7/25/2019 rheologii

1/29

RHEOLOGIDEWI EKOWATI

7/25/2019 rheologii

2/29

PENDAHULUAN

Rhologi berasal dari bahasa Yunani Rheo ( mengalir )

dan logos ( ilmu ) ilmu yg mempelajari sifat alir

suatu fluida & deformasi padatan

Istilah rheologi pertama kali digunakan oleh Binghamdan Carwford

Viskositas : tahanan suatu cairan untuk mengalir,

makin tinggi viskositas akan makin besar

tahanannya

Satuan viskositas adalah Poise atau dyne.det.cm-2

7/25/2019 rheologii

3/29

KEGUNAANRHEOLOGI:

Untuk mengontrol kualitas bahan baku

Untuk membuat produk farmasi dengan

viskositas yang sesuai dengan tujuan

penggunaanUntuk mengetahui perubahan dalam

formulasi

Untuk menjaga konsistensi produk tiapbatch

7/25/2019 rheologii

4/29

PENERAPANRHEOLOGI DALAMBIDANG

FARMASI:

1. Sediaan cair

Proses pencampuran Pengecilan ukuran partikel system disperse

Penuangan sediaan ke wadah/pemindahan dariwadah ke penakar, termasuk pelewatan cairan darijarum suntik

Perpindahan cairan Stabilitas system disperse

2. Sediaan semi solid

Proses pemakaian (penyebaran & pelekatan sediaantopical )

Pemindahan sediaan dari wadah Pelepasan zat aktif dari sediaan

3. Sediaan Solid

Proses pembuatan, aliran padatan ke tempat cetak

7/25/2019 rheologii

5/29

TIPE ALIRAN DIGOLONGKAN MENJADI 2

SISTEM

1. Sistem Newton

2. Sistem Non Newton

7/25/2019 rheologii

6/29

SISTEM NEWTON Lapisan atas akan

bergerak lebih cepatdr lapisan bawah, shgterjadi perbedaankecepatan gerak,antara lap atas dg lap

bawah Perbedaan kec. gerak

disebut rate of sharebesarnya dv/dr

Gaya yg dibutuhkan u

menimbulkan alirandisebut shearingstress besarnya F/A

7/25/2019 rheologii

7/29

SISTEM NEWTON

dv : kecepatan geser

dr

F : Tekanan geser : gaya per satuan luas yang

A dibutuhkan agar zat cair mengalir

Menurut aliran system Newton makin besar viskositas zatcair, makin besar gaya per satuan luas ( Tekanan Geser )

F dv

A dr

F : .dv

A dr

: F

G

F : F G : dv

G dr

7/25/2019 rheologii

8/29

SISTEM NEWTON

Aliran Newton Rate of

Share sebanding

dengan Shearing

Stress

Shearing Stress

RateofShare

7/25/2019 rheologii

9/29

SISTEM NEWTON

Sistem Newton (istilah yang diperoleh dari nama

Isaac Newton) adalah suatu fluida yang memiliki

kurva tegangan/regangan yang linier. Contoh umum

dari fluida yang memiliki karakteristik ini adalah air.

Keunikan dari fluida newton adalah fluida ini akan

terus mengalir sekalipun terdapat gaya yang bekerjapada fluida. Hal ini disebabkan karena viskositas

dari suatu fluida newton tidak berubah ketika

terdapat gaya yang bekerja pada fluida.

Viskositas dari suatu fluida newton hanya

bergantung pada temperatur dan tekanan. Viskositas

suatu fluida akan menurun apabila temperature

dinaikan, kebalikannya viskositas gas akan

meningkat dengan kenaikan temperatur

http://id.wiki.detik.com/wiki/Isaac_Newtonhttp://id.wiki.detik.com/wiki/Fluidahttp://id.wiki.detik.com/mediawiki/index.php?title=Tegangan&action=edithttp://id.wiki.detik.com/mediawiki/index.php?title=Regangan&action=edithttp://id.wiki.detik.com/mediawiki/index.php?title=Linier&action=edithttp://id.wiki.detik.com/wiki/Airhttp://id.wiki.detik.com/wiki/Gayahttp://id.wiki.detik.com/wiki/Viskositashttp://id.wiki.detik.com/wiki/Temperaturhttp://id.wiki.detik.com/wiki/Tekananhttp://id.wiki.detik.com/wiki/Tekananhttp://id.wiki.detik.com/wiki/Temperaturhttp://id.wiki.detik.com/wiki/Viskositashttp://id.wiki.detik.com/wiki/Gayahttp://id.wiki.detik.com/wiki/Airhttp://id.wiki.detik.com/mediawiki/index.php?title=Linier&action=edithttp://id.wiki.detik.com/mediawiki/index.php?title=Regangan&action=edithttp://id.wiki.detik.com/mediawiki/index.php?title=Tegangan&action=edithttp://id.wiki.detik.com/wiki/Fluidahttp://id.wiki.detik.com/wiki/Isaac_Newton

7/25/2019 rheologii

10/29

SYSTEM NON NEWTON

Aliran non-Newton adalah suatu fluida yangakan mengalami perubahan viskositas ketika

terdapat gaya yang bekerja pada fluida tersebut.

Hal ini menyebabkan fluida non-Newton tidak

memiliki viskositas yang konstan. Berkebalikan

dengan fluida non-Newton, pada fluida Newton

viskositas bernilai konstan sekalipun terdapat

gaya yang bekerja pada fluida.

Contoh aliran non Newton : disperse heterogen,

cairan dan padatan seperti koloid, emulsi,

suspensi, salep dll

http://id.wiki.detik.com/wiki/Fluidahttp://id.wiki.detik.com/wiki/Viskositashttp://id.wiki.detik.com/wiki/Fluida_Newtonianhttp://id.wiki.detik.com/wiki/Fluida_Newtonianhttp://id.wiki.detik.com/wiki/Viskositashttp://id.wiki.detik.com/wiki/Fluida

7/25/2019 rheologii

11/29

ALIRAN NON NEWTON DIKLASIFIKASIKAN

1. Aliran Plastis

2. Aliran Pseudoplastis

3. Aliran Dilatan

7/25/2019 rheologii

12/29

ALIRAN PLASTIS

Kurva aliran plastis

tidak melalui titik

(0,0) tetapi memotong

sumbu shearing strees

(atau akan memotong,jika bagian lurus dari

kurva tersebut

diekstraploitasi ke

sumbu ) pada suatutitik Yield

ValueShearing Stress

RateofShare

Yield value

7/25/2019 rheologii

13/29

ALIRAN PLASTIS Kurva memperlihatkan aliran plastis, bahan demikian

dikenal juga sebagai Bingham Bodies ( sesuai namapenyetus reologi modern

Bingham bodies tidak akan mengalir sampai shearingstress mencapai yiel value

Setelah yield value terlampaui tiap kenaikan shearingstress mengakibatkan kenaikan rate of share. Menyerupai

system Newton setelah melampaui yield value Pada harga dibawah yield value bahan bertindak seperti

bahan elastis. Sedangkan zat-zat yang mulai mengalirpada shearing stress terkecil didefinisikan sebagai cairan

Dalam suspensi aliran plastis berhubungan dengan

adanya partikel-partikel yg terflokulasi dalam suspensipekat.

Yield Value disebabkan adanya kontak antar partikel-partikel yg berdekanan dg gaya van der Waals yg harusdipecah sebelum aliran dapat terjadi

7/25/2019 rheologii

14/29

ALIRAN PLASTIS

Yield value merupakan indikasi kekuatan

flokulasi. Makin banyak suspensi yg terflokulasi

makin tinggi Yield value

Persamaan yg mengambarkan aliran plastis

U : viskositas plastis f : yield value

F : Tekanan geser ( shearing stress )

G : Kecepatan geser ( rate of share )

U : ( Ff )

G

7/25/2019 rheologii

15/29

CONTOH SOAL

1. Suatu aliran plastis diketahui mempunyai yield

value 5200 dyne.cm-2. Pada Shearing stress

diatas yield value, F ditemukan meningkat

secara linear dengan meningkatnya G. jika rate

of share 150 detik-1 pada saat F 8000 dyne cm-2, hitung viskositas plastis dari sampel

tersebut.

2. Suatu bahan plastis mempunyai viskositas

plastis : 22 Poise. Jika rate of share 212/dtk danshearing stess 6600 dyne cm-2. berapa Yield

value bahan tersebut ?

7/25/2019 rheologii

16/29

ALIRAN PSEUDOPLASTIS

Kurva aliran

pseudoplastis mulai

pada titik ( 0,0 ) atau

paling tidak

mendekati pada rateof shear rendah

Shearing Stress

RateofShare

7/25/2019 rheologii

17/29

ALIRAN PSEUDOPLASTIS

Aliran pseudoplastis diperlihatkan oleh polimer-

polimer dalam larutan, yg merupakan kebalikan

dari system plastis, yg tersusun dari partikel-

partikel yg terflokulasi

Viskositas zat pseudoplastis berkurang dengan

meningkatnya rate of shear

Produk farmasi yg masuk aliran pseudoplastis :

gom alam & sintetis, disperse tragakan, Na

alginat, Na CMC, Metylselulosa

7/25/2019 rheologii

18/29

ALIRAN PSEUDOPLASTIS

Pendekatan rumus eksponensial u aliran

pseudoplastis

FN : .G

Log F

N

: log .GN.log F : log + log G

Log : N. log F log G

N : harga N meningkat saat aliran menjadi non

Newton. N : 1 aliran Newton

N > 1 aliran Pseudoplastis

N < 1 aliran dilatan

7/25/2019 rheologii

19/29

ALIRAN DILATAN

Aliran dilatan merupakan

kebalikan dari aliranpseudoplastis. Sifat aliran

dilatan pada saat diberi

gaya (pengocokan) akan

bertambah kental

Aliran dilatan terjadi pada

suspensi yg mengandung

partikel dalam

konsentrasi tinggi ( 50%

atau lebih ) dari partikel

yg mengalami deflokulasi

Shearing Stress

RateofShare

7/25/2019 rheologii

20/29

ALIRAN NON NEWTON YANG TERGANTUNG

WAKTU :

Aliran tiksotropi dapatterjadi pada bahan ygbersifatplastis/pseudoplastis

Bahanplastis/pseudoplastisdiberi kecepatan geseryg meningkat akan

menurun viskositasnya,setelah dibiarkanbeberapa lama bahan ygencer akan kembalikental (ke sifat asalnya)

Peningkatan tekanangeser pada bahan akanmeingkatkan kekentalanbahan, tetapi suatu saatakan terjadikesetimbangan (tidakterjadi lg peningkatanviskositas bahan)

Hal ini terjadi padasystem disperse ygmengandung zat padatdalam jumlah kecil ( 110% ) dan terflokulasi

Tiksotropi Tiksotrpi Negatif

7/25/2019 rheologii

21/29

ALIRAN NON NEWTON YANG TERGANTUNG

WAKTU :

Tiksotropi pd Plastis Tiksotropi pd

Pseudoplastis

Shearing Stress Shearing Stress

RateofShare

RateofShare

7/25/2019 rheologii

22/29

SIFAT ALIR YG DIINGINKAN

Tiksotropi adalah suatu sifat yg diinginkan

dalam suatu sistem farmasetis cair yg ideal

harus mempunyai konsistensi tinggi dala wadah,

namun dapat dituang dan tersebar dg mudah.

Makin tinggi tiksotropi, akan makin rendah laju

pengendapanya

7/25/2019 rheologii

23/29

PENENTUAN SIFAT RHEOLOGI

Penentuan dan evaluasi sifat-sifat rheoligi dari

suatu sistem tergantung pada pemilihan metode

peralatan yg tepat

Pada sistem Newton karena rate of share

berbanding langsung dg shearing stress maka

dapat mengunakan alat dg rate of share tunggal

Semua viskometer dpt digunakan u menentukan

viskositas sistem Newton dan hanya viskometer

yg mempunyai kontrol shear stress yg berfariasiyg dpt digunakan untuk bahan Non Newton

7/25/2019 rheologii

24/29

VISKOMETER KAPILER ( OSTWALD )

Viskometer kapiler hanyaberoprasi pada rate of sharetunggal jadi hanya dapatdigunakan untuk bahanNewton

Viskositas ditentukan denganmengukur waktu yangdibutuhkan bagi cairantersebut untuk lewat antara 2tanda ketika mengalir melalui

suatu tabung kapiler Cara penentuanya dg

membandingkan viskositascairan yg telah diketahuiviskositasnya biasanya air

7/25/2019 rheologii

25/29

VISKOMETER KAPILER ( OSTWALD )

Viskositas dicari dg rumus :

2 :Viskositas air

: masa jenis cairan

t : waktu u mengalir

1 : 1 . t12 2 . t2

1 :1 . t1. 22 . t2

7/25/2019 rheologii

26/29

CONTOH SOAL

Pengujian aseton dg viskometer kapiler, aseton

mengalir selama 45 detik dan air 100 detik.

Kerapatan aseton 0,788 g/ml, kerapatan air

0,997 g/ml. Viskositas air 0,8904 cp. Berapa

viskositas aseton tersebut ?

7/25/2019 rheologii

27/29

VISKOMETER BOLA JATUH (HOEPLER)

Viskometer bola jatuh hanya beroprasi pada rate

of share tunggal jadi hanya dapat digunakan

untuk bahan Newton

Bola dg diameter tertentu dimasukan ke dlm tab.

Gelas diisi cairan yg akan diukur viskositasnya.

Tabung dibalik lalu tentukan waktu yg

dibutuhkan oleh bola untuk bergerak dr titik

awal ke titik akhir

: t ( SbSf). B Sb : gravitasi jenis u bolaSf : gravitasi jenis u cairan

B : konstanta bola

7/25/2019 rheologii

28/29

VISKOMETER CUP & BOB

Viskometer Cup & Bob dapat beroprasi pada rate

of share panjang jadi dapat digunakan untuk

bahan Non Newton

Cairan yg akan ditentukan dimasukan ke dalam

cup dan rotor diputar

7/25/2019 rheologii

29/29

1. Suatu fluida yang mempunyai aliranplastis dengan yield value 4600 dyne.cm-2.setelah melewati yield value fluidamengalir. Jika rate of share 98 detik-1

pada saat shearing stres 6800 dyne.cm-2,berapa viskositasnya!

2. Viskositas fluida plastis 3 poise, yieldvalue 1220 dyne.cm-2. Jika rate of share110 detik-1 berapa shearing stres-nya!

3. Pengujian gliserin dg viskometer kapiler,gliserin mengalir selama 130 detik danair 25 detik. Kerapatan gliserin 1,00111g/ml, kerapatan air 0,99887 g/ml.

Viskositas air 0,2 cp. Berapa viskositasgliserin tersebut ?