rheologi - · pdf filed’ = bobot jenis pada suhu t t > 30 detik 3. viskometer cup dan...
TRANSCRIPT
RHEOLOGI
6/1
9/2
013
Dhadhang Wahyu Kurniawan
Laboratorium Farmasetika Unsoed
Facebook: Dhadhang Wahyu Kurniawan
Twitter: Dhadhang_WK
1
RHEOLOGI
Pendahuluan
System aliran newton dan non-Newton:
plastis, pseudoplastis, dilatan
Hubungan temperature dan viskositas
Fenomena tiksotropi
6/1
9/2
013
Fenomena tiksotropi
Metode penentuan sifat-sifat rehologis pada
cairan dan semisolid
Jenis viskometer
2
Dasar-Dasar Rheologi
Tipe Aliran (Sifat Alir) Zat Cair
Hubungan Sifat Alir Dengan Kefarmasian
RHEOLOGI6/1
9/2
013
Hubungan Sifat Alir Dengan Kefarmasian
Dasar-dasar:
Rheo (Aliran)
Mengalir
Logos (Ilmu)
(Ilmu Pengetahuan)3
Istilah reologi diusulkan oleh Bingham & Crawford
untuk menggambarkan aliran-aliran cairan dan deformasi
padatan
Viskositas: suatu pernyataan tentang tahanan dari
suatu cairan untuk mengalir; semakin tinggi
viskositas, semakin besar tahanan tersebut
Scott-Blair menyarankan penerapan reologi dalam
6/1
9/2
013
Scott-Blair menyarankan penerapan reologi dalam
formulasi dan analisis produk farmasi seperti Emulsi, Pasta,
Suppo, penyalutan tablet, dll.
Rheologi terlibat dalam pencampuran dan aliran-aliran
bahan, pengemasan bahan-bahan ke dalam wadah, dan
pemindahan sebelum penggunaannya. 4
Tipe aliran
Zat dengan sistem Newton
Zat dengan sistem Non Newton
SISTEM NEWTON
6/1
9/2
013
SISTEM NEWTON
Tunduk pada hukum Newton I
Kenaikan gaya gesek menyebabkan kenaikan
kecepatan gesek yang proporsional5
6/1
9/2
013
Bidang dasar tetap bidang atas bergerak
Dengan kecepatan tetap Bidang di bawahnya
mengikuti
Bergerak dengan kecepatan yang berbanding lurus dengan
jaraknya dari lapisan dasar yang diam6
F/A = Gaya per satuan luas tekanan geser
/ shearing stress
dv/dr = Perbedaan kecepatan antara 2 bidang dengan
jarak r/gradien kecepatan/kecepatan geser/rate of
shear
='Fdv'F dvn
6/1
9/2
013
= Tetapan proporsionalitas
= Koefisien viskositas
= Viskositas
n
=A
'F
dr
dv
A
'F
dr
dvn
7
Makin Tinggi
Rheogram = Kurva yang menggambarkan sifat alir
Satuan = dyne.det.cm-2G
G
'F=
A
FF
'=
dr
dvG =n
A
F 'n6/1
9/2
013
Poise (cgs : g/cm.det)
Centi poise = cps = 0,01 poise
= Viskositas dinamis (poise)
= Viskositas kinematis
(Stoke/centi stoke)F0
G
nnP
8
Viskositas
V. Absolut
V. Relatif
Viskositas Absolut : Zat Cair Sederhana
: Zat Cair Murni
Viskositas Relatif : Sistem dispersi Heterogen
n
6/1
9/2
013
Viskositas Relatif : Sistem dispersi Heterogen
:
Viskositas Dinamis : Satuan Poisen
nn 2
1
9
Viskositas Kinematis : Satuan : Stoke /Centi
StokeKerapatan
Det.dynecmxdynedr.'F===
n
n
6/1
9/2
013
22 cm
Det.dyne
det/cmxcm
cmxdyne
dvA
dr.'F===
2
2 detdet/
cm
xcmxgram=
det.cm
gram=
n
10
6/1
9/2
013
Viskositas kinematis adalah viskositas absolut
dibagi dengan densitas cairan tersebut pada
temperatur tertentu.
Satuan viskositas kinematis adalah stokes (s)
dan centistoke (cs)
Skala sembarang (misalnya Saybolt, Redwood,
11
Skala sembarang (misalnya Saybolt, Redwood,
Engler, dll) untuk pengukuran viskositas
digunakan dalam berbagai industri; skala-skala
ini kadang-kadang diubah dengan menggunakan
tabel atau rumus tertentu menjadi viskositas
absolut dan sebaliknya
6/1
9/2
013
Contoh Pengukuran Viskositas
a. Suatu viskometer Oswald, digunakan untuk
mengukur aseton, dan diperoleh hasil bahwa aseton
tersebut mempunyai viskositas 0,313 cp pada 25C.
Densitasnya pada 25C adalah 0,788 g/cm3.
Berapakah viskositas kinematis aseton pada 25C
12
b. Air biasa digunakan sebagai standar viskositas
cairan. Viskositas air pada 25C adalah 0, 8904 cp.
Berapakah viskositas relatif aseton terhadap air
(viskositas relatif, rel) pada 25C?
6/1
9/2
013
Penyelesaian
a. Viskositas kinematis = 0,313 cp / 0,788 g/cm3 =
0,397 poise/(g/cm3) atau 0,397 cs.
b. rel (aseton) = 0,313 cp/0,8904 cp = 0,352 (tanpa
satuan)
13
SISTEM NON NEWTON
Zat yang tidak mengikuti persamaan alir Newton
6/1
9/2
013
Sistem dispersi heterogen cair dan padat (larutan
koloidal, emulsi, suspensi, salep, dll)
Fluiditas = Harga resiprok/kebalikan dari viskositas
= 1n 14
NON NEWTON
Zat yang tidak mengikuti persamaan alir Newton
Time Independent Time Dependent
- Plastik - Tiksotropi
6/1
9/2
013
- Plastik - Tiksotropi
- Pseudoplastik - Anti Tiksotropi/
- Dilatan Tiksotropi Negatif
- Reopeksi
- Anti Reopeksi/
Reopeksi Negatif
15
Non Newton :
- Larutan kolloidal
- Emulsi
6/1
9/2
013
- Suspensi cair
- Salep
- Krim
- Masa Suppositoria
- Campuran heterogen16
Tipe Aliran Pseudoplastik
- Banyak produk farmasi menunjukkan aliran ini, a.l
dispersi cair dari gom alam dan sintetis (misal tragakan,
Na-alginat, metilselulosa, dan CMC-Na)
- Tidak ada bagian kurva yang linier, viskositas suatu
bahan pseudoplastis tidak dapat dinyatakan dengan suatu
nilai tunggal
6/1
9/2
013
- Viskositas zat pseudoplastis berkurang dengan
meningkatnya laju geser
- Sebagian dari pelarut yang berikatan dengan molekul
kemungkinan dilepaskan, menyebabkan penurunan
efektif konsentrasi & ukuran molekul yang terdispersi
penurunan viskositas nyata.17
Maka :
F n = .G n = Derajat tipe alir non Newton
Log G = a Log F Log
Persamaan garis lurus, pseudoplastik
disebut SHEAR THINNING SYSTEM
n
n
6/1
9/2
013
disebut SHEAR THINNING SYSTEM
N = 1 Larutan NEWTON
F0
G
18
TIPE ALIRAN PLASTIK
- F < Yield Value Zat cair tidak mengalir
Zat elastik (zat padat)
- F = Yield Value Zat mulai mengalir
- F > Yield Value Pemberian
F berikutnya akan menghasilkan G
G
6/1
9/2
013
F berikutnya akan menghasilkan G
yang proporsional seperti Newton
garis lurus
- Yield Value terjadi karena terjadi
penggabungan partikel dengan gaya
van der waalsF0 Yield Value19
Badan BINGHAM
Angka arah disebut mobilitas
(= fluiditas ) pada Newton
Harga resiproknya adalah viskositas plastik
Viskositas plastik( )fF
U
=
6/1
9/2
013
Viskositas plastik( )
G
fFU
=
f = Yield value
F = Tek. Geser
G = Kecepatan geser 20
Yield Value
MENGALIR
Yield Value Merupakan indikasi Flokulasi
Makin tinggi
6/1
9/2
013
Makin banyak suspensi terflokulasi Makin tinggi
yield value nya
Yield Value terlampaui setiap kenaikan shearing
stress (F-f) kenaikan G berbanding lurus
grafiknya lurus seperti pada Newton21
TIPE ALIRAN DILATAN
- Kurva lewat nol
- Partikel dispers terdeflokul dengan kadar tinggi ( 50 %)
- Pada F = 0, partikel rapat, volume interpartikel
(Void) minimum
6/1
9/2
013
- Pada F tertentu partikel lepas partikel yang
jumlahnya banyak bergerak mengisi ruang kosong
G masih rendah suspensi dapat dituangkan dari
botol mencair
22
- Penambahan F memperbesar void G
bertambah cepat hingga suatu titik tertentu kemampuan
mengisi void maksimum tahanan untuk
mengalir besar jika F diperbesar lagi G tidak
bertambah memadat (seperti pasta, kaku)
- Nama lain : Shear Thicking System
- Pers = Pers pseudoplastik
6/1
9/2
013
- Pers = Pers pseudoplastik
( N < 1). (N = 1) NEWTON Konsist.tinggi
Partikel rapat Vol void min
Konstensi rendah
Bertambah
kecep. geser
Partikel terbuka Vol.
Void bertambah23
NON NEWTON TIME DEPENDENT
TIKSOTROPI = suatu pemulihan isoterm dan relatif
lambat pada pendiaman suatu bahan yang kehilangan
konsistensinya karena pemberian geser (shearing)
- Pada pemberian F zat mulai mengalir menjadi
sol
6/1
9/2
013
sol
- Tiksotropi untuk tipe alir yang menipiskan geseran
(pseudoplastik dan plastik)
- Tiksotropi merupakan sifat yang diinginkan dalam suatu
sistem farmasetik cair idealnya harus mempunyai
konsistensi tinggi dalam wadah, tapi dapat dituang
dengan mudah.24
0 0 FF
G G6/1
9/2
013
- Ada hubungan antara derajat tiksotropi dan kecepatan
sedimentasi berbanding terbalik penting
untuk pembuatan sediaan
25
ANTI TIKSOTROPI
Kurva