TEKNIK PENCAMPURAN BAHAN PADAT-CAIR BERBASIS PENGADUKAN DALAM SEDIAAN FARMASI


TEKNIK PENCAMPURAN BAHAN PADAT-CAIR BERBASIS PENGADUKAN DALAM SEDIAAN FARMASI

DISUSUN OLEH :

WINANTI HANDAYANI G1F010007

SHINTA PUSPITASRI G1F010048

YURISSA KARIMAH G1F010049

Farmasi FKIK Unsoed

@ http://unsoed.ac.id/, @ http://farmasi.unsoed.ac.id/

ABSTRAK

Pencampuran adalah suatu proses yang melibatkan penyisipan antar partikel jenis yang satu di antara partikel jenis yang lain dengan menggunakan gaya mekanik untuk menghasilkan pencampuran yang baik. Metode yang paling sering digunakan untuk mencampur cairan dengan padatan adalah dengan menggerakkan cairan di dalam bejana secara turbulen.  Hal yang perlu diperhatikan dalam pencampuran padatan dengan cairan adalah bejana pengaduk dan pengaduk. Pencampuran dari bahan campur dan bejana pengaduk tertentu, pengaduk yang optimal biasanya hanya dapat dipilih melalui pengalaman saja.

Kata kunci : pencampuran, pencampuran cair-padat, pengadukan, alat pengaduk

Pencampuran diartikan sebagai suatu proses menghimpun dan membaurkan bahan-bahan. Proses utama pada pencampuran adalah penyisipan antar partikel jenis yang satu di antara partikel jenis yang lain. Dalam hal ini diperlukan gaya mekanik untuk menggerakkan alat pencampur supaya pencampuran dapat berlangsung dengan baik.

Pengadukan adalah proses yang menciptakan terjadinya gerakan dari bahan yang diaduk seperti molekul-molekul yang bergerak atau komponennya menyebar ( terdispersi).

Pada persiapan atau pelaksaan proses kimia dan fisika serta juga pada pembuatan produk akhir komersial, seringkali cairan harus dicampur dengan bahan padat. Pencampuran cairan dengan padatan akan menghasilkan suspensi. Tetapi bila kelarutan padatan dalam cairan tersebut cukup besar akan terbentuk larutan. Pelarutan adalah suatu proses mencampurkan bahan padat kedalam cairan. Pelarutan dan kelarutan bahan umumnya dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut yaitu:

– Luas permukaan bahan

– Konsentrasi

– Suhu

– Tekanan (khusus pada gas)

– Efek ion senama

– Efek ion asing

Metode yang paling sering digunakan untuk mencampur cairan dengan padatan adalah dengan menggerakkan cairan di dalam bejana secara turbulen. Gerakan turbulen dapat dihasilkan oleh pengaduk ataupun pencampur getar. Gerakan turbulen ditandai oleh turun-naiknya kecepatan cairan secara acak pada setiap titik dalam sistem.

Gambar 1. Alat pencampur padat cair

Pencampuran terjadi pada tiga tingkatan yang berbeda yaitu :

  1. Mekanisme konvektif : pencampuran yang disebabkan aliran cairan secra keseluruhan (bluk flow)
  2. Eddy difflusion : pencampuran karena adanya gumpalan-gumpalan fluida yang terbentuk dan tercampakn dalam medan lain.
  3. Diffusion : pencampuran karena gerakan molekuler

Ketiga mekanisme terjadi secara bersama-sama, tetapi yang paling menentukan adalah eddy diffusion. Mekanisme ini membedakan pencampuran dalam keadaan turbulen dengan pencampuran dalam medan aliran laminer. Sifat fisik fluida yang berpengaruh pada proses pengadukan adalah densitas dan viskositas.

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pencampuran Cair-Padat :

  1. Bejana Pengaduk

Dalam industri kimia, bejana pengaduk merupakan tangki pengaduk ataupun autoklaf. Penggunaan bejana ini disesuaikan dengan maksud dan tujuan pencampuran. Misalnya untuk operasi kontinyu seringkali dipergunakan tangki pengaduk, sedangkan untuk maksud pencampuran bertekanan digunakan autoklaf.

 

Gambar.2 : (atas) tangki pengaduk; (bawah) autoklaf

Wadah pengaduk biasanya adalah berbentuk silinder terbuka atau tertutup sedikit sesuai jenis reaksi yang akan dilangsungkan. Kebanyakan dari wadah pengaduk dibuat dari bahan isolator ataupun semi konduktor.

Tangki pengaduk atau tanki reaksi biasanya didesain untuk melakukan reaksi-reaksi pada tekanan diatas tekanan atmosfer, namun seringkali juga digunakan untuk proses lain seperti pencampuran, pelarutan, penguapan, ekstraksi ataupun kristalisasi.untuk pertukaran panas, tangki biasanya dilengkapi dengan mantel ganda yang dilas atau disambung dengan flens, atau dilengkapi dengan kumparan berbentuk pipa yang di las.

Untuk mencegah kerugian panas yang tidak dikehendaki, tangki dapat diisolasi.
Perlu diingat bahwa tangki pengaduk didesain sesuai dengan keperluan, misalnya untuk reaksi dalam beberapa sistem operasi (terisolasi, terbuka ataupun tertutup), proses kerja dan keperluan pengerjaan. Oleh karena itu kadangkala tangki dilengkapi dengan berbagai lubang khusus. Lubang-lubang khusus ini misalnya : sumbu pengaduk/penyekat, pipa penyuling, alat ukur pengendali, saluran pemasukan dsb.

Autoklaf adalah salah satu jenis bejana pengaduk yang dapat melangsungkan reaksi pada tekanan diatas 2 bar.

2. Pengaduk

Pengaduk berfungsi untuk menggerakkan bahan didalam bejana pengaduk yang digunakan. Alat pengaduk ini biasanya terdiri atas sumbu pengaduk dan sirip pengaduk yang dirangkai menjadi satu kesatuan. Alat pengaduk dibuat dan didesain sesuai dengan keperluan pengadukan. Jenis pengaduk harus disesuaikan dengan faktor berikut ini yakni

– Jenis dan ukuran pengaduk

– Jenis bejana pengaduk

– Jenis dan jumlah bahan yang dicampur

Pemilihan alat pengaduk dari sejumlah besar alat pengaduk yang ada hanya dapat dilakukan melalui percobaan dan pengalaman. Untuk masalah pencampuran yang tertentu dari bahan campur dan bejana pengaduk tertentu, pengaduk yang optimal biasanya hanya dapat dipilih melalui pengalaman saja. Alat pengaduk yang paling sering digunakan untuk masalah pencampuran cairan dengan padatan ataupun untuk cairan dengan cairan antara lain adalah :

  1.  Alat pengaduk jangkar

Alat pengaduk ini terdiri dari sebuah batang yang dilengkungkan sehingga menyerupai sebuah jangkar. Kelengkungan disesuaikan dengan bentuk bejana pengaduk. Pengaduk jangkar memiliki diameter yang besar (misalnya 95% dari diameter bejana) dan berputar lambat. Bejana ini dapat digunakan untuk bahan-bahan yang sangat viskos atau bahan-bahan dengan berat spesifik yang tinggi seperti suspensi. Pengaduk ini memungkinkan terjadinya pertukaran panas, mencegah terjadinya pengendapatn atau pelekatan padatan pada dasar bejana. Pengaduk ini menghasilkan derajat pencampuran yang cukup besar.

Gambar 3. Alat pengaduk jangkar

2. Alat Pengaduk Bingkai

Pengaduk ini terdiri dari sebuah bingkai persegi atau dua buah lengan jangkar yang dipasang bersusun. Pengaduk ini mempunyai diameter 2/3 dari diameter bejana tersebut dan berputaran lambat

3. Alat Pengaduk Palet

Pengaduk ini tersusun atas sebuah bingkai atau dua pelat yang dipasang bersusun. Bagian atasnya berbentuk persegi, bagian bawah terpotong miring sehingga sesuai denan bentuk bejana, memiliki diameter ½ kali diameter bejana.

4. Alat pengaduk Impeler

Pengaduk ini terdiri atas tiga daun yang melengkung. Biasanya daun tersebut agak bengkok keatas sehingga sesuai dengan bentu dasar bejana. Pengaduk impeler mempunyai diameter sebesar 2/3 hingga ½ dari diameter bejana dan frekuensi putarannya 100-200 rpm. Pengaduk impeler dibuat dari satu atau beberapa bagian. Karena pengaduk ini dapat dilapisi email dengan baik, alat ini seringkali digunakan dalam bejana pengaduk yang beremail. Bersama dengan perangkat penggerak yang dapat dikontrol, pengaduk impeler dapat dimanfaatkan secara serba guna, misalnya untuk melarutkan, mensuspensikan atau mengemulsikan padatan dalam cairan serta juga untuk reaksi-reaksi kimia dan proses-proses pertukaran panas.

5. Alat Pengaduk Propeler

Pengaduk ini terdiri atas sebuah propeler yang mirip dengan baling-baling pendorong kapal dengan dua atau tiga daun yang dipasang miring. Biasanya alat pengaduk propeler dibuat dalam dua bagian dan berputar dengan cepat. Pengaduk propeler digunakan untuk mengaduk bahan dengan viskositas rendah (pada viskositas yang tinggi, biasanya bahan tidak dapat digerakkan oleh propeler).

Gambar 4. Alat Pengaduk Propeler

6. Alat pengaduk Turbin

Jenis sederhana dari pengaduk ini terdiri atas sebuah cakram yang sisi bawahnya mempunyai beberapa sudu vertikal yang disususun secara radial. Pengaduk turbin lebih sering digunakan untuk bahan dengan viskositas yang rendah. Pengaduk ini seringkali disebut sebagai pengaduk serba guna karena dapat digunakan untuk berbagai jenis keperluan.

Gambar 5. Alat Pengaduk Turbin

7. Pencampur Getar

Alat ini terdiri atas sebuah cakram mendatar dengan lubang-lubang yang berbentuk kerucut. Sebuah sumber getar elektromagnetik digantungkan dengan pegas pada kerangka alat. Elalui sebuah batang penghubung, cakram digetarkan vertical oleh sumber getar. Akibat getaran tersebut, bahan ditekan untuk melewati lubang-lubang cakram dari bawah ke atas atau sebaliknya. Dengan demikian terjadi suatu aliran vertical yang kuat di sekitar cakram, dan terjadi turbulensi yang tinggi dalam seluruh bahan. Pencampur getar sesuai misalnya untuk membuat larutan, suspensi atau emulsi dengan viskositas yang rendah. Bejana yang dipakai seringkali terbuka, dengan ukuran yang kecil hingga sedang. Intensitas getaran-yang berarti juga derajat turbulensi- ummnya dapat diatur secara elektrik. Yang merugikan dari pencampur getar adalah kebisingan yang ditimbulkannya.

Kecepatan pengaduk

Salah satu variasi dasar dalam proses pengadukan dan pencampuran adalah kecepatan putn pengaduk yang digunakan. Variasi kecepatan putaran pengaduk bias memberikan gambaran mengenai pola aliran yang dihasilkan daya listrik yang dibutuhkan dalam proses pengadukan dan pencampuran. Secara umum klasifikasi kecepatan putaran pengaduk dibagi tiga, yaitu : kecepatan putaran rendah,sedang,tinggi.

  1. Kecepatan putaran rendah

Kecepatan rendah yang digunakan berkisar pada kecepatan 400 rpm. Prngadukan dengan kecepatan ini umumnya digunakan untuk minyak kental,lumpur dimana terdapat serat atau pada cairan yang dapat menimbulkan busa. Jenis pengaduk ini menghasilkan pergerakan batch yang sempurna dengan sebuah permukaan fluida yang datar untuk menjaga temperature atau mencampur larutan dengan viskositas dan gravitasi spesifik yang sama.

2. Kecepatan putaran sedang

Kecepatan sedang yang digunakan berkisar pada kecepatan 1150 rpm. Pengaduk dengan kecepatan ini umumnya digunakan untuk larutan sirup kental dan minyak pernis.
Jenis ini paling sering digunakan untuk meriakkan permukaan pada viskositas yang rendah, mengurangi waktu pencampuan, mencampuran larutan dengan viskositas yang berbeda dan bertujuan untuk memanaskan atau mendinginkan.

3. Kecepatan putaran tinggi

Kecepatan tinggi yang digunakan berkisar pada kecepatan 1750 rpm. Pengaduk dengan kecepatan ini umumnya digunakan untuk fluida dengan viskositas rendah misalnya air. Tingkat pengadukan ini menghasilkan permukaan yang cekung pada viskositas yang rendah dan dibutuhkan ketika waktu pencampuran sangat lama atau perbedaan viskositas sangat besar.

Jumlah pengaduk

Penambahan jumlah pengaduk yang digunakan pada dasarnya untuk menjaga agar efektifitas pengadukan pada kondisi yang berubah. Ketinggian fluida yang lebih besar dari diameter tangki,disertai dengan viskositas fluida yang lebih besar dan diameter pengaduk yang lebih kecil dari dimensi yang biasa digunakan merupakan kondisi dimana pengaduk yang lebih dari satu buah,dengan jarak antar pengaduk sama dengan jarak pengaduk paling bawah ke dasar tangki. Penjelasan mengenai kondisi pengadukan dimana lebih dari satu pengaduk yang digunakan dapat dilihat dalam tabel 1.

Tabel 1. Kondisi untuk Pemilihan Pengaduk

Pemilihan Pengaduk

Viskositas dari cairan adalah salah satu dari beberapa faktor yang mempengaruhi pemilihan jenis pengaduk. Indikasi dari rentang viskositas pada setiap jenis pengaduk adalah :

  1. Pengadukan jenis baling-baling digunakan untuk viskositas fluida dibawah Pa.s (3000 cP)
  2. Pengadukan jenis turbin bias digunakan untuk viskositas di bawah 100 Pa.s  (100.000 cP)
  3. Pengaduk jenis gaying yang dimodifikasi sperti pengaduk jangkar bias digunakan untuk viskositas antara 50-500 Pa.s (500.000 cP)
  4. Pengaduk jenis pita melingkar biasa digunakan untuk viskositas di atas 1000 Pa.s dan telah digunakan hingga viskositas 25.000 Pa.s. Untuk viskositas lebih dari 2,5 – 5 Pa.s (5000 cP) dan diatasnya, sekat tidak diperlukan karena hanya terjadi pusaran kecil

Gambar 6

Pola aliran yang dihasilkan oleh jenis pengasukan yang berbeda, (a) impeller, (b) propeller, (c) paddle dan (d) helical ribbon

Kesimpulan

1. Pencampuran adalah suatu proses yang melibatkan penyisipan antar partikel jenis yang satu di antara partikel jenis yang lain dengan menggunakan gaya mekanik untuk menghasilkan pencampuran yang baik.

2. Metode yang paling sering digunakan untuk mencampur cairan dan padatan adalah dengan menggerakkan cairan di dalam bejana secara turbulen.

3. Alat pengaduk digunakan dalam pencampuran adalah alat pengaduk jangkar, bingkai, palet impeler, propeler, turbin dan pencampur getar.

Daftar pustaka

Dhadhang, W. K, Teuku N. S. S, 2012, Teknologi Sediaan Farmasi, Laboratorium Farmasetika Unsoed, Purwokerto.

Husni Lubis, Ahmad, 2012, Pencampuran Bahan Kimia (MIXING PROCES), http://ahmadhusnilubis.blogspot.com/2012/02/pencampuran-bahan-kimia-mixing-process.html, Diakses tanggal 15 Mei 2012.

Voight, R, 1977, Buku Pelajaran Teknologi Farmasi, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.

This entry was posted in TSF Mahasiswa 2010. Bookmark the permalink.

68 Responses to TEKNIK PENCAMPURAN BAHAN PADAT-CAIR BERBASIS PENGADUKAN DALAM SEDIAAN FARMASI

  1. yurissa karimah G1F010049 says:

    untuk pharmassip : pada pembuatan sediaan nanosuspensi dibutuhkan pengadukan dengan alat berkecepatan tinggi…
    salah satu alat yang digunakan dalam pembuatn nanosuspensi adalah ultraturrax yang memiliki kecepatan putaran hingga 24000 RPM untuk memperkecil ukuran partikel dan memastikan partikel tercampur merata…
    gmn ud ngerti ?😀

  2. Renny Kurniawati says:

    saya mau bertanya untuk alat pengaduk padat cair itu baru di pake oleh dunia farmasi skg skg ini atau sejak dulu juga sudah ada?

  3. wow nice share,,
    oh kalau boleh tanya adakah waktu ideal yang dibutuhkan dalam pengadukan supaya mendapatkan hasil yang diinginkan? (simplenya berapa lama ngaduknya) hehee… makasih..

  4. untuk rita, makasih ya pertanyaannya😀
    Viskositas adalah sebuah ukuran penolakan sebuah fluid terhadap perubahan bentuk di bawah tekanan shear. Biasanya diterima sebagai “kekentalan”, atau penolakan terhadap penuangan. Viskositas menggambarkan penolakan dalam fluid kepada aliran dan dapat dipikir sebagai sebuah cara untuk mengukur gesekan fluid.
    Makin besar kekentalan suatu fluida makin sulit fluida itu mengalir, jadi digunakan alat dengan kecepatan rendah, karena jika alat yang digunakan dengan kecepatan tinggi maka akan sulit untuk mencampurakan bahan-bahan dengan viskositas tinggi.
    dalam artikel ini juga disebutkan jika digunakan kecepatan tinggi pada bahan yang viskositasnya tinggi maka akan terbentuk busa-busa dan mengakibatkan sediaan obat tersebut rusak.
    Kecepatan rendah yang digunakan berkisar pada kecepatan 400 rpm. Pengadukan dengan kecepatan ini umumnya digunakan untuk minyak kental,lumpur dimana terdapat serat atau pada cairan yang dapat menimbulkan busa. Jenis pengaduk ini menghasilkan pergerakan batch yang sempurna dengan sebuah permukaan fluida yang datar untuk menjaga temperature atau mencampur larutan dengan viskositas dan gravitasi spesifik yang sama.

    winanti handayani G1F010007

  5. shinta angresti (G1F008053) says:

    makasiih🙂

  6. shinta angresti (G1F008053) says:

    berdasarkan tingkat pencampuran yang disebutkan, kan ditulis kalo tingkat yg paling menentukan itu yg eddy diffusion, maksudnya yg paling menentukan itu seperti apa ya???
    trus medan aliran laminer itu seperti apa ya?

  7. momon says:

    waaahh sangat membantu sekali..🙂

  8. untuk Eka Ruslina makasih ya pertanyaannya🙂
    Tingkat pencampuran umumnya memang tergantung dari lamanya waktu pencampuran. Namun, pencampuran yang lama tidak menjamin dicapainya homogenitas ideal, karena proses pencampuran dan pemisahan akan saling mendominasi. Pada zat-zat tertentu, waktu pencampuran yang lama akan menyebabkan zat tersebut akan memisah, hal ini dipengaruhi oleh:
    a. perbandingan kerapatan/ densitas cairan yang diaduk
    b. perbandingan viskositas cairan yang diaduk
    c. jumlah kedua cairan yang diaduk
    d. jenis cairan yang diaduk (miscible,immiscible)

    gimana udh cukup jelas ?

    Shinta Puspitasari G1F010048

  9. rita says:

    subhanalloh,sedikit membuka wawasan tentang dunia obat2an..ckckck.sebenernya ga terlalu paham dengan artikel ini coz sy sendiri bukan anak farmasi, tp saya suka kimia loh..hee.jadi boleh tanya dong?(maaf klo ga nyambung). mengenai kecepatan pengadukan kok semakin viskositsnya tinggi malah putarannya semakin rendah ya?kirain semakin kental semakin cepet ngaduknya biar cpt mix😀 *serius ini pertanyaan polos

  10. yurissa karimah G1F010049 says:

    untuk alexander roby : jdi gni buat pencampuran minyak dan air sperti contohnya emulsi bisa d gunakan alat d atas juga nah tp karena minyak dan air itu pda dasarnya tidak dapat bercampur mka kita memerlukan sesuatu untuk menjadikannya bersatu, itu yg kita mksd dengan emulgator . sperti itu roby, masi kurang jelas kah ?

  11. Karuzz says:

    hmmm.. sbnr nya ga terlalu paham sih, tp mkasih mnbh info… mau tanya nih, lama pengadukan berpengaruh ga ke produk yg d hasilkan???? adakah waktu efektif nya??

  12. febrianita prasasti says:

    wah makasi ya infonya. mau tanya dikit ni. kenapa jenis dan ukuran pengaduk menjadi salah satu faktor yg mempengaruhi produk?

  13. pevensie says:

    ooh….okeh lah…saya baru tau kalo autoklaf yg buat men-sterilkan alat2 ternyata juga bisa buat ngaduk. Hehe…

  14. alexander robby says:

    artikelnya bagus, saya mau tanya maaf keluar dari judul, berhubung saya bukan anak farmasi, saya mau tanya bagaimana cara mencampurkan obat yang bentuknya air dengan minyak ya ?

  15. Pharmassip says:

    nice share, bagaimana dengan proses pengadukan pada sediaan nanosuspensi ?? apakah membutuhkan suatu alat khusus ? karena pada sediaan nano itu perlu pencampuran yang benar-benar merata.

  16. rafikafira says:

    wah saya baru tau kalo autoklaf bisa juga untuk selain sterilisasi. memang mekanismenya bagaimana?
    lalu maksud pernyataan ini “Tetapi jika dilakukan dalam skala industri kemungkinan tersebut sangat kecil untuk terjadi karena alat dan bahan sudah teruji secara klinis.” apa ya? memangnya ada keterkaitan antara uji klinis dengan proses pengadukan?
    terima kasih atas informasinya, tetap semangat menulis🙂

  17. icha_kesmas says:

    Makaciey informasinya iaa.. :))

  18. gempar says:

    “perbedaan dalam ukuran, bentuk atau densitas dari partikel yang berbeda dapat menyebabkan segregasi.”
    tergantung densitas fluidanya juga, kalo fluidanya high density, kemungkinan akan terjadi kecenderungan reverse graded bedding, dimana butiran” akan memperlihatkan kesejajaran horizontal dengan suksesi vertikal dari bawah ke atas ukuran butirannya makin mengkasar.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s