tugas teknologi sediaan semi solid metode evaluasi sediaan ... · tugas teknologi sediaan semi...
TRANSCRIPT
TUGAS TEKNOLOGI SEDIAAN SEMI SOLID
METODE EVALUASI SEDIAAN SUSPENSI
VISKOSITAS DAN SIFAT ALIR
DOSEN:
Amelia Febriani, Farm.,MSI,Apt
Disusun Kelompok 6 Kelas L:
Ayu Shandra 16334088
Rini Kartini 16334089
Yasinta Dwianitami 16334091
Adisty Deanissa 16334092
Tantry Suattika 16334095
Yulinar Fajriati 16334096
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL
Program Studi Farmasi-P2K Jakarta
2019
BAB I PENDAHULUAN
Viskositas adalah suatu pernyataan tahanan dari suatu cairan untuk mengalir,semakin tinggi
viskositas, akan semakin besar besar tahanan nya. Seperti cairan sederhana (biasa) dapat diuraikan
dalam istilah viskositas absolute. Rheologi berasal dari bahasa yunani yaitu rheo mengalir dan
logos ilmu, digunakan dalam istilah ini untuk pertama kali Bingham dan Crawford. Jadi rheologi
adalah bidang ilmu yang mempelajari sifat aliran zat cair atau deformasi zat padat.
Beberapa tahun terakhir prinsip dasar rheologi telah digunakan dalam penyeledikan cat, rmasi
tinta, dan berbagai adonan, bahan untuk pembuatan jalan, kosmetik produk, dan lain-lain.
Penyelidikan viskositas dari cairan sejati, larutan, dan system koloid baik yang encer maupun yang
kental jauh lebih bersifat praktis daripada bernilai teoritis.
Viskositas dan rheologi sangat bermanfaat dalam bidang farmasi dan menyarankan
penerapnanya dalam formulasi dan analisis produk farmasi tersebut seperti emulsi, pasta,
suppositoria dan penyalutan tablet. Suatu pabrik pembuat krim obat dan krim kosmetik, pasta,
serta lotion harus sanggup menghasilkan produk yang mempunyai konsistensi dan kelembutan
yang dapat diterima oleh konsumen.
Rheologi meliputi pencampuran dan aliran bahan, pemasukan kedalam wadah , pemindahan,
sebelum digunakan, apakah dicapai dengan penuangan dari botol, pengeluaran dari tube atau
pelewatan dar suatu jarum suntik . rheologi dari suatu produk tetentu yang dapat berkisar dalam
konsistensi dari bentuk cair ke semisolid sampai kepadatan, dapat mempengaruhi penerimaan bagi
si pasien, stabilitas fisika, bahkan availabilitas biologis. Jadi viskositas telah terbukti
mempengaruhi laju absorbs obat dari saluran cerna.
Sifat-sifat rheologi dari sitem farmasetik dapat mempengaruhi pemilihan alat yang digunakan
untuk memproses produk tersebut dari pabriknya. Tidak adanya perhatian lebih dalam pemilihan
alat bisa menyebabkan hasil yang tidak di inginkan, dari segi karakteristik alirannya, oleh karena
itu penting untuk memilih alat yang tepat.
Penggolongan bahan menurut tipe aliran dan deformasi adalah sebgai berikut : Sistem newton
dan Sitem non –Newton, pemilihan tersebut bergantung pada sifat-sifat aliran apakah sesuai
dengan hokum aliran dari Newton atau tidak.
Sistem Newton
Hukum aliran dari Newton. Bagaikan sebuah cairan di dalam balok yang terdiri dari lapisan
– lapisan molekul pararel, yang dianalogikan bagaikan setumpuk kartu, lapisan dasar di anggap
menempel pada tempatnya. Jika bidang cairan paling atas bergerak dengan sutu kecepatan konstan
, setiap lapisan dibawahnya akan bergerak dengan kecepatan yang berbanding lurus dengan jarak
dengan lapisan dasar yang diam. Perbedaan kecepatan (dv) antara dua bidang cairan dipisahkan
oleh suatu jarak yang kecil sekali (dx) adalah perbadaan kecepatan atau rate of shear, (dv/dx).
Gaya persatuan luas F1 / A diperlukan untuk menyebabkan aliran ini disebut shearin stress.
Newton adalah orang pertama yang mempelajari sifat-sifat aliran dari cairan secara kuantitatif.
Dan menemukan bahwa makin besar viskositas suatu cairan maka 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, atau:
[ 𝐹ʹ
𝐴 = 𝜂.
𝑑𝑣
𝑑𝑥] dimana, [𝐹 =
𝐹ʹ
𝐴] ; [𝐺 =
𝑑𝑉
𝑑𝑥]
Dimana ŋ adalah koefisien viskositas, biasanya dinyatakan hanya sebagai viskositas saja.
Persamaan di atas seringkali ditulis sebagai
[𝜂 =𝐹
𝐺]
= dyne.cm-2.cm.cm-1.detik
= dyne.cm-2.detik
= g.m-1.detik-1
= poise (1poise=100 centiPoise)
Satuan viskositas adalah poise, dinyatakan sebagai shearing force yang dibutuhkan untuk
menghasilkan kecepatan 1 cm/detik antara dua bidang cairan yang pararel dimana luas masing-
masing adalah 1cm2 dan dipisahkan oleh jarak 1cm. Satuan cgs unruk poise adalah dyne detik cm-
2 (yakni, dyne detik/cm2 ) atau g cm-1 detik-1 (yakni, g/cm detik). Satuan yang lebih enak digunakan
adalah centipoises cp (jamak,cps) 1 cp sama dengan 0.01 poise istilah fluiditas.
Cairan Newton adalah tipe cairan yang mengikuti hukum Newton dimana nilai sharing
stress sebanding dengan nilai rate of share (kecepatan geser), sehingga viskositas nya tetap pada
suhu dan tekanan tertentu dan tidak tergantung pada kecepatan geser, jadi viskositasnya cukup
ditentukan pada satu kecepatan geser. Ketergantungan suhu dan teori viskositas, bila viskositas
gas meningkat dengan meningkatnya suhu, maka viskositas cairan justru menurun jika temperatur
dinaikkan. Fluiditas dari suatu cairan yang merupakan kebalikan dari viskostas akan meningkat
dengan makin tinnginya temperature. Kertegantungan viskositas cairan terhadap temperature
untuk sebagian besar zat dinyatakan oleh persamaan kinetika arhenius
𝜂 = AeEv/Rt
Di mana A adalah suatu konstanta yang bergantung pada bobot molekul dan volume molar dari
cairan tersebut, dan Ev adalah suatu energy pengaktifan yang dibutuhkan untuk memulai aliran
antara molekul-molekul tersebut.
Sistem Non-Newton
Ahli farmasi kemungkinan besar lebih sering menghadapi cairan non newton dibandingkan
dengan cairan biasa. Oleh karena itu harus mempunyai metode yang sesuai untuk mempelajari zat-
zat komplek ini. Non-Newtonian bodies adalah zat yang tidak megikuti persamaan aliran newton,
disperse heterogen cairan dan padatan seperti larutan koloid, emulsi, suspense cair, salep dan
produk-produk serupa masuk dalam kelas ini. Jika bahan non newton di analisis dalam satu
viscomter putar dan hasilnya diplot diperoleh berbagai kurva berdasarkan grafik sifat aliranya
(rheogram), cairan non-Newton terbagi menjadi dua kelompok, yaitu :
a. Cairan yang sifat aliran nya tidak dipengaruhi waktu (kurva naik berhimpik dengan kurva turun).
Kelompok ini terbagi atas tiga jenis, yakni:
Aliran Plastik
Aliran Psedoplastik
Aliran Dilatan
Aliran plastis berhubungan dengan adanya partikel-partikel yang terflokulasi dalam
suspense pekat. Akibatnya terbentuk struktur kontinu di seluruh sisitem. Adanya yield value
disebabkan oleh adanya kontak antara partikel-partikel yang berdekatan disebabkan gaya van der
waals yang harus dipecah sebelum aliran dapat terjadi, akibatnya yield value merupakan indikasi
dari kekuatan flokulasi. Makin banyak suspense yang terflokulasi makin tinngi yield valuenya.
Kekuatan friksi antara partikel-partikel yang bergerak dapat juga memberi andil pada yield value
tersebut.
Aliran pseudoplastik, sejumlah besar produk farmasi termasuk gom alam dan sintesis,
misalnya dispersi cair dari tragacanth, natrium alginate, metilselulosa, dan natrium karboksimetil
selulosa, menunjukan aliran pseudoplastik. Sebagai aturan umum aliran pseudoplastik
diperlihatkan oleh polimer-polimer dalam larutan yang merupakan kebalikan dari system plastis,
yang tersusun atas partikel-partikel yang terflokulasi dalam suspensi.
Aliran dilatan. Suspensi-suspensi tertentu dengan presantasi zat padat terdispersi yang
tinggi menujukan peningkatan dalam daya hambat untuk mengalir dengan meningkatnya rate of
shear, pada system ini sebenarnya volumenya meningkat jika terjadi shear oleh karena itu diberi
istilah dilatan. Tipe aliran ini kebalikan dari tipe aliran pseudoplastik, sementara bahan
pseudoplastik dikenal dengan sebagai shear-thinning system, maka bahan dilatan sering kali
disebut sebagai shear-thickening system. Jika stress dihalangkan suatu sisitem dilatan kembali ke
keadaan fluiditas aslinya.
b. Cairan yang sifat alirannya dipengaruhi waktu (kurva naik tidak berhimpit dengan kurva turun),
kelompok ini terbagi menjadi tiga jenis, yakni :
Aliran Tiksotropik
Aliran Rheopeksi
Aliran Antitiksotropik
Aliran tiksotropik. Aliran ini di definisikan sebagai suatu pemulihan yang isotherm dan
lambat pada pendiaman suatu bahan yang kehilangan konsistensinya karna shearing. Seperti yang
di definisikan tersebut , tiksotropik hanya bisa diterapkan untuk shear-thinning system. System
tiksotropik biasanya menagndung partikel-partikel asimetris yang melalui berbagai titik hubungan
menyusun kerangka tiga dimensi di seluruh sampel tersebut. Pada keadaan diam struktur ini
mengakibatkan suatu derajat kekakuan pada system dan akan menyerupai gel.
Aliran rheopeksi. Adalah aliran terbentuknya gel menjadi sol, pada saat stress ditiadakan,
struktur tersebut mulai terbentuk kembali, proses ini tidak akan timbul dengan cepat, tetapi secara
bertahap dan terjadi restorasi dari konsistensi pada saat partikel – partikel asimetris berhubungan
satu dengan lainya disebabkan terjadi pergerakan Brown. Karena itu rheogram yang didapat dari
tiksotropik sangat bergantung pada laju yang meningkatkan dan yang mengurangi shear serta
lamanya waktu sampel tersebut mengalami rate of shear. Dengan kata lain riwayat sampel tersebut
mempunyai efek terhadap sifat rheologi dari suatu sitem tiksotropik. Ketika digunakan shear dan
aliran dimulai, struktur ini mulai memecah apabila titik hubungan tersebut memisah dan partikel
– parikel menjadi lurus, maka bahan tersebut akan mengalami transformasi dari gel ke sol dan
menujukan shear-thinning.
Aliran Antitiksotropik. Adalah suatu gejala kenaikan dalam hal kekentalan atau hambatan
(resistensi) mengalir dengan bertambahnya waktu shear ini telah diselidiki oleh Chong et al.10
dalam analisis rheologi dari magma magnesia. Dari penyelidikan bahwa magma magnesia di shear
berganti – ganti pada rate of shear yang meningkat, kemudian menurun, magma tersebut akan terus
mengental (suatu peningkatan dalam shearing stress per unit shear rate). Tetapi pada laju yang
menuun dan akhirnya mencapai suatu keaadan seimbang, di mana putaran selanjutnya dari laju
shear yang menaik –menurun tidak lagi meningkatkan konsitensi dari bahan tersebut. Karakteristik
antitiksotropik system keseimbangan yang didapat seperti gel dan mempunyai kemampuan
tersusupensi dengan baik, namun mudah di tuang. Teteapi jika didiamkan, bahan tersebut kembali
ke sifat sol nya.
BAB II METODE EVALUASI
Metode Penentuan Viskositas dan Rheologi
Pemilihan vaskometer, berhasil atau tidaknya penentuan dan evaluasi sifat-sifat rheologis
dari suatu sitem tertentu tergantung pada pemilihan peralatan yang tepat. Karena rate of shear pada
system newton berbanding langsung dengan shearing stress.
Viskometer satu titik. Alat ini bekerja pada rate of shear tunggal, sehinnga dapat digunakan
untuk cairan newton yang memiliki rate of shearnya berbanding langsung dengan shearing stress.
Yang termasuk kedalam jenis ini misalnya viscometer kapiler, bola jatuh, penetrometer, plate-
plastometer, dll.
Viskometer titik ganda. Alat ini bekerja pada berbagai rate of shear, sehinnga tepat untuk
digunakan pada cairan non-Newton. Dengan menggunakan alat ini dapat diperoleh rheogram
lengkap untuk menentukan karakteristik sifat aliran suatu system, yang termasuk ke dalam jenis
ini viscometer nya adalah viscometer rotasi tipe stromer,Brookfield,rotovisco, dll.
Alat Penentu Viskositas dan Rheologi
Viskometer Bola Jatuh. Prinsip alat ini akan dilakukan penentuan suatu bola besi jatuh ke
bawah dalam suatu tabung gelas yang hampir vertical, menagndung cairan yang di uji pada
temperature konstan, laju jatuh nya bola yang memepunyai kerapatn dan diameter tertentu
adalah kebalikan fungsi viskositas sampel tersebut dapat dihiung dengan rumus :
N = t (Sb – Sf). B
Dimana, masing-masing adalah :
N = Viskositas (Poise)
t = Waktu interval dalam detik (lamanya bola jatuh antara dua titik)
Sb = Gravitasi jenis dari bola
Sf = Gravitasi jenis dari cairan
B = Konstanta untuk bola tertentu (besarnya sudah ada pada pedoman penggunaan alat
tersebut)
Penetrometer. Adalah alat yang dipergunakan untuk menentukan konsistensi sediaan
setengah padat dibidang farmasi maupun non farmasi seperti penentuan konsistensi aspal,
vaselin, lemak pelumas, malam, adonan semen, dll. Penetrometer termasuk kedalam
kelompok viscometer satu titik. Penetrasi dinyatakan dalam satuan sepersepuluh millimeter
(1
10 𝑚𝑙) yang merupakan kedalaman kerucut atau jarum standar menembus sampel tegak
lurus dalam waktu dan suhu tertentu.
Cara kerjanya, sampel ditempatkan ditengah lempeng, kemudian dinaikan posisinya
sampai dibawah kerucut. Biasanya pengukuran dilakukan pada suhu 25oC selama 5 detik,
sampel tersebut di shear di antara lempeng yang diam dan kerucut yang berputar, rate of
shear dalamputaran permenit dinaikan atau diturunkan oleh sebuah dial pemilih dan tarikan
kental atau puntiran (shearing stress) yang dihasilkan pada kerucut tersebut di baca pada
skala penunjuk.
Viskositas (poise) dari cairan newton yang dihitung dengan menggunakan
persamaan :
Aliran Newton :
[𝛍 = ∁.𝐓
𝐫𝐩𝐦]
Aliran Plastis :
[𝛍 = ∁.𝐓 − 𝐓𝐟
𝐫𝐩𝐦]
Dimana, masing-masing adalah :
µ = Viskositas plastis (poise)
C = Konstanta alat
T = Puntiran (Torque) yang terbaca
Tf = Puntiran (Torque) pada sumbu shearin stress (dieksploitasi dari bagian
linear kurva)
rpm = Jumlah putaran per menit (rotate per minute)
Viskometer Rotasi, viscometer ini dapat digunakan untuk mengukur viskositas dan sifat
aliran cairan. Viscometer rotasi terdiri dari dua bagian yaitu mangkuk silinder (cup) dan
silinder pemutar (Bob), berdasarkan pembagian tersebut, dikenal dua jenis viscometer
rotasi yaitu :
Jenis coquette, yang berputar adalah mangkuk silindrisnya
Jenis Searle, yang berputarnya adalah silinder pemutarnya
Contoh viscometer jenis Searle adalah viscometer stromer dan Brookfield. Untuk
menghitung viskositas digunakan persamaan berikut
Aliran Newton :
[𝝁 = 𝑲𝒗.𝑾
𝒓𝒑𝒎]
Aliran Plastis :
[𝝁 = 𝑲𝒗.𝑾 − 𝑾𝒇
𝒓𝒑𝒎]
Dimana, masing-masing adalah :
µ = Viskositas Plastis
Kv = Konstanta Alat
W = Beban yang diberikan (gram)
Wf = Beban pada Yield Value (gram)
rpm = Jumlah putaran permenit (rotate per minute)
Untuk menghitung Kv umumnya digunakan cairan baku pembanding (BP) yang telah
diketahui viskositasnya. Untuk mengetahui sifat aliranya, diplotkurva antara rpm dengan
beban yang diberikan (W).
Untuk mengetahui sifat aliran, di buat kurva antara rpm dengan usaha yang
dibutuhkan untuk memutar spindle. Usaha dapat dihitung melalui perkalian angka yang
terbaca pada skla dengan 7,187 dyne.cm-1 (viscometer Brookfield tipe RV) dan 673,7
dyne.cm-1 (Viskometer Brookfield tipe LV).
A. MONOGRAFI
Zat aktif yang digunakan pada saat praktikum adalah Gliserin, Carboxy Methyl Celulosa
Natrium, Pulvis Gumi Arabicum, Propilenglikol, Sirupus Simplex dengan monografi sebagai
berikut:
1. Gliserin/Gliserol/Glycerolum (C3H8O3)
Pemerian Cairan seperti sirop; jernih tidak berwarna; tidak berbau; manis diikuti
rasa hangat. Higroskopik. Jika disimpan beberapa lama pada suhu rendah dapat memadat
membentuk massa hablur tidak berwarna yang tidak melebur hingga suhu mencapai lebih
kurang 200.
Kelarutan Dapat campur dengan air, dan dengan etanol (95%) P; praktis tidak larut
dalam kloroform P, dalam eter P dan dalam minyak lemak.
Identifikasi
A. Panaskan dengan kalium bisulfate P; terjadi uap merangsang.
B. Jika dibakar dengan sedikit natrium karbonat P diatas nyala api, terjadi nyala hijau.
Bobot per ml 1,255 sampai 1,260, sesuai dengan kadar 98,0 % sampai 100,0% C3H8O3
Indeks Bias Antara 1,471 dam 1,474
*Sumber : Farmakope Indonesia Edisi III
2. Carboxy Methyl Celulosa Natrium (CMC-Na)
CMC-Na adalah turunan dari selulosa dan sering dipakai dalam industri pangan,
atau digunakan dalam bahan makanan untuk mencegah terjadinya retrogradasi.
Pembuatan CMC adalah dengan cara mereaksikan NaOH dengan selulosa murni,
kemudian ditambahkan Na-kloro asetat (Fennema, Karen and Lund, 1996) .
Na-CMC merupakan zat dengan warna putih atau sedikit kekuningan, tidak berbau
dan tidak berasa, berbentuk granula yang halus atau bubuk yang bersifat higroskopis
(Inchem, 2002). Menurut Tranggono dkk. (1991), CMC ini mudah larut dalam air panas
maupun air dingin. Pada pemanasan dapat terjadi pengurangan viskositas yang bersifat
dapat balik (reversible). Viskositas larutan CMC dipengaruhi oleh pH larutan, kisaran pH
Na-CMC adalah 5-11 sedangkan pH optimum adalah 5, dan jika pH terlalu rendah (<3),
Na-CMC akan mengendap (Anonymous.2004).
Na-CMC akan terdispersi dalam air, kemudian butir-butir Na-CMC yang bersifat
hidrofilik akan menyerap air dan terjadi pembengkakan. Air yang sebelumnya ada di luar
granula dan bebas bergerak, tidak dapat bergerak lagi dengan bebas sehingga keadaan
larutan lebih mantap dan terjadi peningkatan viskositas (Fennema, Karen and Lund, 1996).
Hal ini akan menyebabkan partikel-partikel terperangkap dalam sistem tersebut dan
memperlambat proses pengendapan karena adanya pengaruh gaya gravitasi.
Menurut Fardiaz, dkk. (1987), ada empat sifat fungsional yang penting dari Na-
CMC yaitu untuk pengental stabilisator, pembentuk gel dan beberapa hal sebagai
pengemulsi. Didalam sistem emulsi hidrokoloid (Na-CMC) tidak berfungsi sebagai
pengemulsi tetapi lebih sebagai senyawa yang memberikan kestabilan.
Belizt and Grosch (1986) mengatakan, penggunaan Na-CMC sebagai derivat dari
selulosa antara 0,01%-0,8% akanmempengaruhi produk pangan seperti jelli buah, sari
buah, mayonaise dan lain-lain. Menurut Fennema (1986), semua zat pengental dan
pengental adalah hidrofil dan terdispersi dalam larutan yang dikenal sebagai hidrokoloid.
*Sumber Ditulis oleh Ari Setyawan (Alumni Jurusan Tekhnologi Hasil Pertanian
Universitas Brawijaya 2007)
3. Pulvis Gumi Arabicum (PGA)
Sebagai koloid pelindung. Diperoleh dari tanaman akasia, dapat larut dalam air,
bersifat asam karena adanya aktivitas enzim yaitu enzim oksidase yang akan menguraikan
zat aktif yang sensitive terhadap oksidase. Enzim tersebut dapat dihilangkan denga
pemanasan. Gom ini mudah dirusak oleh bakteri sehingga dalam supensi harus
ditambahkan pelarut. Suspending agent gom arab yang digunakan dalam suspense
mempunyai konsentrasi antara 5%-10%.
Serbuk gom akasia adalah berbentuk serbuk, putih atau putih kekuningan, tidak
berbau. Kelarutan, larut hampir sempurna dalam air, tetpi sangat lambat, meninggalkan
sisa bagian tanaman dalam jumlah sangat sedikit dan memberikan cairan seperti mucillago,
tidak berwarna atau kekuningan, kental, lengket, transparan, bersifat asam lemah terhadap
kertas lakmus, praktis tidak larut dalam etanol dan dalam eter. Penyimpanannya dalam
wadah tertutup rapat dan tidak tembus cahaya. Berkhasiat sebagai suspending agent.
(Indonesia, 1995:718)
Mucilago Pulvis Gummi Arabicum dibuat dengan menambahkan satu setengah kali
air dari berat zat aktif pada gom itu, kemudian diaduk sampai diperoleh suatu massa yang
homogen.(Vanduin, 1947:58)
4. Propilen Glikol (C3H8O2)
Pemerian Cairan kental, jernih, tidak berwarna, tidak berbau, rasa agak manis,
higroskopik.
Kelarutan Dapat campur dengan air, dengan etanol (95%) dan dengan kloroform;
larut dalam 6 bagian eter; tidak dapat campur dengan eter minyak tanah dan dengan minyak
lemak.
Bobot per ml : 1,035 gr sampai 1,037 gr.
Jarak Didih Pada suhi 1850 sampai 1890 tersuling tidak kurang dari 95,0% v/v
Indeks bias : 1,035 sampai 1,433
*Sumber : Farmakope Indonesia Edisi III
5. Sirupus Simplex
Pembuatan Gula pasir ditambahkan Aqua dest, 65 gram glukosa dilarutkan dalam
air panas hingga diperoleh 100 ml larutan.
Pemerian Cairan jernih, tidak berwarna.
Penetapan Kadar Memenuhi syarat penetapan Sakarosa yang tertera pada sirupi.
Penyimpanan Dalam wadah tertutup rapat, ditempat sejuk
*Sumber : Farmakope Indonesia Edisi III
B. ALAT DAN BAHAN
ALAT BAHAN
Viskometer Hoeppler Gliserin
Viskometer Brookfield Propylenglikol
Spatula Sirupus Simpleks
Stopwatch Carboxy Mthyel Celulosa Natrium 1 %
Kertas perkamen Pulvis Gumi Arabicum 1 %
Batang pengaduk Glukosa
Timbangan analitik Aquadest
Penangas air
Gelas kimia
Bola
C. PROSEDUR KERJA
1. Viskometer Hoeppler (Bola Jatuh)
Tabung diisi dengan cairan yang diukur viskositasnya sampai jenuh
Bola yang sesuai dimasukkan ke dalam tabung
Ditambahkan cairan sampai tabung penuh dan ditutup sedemikian rupa
Ketika bola sudah turun melampaui garis awal, bola dikembalikan ke posisi semula
dengan cara membalikkan tabung
Waktu tempuh bola dicatat ketika mulai dari garis m1 sampai m3 dalam detik
Menentukan bobot jenis cairan dengan menggunakan piknometer
Menghitung viskositas cairan dengan menggunakan rumus yang sesuai
2. Viskometer Brookfield
Pasang spindel pada gantungan spindel
Turunkan sedemikian rupa sehingga batas spindel tercelup kedalam cairan yang akan
diukur viskositasnya
Pasangkan stop kontak
Hidupkan motor sambil menekan tombol
Biarkan spindel berputar dan perhatikan jarum merah pada skala
Catat angka yang ditunjukkan jarum merah tersebut untuk menghitungkan viskosita, angka
pembacaan dikalikan dengan suatu faktor yang dapat dikutip dari table yang terdapat pada
brosur alat
Dengan mengubah-ubah rpm, akan diperoleh viskosita cairan pada berbagai rpm.
Buatlah grafik antara rpm dan viskositas, kemudian tentukan tipe aliran dari masing-
masing zat.
D. PENIMBANGAN DAN PERHITUNGAN BAHAN
Perhitungan :
1. Carboxy Methyl Celulosa Natrium 1 %
1 %
x 500 = 5 gr
100 %
2. Pulvis Gumi Arabicum 1 %
1 %
x 500 = 5 gr
100 %
3. Glukosa untuk Sirupus Simpleks
65 %
x 100 = 65 gr
100
Pengembangan Carboxy Methyl Celulosa Natrium 1 %
Aquadestila = 20 x berat CMC Na 1 %
Aquadestila = 20 x 5 gr = 100 ml
Pengembangan Pulvis Gumi Arabicum 1 %
Aquadestila = 1,5 x berat PGA 1 %
Aquadestila = 1,5 x 5 gr = 7,5 ml
Pengembangan Sirupus Simpleks
Aquadestila = 100 gr x berat glukosa untuk Sirupus Simpleks
Aquadestila = 100 gr x 65 gr = 35 gr bagian air
Penimbangan :
Carboxy Methyl Celulosa Natrium 1 %............................. 5 gr
Pulvis Gumi Arabicum 1 %................................................ 5 gr
Glukosa untuk Sirupus Simpleks…………………………. 65 gr
Aquadest untuk Pengembangan Carboxy Methyl Celulosa Natrium 1 % 100 ml
Aquadest untuk Pengembangan Carboxy Methyl Celulosa Natrium 1 % ad 500 ml
Aquadest untuk Pengembangan Pulvis Gumi Arabicum 1 % 7,5 ml
Aquadest untuk Pengembangan Pulvis Gumi Arabicum 1 % 500 ml
Aquadest untuk Pengembangan Sirupus Simpleks 35 gr bagian air
Aquadest untuk Pengembangan Sirupus Simpleks 100 ml
E. HASIL PENGAMATAN
1. Data Hasil Pengukuran Viskositas dengan Menggunakan Viskometer Hoeppler
Tabel Bola yang Dipakai
Nama Zat Jenis Bola Bobot Jenis
Bola (g/cm3)
Diameter
Bola (mm)
Konstanta (B)
Bola
(mPa.s.cm3/g.s)
Propylenglikol Boron Silica Glass 2,2 15,4 0,09
Gliserin Nickeliron Alloy 8,1 15,5 0,09
Sirupus Simpleks Boron Silica Glass 2,2 15,4 0,09
Tabel Hasil Pengukuran Viskositas dengan Menggunakan Viskometer Hoeppler
Nama Zat Waktu [t] (s)
Bobot
Jenis Bola
(g/cm3)
Bobot Jenis
Cairan
(g/cm3)
t1 t2 t3 t total
Konstanta [B]
Bola
(mPa.s.cm3/g.s)
Viskositas
[ŋ]
(mPa.s)
Gliserin 2,2 1,234 131 171 264 188 0,09 16,345
Propylenglikol 8,1 1,062 66 54 52 57 0,09 36,105
Sirupus
Simpleks 2,2 1,27 59 141 54 254 0,09 22,083
Keterangan : mPa.s ≈ cP
PERHITUNGAN :
Berat Jenis
Berat Jenis Gliserin
W3 - W1 48,61 - 17,67 30,94
Bj = = = = 1,234 g/cm3
W2 - W1 42,74 - 17,67 25,07
Berat Jenis Propylenglikol
W3 - W1 44,29 - 17,67 26,62
Bj = = = = 1,062 g/cm3
W2 - W1 42,74 - 17,67 25,07
Berat Jenis Sirupus Simpleks
W3 - W1 49,51 - 17,67 31,84
Bj = = = = 1,27 g/cm3
W2 - W1 42,74 - 17,67 25,07
Waktu Total
Waktu Total Gliserin
t1 + t2 + t3 131 s + 171 s + 264 s
ttotal = = = 188 s
3 3
Waktu Total Propylenglikol
t1 + t2 + t3 66 s + 54 s + 52 s
ttotal = = = 57 s
3 3
Waktu Total Sirupus Simpleks
t1 + t2 + t3 59 s + 141 s + 54 s
ttotal = = = 254 s
3 3
VISKOSITAS
Viskositas Gliserin
ŋ = t ( Pbola - Pcairan ) B
= 188 s ( 2,2 g/cm3 – 1,234 g/cm3 ) 0,09 mPa.s.cm3/g.s
= 188 s ( 0,966 g/cm3 ) 0,09 mPa.s.cm3/g.s
= 16,345 mPa.s
Viskositas Propylenglikol
ŋ = t ( Pbola - Pcairan ) B
= 57 s ( 8,1 g/cm3 – 1,062 g/cm3 ) 0,09 mPa.s.cm3/g.s
= 188 s ( 7,038 g/cm3 ) 0,09 mPa.s.cm3/g.s
= 36,105 mPa.s
Viskositas Sirupus Simpleks
ŋ = t ( Pbola - Pcairan ) B
= 57 s ( 2,2 g/cm3 – 1,27 g/cm3 ) 0,09 mPa.s.cm3/g.s
= 188 s ( 0,966 g/cm3 ) 0,09 mPa.s.cm3/g.s
= 22,083 mPa.s
2. Data Hasil Pengukuran Viskositas dengan Menggunakan Viskometer Brookfiled
untuk Menentukan Sifat Aliran
Tabel Pengukuran Viskositas Menggunakan Viskometer Brookfield pada Gliserin
Speed
(rpm)
Spindel
62 63 64
20 420 cP 348 cP 330 cP
30 425 cP 360 cP 440 cP
50 431 cP 355 cP 490 cP
60 426 cP 354 cP 500 cP
100 423 cP 373 cP 546 cP
Tabel Pengukuran Viskositas Menggunakan Viskometer Brookfield pada Pulvis Gumi
Arabicum 1 %
Speed
(rpm)
Spindel
62 63 64
20 - - -
30 - - -
50 - - -
60 3,5 cP - -
100 7,5 cP 12 cP 60 cP
Keterangan : (-) tidak terdektesi
Tabel Pengukuran Viskositas Menggunakan Viskometer Brookfield pada Carboxy
Methyl Celulosa Natrium 1 %
Speed
(rpm)
Spindel
62 63 64
20 95 cP 54 cP -
30 94 cP 76 cP -
50 91,8 cP 89 cP 100 cP
60 90,5 cP 90 cP 110 cP
100 90,4 cP 94 cP 144 cP
GRAFIK
Grafik Antara Viskositas Gliserin dengan rpm
y = 0.0155x + 424.2R² = 0.0141
418
420
422
424
426
428
430
432
0 20 40 60 80 100 120
Vis
kosi
tas
(ŋ)
rpm
Grafik Antara Viskositas Gliserin dengan rpm pada
Spindel 62
Y-Values
Linear (Y-Values)
Grafik Antara Viskositas Pulvis Gumi Arabicum 1 % dengan rpm
y = 0.25x + 345R² = 0.685
345
350
355
360
365
370
375
0 20 40 60 80 100 120
Vis
kosi
tas
(ŋ)
rpm
Grafik Antara Viskositas Gliserin dengan rpm pada
Spindel 63
Y-Values
Linear (Y-Values)
y = 2.3165x + 340.74R² = 0.7658
0
100
200
300
400
500
600
700
0 20 40 60 80 100 120
Vis
kosi
tas
(ŋ)
rpm
Grafik Antara Viskositas Gliserin dengan rpm pada
Spindel 64
Y-Values
Linear (Y-Values)
y = 0.1x - 3R² = 0.8758
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 20 40 60 80 100 120
Vis
kosi
tas
(ŋ)
rpm
Grafik Antara Viskositas PGA 1 % dengan rpm pada
Spindel 62
Y-Values
Linear (Y-Values)
y = 0.1485x - 5.3196R² = 0.7423
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
0 20 40 60 80 100 120
Vis
kosi
tas
(ŋ)
rpm
Grafik Antara Viskositas PGA 1% dengan rpm pada
Spindel 63
Y-Values
Linear (Y-Values)
Grafik Antara Viskositas Carboxy Methyl Celulosa Natrium 1 % dengan rpm
y = 0.7423x - 26.598R² = 0.7423
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
0 20 40 60 80 100 120
Vis
kosi
tas
(ŋ)
rpm
Grafik Antara Viskositas PGA 1 % dengan rpm pada
Spindel 64
Y-Values
Linear (Y-Values)
y = -0.0589x + 95.401R² = 0.7784
89
90
91
92
93
94
95
96
0 20 40 60 80 100 120
Vis
kosi
tas
(ŋ)
rpm
Grafik Antara Viskositas CMC Na 1 % dengan rpm
pada Spindel 62
Y-Values
Linear (Y-Values)
F. PEMBAHASAN
G. Viskometer Hoeppler
Dalam percobaan viskometer bola jatuh ini, suatu bola gelas (bobot jenis 2.2
gram/cm3, diameter 15.4 cm, dan konstanta 0.09 mPa.s.cm3/g.s) atau bola besi (bobot jenis
y = 0.4263x + 58.433R² = 0.6607
0
20
40
60
80
100
120
0 20 40 60 80 100 120
Vis
kosi
tas
(ŋ)
rpm
Grafik Antara Viskositas CMC Na 1 % dengan rpm
pada Spindel 63
Y-Values
Linear (Y-Values)
y = 1.9567x - 30.948R² = 0.8358
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 20 40 60 80 100 120
Vis
kosi
tas
(ŋ)
rpm
Grafik Antara Viskositas CMC Na 1 % dengan rpm
pada Spindel 64
Y-Values
Linear (Y-Values)
8.1 gram/cm3, diameter 15.5 cm, dan konstanta 0.09 mPa.s.cm3/g.s) jatuh ke bawah dalam
suatu tabung gelas yang hampir vertikal, mengandung cairan yang diuji pada temperatur
konstan. Cairan yang digunakan antara lain propilenglikol, gliserin, dan sirupus simpleks.
Laju jatuhnya bola yang mempunyai kerapatan dan diameter tertentu adalah kebalikan
fungsi viskositas sampel tersebut. Viskometer Hoeppler merupakan alat yang ada dalam
perdagangan berdasarkan pada pinsip ini. Sampel dan bola diletakkan dalam tabung gelas
dalam dan dibiarkan mencapai temperatur keseimbangan dengan air yang berada di dalam
jaket di sekelilingnya pada temperatur konstan. Tabung dan jaket air tersebut dibalik, yang
akan menyebabkan bola berada pada puncak tabung gelas dalam. Waktu bagi bola tersebut
untuk jatuh antara dua tanda diukur dengan teliti dan diulangi beberapa kali kemudian
dirata-ratakan. Waktu rata-rata bola gelas pada cairan propilenglikol adalah 57 detik, bola
besi pada gliserin 188 detik, dan bola gelas pada sirupus simpleks adalah 85 detik.
Kemudian viskositas suatu cairan Newton dihitung dengan persamaan η = t (Sb – Sf) B,
dimana η adalah vikositas, t adalah waktu interval dalam detik (lamanya bola jatuh antara
kedua titik m1 dan m3), Sb adalah gravitasi jenis dari bola dan Sf adalah gravitasi jenis dari
cairan, keduanya pada temperatur dimana percobaan dilakukan. B adalah konstanta untuk
bola tertentu, yang besarnya sudah ada pada pedoman penggunaan alat tersebut. Karena
keanekaragaman bola gelas dan juga bola besi dengan diameter yang berbeda-beda pula,
alat ini dapat digunakan untuk harga viskositas dari 0.5 sampai 200.000 poise. Untuk
mendapatkan yang terbaik, harus digunakan sebuah bola yang menghasilkan t tidak kurang
dari 30 detik. Dari perhitungan tersebut, diperoleh viskositas propilenglikol, gliserin, dan
sirupus simpleks berturut-turut adalah 36,105 mPa.s, 16,345 mPa.s dan 22,083 mPa.s.
Pada percobaan ini, jika bidang cairan paling atas bergerak dengan 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 shearing stress. Semakin besar viskositas suatu
cairan, akan semakin besar pula gaya per satuan luas (shearing stress) yang diperlukan
untuk menghasilkan suatu rate of shear tertentu. Oleh karena itu, rate of shear harus
berbanding lurus dengan shearing stress dimana η adalah koefisien viskositas, biasanya
dinyatakan hanya sebagai viskositas saja.
Satuan viskositas adalah poise dinyatakan sebagai shearing stress yang dibutuhkan
untuk menghasilkan kecepatan 1 cm/detik antara dua bidang cairan yang paralel dimana
luas masing-masing adalah 1 cm2 dan dipisahkan oleh jarak 1 cm. Satuan yang lebih enak
digunakan adalah centipoise atau cp (jamak, cps), 1 cp sama dengan 0,01 poise.
II. VISKOMETER BROOKFIELD
Percobaan kedua adalah menentukan sifat aliran dari suatu cairan non newton.
Cairan non newton memiliki viskositas yang berbeda pada variasi kecepatan geser,
sehingga untuk mengukur viskositasnya dilakukan dengan mengukur pada beberapa
kecepatan geser. Sediaan farmasi yang baik umumnya harus memiliki sifat aliran
tiksotropik, sebab pada saat bergerak viskositasnya kecil sehingga adanya homogenitas
dari dosis sediaan, sedangkan pada saat diam viskositas dari sediaan kembali meningkat.
Pada percobaan ini pengukuran aliran dilakukan dengan menggunakan viskosimeter
Brookfield. Pemilihan spindle tergantung pada viskositasnya cairan yang akan di uji,
semakin besar viskositas dari suatu cairan uji maka spindle yang digunakan makin kecil
untuk mempermudah proses pengukuran sifat aliran.
Langkah awal yakni spindle dipasang pada gantungan spindle untuk mengukur
kecepatan geser (shearing stress) dari suatu larutan. Larutan yang akan diukur ditempatkan
pada gelas beker. Turunkan spindle sedemikian rupa pada cairan tadi sehingga batas
spindle tercelup ke dalam cairan tanpa menyentuh dasar maupun dinding dari gelas beker
karena jika spindel menyentuh dasar akan terjadi gesekan yang akan memberi gaya yang
menghambat perputaran spindle dan dapat merusak alat. Hal ini menyebabkan pengukuran
menjadi kurang tepat. Kontrol kecepatan pada alat diatur mulai dari kecepatan terendah
yaitu 0,3 rpm hingga 100 rpm, pengujian dilakukan sebanyak 3 kali pada masing-masing
pengaturan kecepatan. Viskositas dapat diukur pada saat spindle mulai berputar, maka pada
penampang alat akan terlihat harga viskositas zat dalam cP (centipoises). Harga dari
viskositas akan muncul jika persentase skala yang muncul ≥ 0. Jika skala tidak
menunjukkan angka atau menampilkan angka negatif berarti alat tersebut tidak mampu
mengukur viskositas sampel pada kecepatan yang telah ditentukan karena viakositas terlalu
besar atau kecepatan gerak spindle terlalu kecil..
Dalam pengukuran viskometer titik ganda dengan viskometer Brookfield
menggunakan cairan ( larutan ) gliserin, CMCNa dan PGA. Dari hasil percobaan cairan
gliserin merupakan cairan Newton, karena gliserin memiliki viskositas konstan pada suhu
dan tekanan konstan, tetapi gliserin pun dapat masuk pada cairan non-newton dengan tipe
aliran pseudoplastik, ada pemberian harga teganagn geser yang rendah, jadai setelah diberi
pengaruhgaya geser, akan terjadi aliran (asal kurva di titik nol). Pada kerja gaya geser
yanglebih tinggi, aliran mula-mula terhambat (bagian kurva yang cembung) berubah
menjadi perilaku ideal atau nyaris ideal(bagian lurus dari kurva). Jadi viskositas turun
dengan menaiknya beban geseran, dan system menjadi lebih encer. Pada cairan CMCNa
merupakan cairan non Newton di pengaruhi oleh waktu, karena CMCNa meemiki
viskositas tidak konstan dan termasuk kelompok aliran tiksotropik. Akan tetapi, pengujian
dengan cairan PGA, bertambah besarnya konsentrasi PGA maka viskositasnya juga
semakin besar, hal ini merupakan cairan non-newton tidak dipengaruhi waktu yaitu aliran
dilatan dimana di dalam aliran ini apabila viskositasnya naik makan konsentrasinya pun
meningkat.
KESIMPULAN
Dari percobaan ini, dapat disimpulkan bahwa viskometer Hoeppler atau viskositas
bola jatuh dipengaruhi oleh beberapa poin berikut :
1. Bobot jenis sampel dan jenis bola (meliputi bobot jenis, diameter, dan konstantanya) Laju
jatuhnya bola yang mempunyai kerapatan dan diameter tertentu adalah kebalikan fungsi
viskositas sampel tersebut.
2. Tabung dan jaket air. Tabung dan jaket air yang dibalik, yang akan menyebabkan bola
berada pada puncak tabung gelas dalam.
3. Temperatur
4. Gravitasi jenis dari bola dan gravitasi jenis dari cairan pada temperatur dimana percobaan
dilakukan.
Viscometer Brookfield :
1. Gliserin tipe aliran newton dan non-newton
2. CMC-Na termasuk tipe aliran non-newton yang dipengaruhi oleh waktu yaitu aliran
tiksotropik
3. PGA termasuk aliran non-newton yang tidak dipengaruhi oleh waktu yaitu aliran dilatan.
4. Sifat viskositas ini sangat penting diketahui dalam farmasi, formulasi maupun industri. Hal
ini dapat ditunjukkan dalam pencampuran dan aliran bahan obat, pengemasan dalam wadah
serta dalam pengambilannya.
5. Viskositas pun penting dalam analisa produk seperti emulsi, pasta, suppositoria, serta
pemilihan peralatan untuk processing yang digunakan dalam pembuatannya.
DAFTAR PUSTAKA
Ansel, C. Howard. 2005. Pengantar Bentuk Sediaan Farmasi. Jakarta : UI-Press
Ari, Setyawan (Alumni Jurusan Tekhnologi Hasil Pertanian Universitas Brawijaya 2007)
Farmakope Indonesia Edisi III Tahun 1979. Departemen Kesehatan RI
Martin, A., J. Swarbrick, dan A. Cammarata. 2008. Farmasi Fisika 2 Edisi Ketiga . Jakarta :
UIPress.