. IV, 1995. Hal 175) :

PULVIS GUMMI ACACIAE

Serbuk Gom AkasiaSerbuk Gom Arab

Serbuk Gom Akasia adalah Gom Akasia dalam bentuk serbuk.

Pemerian Serbuk, putih atau putih kekuningan; tidak berbau.

Kelarutan Larut hamper sempurna dalam air, tetapi sangat lambat, meninggalkan sisa bagian tanaman dalam jumlah sangat sedikit, dan memberikan cairan seperti musilago, tidak berwarna merah atau kekuningan, kental, lengket, transparan, bersifat asam lemah terhadap kertas lakmus biru; praktis tidak larut dalam etanol dan dalam eter.

Identifikasi Agar dan gom sterkulia, Agar dan tragakan, Pati dan destrin, Sakarosa dan fruktosa, Tanin, Zat tidak larut, Susut Pengeringan, Sisa pemijaran Memenuhi syarat yang tertera pada Gom Akasia.

Batas mikroba <51> Tidak boleh mengandung Escherichia coli; lakukan penetapan menggunakan 1,0 g.

Wadah dan penyimpanan Dalam wadah tertutup baik

Alat dan BahanAlat :

Gelas ukur 100 ml. Viskometer Hoeppler.Brookfield. Spatula. Piknometer.Neraca Analitik.Batang Pengaduk.Penangas air.Beaker glass 500 ml.Kertas perkamen.Stopwatch.Mortir dan Stamper.Corong kaca.Botol semprot.

Bahan : Gliserin.Propylenglikol.Sirupus simpleks.CMC 1 %.PGA 1%.Aquadest.

Perhitungan dan PenimbanganPerhitungan bahanSirupus simpleks = glukosa 65 gram + air 35 gramCMC (Carboksil Metil Celulosa) 1 % = 5 gram CMC + 500 ml airPGA (peteroyl glutamic acid) 1 % = 5 gram PGA + 500 mL airPenimbangan bahanMassa piknometer = 17,7 gramMassa propylenglikol = 44,18 gramMassa air = 42,66 gramMassa sirupus simpleks = 49,233gramMassa gliserin = 44,65 gram

Perhitungan bobot jenisGliserin = (44,65 -17,7)/(42,66-17,7)=1,0797 gram/cm3Propylenglikol = (44,18-17,7)/(42,66-17,7)=1,061 gram/cm3Sirupus simpleks = (49,233-17,7)/(42,66-17,7)=1,263 gram/cm3Perhitungan viskositas pada bola jatuhRumus umum η = t ( Bj bola + Bj cairan) BGliserin η = 113, 04 (8,1 – 1,0797) 0,7= 555, 5 cPPropilenglikol η = 129, 5 (2,2 – 1,061) x 0,09= 13, 275 cPSirupus simpleks η = 119, 78 x (2,2 – 1,263) x 0,09= 10, 10 cP

Prosedur KerjaViscometer Hoeppler ( Bola Jatuh)Dengan menggunakan viskometer Hoeppler, tentukan viskositas mutlak dari bermacam-macam cairan Newton.

Diisi dengan cairan yang akan diukur viskositasny sampai hampir penuh.Masukan bola yang sesuai.Cairan ditambahkan sampai penuh dan tutup sehingga tidak terdapat gelembung udara.

Dikembalikan bola ke posisi semula dengan cara membalikkan tabung.Dicatat waktu tempuh bola melalui tabung mulai garis m1 sampai m3 dalam detik.Ditentukan bobot jenis (BJ) cairan denganmenggunakan piknometer.

Catatan : Waktu pengukuran yang terbaik adalah minimum 30 detik dan maksimum 500 detik. Oleh karena itu perlu dilakukan bola yang cocok terlebih dahulu.

Viskositas Brookfield

Diturunkan sedemikian rupa, sehingga batas spindel tercelup ke dalam cairan yang akan diukur viskositasnya.Dipasangkan stop kontak.Dihidupkan motor sambil menekan tombol

Dicatat angka viskositas yang tertera pada alat.Dengan mengubah-ubah rpm, akan diperoleh viskositas cairan pada berbagai rpm.

Hasil Pengamatan1. Viskometer Hoeppler (Bola Jatuh)Cairan Jenis Bola D ρb ρc B T ηGliserin Nikon Iron Alloy 15,0 8,1 1,0979 0,7 113,04 555,5Propilenglikol Boron Sillica Glass 15,3 2,2 1,061 0,09 129,5 13,275Sirupus Simplex Boron Sillica Glass 15,3 2,2 1,263 0,09 119,78 10,10

2. Viskometer Brookfield

GliserinSpindle rpm 62 20 441 cP30 444 cP50 448,2 cP60 448, 5 cP100 E63 20 390 cP30 404 cP50 410 cP60 408 cP100 420 cP64 20 210 cP30 300 cP50 400 cP60 370 cP100 420 cP

PGA 1%Spindle rpm 62 20 0 cP30 0 cP50 0 cP60 4,5 cP100 9,3 cP63 20 0 cP30 0 cP50 0 cP60 0 cP100 7 cP64 20 0 cP30 0 cP50 0 cP60 0 cP100 0 cP

CMC Na 1 %Spindle rpm 62 20 96cP30 120 cP50 136,2 cP

60 130 cP100 125,7 cP63 20 96 cP30 120 cP50 120 cP60 122 cP100 131 cP64 20 0 cP30 120 cP50 160 cP60 170 cP100 198 cP

GRAFIK Gliserin

Spindel 62

Spindle 63

Spindle 64Propilenglikol

Spindle 62

Spindle 63

Spindle 64CMC Na 1%

Spindle 62

Spindle 63

Spindle 64

PembahasanViskositas adalah ukuran resistensi zat cair untuk mengalir. Viskositas dapat berpengaruh pada formulasi sediaan-sediaan farmasi, misalnya pada sediaan suspensi, tidak boleh terlalu kental (viskositas tinggi) sehingga menyebabkan suspensi sulit

dituangkan. Hal ini dapat menyebabkan distribusi zat aktif tidak merata pada seluruh cairan dan keterimaan pasien juga rendah.

Viskometer Bola JatuhPada praktikum ini, dilakukan percobaan mengenai viskositas dari berbagai larutan, yaitu gliserin, propilen glikol, sirupus simpleks, PGA dan CMC Na 1%. Percobaan ini menggunakan alat viskometer bola jatuh atau viskometer Hoeppler. Viskometer ini digunakan untuk cairan yang mengikuti hukum Newton yaitu viskositasnya tetap pada suhu dan tekanan tertentu dan tidak bergantung pada kecepatan geser (Astuti dkk., 2007). Pengaruh Bobot Jenis terhadap ViskositasBerdasarkan data yang diperoleh, dapat dihitung viskositas dari tiap larutan. Setelah dilakukan perhitungan data diperoleh bahwa vikositas tertinggi hingga terendah berturut-turut adalah gliserin, propilenglikol,dan sirupus simpleks. Sedangkan bobot jenis tertinggi adalah Sirupus simpleks, gliserin dan propilenglikol. Bobot jenis dapat mempengaruhi waktu tempuh bola untuk melalui 2 titik pada tabung, semakin tinggi berat jenis, maka waktu yang ditempuh bola akan semakin cepat. Hasil percobaan menunjukkan kesesuaian dengan literature, dimana sirupus simpleks yang bobot jenisnya lebih kecil dibandingkan dengan gliserin dan propilenglikol memiliki waktu tempuh yang paling lama yaitu 119, 78 detik. Viskositas bola bergantung pada waktu tempuh bola dan jenis bola yang digunakan. Pada percobaan nilai viskositas paling tinggi adalah nilai viskositas gliserin, dan gliserin waktu tempuhnya lebih cepat dibandingkan zat lain. Sehingga semakin lama waktu temmpuh, maka viskositasnya semakin bsar, tetapi dipengaruhi oleh jenis bola yang digunakan. 

Viskometer BrookfieldDalam pengukuran viskometer titik ganda dengan viskometer Brookfield menggunakan cairan ( larutan ) gliserin, CMC Na dan PGA. Dari hasil percobaan cairan gliserin merupakan cairan Newton, karena gliserin memiliki viskositas konstan pada suhu dan tekanan konstan. Viscometer Brookfield ini dapat digunakan untuk cairan newton dan non newton. Gliserin merupakan cairan newton, sedangkan PGA dan CMC merupakan cairan non newton karena viskositasnya brbeda pada setiap kecepatan geser. Pengaruh Putaran (rpm) terhadap viskositasPada percobaan ini, digunakan kecepatan putar yang berbeda-beda, yaitu dari mulai 20, 30, 50, 60 dan 100 rpm. Setelah dilakukan prcobaan pada larutan gliserin, sesuai dengan litratur, dimana semakin tinggi nilai rpm maka nilai viskositasnya semakin besar. Pada spindle 62 mulai dari rpm 20, 30, 50, 60 dan 100 viskositas secara berturut-turut adalah 441, 444, 448,2, 448, 5 cP. Pada rpm 100 alat , menunjukkan error, hal tersebut berarti alat tidak dapat membaca nilai viskositas pada kecepatan

100 rpm dan spindle 62, sehingga dapat dilakukan perubahan kecepatan atau perubahan spindle. Pada spindle 63 dengan kecepatan 20. 30, 50, 60 dan 100 viskositas secara berturut-turut adalah 390, 404, 410, 408, 420 cP. Terdapat kesalahan pada kecepatan 60 dimana nilai viskositas yang harusnya meningkat malah menurun, hal tersebut bias terjadi karena pengaruh salah pembacaan nilai viskositas ataupun salah dalam penggunaan alat. Pada spindle 64 dengan kecepatan 20. 30, 50, 60 dan 100 viskositas secara berturut-turut adalah 210, 300, 400, 370, dan 420 cP. Sama halnya seperti pada spindle 63, pada spindle 64 terdapat kesalahan pada kecepatan 60 dimana nilai viskositas yang harusnya meningkat malah menurun.Pada larutan PGA setelah dilakukan pengukuran nilai viskositas didapat hasil yang sangat kecil. Viskositas larutan banyak yang menunjukkan nilai 0 dan viskositas paling tinggi berada pada kecepatan 100 rpm pada spindle 62 yaitu 9,3 cP. Hal tersebut terjadi karena larutan PGA memang jenis larutannya sangat encer, sehingga nilai viskositasnya kecil. Pada larutan CMC terjadi ksesuaian antara literature dengan hasil percobaan, dimana semakin tinggi kecepatan putar (rpm), maka nilai viskositas semakin besar. Pengaruh Spindel terhadap Kecepatan PutarPada percobaan ini, digunakan nomor spindle yang berbeda-bda, yaitu mulai dari nomor 62, 63, dan 64. Semakin tinggi nomor spindle, maka semakin besar alat pemutarnya dan berpengaruh terhadap nilai kecepatan putar (rpm).Semakin besar spindle, maka semakin besar gaya yang diperlukan untuk memutar alat, sehingga kecepatan putar menurun dan nilai viskositas juga menurun. Hasil prcobaan menunjukkan kesesuaian dengan literature, dimana nilai viskositas pada spindle nomor 62 lebih besar daripada nilai viskositas pada spindle 63 dan 64. Sifat Aliran CairanBerdasarkan grafik sifat alirannya, maka cairan yang non newton dibagi menjadi 2 yaitu cairan yang sifat alirannya tidak dipengaruhi waktu (aliran plastikn aliran pseudoplastik, dan aliran dilatan) serta cairan yang sifat alirannya dipengaruhi waktu (aliran tiksotropik, rheopeksi, dan antitiksotropik). Larutan gliserin merupakan cairan newton yang tidak memiliki sifat alir, sedangkan PGA dan CMC merupakan cairan non newton yang memilik sifat alir. Pada larutan PGA setelah grafiknya dibandingkan dengan literature ternyata sifat alirannya adalah tidak dipengaruhi waktu yaitu aliran plastic. Pada aliran plastic, nilai viskositas berbanding lurus dengan nilai rpm, tetapi pada awalnya konstan dan kemudian grafiknya naik. 

Grafik aliran plastic pada PGA hasil grafik aliran plastikPercobaan dari literature

Pada larutan CMC setelah grafiknya dibandingkan dengan literature ternyata larutan

CMC sifat alirannya juga tidak dipengaruhi waktu yaitu aliran dilatan. Dimana semakin tinggi nilai rpm, nilai viskositas juga semakin meningkat. 

Grafik aliran dilatan CMC Grafik aliran dilatan dari literaturHasil percobaan 

Kesimpulan

Alat yang digunakan untuk mengukur viskositas dan rheologi pada paraktikum adalah viskometer hoeppler dan brookfield.Gliserin merupakan larutan Newton karena memiliki nilai viskositas yang konstan dan nilai viskositas tertinggi dibandingkan dengan propilenglikol dan sirupus simpleks, dan dipengaruhi oleh suhu dan tekanan tertentu.Larutan CMC Na merupakan larutan Non-Newton karena memiliki nilai viskositas tidak konstan yang dipengaruhi oleh suhu dan tekanan tertentu dan merupakan aliran dilatan karena dilihat dari grafik.Larutan PGA tidak dapat diketahui jenis larutan Newton atau Non-Newton karena nilai viskositasnya tidak diketahui dengan menggunakan alat Brookfield.Semakin tinggi bobot jenis, maka waktu tempuh bola semakin kecil.Semakin tinggi nilai kecepatan putar (rpm), maka viskositas semakin besar.Semakin besar spindle, maka kecepatan putar semakin lambat.Sifat aliran pada PGA adalah aliran plastic.Sifat aliran CMC adalah aliran dilatan.

Daftar Pustaka

Anonim. 1995. Farmakope Indonesia Edisi IV. Jakarta : Departemen Kesehatan RI Lecture Note “Rheologi ” by Dr. rer.nat. Sundani Nurono Soewandhi, School of Pharmacy ITB.Astuti, K.W., M.P. Susanti, I.M.A.G. Wirasuta, dan I.N.K. Widjaja. 2007.“Petunjuk PraktikumFarmasi Fisik”. Jimbaran : Jurusan Farmasi Fakultas Matematika dan Ilmu PengetahuanAlam Univesitas Udayana.http://farmasiforyou.wordpress.com/2011/04/30/rheologi/ diakses pada tanggal 13 mei 2011.

ReologiDari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebasLangsung ke: navigasi, cari

Reologi adalah studi mengenai aliran materi, terutama ketika dalam kondisi cair, namun juga benda padat dan semi padat ketika respon yang ditunjukan berupa aliran plastis dan bukan deformasi secara elastis ketika gaya diaplikasikan.[1] Ilmu ini mengacu pada zat yang memiliki struktur mikro yang kompleks, seperti lumpur,suspensi, polimer, dan kaca, juga bahan lain seperti cairan tubuh (misal darah) dan bahan biologis lainnya yang masuk ke dalam kategori benda semi-padat.

Fluida Newtonian dapat dicirikan dengan koefisien viskositas tunggal pada temperatur tertentu. Meski viskositas berupah seiring dengan perubahan temperatur, fluida Newtonian tidak mengalami perubahan regangan rata-rata. Hanya sebagian kecil fluida yang menunjukan sifat viskositas konstan seperti fluida Newtonian. Sebagian besar fluida, yang disebut dengan fluida non-Newtonian, menunjukan sifat perubahan viskositas seiring dengan perubahan regangan-rata-rata (disebut dengan viskositas relatif).

Reologi secara umum memperhitungkan sifat fluida non-Newtonian dengan mencirikan sejumlah fungsi yang dibutuhkan untuk menghubungkan tegangan dengan perubahan regangan. Seperti contoh, saus tomat dapat mengalami perubahan viskositas dengan mengaduknya, di mana perubahan relatif dari lapisan-lapisan yang berbeda di dalam bahan menyebabkan pengurangan viskositas. Hal ini tidak ditemukan pada air.

Sir Isaac Newton adalah yang pertama kali mengkonsepkan viskositas sehingga studi mengenai cairan yang memiliki regangan yang bergantung pada viskositas disebut dengan mekanika fluida non-Newtonian.[1]

Istilah reologi pertama kali digunakan oleh Eugene C. Bingham, professor Lafayette College pada tahun 1920, berdasarkan saran dari koleganya, Markus Reiner.[2][3]

Karakterisasi eksperimental dari sifat reologi suatu bahan disebut dengan reometri.