LAPORAN RHEOLOGI DAN VISKOSITAS.docx

BAB I PENDAHULUAN

I.1 Latar belakang Farmasi merupakan salah satu bidang profesional kesehatan yang merupakan kombinasi dari ilmu kesehatan dan ilmu kimia,  kimia,  yang mempunyai tanggung-jawab memastikan efektivitas dan keamanan penggunaan sediaan obat. Dalam suatu sediaan terdapat sediaan cair, setengah padat dan padat. Suatu sediaan obat harus di perhatikan kestabilan dan viskositas suatu sediaan, selain itu sifat aliran suatu zat cair juga harus di perhatikan dalam membuat suatu sediaan. Sehingganya farmasi fisika penting untuk di pelajari dalam membuat sediaan obat. Farmasi Fisika berisi pokok-pokok bahasan konsep dasar sifat fisikokimia molekul obat, kinetika, orde reaksi, kelarutan dan factor yang mempengaruhinya,

difusi

dan

disolusi,

stabilitas

(fungsi

dan

cara

 penentuannya), dispersi (koloid, emulsi, dispersi padat), serta rheologi dan viskositas. Dalam kesempatan kali ini akan di lakukan percobaan mengukur viskositas dan rheologi suatu sediaan obat dengan menggunakan viscometer. Viskositas adalah suatu cara untuk menyatakan berapa daya tahan dari aliran yang diberikan oleh suatu cairan. Sedangkan rheologi merupakan ilmu yang mempelajari sifat aliran zat cair. Viskositas dan rheologi sangat penting untuk di dalam suatu sediaan obat, karena dapat berpengaruh dengan absorbsinya di dalam tubuh sehingganya harus di ketahui viskositas dan rheologi dari suatu sediaan obat. Dalam laporan praktikum ini akan di bahas tentang viskositas minyak kelapa dengan mengukur kecepatan bola jatuh dalam minyak kelapa dengan temperature tetap. Selain itu di lakukan juga  pengukuran sifat aliran krim dengan menggunakan Viscometer Brookfield yang menggunakan nomor spindle yang sesuai tergantung dari bentuk sediaan yang akan di ukur viskositasnya. I.2 Maksud dan tujuan I.2.I Maksud

Mengetahui cara menghitung viskositas dan rheology suatu cairan  Newton dan NonNewton. I.2.2 Tujuan a. Membedakan cairan Newton dan Non Newton  b. Menggunakan alat-alat penentuan viskositas dan rheology c. Menentukan viskositas dan rheology cairan Newton dan Non  Newton d. Menentukan konsistensi sediaan setengah padat I.3 Prinsip percobaan Menentukan viskositas gliserin dengan mengukur kecepatan bola jatuh melalui cairan dalam tabung yang berisi gliserin pada suhu tetap dengan melihat waktu bola sampai pada dasar tabung. Di samping itu juga dapat menggunakan alat viscometer Brookfield, dimana berguna untuk mengukur viskositas krim dengan menggunakan no spindle yang sesuai tergantung dari  bentuk sediaan yang akan di ukur viskositasnya dengan mengatur kecepatan  berputar spindle dalam rpm dalam waktu 3 menit dengan membandingkan rate of share maksimum dari no spindle yang di gunakan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Teori umum 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 (Martin, 1993). Viskositas

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 mengalirkanzat cair tersebut adalah F/A atau tekanan geser ( shearing stress) (Astuti dkk, 2008). Penggolongan bahan menurut tipe aliran dan deformasi adalah system newton dan non-newton (Mayer, 2009).

1. 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 F ’/A 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. F’/A = η dv/dr

Dimana η adalah koefisien viskositas, biasanya dinyatakan hanya sebagai viskositas saja (Mayer, 2009). 2. Sistem Non-Newton

Hampir 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). Cairan yang sifat alirannya dipengaruhi waktu (kurva naik tidak berhimpit dengan kurva turun).

1. Cairan yang sifat alirnya tidak dipengaruhi oleh waktu (Mayer, 2009) : a. Aliran Plastik

Pada kurva memperlihatkan suatu badan yang mebentuk aliran  plastis, bahan demikian di kenal sebagai  Bingham bodies  yang diambil dari nama pencetus rheologi modern (Bingham) dan juga  penemu pertama zat-zat plastis dan menyusunnya secara sistematis. Kurva aliran plastis 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 (yield value). 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). Kemiringan rheogram dalam gambar kurva disebut dengan mobilitas, analog dengan fluidalitas dalam system Newton, dan kebalikannya disebut sebagai viskositas plastis.  b. Aliran Pseudoplastik

Sejumlah besar produk farmasi termasuk gom alam dan sintesis, misalnya: disperse cair dari tragakan, natrium alginat, metilselulosa, dan natrium karboksilmetri selulosa, menunjukkan aliran pseudoplastik. Sebagai aturan umum, aliran pseudoplastik diperlihatkan oleh polimer-polimer dalam larutan, yang merupakan kebalikan dari sistem plastik, yang tersusun dari partikel-partikel yang terflokulasi dalam suspensi. c. Aliran Dilatan

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. 2. Cairan yang sifat alirannya dipengaruhi waktu (kurva naik tidak  berhimpit dengan kurva turun). Kelompok ini terbagi atas tiga jenis, yakni (Astuti, 2008): a. Aliran Tiksotropik Tiksotropik bisa didefinisikan sebagai suatu pemulihan yang isoterm dan lambat pada pendiaman suatu bahan yang kehilangan konsistensinya karena sharing. Ini menunjukkan struktur yang tidak berbentuk kembali dengan segera jika strees tersebut dihilangkan atau dikurangi. Tiksotropi adalah suatu sifat yang diinginkan dalam suatu farmasetis cair yang idealnya harus mempunyai konsistensi tinggi dalam wadah, namun dapat dituang dan tersebar mudah. Sebagai

contoh, suspensi tiksotropi yang diformulasi dengan baik tidak akan mengendap dengan segera dalam wadahnya, akan menjadi cair bila dikocok, dan akan tinggal cukup lama selama ia digunakan. Akhirnya, suspensi tersebut akan memeperoleh kembali konsistensinya dengan cepat sehingga partikel-partikel tetap berda dalam keadaan tersuspensi. Dilihat dari kestabilan suspensi ada hubungan antara derajat tiksotropi dengan laju sedimentasi. Makin tinggi tiksotropi akan makin rendah laju pengendapannya.  b. Aliran Rheopeksi Rheopeksi adalah suatu gejala dimana suatu sol membentuk suatu gel lebih cepat jika diaduk perlahan-lahan atau kalau di share daripada jika dibiarkan membentuk gel tersebut tanpa pengadukan. Dalam suatu titik reopektis, gel tersebut merupakan bentuk keseimbangan

sedangkan

dalam

anti-tiksotropi

keadaan

keseimbangan adalah sol. c. Aliran Viskoelasitas Telah digunakan sejumlah metode untuk mengukur konsistensi dari produk semisolid farmasetika dan kosmetik. Pengukuran viskoelastis berdasarkan pada sifat-sifat mekanis bahan yang memperlihatkan sifat kekentalan cairan dan sifat elastik padatan. Kebanyakan system-sistem yang diselidiki dalam bidang farmasi termasuk ke dalam kelas ini, contoh : krim, lotio, salep, supositoria, suspense, disperse koloid, zat pengemulsi, serta zat  pensuspensi. Bila 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.ada beberapa metode penentu viskositas dan rheologi yaitu (Robert, 2014) : -

Viskometer Satu Titik Viskosimeter 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, dan lain-lain. -

Viskometer Titik Ganda Dengan viskosimeter ini dapat dilakukan pengukuran pada beberapa harga kecepatan geser sehingga diperoleh rheogram yang sempurna. Yang termasuk ke dalam jenis viskosimeter ini adalah viskosimeter rotasi tipe Stromer, Brookfield, Rotovisco, dan lain-lain.

II.2 Uraian bahan 1. Minyak kelapa (Dirjen POM, 1979)  Nama resmi

: Oleum cocos

Sinonim

: Minyak kelapa

Rumus molekul

: C6H5O6

Berat molekul

; 845-0,905 gr/ml

Pemerian

; Cairan jernih, tidak berwarna atau kuning pucat,  bau khas, tidak tengik.

Kelarutan

; Larut dalam 2 bagian etanol (95%) P pada suhu 600, sangat mudah larut dalam kloroform P dan dalam eter P.

Penyimpanan

Khasiat

:-

Kegunaan

: Sebagai sampel

: Dalam wadah tertutup baik, terlindung dari cahaya, di tempat sejuk.

2.

Gliserin (Dirjen POM, 1995)  Nama resmi

: Glycerolum

Sinonim

: Gliserin

Rumus molekul

: C3 H8 O3

Berat molekul

; 92, 09

Pemerian

: Cairan jernih seperti sirup, tidak berwarna, rasa manis, hanya boleh berbau khas lemah, (tajam, atau tidak enak).

Kelarutan

: Dapat bercampur dengan air dan dengan etanol, tidak larut dalam kloroform, dalam eter, dalam minyak lemak dan dalam minyak menguap.

Khasiat

:-

Kegunaan

: Sebagai sampel

Penyimpanan

: Dalam wadah tertutup rapat.

3. Alkohol (Dirjen POM, 1979 ; Dirjen POM, 1995)  Nama resmi

: Aethanolum

Sinonim

: Etanol

Rumus Molekul

: C2H6O

Berat Molekul

: 46,07

Pemerian

: Cairan mudah menguap, jernih, tidak berwarna,  baunya khas dan menyebabkan rasa terbakar pada lidah

Kelarutan

: Bercampur dengan air dan praktis bercampur dengan semua pelarut organik.

Khasiat

: Sebagai antiseptik

Kegunaan

: Sebagai pembersih

Penyimpanan

: Dalam wadah tertutup rapat, jauh dari api

BAB III METODE KERJA

III.1 Alat dan bahan III.1.1 Alat a. Tabung kaca volume 330 ml.  b. Bola/kelereng. c. Stopwatch d. Viscometer Brookfielt III.1.2 Bahan a. Alcohol.  b. Minyak kelapa. III.2 Cara kerja A. Viscometer bola jatuh 1. Diisi tabung yang ada di dalam alat dengan cairan yang akan di ukur viskositasnya sampai hamper penuh. 2. Dimasukksn bola yang sesuai. 3. Ditambahkan cairan sampai tabung penuh dan di tutup se dimikian rupa sehingga tidak terdapat gelembung udara di dalam tabung. 4. Bila bola sudah turun melampaui garis awal, bola dikembalikan ke  posisi semula dengan cara membalikkan tabung. 5. Dihitung waktu yang di perlukan oleh bola melalui tabung mulai dari garis m1 sampai garis m3 dalam detik. 6. Ditentukan bobot jenis cairan dengan menggunakan piknimeter. 7. Di hitung viskositas cairan dengan menggunakan rumus: ƞ = B (ρ1- ρ2) B. Viskometer Rotasi 1. Dipasang spindel pada gantungan spindel. 2. Diturunkan spindle sedemikian rupa sehingga batas spindle tercelup kedalam cairan yang akan diukur viskositasnya. 3. Dipasang stop kontak. 4. Dinyalakan motor sambil menekan tombol.

5. Dibiarkan spindle berputar dan lihatlah jarum merah pada skala. 6. Dibaca

angka

yang

ditunjukkan

oleh

jarum

tersebut.

Untuk

menghitung viskositas maka angka pembacaan tersebut dikalikan dengan skala suatu factor yang dapat dilihat pada table yang terdapat  pada brisur alat. 7. Diubah RPM, maka didapat viskositas pada beberapa RPM.

BAB IV HASIL PENGAMATAN

IV.1 Hasil pengamatan IV.1.1 Viskositas minyak kelapa menggunakan Viskometer bola jat uh Medium

Perlakuan t (menit)

Minyak kelapa

0,44

IV.1.2 Viskositas krim menggunakan Viscometer Brookfield Sampel

No. spindle

Krim

4

RPM

30

Viskositas

Viskositas

(cps)

Rata-rata

6627

5784,67

6267 4460

IV.1.3 Viskositas pada beberapa RPM Viscometer

TK

SMC

RPM

Ƞ maks

Brookfield

1

20

30

6666,67

IV.2 Perhitungan IV.2.1 Viskositas minyak kelapa menggunakan Viskometer bola jatuh. Dik ; B = 0,0725 ρ1 = 3 ρ2 = 0,903 t = 0,44 detik Dit ; ƞ ….? Penye ; ƞ = B (ρ 1- ρ2) t = 0,0725 (3-0,903) 0,44 = 0,067 IV.2.2 Viskositas krim menggunakan Viscometer Brookfield Dik ; TK = 1 SMC = 20

RPM = 30 Dit ; ƞ maks…? Penye ; ƞ maks = TK x SMC x 10.000 x / RPM = 1 x 20 x 10.000 / 30 = 6666,67 IV.2.3 Viskositas pada beberapa RPM Basis krim sebagai sampel Dik ; No spindle = 4 Viskositas = 1. 6627 2. 6267 3. 4460 Dit ; viskositas rata-rata..? Penye ;

     

= 5784,67

BAB V PEMBAHASAN

Viskositas adalah ukuran resisitensi zat cair untuk mengalir, makin besar resisitensi suatu zat cair untuk mengalir makin besar pula viskositasnya (Tungadi,2014). Sedangkan rheologi berasal dari bahasa Yunani, mengalir ( rheo), dan ilmu (logos) di gunakan istilah ini untuk pertama kali oleh Bingham dan Crawford untuk menggambarkan aliran dan deformasi dari padatan. Jadi rheologi adalah ilmu yang mempelajari sifat aliran zat cair atau deformasi zat padat (Martin,A 2008). Di dalam praktikum ini, kami melakukan percobaan menentukan viskositas dari minyak kelapa dengan metode kerja menggunakan viscometer bola  jatuh, dalam metode ini kami mengisi tabung dengan minyak kelapa hingga  penuh, kemudian di masukkan kelereng yang sesuai, dan menghitung waktu yang di perlukan bola untuk mencapai ke dasar tabung sehingga peroleh waktu yang di  perlukan bola untuk mencapai ke dasar tabung adalah 0,725. Dengan menggunakan rumus ƞ = B (ρ 1- ρ2) t, telah di ketahui konstanta bola adalah 0,0725, bobot jenis bola adalah 3, bobot jenis cairan adalah 0,903, dan waktu yang di perlukan bola adalah 0,44, maka dapat di tentukan viskositas minyak kelapa yaitu 0,067. Pada praktikum selanjutnya kami mengukur viskositas krim dengan menggunakan viscometer Brookfield. Viscometer Brookfield merupakan salah satu viscometer tipe banyak titik yang dapat di gunakan untuk mengukur viskositas cairan newton dan non newton dengan menggunakan no spindle. No spindle adalah salah satu komponen viscometer yang di gunakan untuk mengukur kekentalan suatu sampel, di mana semakin kecil ukuran spindle, kekentalan suatu sample akan semakin besar, sebalikknya semakin besar no spindle kekentalan suatu sample akan semakin kecil (Sinko, Patrick, 2011). Di samping itu juga, menggunakan viskometer ini dapat mengukur viskositas krim dengan cara mengatur kecepatan berputar spindle dalam RPM dalam waktu 3 menit dengan membandingkan rate of share maksimum dari no spindle yang di gunakan. Dengan mengubah RPM, dapat di ketahui viskositas

maksimum dari krim, di mana TK pada viscometer adalah 1, karena sampel yang di gunakan adalah krim sehingga no spindle yang di gunakan adalah 4 , dan SMC yang di hasilkan adalah 20 karena RPM yang di gunakan adalah ukuran 30. Sehingga dapat di ketahui viskositas maksimum krim tersebut adalah 6666,67. Dan yang terakhir yaitu menentukan viskositas rata-rata dari beberapa viskositas yang di hasilkan oleh viscometer Brookfield dengan no spindle 4. Viskositas pertama yang di hasilkan yaitu 6627, kedua 6267, dan yang ketiga yaitu 4460, setelah di jumlahkan dan di bagi tiga di peroleh hasil yaitu 5784,67. Pada percobaan dengan viscometer Brookfield, pengaturan spindle harus menyesuaikan dengan kekentalan suatu sampel. Ada 4 bagian pada spindle yaitu; Spindle 1-4 (semakin besar no spindle, semakin besar viskositasnya). Spindle no 1 untuk cairan dengan viskositas rendah (encer). no spindle yang lebih besar untuk cairan yang lebih tinggi viskositasnya (lebih kental).

BAB VI KESIMPULAN

VI.1 Kesimpulan a. Cairan

newton

adalah

cairan

yang

mengikuti

aturan-aturan

viskositas.sedangkan cairan non newton adalah cairan yang tidak mengikuti aturan viskositas.  b. Viscometer Brookfield merupakan tipe viscometer banyak titik yang di gunakan untuk mengukur viskositas krim dengan menggunakan no spindle yang sesuai tergantung dari bentuk sediaan yang akan di ukur viskositasnya dengan mengatur kecepatan berputar spindle dalam RPM dalam waktu 3 menit dengan membandingkan rate of share maksimum dari no spindle yang di gunakan. c. Viskositas minyak kelapa adalah 0,067, Viskositas krim adalah 5784,67, viskositas maks adalah 6666,67 d. Konsistensi sediaan setengah padat .kestabilan suatu sediaan setengah  padat dapat mempengaruhi viskositas suatu sediaan . VI.2 Saran Untuk laboratorium yang di gunakan untuk praktikum farmasi fisika agar lebih di perhatikan kebersihan lab dan kelengkapan alat-alat yang sangat di perlukan oleh praktikan demi ke-efektifan kegiatan praktikum yang di lakukan.

DAFTAR PUSTAKA

Astuti,dkk. 2008. Buku Ajar Farmasi Fisik . Jimbaran: Univesitas Udayana. Dirjen POM. 1979.  Farmakope Indonesia Edisi III . Jakarta: Departemen Kesehatan Republik Indonesia. Martin Alfred, Swarbick James, Arthur Cammarata. (1993). Farmasi Fisik Edisi 3  Jilid 2. Jakarta : Universitas Indonesia press Mayer, C. 2009. Rheologi umum. Yogyakarta : Universitas Gadjah Mada Press.

LAMPIRAN a. Viskometer bola jatuh

Kelereng

Memasukkan kedalam minyak yang ada dalam tabung membalikan tabung

Mengukur waktu kelereng mencapai dasar tabung menggunakan stopwatch Menentukan bobot jenis minyak kelapa Menghitung viskositas cairan dengan rumus Viskometer minyak kelapa 0,067

b. Viskometer rotasi

Krim Menurunkan spindle sedemikian rupa sehingga batas spindle tercelup kedalam krim Memasang stop kontak Menyalakan motor sambil menekan tombol Membiarkan spindle berputar dan meliat jarum merah pada skala Membaca angka yang akan ditunjukkan oleh jarum tersebut Viskositas maks krim 6666,67