FARMASI FISIKA II

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

MAKALAH RHELOGI

DISUSUN OLEH :

NAMA :

1. RADHIYAWATI SYAM

2. AISYAH AMIRULLAH

3. FITRIAH A. OHORELLA

4. CITRA CHAIRUNNISA

5. ANISA ADILAH NUR

6. YUDHI NURYADIN

7. MUSDALIFA

8. MURNIATI HASAN

9. ARIQAH AFDALIAH FATAH

KELAS : 3.2

UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

MAKASSAR

2014

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

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 meliputi pencampuran dan aliran dari bahan, pemasukan

kedalam wadah, pemudahan sebelum diunakan, apakah dicapai penuangan dari

botol, pengeluaran dari tube, atau pelawatan dari jarum suntik. Rheologi dari

produk tertentu yang dapat berkisar dalam konsentrasi dari bentuk cair

kesemiloid sampai kepadatan, dapat mempengaruhi penerimaan bagi sipasien,

stabilitas fisika, dan bahkan availabilitas diologis.

Sifat-sifat rheologi dari sistem farmaseutika dapat mempengaruhi

pemilihan alat yang akan digunakan untuk memproses produk tersebut dalam

pabrinya. 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.

Dalam bidang farmasi, prinsip-prinsip rheologi dapat 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).

viskositas telah terbukti dapat mempengaruhi laju absorbsi obat dalam tubuh.

B. Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari praktikum yang dilakukan adalah :

A. Untuk mengetahui apa itu Rheologi

B. Untuk mengetahui penerapan rheologi dalam dunia farmasi

C. Untuk mengetahui tipe aliran dan deformasi

D. Untuk mengetahui tipe-tipe vskometer

E. Untuk mengetahui faktor-faktor yang mempengaruh viskositas

F. Untuk mengetahui manfaat rheologi

C. Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dari makalah ini adalah :

A. Dasar Teori Rheologi

B. Penerapan Rheologi Dalam Dunia Farmasi

C. Tipe aliran dan deformasi

D. Tipe – tipe Viscometer

E. Faktor Yang Mempengaruhi Viskositas

F. Manfaat viskositas dikehidupan dalam bidang farmasi

BAB II

LANDASAN TEORI

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

C. Tipe aliran dan deformasi

Tipe-tipe aliran digolongkan menjadi 2 aliran, yaitu :

1. Aliran newton

Newton adalah orang pertama yang mempelajari sifat-sifat aliran

dari cairan secara kuantitatif. Dia menemukan bahwa makin besar

viskositas suatu cairan, akan makin besar pula gaya persatuan luas

(shearing stress) yang diperlukan untuk menghasilkan suatu rate of shear

tertentu. Oleh karena itu, rate of shear harus berbanding langsung dengan

shearing stress.

Persamaan tersebut dapat ditulis sebagai :

Dimana :

η = koefisien viskositas/ viskositaS

F 'A

= η .dvdr

⇒ η = FG

Rheogram cairan yang mempunyai tipe alir Newton adalah sbb:

Pada kurva aliran Newton, besarnya tegangan geser sebanding

dengan laju geser sehingga diperoleh garis lurus yang melalui titik asal

(0,0).

Cairan yang mempunyai tipe alir Newton misalnya ; air, etanol,

gliserin, minyak pelumas serta larutan yang mempunyai senyawa terlarut

dengan ukuran partikel kecil, misalnya larutan gula. Untuk menentukan

viskositas cairan Newton dapat digunakan semua alat pengukur viskositas,

misalnya viskometer Ostwald, Hoppler, Brookfield, Stormer, dll.

2. Aliran non newton

Non-Newtonian bodies adalah zat-zat yang tidak mengikuti

persamaan aliran Newton; dispersi heterogen cairan dan padatan seperti

larutan koloid, emulsi, suspensi cair, salep dan produk-produk serupa

masuk dalam kelas ini. Dalam farmasi, lebih besar kemungkinan

menjumpai cairan non-Newton dibanding dengan cairan biasa. Jika bahan-

bahan non-Newton dianalisis dalam suatu viskometer putar dan hasilnya

diplot, diperoleh berbagai kurva konsistensi yang menggambarkan adanya

3 kelas aliran, yaitu : plastis, pseudoplastis, dan dilatan.

a. Aliran plastis

Aliran plastis berhubungan dengan adanya partikel-partikel yang

terflokulasi dalam suatu suspensi pekaqt.Akibatnya terbetuk struktur

kontinue diseluruh sistem. Viskositas plastis sering dinyatakan dengan

persamaan berikut:   

dimana:   U = viskositas plastis

                        f  = yield value

                        G = rate of shear

                         F = shearing stress

Rheogram cairan yang mempunyai tipe aliran plastis, sbb:

Kurva aliran plastik tidak melalui titik nol tetapi agak memotong

sumbu tekanan geser (atau akan memotong jika bagiannya yang lurus

Rate

of s

hear

Shearing stress

f

U =( F− f )

G

diekstrapolasikan terhadap sumbu tersebut) pada titik tertentu yang

dinamakan 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.

b. Aliran pseudoplastis

Sejumlah besar produk farmasi termasuk gom alam dan sintesis,

misalnya: disperse cair dari tragakan, Na alginat, metil selulosa dan

CMC Na menunjukkan aliran pseudoplastis, sering disebut sebagai

shear-thining system. Viskositas zat pseudoplastis berkurang dengan

meningkatnya pengadukan.

Rheogram cairan yang mempunyai tipe aliran plastis, sbb:

Aliran pseudoplastik mulai pada titik nol (atau paling sedikit

mendekati pada tekanan-tekanan geser yang rendah). Tidak ada yield

value seperti yang terlihat pada zat plastik.

Viskositas 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.

c.    Aliran dilatan

Suspensi-suspensi tertentu dengan persentase zat padat terdisper

tinggi missalnya: cat, tinta atau pasta menunjukkan peningkatan dalam

daya hambat untuk mengalir dengan meningkatnya rate of shear.

Rate

of

shea

rShearing stress

Rheogram cairan yang mempunyai tipe aliran plastis, sbb:

Aliran dilatan dikarakteristikkan dengan menaikkan viskositas

seiring dengan naiknya kecepatan geser, karena itu juga disebut

pemadatan aliran. Aliran ini merupakan kebalikan dari aliran

pseudoplastik.

Pada keadaaan istirahat, partikel-partikel tersebuat tersusun

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 kaku.

Rate

of

shea

r

Shearing stress

D. Tipe – tipe Viscometer

Cara menentukan viskositas suatu zat menggunakan alat yang

dinamakan viskometer. Ada beberapa tipe viskometer yang biasa digunakan

antara lain :

1. Viskometer kapiler / Ostwald

Viskositas dari cairan yang ditentukan dengan mengukur waktu

yang dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 tanda ketika

mengalir karena gravitasi melalui viskometer Ostwald. Waktu alir dari

cairan yang diuji dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan bagi suatu

zat yang viskositasnya sudah diketahui (biasanya air) untuk lewat 2 tanda

tersebut.

2. Viskometer Hoppler

Berdasarkan hukum Stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi

keseimbangan sehingga gaya gesek = gaya berat – gaya archimides.

Prinsip kerjanya adalah menggelindingkanz bola ( yang terbuat dari kaca )

melalui tabung gelas yang berisi zat cair yang diselidiki. Kecepatan

jatuhnya bola merupakan fungsi dari harga resiprok sampel.

3. Viskometer Cup dan Bob

Prinsip kerjanya sample digeser dalam ruangan antaradinding luar

dari bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengah-

tengah. Kelemahan viscometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang

disebabkan geseran yang tinggi di sepanjangkeliling bagian tube

sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi. Penurunan konsentras ini

menyebabkab bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini

disebut aliran sumbat

4. Viskometer Cone dan Plate

Cara pemakaiannya adalah sampel ditempatkan ditengah-tengah

papan, kemudian dinaikkan hingga posisi di bawah kerucut. Kerucut

digerakkan oleh motor dengan bermacam kecepatan dan sampelnya

digeser di dalam ruang semitransparan yang diam dan kemudian kerucut

yang berputar

E. Faktor Yang Mempengaruhi Viskositas

Adapun faktor-faktor yang memengaruhi viskositas, antara lain sebagai

berikut :

1.  Suhu

Viskositas berbanding terbalik dengan suhu. Jika suhu naik maka

viskositas akan turun, dan begitu sebaliknya. Hal ini disebabkan karena

adanya gerakan partikel-partikel cairan yang semakin cepat apabila suhu

ditingkatkan dan menurun kekentalannya.

2.    Konsentrasi larutan

Viskositas berbanding lurus dengan konsentrasi larutan. Suatu

larutan dengan konsentrasi tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi

pula, karena konsentrasi larutan menyatakan banyaknya partikel zat yang

terlarut tiap satuan volume. Semakin banyak partikel yang terlarut,

gesekan antar partikrl semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi

pula.

3.  Berat molekul solute

Viskositas berbanding lurus dengan berat molekul solute. Karena

dengan adanya solute yang berat akan menghambat atau member beban

yang berat pada cairan sehingga manaikkan viskositas.

4.   Tekanan

Semakin tinggi tekanan maka semakin besar viskositas suatu

cairan.

F. Manfaat viskositas dikehidupan dalam bidang farmasi

a)      Cairan

Pencampuran

Pengurangan ukuran partikel dari sistem sistem dispersi dengan

shear

Pelewatan melalui mulut,penuangan, pengemasan dalam botol,

pelewatan melalui jarum suntik

Perpindahan cairan

Stabilitas fisik sistem disperse

b)      Semi solid

Penyebaran dan pelekatan pada kulit

Pemindahan dari wadah/tube

Kemampuan zat padat untuk bercampur dengan cairan-cairan

Pelepasan obat dari basisnya

c)      Padatan

Aliran serbuk dari corong ke lubang cetakan tablet/kapsul

Pengemasan serbuk/granul

d)     Pemprosesan

Kapasitas produksi alat

Efisiensi pemrosesan

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

1. Rheologi adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari deformasi dan

aliran

2. Penerapan rheologi dalam dunia farmasi adalah untuk pembuatan

suspensi,emulsi,semisolid, dan sifat aliran pada serbuk

3. Tipe aliran terbagi menjadi aliran newton dan non newton yang terbagi

menjasi aliran plastis, pseoplastis, dan dilatan

4. Tipe-tipe yang digunakan untuk menentukan viskometer adalah

viskometer kapiler, viskometer hoppler,viskometer cup & bob dan

viskometer coe dan plate.

5. Faktor-faktor yang mempengaruh viskositas adalah suhu,konsentrasi

larutan, berat molekul solute, dan tekanan

B. Saran

Semoga makalah ini bermanfaat bagi pembaca dan saya harap kritik dan

sarannya.

DAFTAR PUSTAKA

Lachman, dkk. 1994. Teori dan Praktek Farmasi Industri I Edisi III. Jakarta: Universitas Indonesia press

Martin, A.N., J. Swarbrick, A. Cammarata. 2006. Physical Pharmacy, 5th ed. Philadelphia : Lea & Febiger

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

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

Moechtar. 1990. farmasi fisik. Yogyakarta : UGM-press.

Note “Rheologi ” by Dr. rer.nat. Sundani Nurono Soewandhi, School of Pharmacy ITB.

Voight. 1951. Tekhnologi Farmasi. Jakarta. UI Press