Reologi dalam Aspek Pemrosesan Produk Farmasi

Related Articles

Aplikasi Reologi pada Sediaan Solida (Padatan)

May 4, 2021

Aplikasi Rheologi Pada Fluida : Pencampuran dan Pengurangan Ukuran Partikel Sistem Dispersi dengan Shear

May 4, 2021

Aplikasi Reologi Pada Wujud Quasi-solid (Semi Solid)

May 4, 2021

GudangIlmuFarmasi – Reologi adalah studi mengenai aliran materi, dalam keadaan cair atau gas, juga sebagai padatan lunak dimana mereka akan merespons dengan aliran plastis daripada berubah bentuk secara elastis sebagai respons terhadap gaya yang diterapkan.

Sifat reologi dapat diaplikasikan ke dalam bidang farmasi, seperti dalam hal preformulasi, formulasi, proses pembuatan, pewadahan dan pemakaian produk. Pada tahap pemrosesan, pengaplikasian reologi terbagi menjadi dua, yaitu kapasitas produksi alat dan efisiensi pemrosesan.

Pada proses pengolahan, perlu memahami bahan dan peralatan yang akan digunakan serta kapasitas produksi alat itu sendiri, seperti pekerja dan mesin. Prinsip reologi dapat diaplikasikan dalam hal tersebut dengan dijadikan sebagai penjamin kualitas yang sama untuk setiap produk. Untuk mendapatkan efisiensi pada siklus pemrosesan sehingga dapat memproduksi dengan cepat, perlu memprediksi proses, sifat bahan, dan cara kerja alat agar pemrosesan dapat bekerja secara efektif.

Oleh karena itu, pengendalian sifat reologi suatu fluida selama pemrosesan merupakan hal yang penting karena dapat menentukan efisiensi produksi. Dalam proses pengolahan bahan baku farmasi industri perlu memahami kapasitas produksi alat untuk memastikan peralatan yang digunakan bekerja dengan mudah, akurat dan dapat direproduksi.

Pendahuluan

Reologi adalah ilmu yang mempelajari pengukuran deformasi. Reologi merupakan salah satu ilmu yang sangat penting karena sangat mempengaruhi hampir semua bidang kehidupan, termasuk dalam bidang farmasi. Dalam pembuatan sediaan obat-obatan di industri farmasi, rheologi berperan dalam aspek formulasi mulai dari tahap awal hingga tahap akhir. Secara teoritis, rheologi adalah studi tentang aliran materi, terutama dalam keadaan cair atau gas, tetapi juga sebagai “padatan lunak” atau padatan dalam kondisi di mana mereka merespons dengan aliran plastis daripada berubah bentuk secara elastis sebagai respons terhadap gaya yang diterapkan (NCBI, 2018).

Dalam bidang Farmasi, aliran pada suatu sediaan dikenal dengan istilah reologi. Reologi berasal dari bahasa Yunani, terdiri dari dua kata yaitu Rheo yang artinya mengalir dan logos yang artinya ilmu. Menurut Bingham dan Crawford, reologi menggambarkan aliran zat cair atau perubahan bentuk (deformasi) zat di bawah tekanan (Sinila, 2016).

Dalam bidang penelitian dan teknologi farmasi, pengukuran reologi digunakan untuk mengkarakterisasi proses penuangan sediaan dari botol seperti menuang sirup obat dari botolnya, penekanan atau pemencetan sediaan dari suatu tube atau wadah lain yang dapat berubah bentuk seperti proses pemencetan salep dari tubenya, penggosokan dan pengolesan bentuk produk di atas permukaan kulit atau ke dalam kulit seperti proses pengolesan krim di wajah, pemompaan sediaan dan penyimpanan ke alat pengisian, serta pelewatan dari suatu jarum suntik yang diproduksi oleh industri (Dianingsih, et al., 2016).

Reologi dari suatu produk tertentu menggambarkan konsistensi dari bentuk cair ke semisolid sampai ke padatan, dapat mempengaruhi penerimaan bagi pasien, mempengaruhi stabilitas fisika dan availabilitas biologis suatu zat aktif. Selain itu, dalam hal pembuatan dan pengepakan produk, sifat rheologi mempengaruhi pemilihan alat yang akan digunakan untuk memproses produk farmasi (Swatini, et al., 2015).

Obat-obatan yang diproduksi sebagai produk jenis semisolid seperti krim, salep, dan lotion didasarkan pada emulsi atau sistem tipe suspensi yang terdiri dari dua atau lebih bahan yang tidak kompatibel. Untuk diproduksi, dosis ini membutuhkan sifat aliran tertentu sehingga dapat ditempatkan ke dalam wadah, tetap stabil seiring waktu, dikeluarkan, ditangani dan diterapkan dengan benar ke area yang terkena oleh pasien. Oleh karena itu reologi sangat penting karena akan mempengaruhi secara langsung cara obat diformulasikan dan dikembangkan, kualitas bahan mentah dan produk jadi, khasiat obat, cara pasien mematuhi obat yang diresepkan, dan biaya perawatan kesehatan secara keseluruhan. Dapat disimpulkan bahwa ada inheren dan faktor independen yang mempengaruhi sifat aliran bahan obat selama setiap tahap pembuatan dan cara penggunaannya (Mastropietro, et al., 2013).

Pada bidang farmasi, aplikasi rheologi mencakup dalam hal preformulasi, formulasi, proses pembuatan (peracikan dan pabrikasi), pewadahan dan pemakaian produk. Selain itu sifat rheologi dapat juga diaplikasikan ke dalam semua jenis bentuk sediaan Farmasi, baik itu serbuk, tablet, larutan suspensi, emulsi, maupun salep, diantaranya : 

Cairan 

1. Pencampuran cairan dengan bahan yang lain.
2. Pelewatan melalui mulut wadah, termasuk penuangan dari botol, pengemasan dalam botol dan pelewatan melalui jarum suntik.
3. Perpindahan cairan, termasuk pemompaan dan pengaliran cairan melalui pipa.
4. Stabilitas fisik dari sistem-sistem dispersi.

Semisolid

1. Penyebaran dan pelekatan pada kulit.
2. Pemindahan dari wadah atau pengeluaran dari tube.
3. Kemampuan zat padat untuk bercampur dengan cairan-cairan yang saling bercampur satu dengan lainnya.
4. Pelepasan obat dari basisnya.

Padatan

1. Aliran serbuk dari corong ke dalam lubang pencetak tablet atau ke dalam kapsul selama proses pembuatan.
2. Kemampuan pengemasan dari padatan dalam bentuk serbuk atau granul. 
3. Pemprosesan
4. Kapasitas produksi dari alat.
5. Efisiensi pemprosesan. 

(Sinila, 2016).

Kapasitas Produksi Alat

Pada proses pengolahan bahan baku di bidang industri atau manufaktur, perlu memahami bahan yang akan diproses untuk memastikan bahwa peralatan yang akan digunakan dapat bekerja dengan mudah, akurat, dan dapat direproduksi (Mastropietro, et al., 2013).

Instrumen serta pengukuran rheologi merupakan aspek penting pada laboratorium analitik sehingga dapat mengkarakterisasi bermacam-macam jenis bahan yang digunakan maupun produk akhir (Singh, et al., 2007). 

Prinsip pada reologi juga digunakan untuk karakteristik produk sedian farmasi sebagai penjamin kualitas yang sama untuk setiap produk yang dihasilkan (Martin, 1993). Reologi dalam pembuatan sediaan farmasi seperti obat-obatan sangat mempengaruhi segala aspek dari obat tersebut terutama formulasi obat dari tahap awal hingga tahap akhir (Sinila,2016).

Kapasitas produksi terdiri dari dua, yaitu pekerja dan mesin atau peralatan. Perhitungan yang digunakan untuk mencari kapasitas mesin atau peralatan menggunakan rumus :

Kapasitas peralatan = jam operasional x kecepatan operasional x jumlah peralatan

(Asprova, 2021).

Efisiensi Pemprosesan

Pengendalian sifat reologi suatu fluida selama pemrosesan menjadi penting karena dapat menentukan efisiensi produksi selain kinerja produk akhir. Sebagian besar cairan proses bersifat viskoelastik. Oleh karena itu, instrumen yang mengukur sifat kental dan elastis dari material selama pemrosesan akan sangat berguna secara praktis (Smith dan Glasscock, 2020).

Contohnya adalah ketika pengisian cairan kapsul gelatin keras, pada saat pengolahan diharapkan viskositas larutan dioptimalkan dan dapat dimanipulasi dengan mengubah konsentrasi fase terdispersi. Untuk dapat memproduksi dengan cepat, perlu untuk memprediksi proses pengisian baik dari sifat bahan yang digunakan dan cara kerja alat yang digunakan, sehingga pada saat proses pencampuran, pemompaan, maupun pengisian packing emulsi seluruhnya dapat bekerja secara efektif (Mastropietro, et al., 2013).

Pengukuran reologi diperlukan sebagai masukan ke dalam perangkat lunak simulasi komputer, untuk desain peralatan proses seperti ekstruder, dan cetakan (Wiley, et al, 2012). 

Perhitungan yang digunakan untuk mencari efisiensi siklus proses menggunakan rumus :

Process Cycle Efficiency = Value-Added Time / Cycle Time

Keterangan :

• Value-Added Time = waktu pemrosesan selama produksi
• Cycle Time = Waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan suatu produk mulai dari awal proses hingga akhir.

(Graphic Products, 2021).

Simpulan

Reologi merupakan ilmu yang mempelajari pengukuran deformasi. Pengukuran reologi mempunyai banyak peranan penting dalam dunia farmasi, salah satunya dalam tahap pemrosesan.  Dalam proses pengolahan bahan baku di bidang industri atau manufaktur perlu memahami kapasitas produksi alat yang terdiri dari pekerja dan mesin untuk memastikan peralatan yang digunakan bekerja dengan mudah, akurat, dan dapat direproduksi. Selain itu, pengendalian sifat reologi suatu fluida selama pemrosesan menjadi penting karena dapat menentukan efisiensi produksi.

Daftar Pustaka

Asprova. 2021. Process Capacity. Tersedia online di: https://www.asprova.jp/mrp/glossary /en/cat252/post-830.html [Diakses pada 3 Mei 2021].

Dianingsih, N., Purnomo, E.H. dan Muchtadi, T.R. 2016. Sifat Reologi dan Stabilitas Fisik Minuman Emulsi Minyak Sawit. J. Teknol. Dan Industri Pangan. Vol. 27(2): 165- 174.

Graphic Products. 2021. Process Cycle Efficiency (PCE). Tersedia online di:  https://www.graphicproducts.com/articles/process-cycle-efficiency-pce/#:~:text=The%20calculation%20for%20Process%20Cycle,Value%2DAdded%20Time%20%2F%20Cycle%20Time. [Diakses pada 3 Mei 2021]

Mastropietro, D.J.,  Nimroozi, R. dan Omidian, H. 2013. Rheology in Pharmaceutical Formulations- A Perspective. Journal of Develop Drugs. Vol. 2(2): 108-114.

National Center for Biotechnology Information. 2018. What is Rheology?. Tersedia online di https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5811736/#:~:text=Rheology%20is%20the%20science%20of%20measurement%20of%20deformation.,like%20to%20soft%2Dsolid%20behaviour. [Diakses pada tanggal 5 Mei 2021 pukul 06.24 WIB].

Singh, A. P., Roye, N., Hedman, K. 2007. Powder Rheology Using A Novel Friction Tool Measuring System. American Laboratory News. 39(13) : 6-7.

Sinila, S. 2016. Modul Bahan Ajar Cetak Farmasi: Farmasi Fisik. Jakarta: Kementerian Kesehatan Republik Indonesia.

Smith, R.S. dan Glasscock. 2020. Measurements of The Rheological Properties of Standard Reference Material 2490 using an in-line micro-Fourier Rheometer. Tersedia online di: https://www.researchgate.net/publication/239896368_Measurements_of_the_rheological_properties_of_standard_reference_material_2490_using_an_in-line_micro-Fourier_rheometer. [Diakses pada tanggal 5 Mei 2021 pukul 07.40 WIB]

Swastini, D.A., Yanti, N.L.G.T., Udayana, N.K., Desta, I.G.A.G.P.C., Arisanti, C.I.S. dan Wirasuta, I.M.A.G. 2015. Uji Sifat Fisik Cold Cream Kombinasi Ekstrak Kulit Buah Manggis (Garcinia mangostana L.), Daun Binahong (Anredera cordifolia), Herba Pegagan (Centella asiatica) sebagai Antiluka Bakar. Jurnal Farmasi Udayana. Vol. 4(2): 48-52.

Penulis

Nurfadilah Yusuf¹⁷⁰¹⁴⁰, Rika Rahmi Kamilah¹⁷⁰⁰¹⁵, Annisa Muthmainnah²⁰⁰⁰⁶⁷, Ahda Salsabila²⁰⁰⁰²¹, Nur Aini Fitriyah ¹⁹⁰⁰⁷⁵, Mutiara Putri Utami¹⁷⁰⁰⁶⁰, Fazrina Pratiwi¹⁷⁰¹³¹, Firda Riska Rahayu¹⁷⁰¹⁵⁰, Raisya Safitri R¹⁷⁰¹⁵⁵

Program Studi Farmasi, Fakultas Farmasi, Universitas Padjadjaran, Jatinangor, Jawa Barat, Indonesia