Fluiditas Serbuk/Granul (Flow Properties)
Oleh
Suprapto, S.Si., Apt.
Fakultas Farmasi UMS 2007
Sifat alir (fluiditas) serbuk berperan pada:
Pengisian pada ruang kompresi (tablet)
Pengisian ke cangkang kapsul
Fluiditas
Bobot tablet
Kadar zat aktif
Efek terapi
Serbuk
Terdiri dari sekumpulan partikel
Didalam kesatuannya tiap partikel cenderung untuk bergulir ke bawah sesui dengan gaya beratnya (F1)
Gerakan partikel dihambat oleh friksi antara partikel atau friksi antara partikel dengan dinding hopper (F2)
Ilustrasi :
Bagaimana agar partikel mudah mengalir??
Memperbesar F1
Memperkecil F2
Caranya ?
Memperbesar gaya berat = m . g
Memperbesar ukuran partikel (m)
Memperhalus permukaan corong alimentasi (F2)
Serbuk berbeda dengan cairan
Serbuk bukan merupakan massa yang kontinyu, tetapi berupa kumpulan partikel yang terpisah
Sifat alir/fluiditas serbuk tidak dapat dinilai atas karakter individu partikel
Paramer fluiditas serbuk bersifat empiris dan tidak merupakan harga yang pasti yang dapat dihitung dengan persamaan matematis yang dijabarkan dari sifat individual serbuk
Fakor-faktor yang berpengaruh pada fluiditas serbuk
Ukuran partikel dan distribusi ukuran partikel (particle size and size distribution)
Bentuk partikel (particle shape) dan tekstur (texture)
Kerapatan jenis (bulk density)
Porositas (porosity)
Kandungan lembab (MC)
Kondisi percobaan (handling and processing conditions)
Ukuran partikel dan distribusi ukuran partikel (particle size and size distribution)
Secara umum, untuk partikel yang ekidimensional (teratur=bulat, kubus) semakin besar diameter maka sifat alir semakin baik.
Sedang, untuk partikel yang anisometrik maka hasilnya bisa lain
Sifat alir terbaik terjadi pada diameter optimum partikel
Gambar 1. Kurva hubungan antara diameter (d) partikel dengan kecepatan alir (v)
V (g/dt)
Diameter optimum (dopt) bukan diameter rata-rata partikel yang mempunyai kecpt alir maksimal (vmak)
Diameter optimum (dopt) berkisar 200-500 μm.
Partikel berukuran kurang dari 100 μm akan lebih kohesiv.
Mengapa setelah diameter optimal kecepatan alir (v) turun sedikit??
Banyak faktor yang mempengaruhi
Diameter???
Macam-macam bentuk partikel:
Macam-macam pengungkapan diameter
Diameter volume (δv)
Didasarkan pada volume partikel
Diameter surface (δs)
Didasarkan pada luas permukaan partikel
Diameter proyeksi (δp)
Diameter statistik
Didasarkan perhitungan statistik
Diameter geometrik
Dll.
Lihat lagi catatan di Kimia fisika!!!
2. Bentuk Partikel dan tekstur
Pada umumnya semakin bulat (masif=peluru) maka sifat alir semakin baik
Semakin tidak beraturan maka sifat alir semakin jelek
Bentuk Partikel dan tekstur
Tekstur semakin halus maka semakin kecil gaya gesek friksi) antar partikel (F2) sehingga semakin mudah mengalir
Sebaliknya, semakin kasar permukaan partikel maka semakin besar friksi antar partikel (F2) semakin sulit mengalir
3. Kerapatan Jenis (bulk density)
4. Porositas (Porosity)
Semakin besar porositas maka semakin kecil kontak antar partikel maka kecepatan alir akan semakin baik.
Ilustrasi gambar:
5. Kandungan Lembab (MC)
Gaya tarik (F2) ini dipengaruhi oleh banyak faktor antara lain : Kandungan lembab=moisture content (MC).
Pada kondisi kandungan lembab yang tinggi ikatan antar partikel akan lebih kuat (F2), karena luas kontak antar permukaan serbuk naik.
Apabila gaya tarik antar partikel serbuk semakin kuat, maka serbuk akan semakin sukar mengalir.
Kandungan Lembab (MC)
Selain itu, gaya tarik antar partikel dapat pula terjadi karena pembentukan jembatan cair, sebagai akibat dari :
Tegangan interfasial pada permukaan partikel padat yang terbasahi cairan
Tegangan interfasial cairan di dalam partikel
Tegangan kapiler antar partikel
Contohnya : pada saat proses penambahan bahan pengikat di waktu granulasi berlangsung.
6. Kondisi percobaan (handling and processing conditions)
Ada beberapa kondisi percobaan yang
dapat mempengaruhi sifat alir:
Diameter lubang alat uji (oriface diamater)
Hopper width (besar/luas hopper)
Head size
Hopper wall angle (sudut dinding hopper)
EvaluasiKontrol/Kualitas Serbuk/Granul
Evaluasi/kontrol kualitas serbuk/granul dimaksudkan untuk menjamin bahwa serbuk/granul tersebut telah memenuhi kualitas/persyaratan seperti yang ditetapkan/standard.
Evaluasi Kontrol/Kualitas Serbuk/Granul meliputi:
Sifat alir
Kompaktibilitas dan kompresibilitas
Ukuran dan distribusi ukuran partikel
Luas permukaan
Daya serap air
Kerapuhan/kerengasan
LOD dan MC
Catatan: tidak semua evaluasi diatas dilakukan, namun sesuai kebutuhan
Sifat alir serbuk dapat ditetapkan dengan dua macam cara:
Cara
langsung:
Metode Corong (flow rate)
Metode Timbang
Cara
Tidak langsung:
Parameter Sudut Diam (angle of repose)
Metode Pengetapan (tapping)
Cara Langsung:
Yaitu dengan mengukur secara langsung kecepatan alir sejumlah serbuk yang mengalir dari hopper (alat uji)
Ada dua cara pengamatan:
Metode manual (hopper flow rate)
Komputerissasi (Recording flowmeter)
Pengukuran sifat alir granul dengan metode corong dipengaruhi oleh beberapa kondisi pengamatan seperti :
Berat granul
Diameter corong (bagian atas dan bawah)
Ukuran partikel granul
Panjang tangkai corong
Cara penuangan sampel
Pengaruh getaran luar.
Untuk sejumlah berat granul yang sama, makin cepat waktu alirnya maka sifat alir serbuk semakin baik.
Cara Tidak langsung:
Metode sudut diam (angel of repose):
Oleh
Suprapto, S.Si., Apt.
Fakultas Farmasi UMS 2007
Sifat alir (fluiditas) serbuk berperan pada:
Pengisian pada ruang kompresi (tablet)
Pengisian ke cangkang kapsul
Fluiditas
Bobot tablet
Kadar zat aktif
Efek terapi
Serbuk
Terdiri dari sekumpulan partikel
Didalam kesatuannya tiap partikel cenderung untuk bergulir ke bawah sesui dengan gaya beratnya (F1)
Gerakan partikel dihambat oleh friksi antara partikel atau friksi antara partikel dengan dinding hopper (F2)
Ilustrasi :
Bagaimana agar partikel mudah mengalir??
Memperbesar F1
Memperkecil F2
Caranya ?
Memperbesar gaya berat = m . g
Memperbesar ukuran partikel (m)
Memperhalus permukaan corong alimentasi (F2)
Serbuk berbeda dengan cairan
Serbuk bukan merupakan massa yang kontinyu, tetapi berupa kumpulan partikel yang terpisah
Sifat alir/fluiditas serbuk tidak dapat dinilai atas karakter individu partikel
Paramer fluiditas serbuk bersifat empiris dan tidak merupakan harga yang pasti yang dapat dihitung dengan persamaan matematis yang dijabarkan dari sifat individual serbuk
Fakor-faktor yang berpengaruh pada fluiditas serbuk
Ukuran partikel dan distribusi ukuran partikel (particle size and size distribution)
Bentuk partikel (particle shape) dan tekstur (texture)
Kerapatan jenis (bulk density)
Porositas (porosity)
Kandungan lembab (MC)
Kondisi percobaan (handling and processing conditions)
Ukuran partikel dan distribusi ukuran partikel (particle size and size distribution)
Secara umum, untuk partikel yang ekidimensional (teratur=bulat, kubus) semakin besar diameter maka sifat alir semakin baik.
Sedang, untuk partikel yang anisometrik maka hasilnya bisa lain
Sifat alir terbaik terjadi pada diameter optimum partikel
Gambar 1. Kurva hubungan antara diameter (d) partikel dengan kecepatan alir (v)
V (g/dt)
Diameter optimum (dopt) bukan diameter rata-rata partikel yang mempunyai kecpt alir maksimal (vmak)
Diameter optimum (dopt) berkisar 200-500 μm.
Partikel berukuran kurang dari 100 μm akan lebih kohesiv.
Mengapa setelah diameter optimal kecepatan alir (v) turun sedikit??
Banyak faktor yang mempengaruhi
Diameter???
Macam-macam bentuk partikel:
Macam-macam pengungkapan diameter
Diameter volume (δv)
Didasarkan pada volume partikel
Diameter surface (δs)
Didasarkan pada luas permukaan partikel
Diameter proyeksi (δp)
Diameter statistik
Didasarkan perhitungan statistik
Diameter geometrik
Dll.
Lihat lagi catatan di Kimia fisika!!!
2. Bentuk Partikel dan tekstur
Pada umumnya semakin bulat (masif=peluru) maka sifat alir semakin baik
Semakin tidak beraturan maka sifat alir semakin jelek
Bentuk Partikel dan tekstur
Tekstur semakin halus maka semakin kecil gaya gesek friksi) antar partikel (F2) sehingga semakin mudah mengalir
Sebaliknya, semakin kasar permukaan partikel maka semakin besar friksi antar partikel (F2) semakin sulit mengalir
3. Kerapatan Jenis (bulk density)
4. Porositas (Porosity)
Semakin besar porositas maka semakin kecil kontak antar partikel maka kecepatan alir akan semakin baik.
Ilustrasi gambar:
5. Kandungan Lembab (MC)
Gaya tarik (F2) ini dipengaruhi oleh banyak faktor antara lain : Kandungan lembab=moisture content (MC).
Pada kondisi kandungan lembab yang tinggi ikatan antar partikel akan lebih kuat (F2), karena luas kontak antar permukaan serbuk naik.
Apabila gaya tarik antar partikel serbuk semakin kuat, maka serbuk akan semakin sukar mengalir.
Kandungan Lembab (MC)
Selain itu, gaya tarik antar partikel dapat pula terjadi karena pembentukan jembatan cair, sebagai akibat dari :
Tegangan interfasial pada permukaan partikel padat yang terbasahi cairan
Tegangan interfasial cairan di dalam partikel
Tegangan kapiler antar partikel
Contohnya : pada saat proses penambahan bahan pengikat di waktu granulasi berlangsung.
6. Kondisi percobaan (handling and processing conditions)
Ada beberapa kondisi percobaan yang
dapat mempengaruhi sifat alir:
Diameter lubang alat uji (oriface diamater)
Hopper width (besar/luas hopper)
Head size
Hopper wall angle (sudut dinding hopper)
EvaluasiKontrol/Kualitas Serbuk/Granul
Evaluasi/kontrol kualitas serbuk/granul dimaksudkan untuk menjamin bahwa serbuk/granul tersebut telah memenuhi kualitas/persyaratan seperti yang ditetapkan/standard.
Evaluasi Kontrol/Kualitas Serbuk/Granul meliputi:
Sifat alir
Kompaktibilitas dan kompresibilitas
Ukuran dan distribusi ukuran partikel
Luas permukaan
Daya serap air
Kerapuhan/kerengasan
LOD dan MC
Catatan: tidak semua evaluasi diatas dilakukan, namun sesuai kebutuhan
Sifat alir serbuk dapat ditetapkan dengan dua macam cara:
Cara
langsung:
Metode Corong (flow rate)
Metode Timbang
Cara
Tidak langsung:
Parameter Sudut Diam (angle of repose)
Metode Pengetapan (tapping)
Cara Langsung:
Yaitu dengan mengukur secara langsung kecepatan alir sejumlah serbuk yang mengalir dari hopper (alat uji)
Ada dua cara pengamatan:
Metode manual (hopper flow rate)
Komputerissasi (Recording flowmeter)
Pengukuran sifat alir granul dengan metode corong dipengaruhi oleh beberapa kondisi pengamatan seperti :
Berat granul
Diameter corong (bagian atas dan bawah)
Ukuran partikel granul
Panjang tangkai corong
Cara penuangan sampel
Pengaruh getaran luar.
Untuk sejumlah berat granul yang sama, makin cepat waktu alirnya maka sifat alir serbuk semakin baik.
Cara Tidak langsung:
Metode sudut diam (angel of repose):
