Percobaan II Viskositas (1)

PERCOBAAN II

VISKOSITAS DAN RHEOLOGI

A. Tujuan

1. Menerangkan arti viskositas dan rheologi.

2. Membedakan cairan newton dan cairan non newton.

3. Menggunakan alat-alat penentu viskositas dan rheologi.

4. Menentukan viskositas dan rheologi cairan newton dan non newton

B. Dasar Teori

1. Pengertian Visikositas

Istilah reologi, berasal dari bahasa Yunani rheo (mengalir) dan logos (ilmu),

diusulkan oleh Bingham dan Crawford (seperti dilaporkan oleh Fischer) untuk

menggambarkan aliran-aliran cairan dan deformasi dari padatan. Viskositas

adalah suatu pernyataan tentang tahanan dari suatu cairan untuk mengalir,

semakin tinggi viskositas, semakin besar tahanan tersebut.

(Sinko, 2011)

Jika zat diklasifikasikan menurut tipe alir dan diformasinya, maka pada

umumnya zat dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu: sistem newton dan sistem

non newton. Pemilihannya tergantung dari apakah sifat alirnya sesuaidengan

hukum alir newton atau tidak (Wijayanti, 2008).

Di dalam fluida non-Newtoian, tegangan geser bergantung pada laju regangan

geser. Ketika fluida berubah bentuk secara kontinu di bawah pengaruh tegangan

geser, plastik akan mempertahankan tegangan geser sebelum deformasi terjadi.

“Plastik ideal” mempunyai hubungan tegagan terhadap laju-regangan yang linear

untuk tegangan yang lebih besar dari tegangan yield. Zat tiksotropik, seperti tinta

printer mempunyai resistensi terhadap deformasi yang tergantung pada laju

deformasi dan waktu. Walaupun zat-zat diatas berbeda dalam hubungan tegangan

laju regangan, zat-zat tersebut serupa perilakunya di perbatasan. Di dalam fluida

Newtonian dan non-Newtonian, lapisan fluida yang berdampingan dengan

perbatasan mempunyai kecepatan nol relative terhadap perbatasan. Bila

perbatasan merupakan dinding stasioner, lapisan fluida di samping dinding adalah

diam. Jika perbatasan atau dinding bergerak, lapisan fluida bergerak dengan

kecepatan bidang batas, karena itu diberi nama kondisi (batas) tanpa-selip.

Kondisi tanpa-selip adalah hasil pengamatan eksperimental dan gagal bila fuida

tidak lagi dapat diperlakukan sebagai suatu kontinu (Welty, 2004).

Perbedaan kecepatan (dv) antara dua bidang cairan yang dipisahkan oleh

suatu jarak yang sangat kecil (dr) adalah gradient kecepatan (velocity gradient)

atau laju geser (rate of shear), dv/dr . Gaya per satuan luas, F’/A, yang diperlukan

untuk menyebabkan aliran ini disebut tegangan geser (shearing stress) dan diberi

lambing F. Newton adalah orang pertama yang mempelajari sifat-sifat aliran

cairan secara kuantitatif. Dia menemukan bahwa semakin besar viskositas suatu

cairan, makin besar pula gaya per satuan luas (tegangan geser) yang diperlukan

untuk menghasilkan suatu laju geser tertentu . Laju geser diberi lambing G. Oleh

sebab itu laju geser harus berbanding langsung dengan tegangan geser, atau

F 'A = η

dvdr

Dimana, η adalah koefisien viskositas (Sinko, 2011).

Kurva yang menggambarkan sifat alir dinamakan reogram.

Reogramdiperoleh dengan menyatakan F terhadap G yang untuk sistem Newton

memiliki suatu koefisien viskositas konstan, yang tidak bergantung dari jumlah

absolute tegangan geser yang terdapat atau dari turunnya geseran yang berkuasa.

Untuk menentukan viskositas cairan Newton dapat digunakan semua alat

pengukur viskositas, misalnya viskometer Ostwald, Hoppler, Brookfield, dan

Stormer. Satuan viskositas adalah poise, yaitu gaya gesek yang diperlukan untuk

menghasilkan kecepatan 1 cm/dt antara 2 bidang paralel dari zat cair yang luasnya

1 cm2 dan dipisahkan oleh jarak 1 cm (Wijayanti, 2008).

2. Cairan Newtonian dan Cairan Non-Newtonian

a. Cairan Newtonian

Newton adalah orang pertama yang mempelajari sifat-sifat aliran cairan

secara kuantitatif. Ia menemukan bahwa makin besar viskositas suatu cairan,

Tegangangeser

Lajugeser

makin besar pula gaya per satuan luas (tegangan geser) yang diperlukan untuk

menghasilkan suatu laju geser tertentu (Sinko, 2011).

1) Hukum Aliran Newton

Jika lapisan dasar ditempel pada tempatnya dan bidang puncak cairan

digerakkan dengan kecepatan konstan, setiap lapisan yang lebih rendah akan

bergerak dengan suatu kecepatan yang berbanding lurus dengan jarak dengan

lapisan dasar yang diam. Perbedaan kecepatan antara dua bidang cairan yang

dipisahkan oleh suatu jarak yang sangat kecil adalah gradien kecepatan (velocity

gradient) atau laju geser (rate of shear). Gaya per satuan luas yang diperlukan

untuk menyebabkan aliran disebut tegangan geser (shearing stress).

Kurva aliran Newton ditunjukkan pada gambar tersebut di atas, dimana besarnya

tegangan geser sebanding dengan laju geser sehingga diperoleh garis lurus yang

melalui titik asal (0,0).

Menurut Newton :

Dimana,

h : koefisien viskositas, satuan Poise.

G : laju geser

F : tekanan geser

F 'A

=dvdx

F 'A

=dvdx

¿

F 'Advdx F=F '

A

G=dvdx

¿ FGmaka

2) Viskositas Kinematis

Viskositas kinematis adalah viskositas absolut dibagi dengan densitas cairan

tersebut pada temperatur tertentu.

Satuan viskositas kinematis adalah stoke (s) dan centistoke (cs). Skala sembarang

untuk pengukuran viskositas digunakan dalam berbagai industri, skala-skala ini

kadang-kadang diubah dengan menggunakan tabel atau rumus tertentu.

(Sinko, 2011)

Menurut Astuti (2008), viskositas suatu zat dipengaruhi oleh suhu. Viskositas

gas meningkat dengan bertambah tingginya suhu, sedangkan viskositas zat cair

menurun dengan meningginya suhu. Hubungan antara viskositas dengan suhu

tampak pada persamaan Arrhenius :

h = A e Ev/RT

Dimana,

A : konstanta yang tergantung pada berat molekul dan volume molar zat cair

Ev : energi aktivasi

R : konstanta gas

T : suhu mutlak

(Astuti, 2008)

b. Cairan Non-Newtonian

Sebagian besar produk farmasetik cair bukan merupakan cairan sederhana

dan tidak mengikuti hukum aliran Newton. Sistem ini disebut sistem non-Newton.

Sifat non-Newton biasanya ditunjukkan oleh dispersi heterogen cairan dan

padatan seperti larutan koloid, emulsi, supensi cair, dan salep (Sinko, 2011).

Cairan non-Newtonian dibagi ke dalam dua jenis, yaitu :

1) Time Independent (Tidak Dipengaruhi Waktu)

a) Aliran Plastis

Kurva aliran plastik tidak melalui titik nol tetapi agak memotong sumbu

tekanan geser (atau akan memotong jika bagiannya yang lurus diekstrapolasikan

terhadap sumbu tersebut) pada titik tertentu yang dinamakan yield value. Zat

Viskositas kinematis= ηρ

Tegangan geser

Laju geser

Bingham tidak akan mengalir sampai tekanan geser yang diberikan padanya

melampaui yield value tersebut. Pada tekanan-tekanan di bawahnya zat tersebut

akan berkelakuan sebagai zat yang elastik. Para ahli reologi mengklasifikasikan

zat-zat Bingham (yaitu zat yang mempunyai yield value) sebagai zat padat, sedang

zat yang mulai mengalir pada tekanan geser yang paling kecil didefinisikan

sebagai zat cair. Yield value merupakan suatu sifat yang penting dari sistem

dispersi tertentu (Sinko, 2011).

b) Aliran Pseudoplastik

Sejumlah besar produk farmasi, termasuk gom alam dan sintetik misalnya

dispersi cair dari tragakan, natrium alginat, metal selulosa dan karboksil-

metilselulosa, menunjukkan aliran pseudoplastis. Gambar 1 (c) memperlihatkan

suatuan aliran pseudoplastik mulai pada titik nol (atau paling sedikit mendekati

pada tekanan-tekanan geser yang rendah). Tidak ada yield value seperti yang

terlihat pada zat plastik. Tegangan geser berkurang dengan bertambahnya

kecepatan geser. Pada bekerjanya gaya geser yang lebih tinggi aliran yang mula-

mula terhambat beralih menjadi sikap aliran ideal atau nyaris ideal (bagian lurus

dari kurva) viskositas turun dengan menaiknya kebutuhan geseran, sistem tersebut

menjadi lebih cair. Contoh bahan beraliran pseudoplastik ini adalah sediaan cair

dari turunan selulosa dan lendir tanaman dan suspensi konsentrasi rendah. Sifat

pseudoplastik dapat berubah pada suhu yang lebih tinggi atau pada penempatan

konsentrasi bahan lainnya menjadi kekentalan ideal (Wijayanti, 2008).

f

Tegangan geser

Laju geser

Tegangan geser

Laju geser

Tegangangeser

Lajugeser

c) Aliran Dilatan

Aliran dilatandikarakteristikkan dengan menaikkan viskositas seiring dengan

naiknya kecepatan geser, karena itu juga disebut pemadatan aliran. Aliran ini

merupakan kebalikan dari aliran pseudoplastik. Aliran pseudoplastik seringkali

dikenal sebagai shearthinningsystem, dan aliran dilatan diberi istilah shear –

thickening system (Sinko, 20011).

2) Time Dependent (Dipengaruhi Waktu)

a) Tiksotropi

pseudoplastis

plastis

Tegangangeser

Lajugeser

Tiksotropi bisa didefinisikan sebagai suatu pemulihan yang isoterm dan

lambat pada pendiaman suatu bahan yang kehilangan konsistensinya karena

shearing. Gejala tiksotropi sering dikenal dengan shear thinning systems (aksi

plastis dan pseudoplastis). Kurva menurun seringkali diganti ke sebelah kiri dan

kurva yang menaik menunjukkan bahan tersebut mempunyai konsistensi lebih

rendah pada setiap harga rate of shear pada kurva menurun dibandingkan dengan

Pada kurva menaik. Ini menunjukkan adanya pemecahan struktur dan juga shear

thinning yang tidak terbentuk kembali dengan segera jika stress tersebut

dihilangkan atau dikurangi.

(Wijayanti, 2008)

b) Rheopeksi

Rheopeksi adalah suatu gejala dimana suatu sol membentuk suatu gel lebih

cepat jika diaduk perlahan-lahan atau kalau dishear daripada jika dibiarkan

membentuk gel tersebut tanpa pengadukan. Dalam suatu sistem reopektis, gel

tersebut adalah bentuk keseimbangan. Sedangkan dalam antitiksotropi keadaan

keseimbangan adalah sol.

Tegangangeser

Lajugeser

c) Antitiksotropi

Antithiksotropi yang menyatakan kenaikan bukan pengurangan konsistensi

pada kurva menurun. Kenaikan dalam hal kekentalan atau hambatan (resisten)

mengalir dengan bertambahnya waktu shear ini telah di selidiki oleh Chong et. Al

(Sinko, 2011)

3. Viskometer

a. Viskometer Satu Titik

Viskometer ini bekerja pada titik kecepatan geser, sehingga hanya dihasilkan

satu titik pada rheogram. Ekstrapolasi dari titik tersebut ke titik nol akan

menghasilkan garis lurus. Alat ini hanya dapat digunakan untuk menentukan

viskositas cairan Newton. Yang termasuk dalam jenis ini misalnya viskometer

kapiler, bola jatuh, penetrometer, plate plastometer,dll (Astuti, 2008).

1) Viskometer Kapiler

Tabungkapiler

Batas atas

Batas bawah

Viskometer cairan Newton dapat ditentukan dengan mengukur waktu yang

dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara dua tanda ketika mengalir

karena gravitasi melalui suatu tabung kapiler vertikal, yang sebagai viscometer

Oswald. Waktu yang dibutuhkan oleh zat cair yang diselidiki untuk mengalir

diantara dua tanda tersebut dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan oleh zat

cair yang telah diketahui viskositasnya (biasanya air).

2) Viskometer Bola Jatuh

Dalam tipe ini, suatu bola gelas atau bola besi jatuh ke bawah dalam suatu

tabung gelas yang hampir vertikal, mengandung cairan yang diuji pada

temperature konstan. Laju jatuhnya bola yang mempunyai kerapatan dan diameter

tertentu adalah kebalikan fungsi viskositas sampel tersebut. Viskometer Hoeppler,

merupakan alat yang kerjanya berdasarkan pada prinsip ini.

b. Viskositas banyak titik

Dengan viskometer ini dapat dilakukan pengukuran pada beberapa harga

kecepatan geser sehingga diperoleh rheogram yang sempurna. Viskosimeter jenis

ini dapat juga digunakan baik untuk menentukan viskositas dan rheologi cairan

Newton maupun non Newton. Yang termasuk ke dalam jenis viskosimeter ini

adalah viskosimeter rotasi tipe Stormer, Brookfield, Rotovico, dll (Astuti, 2008).

1. Viskometer Cup dan Bob

Dalam viskometer cup dan bob, sampel digeser dalam ruangan di antara

dinding luar dari bob dan dinding dalam dari cup di mana bob masuk persis di

tengah-tengahnya. Ada bermacam-macam alat tipe ini, yang perbedaannya

terutama terletak pada putaran bob yang dihasilkan oleh cup atau bobnya sendiri

yang berputaran. Dalam viskometer tipe couette, cupnya yang berputar. Tarikan

sampel yang kental pada bob menyebabkannya berputar. Resultan putarannya

berbanding lurus dengan viskositas sampel. Viskometer Mac Michael adalah salah

satu contoh dari alat tersebut di atas. Viskometer tipe Searle mempunyai prinsip

cup-nya diam dan bob-nya berputar. Putaran yang dihasilkan oleh tarikan sistem

yang kental yang diteliti pada umumnya diukur dengan satuan per atau sensor

dalam batang penggerak yang berhubungan dengan bob. Contoh alat yang

mempunyai prinsip demikian adalah Viskometer Rotovisco. Alat tersebut juga

dapat dimodifikasikan agar bekerja sebagai suatu alat cone and plate. Viskometer

yang populer yang kerjanya berdasarkan prinsip Searle adalah alat Stormer.

2. Viskometer Cone dan Plate

Viskometer Ferranti-Shirley merupakan contoh dari viskometer cone and

plate yang berputar. Cara pemakaiannya, sampel ditempatkan di tengah-

tengahpapan, kemudian dinaikkan posisinya sampai di bawah kerucut.

Kerucutdigerakkan oleh motor dengan bermacam-macam kecepatan dan

sampelnyadigeser di dalam ruang yang sempit antara papan yang diam dan

kerucut yangberputar.

(Wijayanti 2008)

3. Viskometer Brookfield

Viskositas dari sediaan farmasetik dapat ditentukan menggunakan viskometer

Brookfield, yang mengukur viskositas dengan gaya yang dibutuhkan untuk

memutar poros dalam cairan yang diuji (Ansel, 1989).

Viskometer Brookfield adalah viskometer rotasi tipe Searle yang populer di

laboratorium pengawasan mutu di pabrik farmasi. Sejumlah spindel (rotor)

dengan berbagai geometris, termasuk silinder, batang t, dan konfigurasi cone-

plate, tersedia untuk memberikan data reologis ilmiah untuk cairan Newton dan

non-Newton, serta untuk pengukuran viskositas pasta dan semisolid lain secara

empiris. Berbagai model viskometer Brookfield tersedia untuk pemakaian pada

bahan viskositas tinggi, medium, dan rendah (Sinko, 2011).

4. Viskometer Rhion

Viskometer Rhion digunakan untuk mengukur suatu cairan yang memiliki

viskositas tinggi. Memiliki rentang ukuran 30 sampai 400.000 mPa's (cP). Hal

tersebut cocok dan nyaman pada satu tangan. Dengan menggunakan baterai kering

sebagai sumber tegangan. Dan dapat membaca viskositas dengan segera setelah

diaktifkan (Martin, 2006).

C. Alat dan Bahan

1. Alat

a. Batang pengaduk

b. Gelas kimia 100 mL

c. Piknometer

d. Pipet tetes

e. Pipet volume 10 mL

f. Propipet

g. Statif

h. Stopwatch

i. Timbangan analitik

j. Viskometer Rion

k. Viskometer Oswald

2. Bahan

a. Aquades

b. Etanol 96%

c. Sorbitol

d. Susu kental manis

e. Krim

D. Prosedur Kerja

1. Percobaan dengan Viskometer Kapiler

a. Dibuat larutan aquades : sorbitol = 3 : 1, 2 : 1, dan 1 : 1 masing-masing 25

mL.

b. Dibuat larutan aquades : etanol = 2 : 1 dan 1 : 1 masing-masing 25 mL.

c. Diposisikan viskometer tegak pada tiang penyangga dan dijepit dengan

penjepit.

d. Dipipet cairan sebanyak 3 mL dan dimasukkan ke dalam pipa lengan

viskometer yang lebar.

e. Dihisap cairan di dalam viskometer dengan karet penghisap hingga melewati

batas pada pipa kapiler.

f. Dinyalakan stopwatch pada saat meniskus menyinggung batas atas dan

matikan pada saat menyinggung batas bawah pipa kapiler viskometer.

g. Dicatat waktu yang diperlukan oleh cairan untuk melewati dua batas tersebut.

h. Ditentukan massa jenis cairan dengan menggunakan piknometer.

2. Percobaan dengan Viskometer Rion

a. Menentukan viskositas sediaan

1) Diletakkan viskometer pada posisi yang benar dengan mengatur letak

gelembung udara tepat di tengah lingkaran.

2) Dipilih spindle yang kira-kira sesuai dengan viskositas bahan yang diujikan.

3) Dimasukkan spindle ke dalam sampel, dihubungkan dengan rotor dengan cara

mengencangkan uliran.

4) Diturunkan posisi spindle beserta rotornya sampai batas tanda tercelup pada

spindle.

5) Dinyalakan power on, kemudian dibaca nilai skala yang ada, setelah 3-5

putaran.

b. Menentukan pengaruh lamanya pengadukan terhadap viskositas sediaan.

1) Digunakan nomor spindle yang sama.

2) Dimasukkan spindle ke dalam sampel, dihubungkan dengan rotor dengan cara

mengencangkan uliran.

3) Diturunkan posisi spindle beserta rotornya sampai batas tanda tercelup pada

spindle.

4) Dinyalakan power on, kemudian dibaca nilai skala yang ada, setiap 5 menit

selama 30 menit.

5) Dicatat nilai skala setiap 5 menit selama 30 menit.

c. Menentukan pengaruh temperatur terhaap viskositas sediaan

1) Digunakan nomer spindle yang sama, kecuali krim menggunakan spindle

nomer 3.

2) Dimasukkan spindle dan termometer ke dalam sampel, dihubungkan dengan

rotor dengan cara mengencangkan uliran.

3) Dinyalakan power on, kemudian dibaca nilai skala yang ada selama 10 menit

dengan suhu yang berbeda.

4) Dicatat nilai skala selama 10 menit dengan suhu yang berbeda.

E. Hasil Pengamatan

1. Tabel Hasil Pengamatan

a. Percobaan dengan viskometer kapiler

BahanWaktu alir (detik) T rata-

rata(detik)

η relCpoiseT1 T2 T3

Aquades 10 8 8 8 8,116

Etanol 16 15 15 15 1,50221

Aquades : sorbitol

3 : 112 13 12 12 1,60512

Aquades : sorbitol

2 : 117 18 18 17 2,32838

Aquades : sorbitol

1 : 132 33 33 32 4,61508

b. Penentuan massa jenis dengan piknometer

Parameter H2O EtOHH2O :

Sorbitol3 : 1

H2O : Sorbitol

2 : 1

H2O : Sorbitol

1 : 1M pikno + bahan (gram)

21,67 19,653 22,38 22,64 23,23

M pikno(gram) 11,52 11,52 11,52 11,52 11,52

M bahan(gram) 10,14 8,12 10,85 11,11 11,70

V pikno (mL) 10 10 10 10 10η bahan (Cpoise) 8,11 12,50 15,51 17,36 31,13

c. Percobaan dengan viskometer rion

1) Penentuan viskositas sediaan

Sediaan Tipe Viskometer

Nomor Spindel

Jenis Cairan

Susu kental Rion 1 Non

newtonian

Krim Rion 2 Newtonian

2) Penentuan sifat tiksotropi / reopeksi sediaan

No Tipe Viskometer

RPMNomorSpindel

Waktu (menit)

Viskositas (dpa.s)

Susu Krim

1. Rion 62,5 (1) Susu(2) Krim 0 30 100

2. Rion 62,5(1) Susu

(2) Krim 5 26 70

3. Rion 62,5 (1) Susu(2) Krim 10 25 50

4. Rion 62,5(1) Susu(2) Krim 15 24 50

5. Rion 62,5(1) Susu(2) Krim 20 24 50

6. Rion 62,5 (1) Susu(2) Krim 25 23 50

3) Penentuan viskositas yang dipengaruhi suhu

Sediaan Jenis Viskometer

Nomor Spindel

SuhuJenis Cairan

Suhu Kamar

60o

C80o

C

Susu Kental Rion 1 26 7 9

Non New

tonian

Krim Rion

Suhu kamar

(2)60o dan 80o (3)

100 0,3 0,5 New tonian

2. Perhitungan

a. T rata-rata

Aquades

T1 + T2 + T3 = 10 + 8 + 8

= 263

= 8 s

Etanol

T1 + T2 + T3 = 16 + 15 + 15

= 463

= 15 s

Aquades : Sorbitol = 3 : 1

T1 + T2 + T3 = 12 + 13 + 12

= 373

= 12 s


T1 + T2 + T3 = 17 + 18 + 18

= 533

= 17 s


T1 + T2 + T3 = 32 + 33 + 33

= 983

= 32 s

b. M pikno + Bahan = M pikno + M bahan

Aquades = 11,525 + 10,145

= 21,670 gr/cm3

Etanol = 11,525 + 8,128

= 19,653

Aquades : Sorbitol = 3 : 1 = 11,525 + 10,856

= 22,381gr/cm3


= 22,641gr/cm3


= 22,230 gr/cm3

c.mv =P – ρ bahan

Η= ρ bahanx T rata-rata

Aquades

10 x 14510 =1,0145

1,0145 x 8 = 8,116 cps

Etanol

0,12810 =0,8128

0,8128 x 15 = 8,116 cps


10,85610 =1,0856

1,0856 x 12 = 13,0272 cps


11,11610 =1,1116

1,1116 x 17 = 18,8972 cps


11,70510 =1,1705

1,1705 x 32 = 37,456 cps

d. η rel

η rel =ρ x T rata-rataAquades

η rel =0,8128 x 158,116

= 1,50221 gr/mL.s

η relAquades : Sorbitol = 3 : 1 = 1,0856 x 128,116 = 1,60512 gr/mL.s



3. Kurva

a. Waktu vs Viskositas

1) Susu

0 5 10 15 20 25

30

26 25 24 24 23

waktu vs viskositas

Waktu (menit)

Vis

kosi

tas

2) Krim

0 5 10 15 20 25

100

70

50 50 50 50

Waktu vs viskositas

Waktu (menit)

Vis

kosi

tas

b. 1/T vs Log Viskositas1) Susu

0.00335570469798658 0.00300300300300301 0.0028328611898017

1.41497

0.8450900000000010.95424

1/T vs log viskositas

1/T

Log

Vis

kosi

tas

2) Krim

0.00335570469798658 0.00300300300300301 0.0028328611898017

2

-0.52288-0.30103

1/t vs log viskositas

1/T

Log

Vis

kosi

tas

F. Pembahasan

Viskositas adalah ukuran tahanan (resistensi) dari suatu cairan untuk

mengalir. Rheologi berasal dari bahasa Yunani yaitu Rheo dan Logos. Rheo

berarti mengalir, dan logos berarti ilmu. Sehingga rheologi adalah ilmu yang

mempelajari tentang aliran zat cair dan deformasi zat padat. Rheologi erat

kaitannya dengan viskositas. Viskositas merupakan suatu pernyataan tahanan dari

suatu cairan untuk mengalir, semakin tinggi viskositas, semakin besar tahanannya

untuk mengalir. Viskositas dinyatakan dalam simbol η.

Dalam bidang farmasi, prinsip-prinsip rheologi diaplikasikan dalam

pembuatan krim, suspensi, emulsi, losion, pasta, penyalut tablet, dan lain-lain.

Selain itu, prinsip rheologi digunakan juga untuk karakterisasi produk sediaan

farmasi (dosage form) sebagai penjaminan kualitas yang sama untuk setiap batch.

Rheologi juga meliputi pencampuran aliran dari bahan, penuangan, pengeluaran

dari tube, atau pelewatan dari jarum suntik. Rheologi dari suatu zat tertentu dapat

mempengaruhi penerimaan obat bagi pasien, stabilitas fisika obat, bahkan

ketersediaan hayati dalam tubuh (bioavailability). Sehingga viskositas telah

terbukti dapat mempengaruhi laju absorbsi obat dalam tubuh.

Cara menentukan viskositas suatu zat menggunakan alat yang dinamakan

viskometer.Alat yang digunakan adalah viskometer kapiler dan viskometer rion.

Prinsip dari viskometer kapiler adalah diukur waktu yang dibutuhkan oleh

sejumlah cairan untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang

disebabkan oleh berat cairan itu sendiri. Pada percobaan sebenarnya, sejumlah

cairan dipipet kedalam viskometer. Cairan kemudian dihisap melalui labu

pengukur dari viskometer sampai permukaan cairan lebih tinggi daripada batas

atas. Cairan kemudian dibiarkan turun ketika permukaan cairan turun melewati

batas atas, stopwatch mulai dinyalakan dan ketika cairan melewati tanda batas

bawah, stopwatch dimatikan. Jadi waktu yang dibutuhkan cairan untuk melalui

jarak antara atas dan bawah dapat ditentukan. Tekanan ρ merupakan perbedaan

antara kedua ujung pipa U dan besarnya disesuaikan sebanding dengan berat jenis

cairan. Viskometer kapiler biasanya digunakan untuk menentukan viskositas

cairan Newtonian. Sedangkan prinsip dari viskometer Rion adalah mengamati

besarnya hambatan yang dialami oleh spindle yang berputar didalam sediaan yang

akan diperiksa sebagai akibat dari pemberian laju geser. Sedangkan besarnya

viskositas, dapat langsung diperoleh.

Faktor-faktor yang mempengaruhi perhitungan pengukuran parameter dengan

menggunakan viskometer kapiler yaitu massa jenis, kekentalan, dan konsentrasi.

Massa jenis etanol adalah 0,83781 gram/cm3, massa jenis air adalah 1,03634

gram/cm3, dan masa jenis sorbitol adalah 1,34744gram/cm3. Dalam pengukuran

viskometer satu titik dengan viskometer kapiler menggunakan aquades dan larutan

sorbitol dengan perbandingan volume yang berbeda, yaitu 3:1, 2:1, dan 1:1.

Berdasarkan hasil percobaan menggunakan viskometer kapiler menunjukkan

bahwa menunjukkan larutan aquades dan sorbitol dengan perbandingan 1:1

memerlukan waktu terlama untuk melewati batas bawah yaitu 32 detik, aquades

dan sorbitol dengan perbandingan 2:1 yaitu 17 detik, dan yang tercepat yaitu

aquades dengan waktu 8 detik. Hal ini menunjukkan bahwa semakin kecil massa

jenis suatu cairan atau larutan maka semakin cepat waktu yang dibutuhkan suatu

cairan tersebut untuk melampaui garis awal sampai garis akhir. Sebaliknya,

semakin besar massa jenis suatu cairan atau larutan maka semakin lambat waktu

yang dibutuhkan cairan tersebut untuk melampaui garis awal sampai garis

akhir.Penentuan massa jenis cairan dari setiap larutan yang dibuat dengan

perbandingan volume yang berbeda dengan menggunakan piknometer dengan

volume 10 mL dan massa 13,525 gram. Dari hasil pengukuran didapat massa

aquades 8,116 gram, etanol 12,500 gram, aquades dan sorbitol dengan

perbandingan 3:1 adalah 15,513 gram, aquades dan sorbitol dengan perbandingan

2:1 adalah 17,363 gram, aquades dan sorbitol dengan perbandingan 1:1 adalah

31,135gram. Berdasarkan hasil perhitungan viskositas pada aquades adalah 8,116

cps, etanol adalah 8,116 cps, aquades dan sorbitol dengan perbandingan 3:1

adalah 13,0272, pada perbandingan 2:1 adalah 18,8972 dan pada perbandingan

1:1 adalah 37,456. Urutan cairan yang memiliki viskositas tertinggi sampai

terendah adalah aquades dan sorbitol dengan perbandingan 1:1 > aquades dan

sorbitol dengan perbandingan 2:1 > aquades dan sorbitol dengan perbandingan 1:1

> etanol > aquades. Selain itu, semakin besar massa jenis suatu cairan maka

semakin besar viskositasnya, sehingga cairan membutuhkan waktu yang lama

untuk sampai digaris akhir. Dan semakin kecil masa jenis suatu cairan maka

semakin kecil viskositasnya, sehingga cairan hanya membutuhkan waktu yang

singkat untuk sampai digaris akhir. Dari hasil praktikum diketahui viskositas

sorbitol lebih besar daripada air, sehingga daya alir sorbitol memerlukan waktu

yang lambat.Dengan kata lain, waktu yang diperlukan oleh suatu cairan untuk

mengalir sebanding atau berbanding lurus dengan viskositasnya

Sampel yang digunakan untuk pengujian menggunakan alat viskometer rion

adalah cairan susu kental manis dan sediaan krim, sampel ini akan diuji apakah

termasuk dalam cairan Newton atau cairan non Newton. Pada percobaan ini

spindle yang digunakan untuk susu kental manis adalah spindle nomer 1

sedangkan pada krim adalah spindle nomer 2.Spindleadalah salah satu komponen

viskometer yang digunakan untuk mengukur kekentalan suatu sampel. Semakin

kecil ukuran spindel, kekentalan suatu sampel semakin besar (kental). Sebaliknya,

semakin besar ukuran spindel yang digunakan, kekentalan suatu sampel semakin

kecil. Ukuran spindel dari terkecil sampai terbesar yaitu spindel no. 7, 6, 5, 4, 3, 2,

1. Kecepatan spindel dalam mengukur sampel dinyatakan dalam TOR (%).

Kecepatan yang digunakan dalam praktikum in adalah 100 rpm. semakin kecil

nomor spindel, ukurannya akan semakin besar dan Cp yang diperoleh akan

semakin kecil.Susu kental manis termasuk dalam cairan Newton. Hal ini

dikarenakan pada menit ke-15 hingga menit ke-20 angka viskositasnya tetap yaitu

24 cps. Hal ini menandakan bahwa cairan yang mengikuti hukum Newton,

viskositasnya tetap pada suhu dan tekanan tertentu dan tidak tergantung pada

kecepatan geser. Sedangkan krim termasuk kedalam cairan non Newton. Hal ini

dikarenakan pada menit ke-5 cairan turun dari 100 cps menjadi 70 cps. Setelah itu

angka viskositas menjai stabil hingga menit ke-20 yaitu 50 cps. Hasil yang

didapatkan menandakan bahwa susu kental manis memiliki sifat cairan non

Newton karena angka viskositasnya tidak stabil atau berubah-ubah

Selanjutnya penentuan pengaruh temperatur terhadap viskositas susu kental

manis dan krim. Spindle yang digunakan pada pengukuran susu kental manis

adalah spindle nomer 1 sedangkan pada krim menggunakan spindle nomer 3. Hal

ini dikarenakan krim yang awalnya berkonsistensi padat berubah menjadi cair

akibat dari pemanasan sehingga pada saat menggunakan spindle nomer 2

viskositasnya tidak dapat terbaca, sehingga digunakan spindle nomer 3. Semakin

tinggi suhu zat cair, semakin besar pula spindle yang digunakan. Hasil yang

diperoleh pada susu kental manis dengan suhu kamar adalah 26, pada suhu 600C

adalah 9 dan pada suhu 800C adalah 7. Sedangkan hasil yang diperoleh pada krim

dengan suhu kamar adalah 100, pada suhu 600C adalah 0,5 dan pada suhu 800C

adalah 0,3. Penurunan viskositas ini sesuai dengan teori, karena Viskositas akan

turun dengan naiknya suhu, sedangkan viskositas gas akan naik dengan naiknya

suhu. Pemanasan zat cair menyebabkan molekul-molekulnya memperoleh energi.

Molekul-molekul cairan bergerak sehingga gaya interaksi antar molekul melemah.

Dengan demikian viskositas cairan akan turun dengan kenaikan temperatur.

Viskometer Rion digunakan untuk mengukur suatu cairan yang memiliki viskositas

tinggi. Memiliki rentang ukuran 30 sampai 400.000 mPa's (cP). Hal tersebut cocok dan

nyaman pada satu tangan. Dengan menggunakan baterai kering sebagai sumber tegangan.

Dan dapat membaca viskositas dengan segera setelah diaktifkan. Prinsip dari viskometer

ini adalah pengukur jenis cairan dengan kecepatan rotasi yang dilakukan dengan

menghubungkan spindle dan cairan uji. Viskometer ini digunakan untuk mengetahui

apakah suatu cairan merupakan cairan Newton atau non Newton. Hal ini dapat dilihat

dengan angka konstan yang ditunjukkan pada alat tersebut. Jika angka yang tertera selalu

konstan dalam tiap menit pengukuran, maka dapat diketahui bahwa cairan tersebut

merupakan cairan Newton. Sebaliknya, jika angka yang tertera tidak konstan dalam tiap

menit pengukurannya, maka dapat diketahui bahwa cairan tersebut merupakan cairan non

Newton. Berdasarkan grafik, semakin lama pengadukan menyebabkan viskositas sediaan

menurun. . Berdasarkan hasil pengamatan, semakin lama mendapatkan tegangan

geser (shearing stress) yang berupa pengadukan, menyebabkan viskositas sediaan

menurun. Berdasarkan data yang telah didapatkan dapat disimpulkan jika sediaan

krim dan susu kental manis termasuk ke dalam jenis cairan non-Newton karena

viskositas sediaan tidak stabil dengan adanya tegangan geser (shearing stress)

berupa pengadukan dan suhu. Sediaan krim dan susu kental manis memiliki tipe

aliran tiksotropi, karena setelah mengalami pengadukan dan didiamkan,

konsistensi krim akan kembali seperti semula. Tiksotropi dapat didefinisikan

sebagai suatu pemulihan isotherm dan relatif lambat pada pendiaman suatu bahan

yang kehilangan konsistensinya karena pemberian tegangan geser. Sedangkan

untuk jenis aliran non-Newton yang tidak dipengaruhi waktu, susu kental manis

dan krim memiliki tipe aliran pseudoplastis, dikarenakan viskositas sediaan

semakin menurun ketika semakin diberikan tegangan geser.

G. Kesimpulan

Berasarkan percobaan yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa :

1. Semakin kecil masa jenis suatu cairan maka semakin besar viskositasnya,

sehingga cairan membutuhkan waktu yang lama untuk sampai digaris akhir,

begitupun sebaliknya.

2. Viskositas berbanding terbalik dengan suhu, jika suhu naik maka viskositas

akan turun, begitu pula sebaliknya. Hal ini disebabkan karena adanya gerak

partikel-partikel cairan yang semakin cepat apabila suhu ditingkatkan dan

menurunkan kekantalannya.

3. Cairan susu kental manis termasuk cairan non-Newton.

4. Krim termasuk cairan non Newtonian karena angka viskositasnya tidak stabil

atau berubah-ubah.

5. Susu kental manis dan krim termasuk jenis cairan non-Newton yaitu aliran

tiksotropi

DAFTAR PUSTAKA

Ansel, Howard C. 1989. Introduction to Pharmauceutical Dossage Forms. UI-Press : Jakarta.

Astuti, K.W. dkk. 2008. Buku Ajar Farmasi Fisik. Jurusan Farmasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Univesitas Udayana : Jimbaran.

Martin, A.N. 2006. Physical Pharmacy 5th edition. Lea & Febiger : Philadelphia.

Sinko, Patrick J. 2011. FarmasiFisika dan Ilmu Farmasetika Martin Edisi 5. EGC: Jakarta.

Welty, James R. 2004. Dasar-dasar Fenomena Transport. Erlangga: Jakarta.

Wijayanti, Alfiah Wahyu. 2008. Uji Aktifitas Mikrolitik Infusa Daun Pare (Momordica charantia L.) Pada Usus Sapi Secara In Vitro. Fakultas Farmasi Universitas Muhammadiyah Surakarta: Surakarta.

Percobaan II Viskositas (1)

Documents