Rheologi

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 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.

Penggolongan bahan menurut tipe aliran dan deformasi adalah sebagai berikut : sistem newtom dan sistem non Newton. Pemilihan bergantung pada sifat-sifat alirannya apakah sesuai dengan hukum aliran dari newton atau tidak. Jika karakteristik fisika masing-masing ini dirancang dan dipelajari secara objektif menurut metode analisis dari rheologi, dapat diperoleh informasi yang berharga untuk digunakan dalam mempermulasi produk-produk farmasi yang lebih baik.

I.2 Maksud dan Tujuan Percobaan

I.2.1 Maksud Percobaan

Untuk mengetahui dan memahami cara penentuan jenis aliran dari sampel (susu, sunquick, fanta, dan oli) dengan menggunakan viskometer Brookfield

I.2.2 Tujuan Percobaan

Menentukan cara penentuan jenis aliran dari sampel (susu, sunquick, fanta dan oli) dengan menggunakan viskometer Brookfield.

I.3 Prinsip Percobaan

Penetuan kecepatan aliran suatu zat cair (susu, sunquick, fanta dan oli) dengan menggunakan viskometer Brookfield dan faktor-faktor yang mempengaruhikecepatan aliran suatu zat cair.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Teori Umum

Rheologi adalah ilmu yang mempelajari tentang aliran cairan dan deformasi. Ali fisiologi menggunakan ilmu ini untuk memperediksi sirkulasi darah. Para dokter menggunakan untuk menentukan aliran larutan injksi, sedangkan untuk ahli farmasi menggunkannya untuk menentukan aliran emulsi, suspensi dan salep (Rachmat kosman, 2006)

 Berdasrkan grafik sifat aliran cairan newton terbagi atas dua kelompok yaitu (Anonim, 2007)

1. Cairan yang sifat alirannya tidak dipengaruhi oleh waktu.

a.    Aliran plastik

b.    Aliran pseudoplastik

c.    Aliran dilatan

2. Cairan yang sifat alirannya dipengeruhi oleh waktu

a.    Aliran tiksotropik

b.    Aliran rheopeksi

c.    Aliran viskoelastis

Ahli farmsi kemungkinan besar lebih sering menghadapi cairan non newton dibanding dengan cairan biasa. Oleh karena itu mereka harus mempengaruhi metode yang sesuai untuk mempelajari zat-zat kompleks ini. 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 kelas ini. Jika bahan-bahan non newton dianalisis dalam suatu viskometer putar dan hasilnya diplot diperoleh berbagai kurva konsistensi yang menggambarkan adanya tiga kelas aliran yakni plastis, pseuodoplastis dan dilatan (Alfred Martin, 1993)

Kurva aliran ini plastis tidak melalui titik (0,0) tetapi memotong sumbu shearing stress (atau akan memotong, jika bagian lurus dan kurva tersebut diektrapolasikan ke sumbu) pada suatu titik tertentu yang dikenal sebagai harga yield. Bingham bodies tidak akan mengalir sampai shearing stress dicapai sebesar yield value tersebut. Pada harga stress di bawah harga yield, zat bertindak seperti bahan elastis. Ahli rheologi menggolongkan Bingham Bodies suatu bahan yang mempunyai / memperlihatkan yield value, seperti halnya zat padat. Sedang zat-zat yang mulai mengalir pada shearing stress terkecil didefinisikan sebagai cairan. Yield value adalah suatu sifat yang penting dari dispersi-dispersi tertentu (Alfred Martin, 1993).

Aliran pseudoplastis. Sejumlah besar produk farmasi termasuk gom alam dan sintesis, misalnya : dispersi cair dari traga ileh polimer-polimer dalam larutan, yang merupakan kebalikan dari sistem plastis, yang tersusun dari partikel-partikel yang terflokulasi dalam suspensi, kurva konsistensi untuk bahan pseudoplastis mulai pada titik (0,0) atau paling tidak mendekatinya rate of shear rendah. Akibatnya, berlawanan dengan Bingham Bodies, tidak ada yield value. Tapi karena tidak ada bagian kurva yang linier, maka kita tidak dapat menyatakan viskositas suatu bahan pseudoplastis dengan suatu harga tunggal (Alfred Martin, 1993).

Aliran dilatan. Suspensi-suspensi tertentu dengan persentase zat padat terdispersi yang tinggi menunjukkan peningkatan dalam daya hambat untuk mengalir dengan peningkatan dalam daya hambat untuk mengalir dengan meningkatnya rate of share. Pada sistem seperti itu sebenarnya volumenya meningkat jika terjadi shear dan oleh karena itu diberi istilah dilatan (Alfred Martin, 1993).

II.2 Uraian Bahan

1. Fanta

Komposisi : Air berkarbonasi, gula, beverange Base fanta termasuk pengawet natrium benzoat, pewarna kuning FCF Cl No. 1598 dan karmiosin CI No 14720.

No Reg       : BPOM RI MD 250010032349

2. Sunquick

Komposisi  :  Gula, kosentrat jeruk, air, asam sitrat, pemantap (natrium alginat dan peptin), vitamin C, pengawet (natrium benzoat dan nztrium sullfat), pewarna (betakarotin Cl No 75130)

No Reg       :  BPOM RI MD 157310008017

3. Ultra Milk

Komposisi  :  Susu sapi segar, sukrosa, bubuk coklat, pemantap nabati, pensa coklat

No Reg       :  BPOM RI MD 405710199022

II.3 Prosedur Kerja

1.     Dengan menggunakan viskometer, tentukan viskositas absolut dari macam-macam cairan Newton

2.     Gunakan cairan yang sudah diketahui viskositasnya untuk menetukan konstanta alat viskometer

3.     Tentukan sifat aliran macam-macam zat pengental suspensi dan emulsi dengan menggunakan viskometer

4.     Hitung viskositas dan konsistensi zat yang diukur serta kurva sifat aliran dari masing-masing cairan yang ditentukan

5.     Diskusikan hasil yang diperoleh

BAB III

METODE KERJA

III.1 Alat dan Bahan

III.1.1 Alat

1.    Gelas kimia

2.    Viskometer brookfield

III.1.2 Bahan

1.    Fanta

2.    Sunquick

3.    Susu

4.    Oli

III.2 Cara Kerja

1.    Disiapkan alat dan bahan

2.    Dipasang spindel pada gantungan spindel

3.    Diturunkan spindel sedemikian rupa sehingga batas spindel tercelup ke dalam cairan yang akan diukur viskositasnya

4.    Dinyalakan motor sambil menekan tombol on

5.    Diatur tombol pengatur Rpm sesuai dengan yang dikehendaki dengan cara ditekan tombol on lalu ditekan lagi dikembalikan ke speed lalu diatur Rpm yang dikehendaki misalnya 5, 10, 20, 30, 50, 60 dan 100 Rpm. Setelah itu tombol speed dikembalikan ketengah dan tekan tombol on kembali

6.    Dilihat dan dicatat Cp yang terlihat di alat tersebut

7.    Dihitung dan dibuat grafiknya setelah itu ditentukan tipe alirannya

BAB IV
HASIL PENGAMATAN

IV.1 Data Pengamatan

Sampel	Rpm (menit)	Rate of share (s)	Viskositas (P) dyne cm2/s-1	Nilai yield	Shearing stress (dyne cm-2)
susu	5 10 20 30 50 60 100	0,08 0,17 0,33 0,5 0,83 1 1,67	0,13 ; 0,2 0,06 ; 0,108 0,033 ; 0,063 0,03 ; 0,052 0,028 ; 0,043 0,027 ; 0,041 0,025 ; 0,025	0,0061	0,0104 ; 0,016 0,0102;0,01836 0,01089 ; 0,0207 0,015 ; 0,026 0,0232 ; 0,03569 0,027 ; 0,041 0,0417 ; 0,04179
Fanta	5 10 20 30 50 60 100	0,08 0,17 0,33 0,5 0,83 1 1,67	0,17 ; 0,19 0,09 ; 0,096 0,045 ; 0,048 0,038 ; 0,036 0,03 ; 0,029 0,027 ; 0,026 0,0264; 0,0264	0,0102	0,0136 ;0,0152 0,0153 ; 0,016 0,01485 ;0,015 0,019 ; 0,018 0,0249 ; 0,02 0,027 ; 0,026 0,044088 ; 0,04
Sunquick	5 10 20 30 50 60 100	0,08 0,17 0,33 0,5 0,83 1 1,67	13,68 ; 13,7 9,42 ; 9,6 6,72 ; 6,78 5,61 ; 5,72 4,5 ; 4,66 4,17 ; 4,32 3,67 ; 3,67	1,0953	1,0944 ; 1,09 1,6014 ; 1,632 2,2176 ; 2,237 2,805 ; 2,86 3,735 ; 3,86 4,17 ; 4,32 6,1289 ; 6,128
Oli	5 10 20 30 50 60 100	0,08 0,17 0,33 0,5 0,83 1 1,67	1,9 ; 1,9 1,3 ; 1,3 0,84 ; 0,84 0,8 ; 0,84 0,7 ; 0,67 0,64 ; 0,64 0,6 ; 0,6	0,1204	0,125 ; 0,15 0,221 ; 0,22 0,2772 ; 0,277 0,4 ; 0,4 0,581 ; 0,551 0,64 ; 0,64 1,002 ; 064

IV.2 Perhitungan

1.    Untuk B = A/60

Sampel : susu, fanta, sunquick, dan oli yaitu :

a.    B =  5/60  = 0,08 s^-1

b.    B = 10/60 = 0,17 s^-1

c.    B = 20/60 = 0,33 s^-1

d.    B = 30/60 = 0,5 s^-1

e.    B = 50/60 = 0,83 s^-1

f.     B = 60/60 = 1 s^-1

g.    B = 100/60 = 1,67 s^-1

2.    Untuk nilai E = B x C

a.    Susu

5 rpm     :  0,08 x 0,03 = 0,0104 dyne cm^-2

                  0,08 x 0,2 = 0,016 dyne cm^-2

10 rpm   :  0,17 x 0,06 = 0,0102 dyne cm^-2

                  0,17 x 0,108 = 0,01836 dyne cm^-2

20 rpm   :  0,33 x 0,033 = 0,01089 dyne cm^-2

                  0,33 x 0,063 = 0,02079 dyne cm^-2

30 rpm   :  0,5 x 0,03 = 0,015 dyne cm^-2

                  0,5 x 0,052 = 0,026 dyne cm^-2

50 rpm   :  0,83 x 0,028 = 0,02324 dyne cm^-2

                  0,83 x 0,043 = 0,03569 dyne cm^-2

60 rpm   :  1 x 0,027 = 0,027 dyne cm^-2

                  1 x 0,041 = 0,041 dyne cm^-2

100 rpm :  1,67 x 0,025 = 0,04175 dyne cm^-2

                  1,67 x 0,025 = 0,04175 dyne cm^-2

b.    Fanta

5 rpm     :  0,08 x 0,17 = 0,0136 dyne cm^-2

                  0,08 x 0,19 = 0,0152 dyne cm^-2

10 rpm   :  0,17 x 0,09 = 0,0153 dyne cm^-2

                  0,17 x 0,096 = 0,01632 dyne cm^-2

20 rpm   :  0,33 x 0,045 = 0,01485 dyne cm^-2

                  0,33 x 0,063 = 0,01584 dyne cm^-2

30 rpm   :  0,5 x 0,038 = 0,019 dyne cm^-2

                  0,5 x 0,036 = 0,018 dyne cm^-2

50 rpm   :  0,83 x 0,03 = 0,02407 dyne cm^-2

                  0,83 x 0,029 = 0,02407 dyne cm^-2

60 rpm   :  1 x 0,027 = 0,027 dyne cm^-2

                  1 x 0,026 = 0,026 dyne cm^-2

100 rpm :  1,67 x 0,0264 = 0,044088 dyne cm^-2

                  1,67 x 0,0264 = 0,044088 dyne cm^-2

c.    Sunquick

5 rpm     :  0,08 x 13,68 = 1,0944 dyne cm^-2

                  0,08 x 13,7 = 1,096 dyne cm^-2

10 rpm   :  0,17 x 9,42 = 1,6014 dyne cm^-2

                  0,17 x 9,6 = 1,632 dyne cm^-2

20 rpm   :  0,33 x 6,72 = 2,2174 dyne cm^-2

                  0,33 x 6,78 = 2,2374 dyne cm^-2

30 rpm   :  0,5 x 5,61 = 2,805 dyne cm^-2

                  0,5 x 5,72 = 2,86 dyne cm^-2

50 rpm   :  0,83 x 4,5 = 3,735 dyne cm^-2

                  0,83 x 4,66 = 3,8678 dyne cm^-2

60 rpm   :  1 x 4,17 = 4,17 dyne cm^-2

                  1 x 4,32 = 4,32 dyne cm^-2

100 rpm :  1,67 x 3,67 = 6,1289 dyne cm^-2

                  1,67 x 3,67 = 6,1289 dyne cm^-2

d.    Oli

5 rpm     :  0,08 x 1,9 = 0,152 dyne cm^-2

                  0,08 x 1,9 = 0,152 dyne cm^-2

10 rpm   :  0,17 x 1,3 = 0,221 dyne cm^-2

                  0,17 x 1,3 = 0,221 dyne cm^-2

20 rpm   :  0,33 x 0,84 = 0,2772 dyne cm^-2

                  0,33 x 0,84 = 0,2772 dyne cm^-2

30 rpm   :  0,5 x 0,8 = 0,4 dyne cm^-2

                  0,5 x 0,84 = 0,42 dyne cm^-2

50 rpm   :  0,83 x 0,7 = 0,581 dyne cm^-2

                  0,83 x 0,67 = 0,5561 dyne cm^-2

60 rpm   :  1 x 0,64 = 0,64 dyne cm^-2

                  1 x 0,64 = 0,64 dyne cm^-2

100 rpm :  1,67 x 0,6 = 1,002 dyne cm^-2

                  1,67 x 0,6 = 1,002 dyne cm^-2

3.    D = (y = a + bx)

D = a

Dimana a didapat dari hasil regresi B dan E

a.    Susu : a = 0,0061

b.    Fanta : a = 0,0102

c.    Sunquick : a = 1,0953

d.    Oli : a = 0,1204

BAB V

PEMBAHASAN

            Rheologi adalah ilmu yang mempelajari tentang aliran cairan dan deformasi. Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui kekentalan suatu zat cair serta faktor-faktor yang mempengaruhinya dengan menggunakan viskositas brookfild.

            Aliran ada 2 yaitu aliran Newtonian yang merupakan aliran yang gayanya sebanding dengan alirannya. Dan yang kedua aliran nonnewton yang terbagi menjadi 3 yaitu plastik yang memiliki nilai yield merupakan sebuah nilai yang harus dilalui / dilampaui oleh suatu aliran yang sifatnya plastis sebelum ia mengalir. Pseudoplastik yang tidak memiliki nilai yield dan aliran dilatan yaitu aliran yang berbanding terbalik dengan pseudoplastik.

            Pada percobaan ini digunakan sampel seperti susu ultra, oli, fanta dan sunquick. Adapun tujuan dari percobaan yaitu untuk mengetahui jenis aliran pada masing-masing sampel dengan melihat grafik yang terbentuk. Untuk menentukan jenis aliran sampel, terlebih dahulu dicari viskositasnya dari masing-masing sampel dengan menggunakan viskositas brookfield. Pertama-tama, dipasang spindel yang sesuai, kemudian sampel diletakkan dalam wadah dan diturunkan spindel ke dalam wadah yang berisi sampel. Pasang stop kontak, nyalakan motor sambil menekan tombo, biarkan spindel berputar dan lihat skala pada layar, baca angka yang ditunjukkan oleh layar. Pada percobaan ini digunakan 5 rpm, 10 rpm, 20 rpm, 30 rpm. 50 rpm, 60 rpm dan 100 rpm.

            Adapun hasil yang didapatkan dari masing-masing sampel yaitu untuk rate of shear berturut-terut adalah 0,083 s^-1; 0,16 s^-1; 0,33 s^-1; 0,5 s^-1; 0,83 s^-1; 1,5 s^-1 dan 1,67 s^-1.

            Untuk viskositas susu ultra yaitu (0,13; 0,2), (0,06; 0,1081), (0,033; 0,063), (0,03; 0,052), (0,028;0,043), (0,027; 0,041), (0,025; 0,025) dan shearing stress susu ultra beturut-turut adalah (0,0104; 0,016), (0,0102; 0,01826), (0,01089; 0,0207), (0,15; 0,026), (0,02324; 0,03569), (0,027; 0,041)  dan (0,4175; 0,04175) dalam satuan dyne cm^-2. Adapun nilai yieldnya = 0,0061.

            Untuk viskositas fanta berturut-turut yaitu (0,17; 0,19), (0,09; 0,096), (0,045; 0,048), (0,038; 0,036), (0,03;0,029), (0,027; 0,026), (0,0264; 0,0264) dan shearing stress fanta beturut-turut adalah (0,0136; 0,0152), (0,0153; 0,016), (0,01485; 0,01584), (0,019; 0,018), (0,0249; 0,02407), (0,027; 0,026)  dan (0,0440088; 0,044088) dalam satuan dyne cm^-2. Adapun nilai yieldnya = 0,0102.

            Untuk viskositas sunquick yaitu (13,68; 13,7), (9,42; 9,6), (6,72; 6,78), (5,61; 5,72), (4,5;4,66), (4,17; 4,32), (6,1289; 6,1289) dan shearing stress sunquick beturut-turut adalah (1,0944; 1,096), (1,6014; 1,632), (2,2176; 2,2374), (2,805; 2,86), (3,375; 3,86), (4,17; 4,32)  dan (6,1289; 6,1289) dalam satuan dyne cm^-2. Adapun nilai yieldnya = 1,0953.

            Untuk viskositas oli yaitu (1,9; 1,9), (1,3; 1,3), (0,84; 0,84), (0,8; 0,84), (0,7; 0,67), (0,64; 0,64), (0,6; 0,6) dan shearing stress oli beturut-turut adalah (0,152; 0,152), (0,221; 0,221), (0,2772; 0,2772), (0,4; 0,42), (0,581; 0,5561), (0,64; 0,64)  dan (1,002; 1,002) dalam satuan dyne cm^-2. Adapun nilai yieldnya = 0,1204.

            Dari hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa dengan melihat viskositas cairan, sampel yang paling kental adalah sunquick dan semua sampel mempunyai jenis aliran yang sama yaitu plastik karena mempunyai nilai yield yang harus dilampaui sebelum cairan itu mengalir.

             

             

             

             

BAB VI

PENUTUP

VI.1 Kesimpulan

Dari hasil percobaan maka diperoleh data :

a.    Nilai yield untuk susu 0,0061 yang menunjukkan aliran plastik  

b.    Nilai yield untuk sunquick 1,0953 yang menunjukkan aliran plastik  

c.    Nilai yield untuk fanta 0,0102 yang menunjukkan aliran plastik

d.    Nilai yield untuk oli 0,1204 yang menunjukkan aliran plastik      

VI.1 Saran

Sebaiknya alat viskometer brookfield diperbanyak agar dapat memperlancar jalannya praktikum.

DAFTAR PUSTAKA

Kosman, Rachmat, 2006, “ Farmasi Fisika “, UMI, Makassar

Martin, Alfred, 1993, “ Farmasi Fisika “, Universitas Indonesia, Jakarta

Tim Penyusun, 2007, ’’Penuntun Praktikum Farmasi Fisika’’ UMI, Makassar