BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Dimasa ini seorang ahli farmasi harus dapat mengembangkan pengetahuannya dalam bidang farmakologi, kimia organik, biokimia, dan pengertian ilmiah mengenai sifat-sifat fisika dan kimia. Dalam bidang fisika kita mengenal farmasi fisika. Farmasi fisik adalah ilmu yang mempelajari gabungan antara ilmu farmasetika dan fisika yang berupa perhitungan dan satuan serta mengaplikasikannya dalam bentuk sediaan obat. Farmasi fisika mempersatukan pengetahuan fakta farmasi melalui pengembangan prinsip-prinsipnya yang luas yang membantu farmasi, ahli farmakologi dan ahli kimia farmasi dalam meramalkan kelarutan kestabilan, tercampurnya obat, dan aksi obat serta sifat alir dari suatu sediaan. Salah satu hal yang mempengaruhi suatu sediaan farmasi baik atau tidak, adalah sifat alir sediaan maka dari itu kita perlu mempelajari viskositas dan rheologi. Prinsip dasar rheologi telah digunakan dalam penyelidikan cat, tinta, berbagai adonan, kosmetik serta bahan-bahan lain. Penyelidikan viskositas dari cairan sejati, larutan, dan system koloid baik yang encer maupun yang kental jauh lebih bersifat praktis dari pada bernilai teoritis.
II.2 Maksud Percobaan
Mengetahui dan memahami peranan viskositas dan rheologi dalam farmasi agar memperoleh sediaan atau produk-produk farmasi yang baik.
II.3 Tujuan Percobaan
1. Menerangkan arti viskositas dan rheologi.
2. Membedakan aliran Newton dan Non Newton
3. Menggunakan alat-alat penentuan viskositas dan rheologi
4. Menentukan viskositas dan rheologi cairan Newton dan non Newton
5. Menentukan konsistensi sediaan setengah padat
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Teori
Rheologi berasal dari bahasa Yunani: mengalir (Rheo), dan Logos (ilmu), digunakan istilah ini untuk pertamakali oleh Bingham dan Crawford untuk menggambarkan aliran cairan dan deformasi dari padatan. Viskositas adalah sustu pernyataan tahanan dari suatu cairan untuk mengalir. Makin tinggi viskositas akan semakin besar tahanannya. Seperti akan terlihat nanti, cairan sederhana(biasa) dapat diuraikan dalam istilah viskositas absolute. Tetapi sifat-sifat rheologi dari dispersi heterogen lebih kompleks dan tidak dapat dinyatakan dalam suatu satuan tunggal (4).
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 (6).
Penggolongan bahan menurut tipe aliran dan deformasi adalah sebagai berikut: Sistem Newton dan Sistem non Newton. Pemilihan bergantung pada sifat-sifat alirannya apakah sesuai dengan hukum aliran dari newton atau tidak (4).
A. Sistem Newton
Hukum Aliran dari newton, jika bidang cairan paling atas bergerak dengan suatu kecepatan konstan, setiap lapisan di bawahnya akan bergerak dengan suatu kecepatan yang berbanding lurus dengan jarak dari lapisan dasar yang diam. Perbedaan kecepatan (dv) antara dua bidang cairan dipisahkan oleh suatu jarak yang kecil sekali (dr) adalah ”Perbedaan kecepatan” atau rate of shear, dv/dr. Gaya per satuan luas F1 diperlukan untuk menyebabkan aliran, ini disebut sharing stress. Newton adalah orang pertama yang mempelajari sifat-sifat aliran ari cairan secara kuantitatif. Dia menemukan bahwa, makin besar viskositas suatu cairan, akan makin besar pula gaya per satuan luas (shearing stress) yang diperlukan untuk menghasilakan suatu rate of shear tertentu. Oleh karena itu, rate of share harus berbanding langsung dengan shearing stress atau
| F’/A = η dv/dr |
| η= F’/A = F dv/dr G |
atau
Dimana η adalah koefisien viskositas, biasanya dinyatakan hanya sebagai viskositas saja (4).
Viskositas η merupakan perbandingan antara Shearing stress F’/A dan Rate of shear dv/dr. Satuan viskositas adalah poise atau dyne detik/cm2 (6).
Grafik rheogram aliran Newtonian diilustrasikan sebagai berikut :
Besarnya Rate of shear sebanding dengan Shearing stress.
Fluiditas merupakan kebalikan dari viskositas. Satuan fluiditas adalah centipoise (cps), 1cps= 0,01poise
| f = 1/η |
Viskositas Kinematik adalah viskositas absolut dibagi kerapatan cairan (bobot jenis).satuannya adalah stokes, s atau centistokes, cs.
Ketergantungan Temperatur dan Teori Viskositas. Bila viskositas gas meningkat dengan naiknya temperatur, maka viskositas cairan justru menurun jika temperature dinaikkan. Fluiditas dari suatu cairan yang merupakan kebalikan dari viskositas akan meningkat dengan makin tingginya temperatur (4).
Rumus Arrhenius :
 |
Dimana:
A = konstanta tergantung pada berat molekul dan molar volume cairan
Ev = energi aktivasi yang diperlukan untuk menginisiasi aliran antar molekul
Dibutuhkan lebih banyak energi untuk memecah ikatan dan membuat cairan tersebut mengalir, karena cairan tersebut tersusun dari molekul-molekul yang dihubungkan dengan ikatan hidrogen. Tetapi ikatan ini akan dipecahkan pada temperatur yang tinggi oleh perpindahan panas dan Ev akan menurun dengan nyata. Viskositas cairan akan menurun jika suhu diturunkan, sedangkan viskositas gas meningkat jika suhu dinaikkan (6).
B. Sistem Non Newton
Ahli farmasi kemungkinan besar lebih sering menghadapi cairan Non-Newton dibandingkan dengan cairan yang biasa. Oleh karena itu mereka harus mempunyai metode yang sesuai untuk mempelajari zat-zat kompleks ini. Non-Newton bodies berarti zat-zat yang tidak mengukuti persamaan aliran dari hukum Newton, dispersi hetrogen cairan dan padatan seperti larutan koloid, emulsi, suspensi cairan, salep dan produk-produk serupa masuk dalam kelas ini. Jika bahan-bahan Non-Newton dianalisi dalam suatu viskometer putar dan hasil diplot, diperoleh berbagai kurva kosistensi yang menggambarkan adanya tiga aliran yakni: plastis, pseudoplastis dan dilatan (4).
Berdasarkan grafik sifat aliran (rheogram) cairan Non Newton terbagi atas dua kelompok yaitu cairan yang tidak dipengaruhi oleh waktu dan cairan yang dipengaruhi oleh waktu (5).
1. Cairan yang sifat alirannya tidak dipengaruhi oleh waktu (Time In Dependent)
a. Aliran Plastis
Kurva 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) (6).
Ahli rheologi menggolongkan Bingham bodis sebagai suatu bahan yang mempunyai/memperlihatkan yield value, seperti halnya zat padat. Sedang zat-zat yang mulai mengali pada shering stress terkecil didefinisikan sebagai cairan. Yield value adalah suatu sifat penting dari disperse-dispersi tertentu (4).
U adalah viskositas plastis, dan 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 (6).
b. Aliran Pseudoplastis
Sejumlah besar produk farmasi termasuk gom alam dan sintesis, misalnya disperse cair dari tragacant, natrium alginate, metilselulosa, dan natrium karboksimetil selulosa, menunjukkan aliran pseudeoplastis (4).
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 tunggal.
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.
 |
Eksponen N meningkat pada saat aliran meningkat hingga seperti aliran newton. Jika N=1 aliran tersebut sama dengan aliran newton (6).
c. Aliran Dilatan
Suspensi-suspensi tertentu dengan persentase zat padat terdispersi yang tinggi menunjukan peningkatan dalam daya hambat untuk mengalir dengan meningkatnya rate of share. Pada system seperti itu sebenarnya volumenya meningkat jika terjadi sher dan oleh karena itu diberi istilah dilatan (4).
Aliran 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 suspensi menjadi pasta yang kaku (6).
2. Cairan yang sifat alirnya dipengaruhi oleh waktu (Time Dependent)
a. Aliran Thiksotropi
Pada aliran tiksotropik kuva menurun berada disebelah kiri kurva menaik. Gejala ini umumnya dijumpai pada zat yang mempunyai aliran plastis dan pseudoplastis. Hal ini disebabkan karena terjadi perubahan struktur yang dapat kembali ke keadaan semula dengan segera apabila tekanan dikurangi (9).b. Aliran Rheopeksi
Pada aliran rheopeksi kurva menurun berada disebelah kanan kurva menaik. Hal ini terjadi karena pengocokan yang perlahan-lahan dan teratur akan mempercepat pemadatan suatu system dilatan (9).
c. Aliran Viskoelastis
Pada aliran viskoelastik ini, jika cairan diberikan tekanan di atas yield value static, maka akan mengalir sebagai cairan tetapi bila tekanan dihilangkan system tidak kembali dengan sempurna ke keadaan semula (9).
C. Penentuan Sifat-Sifat Rheologi
Berhasil tidaknya penentuan dan evaluasi sifat-sifat rheologis dari suatu system tertentu bergantung ada pemilihan metode peralatan yang tepat. Karena rate of shear pada system Newton berbanding langsung dengan shearing stress, seseorang dapat menggunakan alat yang beroperasi pada rate of shear tunggal (4).
Alat untuk mengukur Viskositas dan Rheologi suatu zat disebut viskometer. Ada dua jenis viskometer yaitu:
1. Viskometer satu titik
Viskometer ini bekerja pada satu titik kecepatan geser saja, sehingga hanya dihasilkan satu titik pada rheogram. Ekstrapolasi dari titik ini ke titik nol akan menghasilkan garis lurus. Alat ini hanya digunakan untuk menentukan viskometer cairan newton. Yang termasuk kedalaam jenis ini misalnya : viskometer kapiler, viskometer bola jatuh, penetrometer, palteplastometer dan lain-lain (5).
a. Viskometer Kapiler ( Viskometer Ostwald )
Pada metode ini viskositas ditentukan dengan mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan uji untuk lewat antara dua tanda ketika ia mengalir karena gravitasi , melalui suatu tabung kapiler vertikal. Waktu alir dari cairan yang diuji dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan bagi suatu cairan yang viskositasnya sudah diketahui ( biasanya air ) untuk lewat antara dua tanda tersebut . Jika h1 dan h2 masing-masing adalah viskositas dari cairan yang tidak diketahui dan cairan standar , r1 dan r2 adalah kerapatan dari masing-masing cairan, t1 dan t2 adalah waktu alir dalam detik. η2 dan ρ2 dapat diketahui dari literatur, ρ1 diperoleh dari pengukuran kerapatan (berat jenis) dengan metode piknometer, t1 dan t2 masing-masing diketahui dengan cara mengukur waktu yang diperlukan oleh zat uji maupun air untuk mengalir melalui dua garis tanda pada tabung kapiler viskometer Ostwald (10).
Gambar Viskometer Kapiler
b. Viskosimeter bola jatuh (Viskometer Hoeppler)
Pada metode ini viskositas ditentukan dengan mengukur kecepatan suatu bola gelas atau bola besi jatuh kebawah dalam suatu tabung gelas yang hampir vertikal mengandung cairan dalam tabung yang di uji pada temperatur konstan. Laju jatuhnya bola yang mempunyai kerapatn dan diameter tertentu adalah kebalikan fungsi viskositas sampel tersebut (4).
Viskositas ini baik digunakan untuk mengukur cairan yang mempunyai viskositas tinggi dan sukar diukur dengan viskometer kapiler (5).
Jika t adalah waktu interval dalam detik, Sb dan Sf adalah gravitasi jenis dari bola dan dari cairan, da B adalah konstanta untuk bola tertentu. t dapat diketahui dari lamanya bola jatuh antara ke dua titik, Sb dan Sf diperoleh pada temperatur dimana percobaan dilakukan, dan B yang besarnya sudah diketahui pada pedoman penggunaan alat tersebut (4).
Gambar : Viskometer Hoeppler (11)
c. Penetrometer
Penetrometer adalah suatu alat yang banyak digunakan untuk menentukan konsentrasi sediaan setengah padat baik dibidang farmasi maupun non farmasi seperti penentuan konsistensi aspal, vaselin, lemak, pelumas, malam-malam, adonan semen dan lain-lain (5).Gambar : Viskometer Penetrometer (12)
2. Viskometer Banyak Titik
Pada jenis ini pengukuran dapat dilakukan pada beberapa harga kecepatan geser sehingga dapat diperoleh rheogram yang sempurna. Viskometer jenis ini dapat digunakan untuk menentukan viskositas dan rheologi cairan Newton dan non Newton. Yang termasuk kedalam jenis ini misalnya: Viskometer rotasi tipe Stomer, Brookfield, Rotovisco dan lain-lain (5).
a. Viskometer “Cup dan Bob” ( Brookfield)
Dalam viskometer ini sampel dimasukkan dalam ruang antara dinding luar bob/rotor dan dinding dalam mangkuk (cup) yang pas dengan rotor tersebut. Berbagai alat yang tersedia berbeda dalam hal bagian yang berputar, ada alat dimana yang berputar adalah rotornya, ada juga bagian mangkuknya yang berputar (10).
Pada metode ini sebuah spindle dicelupkan ke dalam cairan dan diputar dengan kecepatan tertentu yang akan diukur viskositasnya. Gaya gesek antara permukaan spindel dengan cairan akan menentukan tingkat viskositas cairan. Bentuk dari spindel dan kecepatan putarnya inilah yang menentukan Shear Rate (10).
Viskometer Brookfield (13)
b. Viskometer Stromer
Pengukuran viskometer berdasarkan rotasi (putaran) dalam silinder. Alat yang digunakan stormer viskometer dan Mac Michael tipe. Alat stormer viskometer banyak digunakan untuk mengukur viskositas susu kental manis, produk tomat dan lainnya. Prinsip alat ini berdasarkan atas waktu yang diperlukan (14).
Gambar : Viskometer rotasi tipe Stromer (14)
c. Viskometer Rotovisco
Viskometer Rotovisco yaitu viskometer ini mampu digunakan untuk metode pengukuran berikut; tiksotropik dan aliran kurva, menyembuhkan waktu, dan penentuan titik hasil. Viskometer ini akan mengukur sampel dari tebal ke tipis, seperti minyak, cat, lumpur keramik, krim pucat, plastisols PVC, atau slurries mineral (7). Gambar Viskometer Rotovisco (7)
II.2 Uraian Bahan
1. Darah
Darah merupakan cairan yang terdiri dari plasma (cairan bening) dan sel-sel darah (sel darah merah, sel darah putih dan sel pembeku darah). Adanya sel-sel darah menyebabkan adanya semacam pergeseran intern (internal friction) diantara lapisan yang berdampingan sehingga menyebabkan adanya sifat viskositas darah. Viskositas darah normal = 3-4 kali viskositas air. Viskositas plasma darah = 1,5-2 kali viskositas air. Faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas darah antara lain:
a) Volume hematokrit (volume sel darah merah): volume hematokrit yang meningkat akan diikuti viskositas darah yang meningkat.
b) Kadar protein plasma: bila kadarnya naik maka viskositas naik dan sebaliknya.
c) Suhu tubuh: bila suhu tubuh naik, viskositas turun.
d) Kecepatan aliran darah: bila kecepatan aliran darah turun maka viskositas naik.
e) Diameter pembuluh darah: bila diameter pembuluh darah kurang dari 1,5 mm, maka viskositas darah turun. Hal ini dikenal sebagai Fahreus-Lindquist effect. Di dalam pembuluh darah kecil dimana darah mengalir lambat, maka d) dan e) bekerja saling berlawanan.
Agar darah dapat mengalir dan mencapai seluruh bagian tubuh, maka diperlukan adanya tekanan darah minimum yang disebut juga critical clossing pressureyield pressure. Tekanan minimal ini diperlukan untuk membuka rongga pembuluh darah kecil (kapiler) yaitu sebesar 20 mm Air Raksa.(Hg). Kecepatan aliran darah yang tercepat pada Aorta (pembuluh darah tempat keluarnya darah dari jantung), makin jauh makin rendah kecepatannya.
| Fluida | Temperatur (°C) | Koofisien Viskositas |
| Darah (keseluruhan) | 37 | 4,0 x 10-3 |
| Plasma Darah | 37 | 1,5 x 10-3 |
Jumlah total darah yang dipompa kel,uar jantung kira-kira 5,5 liter darah per menit.
2. Air
Air merupakan komponen penting dalam bahan makanan karena air dapat mempengaruhi penampakan, tekstur serta cita rasa makanan. Viskositas air adalah 8.90 × 10−4 Poise atau 8.90 × 10−3 dyne/cm² pada suhu sekitar 250C (8).
| Fluida | Temperatur (o C) | Koofisien Viskositas |
| Air | 0 | 1,8 x 10-3 |
| 20 | 1,0 x 10-3 | |
| 60 | 0,65 x 10-3 | |
| 100 | 0,3 x 10-3 |
3. Bensin
Bensin adalah minyak bumi yang mudah menguap dan mudah terbakar dan dipakai sebagai bahan bakar mobil, merupakan campuran hidrokarbon cair yang diekstrak dari gas bumi dengan bermacam-mcam metode dan distabilkan agar mendapatkan titik didih yang cocok untuk dipadukan dengan bensin kilangan.
4. Suspensi
Suspensi menurut Farmakope Indoneseia Edisi III yaitu, sediaan yang mengandung bahan obat padat dalam bentuk halus dan tidak larut, terdispersi dalam cairan pembawa (3).
Suatu suspensi dalam bidang farmasi adalah suatu disperse kasar dimana partikel zat padat yang tidal larut terdispersi dalam suatu medium cair. Partikel-partikel tersebut kebanyakan mempunyai diameter lebih besar dari 0,1 mikrometer dan beberapa dari partikel tersebut bila diselidiki di bawah mikroskop menunjukan adanya gerak Brown jika disperse mempunyai viskositas rendah (4).
5. Emulsi
Emulsi adalah sediaan yang mengandung bahan obat cair atau larutan obat, terdispersi dalam cairan pembawa, distabilkan dengan zat pengemulsi atau surfaktan yang cocok (2).
Dalam batasan emulsi, fase terdispers dianggap sebagai fase dalam dan medium dispersi dianggap fase luar atau fase kontinu. Emulsi yang mempunyai fase dalam minyak dan fase luar air disebut emulsi minyak dalam air dan biasanya diberi tanda sebagai emulsi “m/a”. Sebaliknya emulsi mempunyai fase dalam air dan fase luar minyak disebut emulsi air dalam minyak dan dikenal sebagai emulsi “a/m”. Karena fase luar dari suatu emulsi bersifat kontinu, suatu emulsi minyak dalam air bias diencerkan atau ditambah dengan air atau suatu preparat dalam air pengemulsi (emulsiflying egent) (1).
BAB III
METODE KERJA
III.1 Alat yang Digunakan
1. Viskometer Kapiler
1. Viskometer Brookfield
III.2 Bahan yang Digunakan
Bahan-bahan yang digunakan dalam praktikum
1. Air ρ =1.00×103 kg/m3=1gr/cm3
2. Darah ρ =1,06×103kg/m3=1,6gr/cm3
3. Bensin ρ =0,68×103kg/m3=0,68gr/cm3
4. Suspensi X
5. Emulsi X
III.3 Cara Kerja
1. Viskometer Kapiler
a. Pengukuran Viskositas
Digunakan viskometer yang bersih. Diletakkan viskometer dalam termostat pada posisi vertikal. Dipipet sejumlah 10 mL cairan yang akan diukur viskositasnya (air) ke dalam reservoir A sehingga kalau cairan ini dibawa ke reservoir B dan permukaannya melewati garis m, reservoir A kira-kira masih terisi setengahnya. Dengan menghisap atau meniup (melalui sepotong selang karet) cairan A dibawa ke B sampai sedikit di atas garis m, kemudian cairan dibiarkan mengalir secara bebas. Waktu yang diperlukan cairan untuk mengalir dari m ke n dicatat. Percobaan ini dilakukan 3 kali. Bobot jenis cairan pada suhu yang bersangkutan ditentukan dengan piknometer atau neraca Westpal.Keterangan : Percobaan diatas berlaku untuk cairan uji darah dan bensin
2. Viskometer Brookfield
a. Pengukuran Viskositas
Dipasang spindel No.3 pada gantungan spindle Dimasukan suspensi sebanyak 100 ml ke dalam gelas piala Diturunkan spindel sedemikian rupa sehingga batas spindel tercelup ke dalam cairan yang akan diukur viskositasnya. Dipasang stop kontak Dinyalakan motor sambil menekan tombol Dibiarkan spindel berputar pada kecepatan 50 RPM dan dilihat jarum merah pada skala Dibaca angka yang ditunjukan oleh jarum tersebut. Untuk menghitung viskositas maka angka pembacaan tersebut dikalikan dengan suatu faktor koreksi,dimana FK untuk spindle no.3 = 17,5 yang dapat dilihat pada table yang terdapat pada brosur alat.Keterangan : Percobaan diatas berlaku juga untuk cairan uji Emulsi.
b. Penentuan Sifat Alir (Rheologi)
Dipasang spindel No.3 pada gantungan spindle Dimasukan emulsi sebanyak 100 ml ke dalam gelas piala Diturunkan spindel sedemikian rupa sehingga batas spindel tercelup ke dalam cairan yang akan diukur viskositasnya. Dipasang stop kontak Dibiarkan spindel berputar dari kecepatan rendah ke tinggi yaitu 2,4,10,20,50 dan 100 RPM,kemudian dilanjutkan dari tinggi ke rendah yaitu 100,50,20,10,4, dan 2. Dicatat angka yang ditunjukan oleh jarum. Nilai yang diperoleh kemudian diolah dan diplot ke kurva untuk memperoleh gambar aliran dari masing-masing aliranKeterangan : Percobaan diatas berlaku untuk cairan uji Emulsi.
BAB IV
PEMBAHASAN
IV.1 Hasil Pengamatan
a. Tabel Hasil Pengukuran Viskometer Kapiler
| No | Nama Sampel | Waktu yang Diperlukan | Rata-Rata | ||
| I | II | II | |||
| 1 | Air | 6,5 | 6,5 | 6,5 | 6,5 |
| 2 | Darah | 7,5 | 7,0 | 7,5 | 7,3 |
| 3 | Bensin | 5,0 | 5,5 | 5,5 | 5,3 |
Dik: Panjang (L) = 10 cm
Diameter (r) = 10 mm = 0,1 cm
Tekanan Udara P = 10 dyne/cm2
Vol. cairan = 15 ml
b. Tabel Hasil Pengukuran Viskometer Brookfield
1. Pengukuran Viskositas
| No | Nama Sampel | Nilai yang Tertera | Rata-Rata | ||
| I | II | III | |||
| 1 | Emulsi | 15 | 15 | 15,5 | 15,1 |
| 2 | Suspensi | 12,5 | 13 | 12,5 | 12,7 |
Ket : Viskositas kedua zat ini digunakan dengan spindle no. 3 dan faktor koreksi 17,5 dengan kecepatan 50 RPM. Tiap sampel dilakukan percobaan sebanyak 3x.
2. Penentuan Sifat Alir (Rheologi)
| Kecepatan Sampel | Tekanan Geser (cps) | Keterangan | |||||
| 2 (RPM) | 4 (RPM) | 10 (RPM) | 20 (RPM) | 50 (RPM) | 100 (RPM) | ||
| Emulsi | 0 0 | 500 500 | 1500 1000 | 2000 2500 | 3000 3000 | 3000 3000 | Dari kec. 2 RPM ke 100 RPM Dari kec. 100 RPM ke 2 RPM |
| Suspensi | 500 500 | 1000 500 | 1500 1000 | 2500 2000 | 3000 2000 | 3500 3500 | Dari kec. 2 RPM ke 100 RPM Dari kec. 2 RPM ke 100 RPM |
IV.2 Pengolahan Data
a. Hasil Pengukuran Viskometer Kapiler
1. Viskositas Air
Dik : r = 0,1 cm
ρ = 1 g/cm3
P = 10 dyne/cm3
L = 10 cm
t = 6.5 s
V = 15 ml
Dit : η = ……?
Peny :
η = 
= 
=
= 0,00000541
= 5,41 × 10-6 Poise
2. Viskositas darah
Dik : r = 0, 1 cm
ρ = 1,6 g/cm3
P = 10 dyne/cm3
L = 10 cm
t = 7,3 s
V = 15 ml
Dit : η = ……?
Peny :
η =
= 
=
= 0,0000097
= 9,73 × 10-6 Poise
3. Viskositas Bensin
Dik : r = 0,1 cm
ρ = 0,68 g/cm3
P = 10 dyne/cm3
L = 10 cm
t = 5,3 s
V = 10 ml
Dit : η = ……?
Peny :
η =
= 
=
= 0,000003
= 3 × 10-6 Poise
b. Hasil Pengukuran Viskometer Brookfield
1. Pengukuran Viskositas
EmulsiDik : Faktor Koreksi (FK) = 17,5
Nilai yang Terbaca = 15,1
Dit : η = …?
Peny:
η = Nilai yang Terbaca û Faktor Koreksi
= 15,1 û 17,5
= 264,25 cps
= 2,6425 poise
Suspensi Dik : Faktor Koreksi (FK) = 17,5
Nilai yang Terbaca = 12,7
Dit : η = …?
Peny:
η = Nilai yang Terbaca û Faktor Koreksi
= 12,7 û 17,5
= 222,25 cps
= 2,2225 poise
2. Penentuan Sifat alir (Rheologi)
| Kecepatan Sampel | Tekanan Geser (dyne/cm3) | Keterangan | |||||
| 2 (RPM) | 4 (RPM) | 10 (RPM) | 20 (RPM) | 50 (RPM) | 100 (RPM) | ||
| Emulsi | 0 0 | 2000 2000 | 15000 10000 | 40000 50000 | 150000 150000 | 300000 300000 | Dari kec. 2 RPM ke 100 RPM Dari kec. 100 RPM ke 2 RPM |
| Suspensi | 1000 1000 | 4000 2000 | 15000 10000 | 50000 40000 | 150000 100000 | 350000 350000 | Dari kec. 2 RPM ke 100 RPM Dari kec. 2 RPM ke 100 RPM |
IV.3 Pembahasan
Pada praktikum kali ini akan dilakukan percobaan mengenai viskositas dan rheologi. Dimana pada percobaan ini, digunakan alat viskometer kapiler dan viskometer Brookfield dalam mengukur viskositas dan penentuan sifat alir cairan.
Viskometer kapiler digunakan untuk mengukur viskositas dari air, darah dan bensin. Dimana prinsip kerja dari viskometer kapiler adalah dengan mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara dua tanda ketika ia mengalir karena gravitasi melalui suatu tabung kapiler vertical.
Dari data yang diperoleh, panjang kapiler adalah 10 cm, diameter kapiler 0,1 cm, tekanan udara 10 dyne/cm3, dan dengan volume cairan 15 mL. Untuk massa jenis dari ketiga zat tersebut telah diketahui bahwa r air = 1 gr/cm3, r darah = 1,06 gr/cm3, r bensin = 0,68 gr/cm3. Rata-rata waktu yang diperlukan oleh ketiga cairan untuk mengalir dari garis A ke garis B yaitu air 6,5 sekon, darah 7,3 sekon dan bensin 5,3 sekon.
Untuk memperoleh nilai viskositas dari ketiga cairan tersebut digunakan rumus Poiseville yaitu :
Dimana r = Jari-jari pipa dialiri cair (cm)
t = Waktu alir (detik)
P = Tekanan yang menyebabkan zat cair mengalir ()
)
= Massa jenis cairan g/cm3 v = Volume zat cair (mL)
l = Panjang pipa (cm)
= Koefisien Viscositas (centipoise/poise) Dari penerapan rumus tersebut diperoleh hasil dari masing-masing caairan yaitu air 5,41x10-6, darah 9,73x10-6 dan bensin 3 x 10-6. Dari hasil yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa viskositas darah > viskositas air > viskositas bensin. Hal ini disebabkan kerana viskositas suatu cairan dipengaruhi oleh suhu dan konsentrasi dari cairan tersebut.
Viskositas dari darah memiliki kekentalan yang tinggi dibandingkan dengan air dan bensin karena dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu:
v Volume hematokrit (volume sel darah merah): volume hematokrit yangmeningkat akan diikuti viskositas darah yang meningkat.
v Kadar protein plasma: bila kadarnya naik maka viskositas naik dan sebaliknya.
v Suhu tubuh: bila suhu tubuh naik, viskositas turun.
v Kecepatan aliran darah: bila kecepatan aliran darah turun maka viskositas naik.
v Diameter pembuluh darah: bila diameter pembuluh darah kurang dari 1,5 mm, maka viskositas darah turun.
Suspensi dan emulsi diukur dengan menggunakan viscometer Brookfield yang prinsip kerjanya adalah mengukur zat cair dengan viskositas tinggi.
Sebuah spindel dicelupkan ke dalam cairan suspense atau emulsi yang akan diukur viskositasnya. Gaya gesek antara permukaan spindel dengan cairan akan menentukan tingkat viskositas dari kedua cairan tersebut. Sampel sebanyak 100 ml dimasukkan ke dalam gelas piala kemudian diukur dengan menggunakan spindel no.3 dengan faktor koreksi 17,5. Angka yang terbaca pada alat untuk cairan emulsi yaitu 15,1 dan suspensi 12,7. Untuk mendapatkan nilai viskositas dari emulsi dan suspensi yaitu dengan cara mengalikan angka yang terbaca pada alat dengan faktor koreksinya. Sehingga diperoleh hasil untuk viskositas emulsi yaitu 2,6425 poise dan viskositas suspensi yaitu 2,2225 poise.
Untuk menentukan sifat alir (Rheologi) dari emulsi dan suspensi data dari hasil pengamatan diplot ke kurva. Aliran yang diperlihatkan oleh emulsi adalah aliran dilatan dimana pada keadaan istirahat, partikel-partikel tersebut tersusun rapat dengan volume antar partikel atau volume “void” pada keadaan minimum. Tetapi jumlah pembawa dalam suspensi atau emulsi tersebut cukup mengisi volume ini dan menyebabkan partikel-partikel bergerak dari satu tempat ke tampat lainnya pada rate of shear rendah. Jadi, seseorang dapat menuangkan suspensi atau emulsi dilatan dari satu botol karena pada kondisi ini suspensi atau emulsi dalam bentuk cair. Jika pada saat shear stress meningkat, jumlah pembawa yang tingal adalah konstan dan pada beberapa titik menjadi tidak cukup untuk mengisi ruang-ruang kosong antar partikel menjadi besar dan akhirnya suspense atau emulsi menjadi seperti psta yang kaku.
Sedangkan untuk sifat alir dari suspensi yaitu aliran thiksotropik dimana kurva menurun berada disebelah kiri kurva menaik. Hal ini disebabkan karena terjadinya perubahan struktur yang tidak dapat kembali ke keadaan semula dengan segera apabila tekanan dikurangi.
Dimana sesuai teori thiksitropik adalah suatu sifat yang diinginkan dalam suatu sistem farmasetis cair yang idealnya harus mempunyai konsistensi tinggi dalam wadah, namun dapat dituang dan tersebar dengan mudah. Suspensi dengan sifar aliran thiksotropik akan mengendap dengan segera dalam wadahnya, akan menjadi cair bila dikocok, dan akan tinggal cukup lama selama ia digunakan. Akhirnya suspensi tersebut akan memperoleh kembali konsistensinya dengan cepat sehingga partikel-partikel tetap berada dalam keadaan tersuspensi.
Sifat aliriran thiksotropiklah yang sangat dikehendaki untuk sediaan emulsi dan suspensi.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan
Dari hasil percobaan viskositas dan rheologi diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Viskositas darah lebih tinggi dari air dan bensin, dimana viskositas darah adalah 9,73 x 10-6 Poise, air adalah 5,41 x 10-6 Poise dan Bensin adalah 3 x 10-6 Poise.
2. Sifat aliran emulsi adalah aliran dilatan dimana viskositas cairan akan naik dengan naiknya kecepatan geser karena volumenya akan naik bila digeser dan suspensi menunjukkan aliran thiksotropik karena kurva menurun berada disebelah kiri kurva menaik. Dimana sifat aliran thiksotropik sangat dikehendaki untuk sediaan suspensi dan emulsi.
V.2 Saran
Pada praktikum-praktikum selanjutnya sebaiknya peralatan dalam laboratorium dilengkapkan agar kita bisa melakukan praktikum Viskositas dan Rheologi.
DAFTAR PUSTAKA
1. Ansel, H.C., (1989), “Pengantar Bentuk Sediaan Farmasi”, edisi IV, Terjemahan Farida Ibrahim, UI Press, Jakarta.
2. Ditjen POM., (1979), “Farmakope Indonesia”, Edisi III, Depkes RI, Jakarta.
3. Ditjen POM., (1995), “Farmakope Indonesia”, Edisi IV, Depkes RI, Jakarta.
4. Martin Alfred, Swarbick James, Arthur Cammarata. (1993). Farmasi Fisik Edisi 3 Jilid 2. Universitas Indonesia press : Jakarta
5. Tungadi, R. (2009), “Penuntun Praktikum Farmasi Fisika”. Universitas Negeri Gorontalo: Gorontalo
Tidak ada komentar:
Posting Komentar