Dokumen tersebut membahas tentang rheologi, ilmu yang mempelajari sifat aliran bahan cair dan padat. Terdapat dua jenis aliran, yaitu sistem Newton dan non-Newton. Viskositas dan fluiditas merupakan ukuran sifat aliran bahan. Suhu berpengaruh terhadap viskositas cairan, di mana viskositas cairan akan berkurang dengan peningkatan suhu.

1. RHEOLOGIRHEOLOGI

2. RheologiRheologi
 Asal kata :Asal kata :
 Rheos : ilmuRheos : ilmu
 Rogos : mengalirRogos : mengalir
Viskositas : Suatu pernyataan tahanan dari suatuViskositas : Suatu pernyataan tahanan dari suatu
cairan untuk mengalircairan untuk mengalir

3. Tipe aliranTipe aliran
 Sistem New tonSistem New ton
 Sistem Non NewtonSistem Non Newton

4.  = rate of shear= rate of shear
== perbedaan kecepatan antara 2 bidang cairanperbedaan kecepatan antara 2 bidang cairan
yang dipisahkan oleh jarak yang sangat kecil.yang dipisahkan oleh jarak yang sangat kecil.
= shearing stress= shearing stress
==gaya per satuan luas yang diperlukan untukgaya per satuan luas yang diperlukan untuk
menyebabkan aliran.menyebabkan aliran.
==
dr
dv
G
==
A
F
F
'

5. SISTEM NEWTONSISTEM NEWTON
 Mengikuti hukum aliran NewtonMengikuti hukum aliran Newton
 Makin besar viskositas suatu cairan, makinMakin besar viskositas suatu cairan, makin
besar gaya per satuan luas yang diperlukanbesar gaya per satuan luas yang diperlukan
untuk menghasilkan suatu rate of shearuntuk menghasilkan suatu rate of shear
tertentu.tertentu.
 Di mana :Di mana : ηη = koefisien viskositas ~ viskositas= koefisien viskositas ~ viskositas
G
F
dr
dv
.
A
'F
=η⇒η=

6.  SatuanSatuan viskositasviskositas : poise: poise = dyne detik cm-2= dyne detik cm-2
 Cps (centipoise) = 0,01 poiseCps (centipoise) = 0,01 poise
22
det
det
'
cm
dyne
cmcm
cmdyne
Adv
drF
=
×
×
==η

7.  Fluiditas,Fluiditas, φφ, didefinisikan kebalikan dari, didefinisikan kebalikan dari
viskositasviskositas
 Viskositas kinematis = viskositas absolut,Viskositas kinematis = viskositas absolut,
merupakan viskositas dibagi dengan kerapatanmerupakan viskositas dibagi dengan kerapatan
η
=Φ
1
ρ
η
=Viskositas kinematis
Satuan : stoke(s) atau centi stokes

8.  Contoh soal :Contoh soal :
 Dengan viskometer Ostwald, didapatDengan viskometer Ostwald, didapat
viskositas aseton 0,313 cp pada 250C.viskositas aseton 0,313 cp pada 250C.
Kerapatan aseton (250C) = 0,788 g/cm3.Kerapatan aseton (250C) = 0,788 g/cm3.
Berapa viskositas kinematis aseton?Berapa viskositas kinematis aseton?
 Jika diketahui viskositas air (250C) = 0,8904Jika diketahui viskositas air (250C) = 0,8904
cp. Berapa viskositas aseton relatif terhadapcp. Berapa viskositas aseton relatif terhadap
air pada 250C?air pada 250C?

9. Ketergantungan Temperatur danKetergantungan Temperatur dan
Teori viskositasTeori viskositas
 Viskositas gas meningkat dengan naiknyaViskositas gas meningkat dengan naiknya
temperaturtemperatur
 Viskositas cairan menurun jika temperaturViskositas cairan menurun jika temperatur
dinaikkandinaikkan
 FluiditasFluiditas  kebalikan dari viskositaskebalikan dari viskositas
 Fluiditas cairan meningkat jika temperaturFluiditas cairan meningkat jika temperatur
dinaikkandinaikkan

10. Persamaan kinetika ArrheniusPersamaan kinetika Arrhenius
RT
Ea
eA=η
A= konstanta yang tergantung
dari bobot molekul
Ea= Energi pengaktifan

11. Rateofshear
Shearing stress
a) Aliran Newton b) Aliran Plastis
Rateofshear
Shearing stress
f

12. Rateofshear
Shearing stress
Rateofshear
Shearing stress
c) Aliran pseudoplastis d) Aliran dilatan

13. SISTEM NON NEWTONSISTEM NON NEWTON
 Aliran plastisAliran plastis
 Aliran PseudoplastisAliran Pseudoplastis
 Aliran DilatanAliran Dilatan

14. 11..Aliran PlastisAliran Plastis
Disebut sebagaiDisebut sebagai
Bingham bodiesBingham bodies
Kurva plastis tidakKurva plastis tidak
melewati titik (0,0),melewati titik (0,0),
tetapi memotongtetapi memotong
sumbusumbu shearingshearing
stressstress, dikenal dengan, dikenal dengan
harga yield (yieldharga yield (yield
value)value)..
Rateofshear
Shearing stress
f

15. Harga stress dibawah yield value, zatHarga stress dibawah yield value, zat
bertindak sebagai bahan elastis (seperti zatbertindak sebagai bahan elastis (seperti zat
padatpadat
Kemiringan rheogram disebutKemiringan rheogram disebut mobilitymobility ≈≈
fluiditas pada sistem Newton.fluiditas pada sistem Newton.
Kebalikannya adalahKebalikannya adalah viskositas plastisviskositas plastis = U= U
( )
G
fF
U
−
=
f= yield value
dalam dyne cm-2

16. Contoh soal :Contoh soal :
Suatu bahan plastis diketahui mempunyaiSuatu bahan plastis diketahui mempunyai
yield value 5200 dyne cm-2. Pada shearingyield value 5200 dyne cm-2. Pada shearing
stress di atas yield value, F ditemukanstress di atas yield value, F ditemukan
meningkat secara linear dengan meningkatnyameningkat secara linear dengan meningkatnya
G. Jika rate of shear 150 dt-1 pada saat F =G. Jika rate of shear 150 dt-1 pada saat F =
8000 dyne cm-2, hitung viskositas plastis8000 dyne cm-2, hitung viskositas plastis
sampel tsb !sampel tsb !

17. Contoh :Contoh : Partikel terflokulasi pada suspensi
Terbentuk struktur kontinu
Adanya gaya van der waals (ikatan antar
partikel)
Partikel terflokulasi pada suspensi
Ikatan pecah aliran padat terjadi
Yield value

18. 22..Aliran PseudopastisAliran Pseudopastis
Contoh :Contoh : dispersi cairdispersi cair
dari tragakan, Nadari tragakan, Na
alginat, metilalginat, metil
selulosa, CMC Naselulosa, CMC Na
Viskositas berkurangViskositas berkurang
dengandengan
meningkatnya rate 0fmeningkatnya rate 0f
shear (cairan menjadishear (cairan menjadi
encer)encer)
Disebut shearDisebut shear
thinning systemthinning system
Rateofshear
Shearing stress

19. G'FN
η=
'logFlogNGlog η−=
• Eksponen N meningkat pada saat aliran
meningkat menjadi non-Newton
• N=1, alirannya adalah Aliran Newton
Persamaan Regresi Linear

20. 33..Aliran DilatanAliran Dilatan
Suspensi tertentu (persentase zat padatSuspensi tertentu (persentase zat padat
terdispersi tinggi)terdispersi tinggi)  peningkatan daya hambatpeningkatan daya hambat
untuk mengalir dengan meningkatnyauntuk mengalir dengan meningkatnya rate ofrate of
shear.shear.
Volume meningkat dengan terjadinyaVolume meningkat dengan terjadinya shearshear 
disebut dilatandisebut dilatan
Disebut sebagaiDisebut sebagai shear thickening systemshear thickening system..

21. G
Partikel tertutup rapat
Volume kosong minimum
Pembawa cukup
Konsistensi relatif rendah
Partikel susun longgar
Volume kosong meningkat
Pembawa tidak cukup
Konsistensi relatif tinggi

22. THIKSOTROPITHIKSOTROPI
 Menunjukkan adanya pemecahan strukturMenunjukkan adanya pemecahan struktur
yang tidak terbentuk dengan segera jika stressyang tidak terbentuk dengan segera jika stress
dihilangkan atau dikurandihilangkan atau dikurangigi
 Terjadi padaTerjadi pada shear thinning systemshear thinning system (plastis,(plastis,
atau pseudoplastis)atau pseudoplastis)
 Didefinisikan sebagai suatu pemulihan isotermDidefinisikan sebagai suatu pemulihan isoterm
dan lambat pada pendiaman suatu bahan yangdan lambat pada pendiaman suatu bahan yang
kehilangan konsistensinya karenakehilangan konsistensinya karena shearingshearing..

23. Rateofshear
Shearing stress
Plastis
Pseudoplastis
Gambar thiksotropi pada aliran plastis
dan pseudoplastis

24. Pengukuran thiksotropiPengukuran thiksotropi
 Dengan melihat putaran histeresis yangDengan melihat putaran histeresis yang
dibentuk oleh kurva menaik dan menurun daridibentuk oleh kurva menaik dan menurun dari
rheogram.rheogram.
 Luas daerah histeresis merupakan suatuLuas daerah histeresis merupakan suatu
ukuran pemecahan thiksotropi.ukuran pemecahan thiksotropi.

25. Pengukuran untuk plastis (binghamPengukuran untuk plastis (bingham
bodiesbodies((
1.1. Menentukan pemecahan struktural terhadapMenentukan pemecahan struktural terhadap
waktu pada rate of shear konstan.waktu pada rate of shear konstan.
Rateofshear
Shearing stress
-----t2-------
--t1---
1
2
21
t
tln
UU
B
−
=
B= konstanta
thiksotropi
1/U1
1/U2

26. 2.2. Menentukan pemecahan struktural karenaMenentukan pemecahan struktural karena
meningkatnya shear ratmeningkatnya shear ratee..
2
1
2
21
)
V
V(ln
)UU(2
M
−
=
M = konstanta
thiksotropi
Rateofshear
Shearing stress
1/U1
1/U1

27. Thiksotropi negatif atauThiksotropi negatif atau
antithiksotropiantithiksotropi
 MenyatakanMenyatakan
kenaikankenaikan
konsistensi padakonsistensi pada
kurva yangkurva yang
menurun.menurun.
 Contoh : magmaContoh : magma
magnesiamagnesia Rateofshear
Shearing stress

28.  Penyebab :Penyebab :
 Meningkatnya frekuensi tumbukan dariMeningkatnya frekuensi tumbukan dari
partikel-partikel terdispers, atau molekul-partikel-partikel terdispers, atau molekul-
molekul polimer dalam suspensi,molekul polimer dalam suspensi,
menyebabkan ikatan antar partikel naik,menyebabkan ikatan antar partikel naik,
sehingga dalam keadaan keseimbangansehingga dalam keadaan keseimbangan
membentuk gumpalan-gumpalan besar. Dalammembentuk gumpalan-gumpalan besar. Dalam
keadaan diam, gumpalan pecah menjadikeadaan diam, gumpalan pecah menjadi
partikel-partikel.partikel-partikel.

29. RheopeksiRheopeksi
 Suatu gejala di mana suatu solSuatu gejala di mana suatu sol membentukmembentuk
gel lebih cepat jika diadukgel lebih cepat jika diaduk perperperlahan-perlahan-
lahan atau kalau dishear daripada jikalahan atau kalau dishear daripada jika
dibiarkan tanpa pengadukadibiarkan tanpa pengadukann
 Anti thiksotropiAnti thiksotropi ≠≠ rheopeksirheopeksi

30. ☺☺Pada rheopeksiPada rheopeksi sistem terdeflokulasi dansistem terdeflokulasi dan
berisi solid dispersi lebih dari 50%berisi solid dispersi lebih dari 50%
☺☺Pada antithiksotropi sistem terflokulasiPada antithiksotropi sistem terflokulasi
dan berisi solid dispersi 1- 10dan berisi solid dispersi 1- 10%.%.
gelgel pd rheopeksi :pd rheopeksi : Bentuk keseimbanganBentuk keseimbangan☺☺
Pd antithiksotropi :solPd antithiksotropi :sol Bentuk keseimbanganBentuk keseimbangan

31. Pemilihan ViskometerPemilihan Viskometer
 Semua viskometer dapat digunakan untukSemua viskometer dapat digunakan untuk
menentukan viskositas sistem Newton danmenentukan viskositas sistem Newton dan
hanya viskometer yang mempunyai kontrolhanya viskometer yang mempunyai kontrol
shear stressshear stress yang bervariasi dapat digunakanyang bervariasi dapat digunakan
untuk bahan-bahan Non Newton.untuk bahan-bahan Non Newton.

32. Macam-macam viskometerMacam-macam viskometer
 Visk. KapilerVisk. Kapiler
 Visk. Bola jatuhVisk. Bola jatuh
 Visk. Cup & bobVisk. Cup & bob
 Visk. Kerucut dan lempengVisk. Kerucut dan lempeng
Sistem Newton
Sistem Newton
dan
Non Newton

33. 1.1. Viskometer kapilerViskometer kapiler
 Disebut sebagai viskometer ostwaldDisebut sebagai viskometer ostwald
 Dasar : Hukum PoiseuilleDasar : Hukum Poiseuille
Vl8
Ptr4
∆π
=η

34. KarenaKarena ∆∆P tergantung pada kerapatan cairan (P tergantung pada kerapatan cairan (ρρ),),
maka :maka :
PtK ∆××=η ρη ××= tK
22
11
2
1
t
t
ρ
ρ
=
η
η

35.  Contoh soalContoh soal
 Jika waktu yang dibutuhkan aseton untukJika waktu yang dibutuhkan aseton untuk
mengalir antara kedua tanda pada viskometermengalir antara kedua tanda pada viskometer
Ostwald adalah 45 detik, untuk air adalah 100Ostwald adalah 45 detik, untuk air adalah 100
detik (250C).detik (250C).
 Diketahui kerapatan aseton 0,788 gram cm-3,Diketahui kerapatan aseton 0,788 gram cm-3,
kerapatan air 0,997 gram cm-3 dan viskositaskerapatan air 0,997 gram cm-3 dan viskositas
air 0,8904 cps.air 0,8904 cps.
 Berapa viskositas aseton ?Berapa viskositas aseton ?

36. 2.2. Viskometer Bola JatuhViskometer Bola Jatuh
 Disebut viskometer HoepplerDisebut viskometer Hoeppler
 Prinsip :Prinsip :
 Suatu bola gelas/besi jatuh ke bawah dalamSuatu bola gelas/besi jatuh ke bawah dalam
suatu tabung gelas yang hampir vertikal,suatu tabung gelas yang hampir vertikal,
mengandung cairan uji pada temperaturmengandung cairan uji pada temperatur
konstan. Laju jatuhnya bola dengankonstan. Laju jatuhnya bola dengan ρρ dandan φφ
tertentu adalah kebalikan fungsi viskositastertentu adalah kebalikan fungsi viskositas
sampel tersebut.sampel tersebut.

37. B)SS(t fb −=η
Dimana:
t : waktu (lamanya bola jatuh(
Sb : Gravitasi jenis dari bola
Sf : Gravitasi jenis dari cairan
B : Konstanta bola

38. 3.3. ViskometerViskometer ‘‘CupCup’’ andand ‘‘BobBob’’
 Prinsip :Prinsip :
 Sampel diSampel di’’shearshear’’ dalam ruang antara dindingdalam ruang antara dinding
luar,luar, ‘‘bobbob’’ (rotor) dan dinding dalam mangkuk(rotor) dan dinding dalam mangkuk
((‘‘cupcup’’).).
 Viskometer Couette, mis : visk. Mac MichaelViskometer Couette, mis : visk. Mac Michael
Mangkuk yang berputarMangkuk yang berputar
 Viskometer Searle, mis : visk. Rotovisco, visk.Viskometer Searle, mis : visk. Rotovisco, visk.
StormerStormer
Rotor yang berputarRotor yang berputar

39. Viskometer stormerViskometer stormer
v
w
Kv=η
Dimana :
Kv : Konstanta alat
W : berat beban
V : rpm
v
ww
KU f
v
−
=
Untuk aliran plastis
Dimana :
Wf : intersep yield
value dalam gram

40.  Yield valueYield value ff wKf =
)
R
R
(log303,2
1
x
60
2
xKK
b
c
vf
π
=
Dimana :
Rc : jari-jari mangkok
Rb : jari-jari rotor

41.  Contoh soal :Contoh soal :
 Suatu sampel gel dianalisis dengan viskometerSuatu sampel gel dianalisis dengan viskometer
Stormer yang dimodifikasi. Berat w sebesarStormer yang dimodifikasi. Berat w sebesar
450 gram menghasilkan ke450 gram menghasilkan keccepatan rotor v 350epatan rotor v 350
rpm. Suatu seri kecepatan diperoleh denganrpm. Suatu seri kecepatan diperoleh dengan
menggunakan berat pengendali lainnya,menggunakan berat pengendali lainnya,
diperoleh suatu rheogram aliran plastis.diperoleh suatu rheogram aliran plastis.
Intersep yield value wf diperoleh denganIntersep yield value wf diperoleh dengan
mengekstrapolasi kurva tersebut terhadapmengekstrapolasi kurva tersebut terhadap
sumbu shearing stress di mana v = 0, wf = 225sumbu shearing stress di mana v = 0, wf = 225
gram. Konstanta alat Kv = 52,0 dan Kf = 20,0.gram. Konstanta alat Kv = 52,0 dan Kf = 20,0.
Berapakah vikositas plastis dan yield valueBerapakah vikositas plastis dan yield value
sampel tersebut?sampel tersebut?

42. 4.4. Viskometer Kerucut dan LempengViskometer Kerucut dan Lempeng
 Contoh : viskometer FerrantiContoh : viskometer Ferranti –– ShirleyShirley
 Prinsip :Prinsip :
 Kerucut dikemudikan motor dengan kecepatanKerucut dikemudikan motor dengan kecepatan
yang berubah-ubah, sampel dishear di antarayang berubah-ubah, sampel dishear di antara
lempeng yang diam dan kerucut yang berputar.lempeng yang diam dan kerucut yang berputar.
Rate of shearRate of shear : rpm (dengan dial pemilih).: rpm (dengan dial pemilih).
Shearing stressShearing stress : puntiran (dibaca pada skala: puntiran (dibaca pada skala
penunjuk).penunjuk).

43.  Untuk cairan NewtonUntuk cairan Newton
dimana :dimana :
C = konstanta alatC = konstanta alat
T = puntiran (torque)T = puntiran (torque)
V = rpmV = rpm
 Untuk cairan plastis :Untuk cairan plastis :
v
T
C=η
v
TT
CU f−
=
ff TxCf =

44. Penerapan rheologi dalamPenerapan rheologi dalam ::bidangbidang
farmasifarmasi
1.1. CairanCairan
 PencampuranPencampuran
 Pengurangan ukuran partikel dari sistemPengurangan ukuran partikel dari sistem
sistem dispersi dengan shearsistem dispersi dengan shear
 Pelewatan melalui mulut,penuangan,Pelewatan melalui mulut,penuangan,
pengemasan dalam botol, pelewatanpengemasan dalam botol, pelewatan
melalui jarum suntikmelalui jarum suntik
 Perpindahan cairanPerpindahan cairan
 Stabilitas fisik sistem dispersiStabilitas fisik sistem dispersi

45. 2.2. Semi solidSemi solid
 Penyebaran dan pelekatan pada kulitPenyebaran dan pelekatan pada kulit
 Pemindahan dari wadah/tubePemindahan dari wadah/tube
 Kemampuan zat padat untuk bercampurKemampuan zat padat untuk bercampur
dengan cairan-cairandengan cairan-cairan
 Pelepasan obat dari basisnyaPelepasan obat dari basisnya

46. 3.3. PadatanPadatan
 Aliran serbuk dari corong ke lubangAliran serbuk dari corong ke lubang
cetakan tablet/kapsulcetakan tablet/kapsul
 Pengemasan serbuk/granulPengemasan serbuk/granul
4.4. PemPempprosesanrosesan
 Kapasitas produksi alatKapasitas produksi alat
 Efisiensi pemrosesanEfisiensi pemrosesan

47. ThankThank’’s four your attentions four your attention
SelamatSelamat
belajarbelajar!!!!!!