PENENTUAN NILAI HLB BUTUH MINYAK DENGAN JARAK HLB LUAS DAN SEMPIT

I.                   Tujuan Percobaan          :

·           Menghitung jumlah golongan surfaktan yang digunakan dalam pembuatan emulsi.

·           Membuat emulsi dengan mengunakan emulgator golongan surfaktan.

·           Mengevaluasi ketidakstabilan suatu emulsi.

·           Menentukan HLB butuh minyak yang digunakan dalam pembuatan emulsi.

II.                Teori Umum                    :

A.    Defenisi Emulsifikasi

Emulsifikasi merupakan proses pembentukan emulsi pada suatu sediaan farmasi(susanti.2008) . Terdapat beberapa pengertian tentang emulsi, yaitu :

1.         Menurut FI III : 9

 Emulsi adalah sediaan yang mengandung bahan obat cair atau cairan obat terdispersidalam cairan pembawa distabilkan dengan zat pengemulsi atau surfaktan yang cocok.

2.         Menurut FI IV : 6

 Emulsi adalah sistem dua fase dimana salah satu cairannya terdispersi dalam cairanyang lain dalam bentuk tetesan-tetesan kecil.

3.         Menurut Ensyclopedia : 138

 Umumnya digambarkan sebagai sistem heterogen, terdiri dari dua cairan yang tidak bercampur. Satu diantaranya didispersikan secara seragam sebagai tetesan kecil dalamcairan lain.

4.         Menurut Formularium Nasional : 412

Emulsi adalah sediaan berupa campuran terdiri dari dua fase cairan dalam sistemdispersi; yang satu terdispersi sangat halus dan merata dalam fase cairan lainnya;umumnya dimantapkan dengan zat pengemulsi.

Dalam bidang farmasi, emulsi biasanya terdiri dari minyak  dan air. Berdasarkan fasa terdispersinya dikenal dua jenis emulsi, yaitu :

a.       Emulsi minyak dalam air, yaitu bila fasa minyak, terdispersi di dalam fasa air

b.      Emulsi air dalam minyak, yaitu bila fasa air terdispersi di dalam fasa minyak.

Zat pengemulsi (emulgator) merupakan komponen yang paling penting agar memperoleh emulsi yang stabil. Zat pengemulsi adalah PGA, tragakan, gelatin, sapodan lain-lain. Pada pembuatan emulsi, surfaktan juga dapat digunakan sebagai emulgator. Jika surfaktan yang digunakan sebagai emulgator maka dapat terbentuk suatu emulsi ganda (multiple emulsion). Sistem ini merupakan jenis emulsi air-minyak-air atau sebaliknya.   Mekanisme  kerja  emulgator  semacam  ini  berdasarkan  atas  kemampuannya menurunkan  tegangan  permukaan  air  dan  minyak  serta  membentuk  lapisan monomolecular pada permukaan globul fase terdispersi.

Beberapa zat pegemulsi yang umum digunakan :

Nama	Golongan	Tipe emulsi  yang terbentuk
Trietanolamin oleat	Zat aktif permukaan (anionic)	o/w (HLB = 12 )
N-setil   N-etilmorfolinum etosulfat	Zat aktif permukaan (anionic)	o/w (HLB = 25 )
Sorbiton monoleat	Zat aktif permukaan (anionic)	o/w (HLB = 4.3)
Polioksietilen   sorbiton monoleat	Zat aktif permukaan (anionic)	o/w (HLB = 15 )
akasia	Koloid hidrofilik	o/w
gelatin	Koloid hidrofilik	o/w
bentonit	Partikel padat	o/w
vagum	Partikel padat	o/w
Karbon hitam	Partikel padat	o/w

Ada 3 macam golongan emulgator  :

a.       Adsorpsi monomolekuler / surfaktan

b.      Adsorpsi molekuler

c.       Adsorpsi partikel padat

Adsorpsi monomolekuler / surfaktan

Secara kimia molekul surfaktan terdiri atas gugus polar dan non polar. Apabila surfaktan dimasukkan ke dalam sistem yang terdiri dari air dan minyak, maka gugus polar akan mengarah ke fase air sedangkan gugus non polar akan mengarah ke fase minyak. Surfaktan yang didominasi gugus polar akan cenderung membentuk emulsi minyak dalam air. Sedangkan jika molekul surfaktan lebih didominasi gugus non polar akan cenderung menghasilkan emulsi air dalam minyak. Metode  yang  dapat  digunakan  untuk  menilai  efisiensi  surfaktan  sebagai emulgator adalah Metode HLB (hydrophilic-lipophilic balance).

Griffin menyusun suatu skala ukuran HLB surfaktan yang dapat digunakan menyusun daerah efisiensi HLB  optimum untuk setiap fungsi surfaktan. Semakin tinggi nilai HLB  suatu surfakatan, sifat kepolarannnya akan meningkat. Disamping itu, HLB butuh minyak yang digunakan juga perlu diketahui. Pada umumnya nilai HLB butuh    suatu minyak adalah tetap untuk setiap emulsi tertentu dan nilai ini di tentukan berdasarkan  percobaan. Menurut Griffin, nilai HLB butuh setara dengan nilai HLB surfaktan yang digunakan untuk mengemulsikan minyak dengan air sehingga membentuk suatu emulsi yang stabil.

Contoh :

R/ paraffin cair 20% HLB 12

      Emulgator 5%

      Air ad 100%

Secara teoritis emulgator dengan HLB 12 merupakan emulgator yang paling cocok untuk pembuatan emulsi dengan formulasi diatas. Tetapi pada kenyataannya jarang sekali ditemukan surfaktan dengan HLB yang nilainya sama dengan nilai HLB butuh minyak fase minyak.oleh karena itu pengunaan kombinasi surfaktan dengan nilai HLB rendah dan tinggi akan memberikan hasil yang lebih baik.hal ini disebabkan karena dengan mengunakan kombinasi emulgator yang akan diperoleh nilai HLB butuh minyak, misalnya pada emulsi tersebut diatas mengunakan kombinasi tween 80 (HLB 15 dan span (HLB 4,3 ) diperlukan perhitungan jumlah masing-masing emulgator.jumlah tersebut dihitung melalui cara berikut :

Jumlah emulgator yang dibutuhkan = 5% x 100 g =5 g  

Misalkan jumlah tween 80 = a g, maka span 80 =(5- a) g

Persamaan :

( ax 15)+(5-a) x (4,3) =(5x12)

15a + 21,5 – 4,3 a = 60

10,7 a =38,5

a = 3,6

jadi,     jumlah tween 80 yang dibutukan        = 3,6 g

jumlah span 80 yang dibutuhkan        = (5-3,6) g =1,4 g

disamping itu, pengunaan kombinasi dua emulgator akan menghasilkan emulsi yang stabil karena terbentuknya lapisan monomolekuler yang lebih rapat pada permukaan globul.

Ketidakstabilan Emulsi

a.       Flokulasi dan Creming

Fenomena ini terjadi karena pengabungan partikel yang disebabkan oleh adanya energy bebas permukaa semata.sifatnya reversible.

b.      Pengabungan dan Pemecahan

koalesan dan  breaking. Pecahnya emulsi karena lapisan film yang meliputi partikel rusak dan butir minyak akan koalesen (menyatu). Sifatnya ireversibel (tidak bias diperbaiki).

c.       Berbagai Jenis Perubahan Kimia dan Fisika

Peristiwa kimia seperti penambahan alkhol,perubahan CaCl2. Peristiwa fisika, seperti pemanasan,peyaringan,pendiginan dan pengadukan.

d.      Inverse Fase

Peristiwa berubahnya sekonyong-konyong tipe emulsi w/o menjadi o/w atau sebaliknya dan sifat irreversible.

III.             Alat dan Bahan   :

Alat     1.      Lumping Dan Alu                                2.      Gelas Ukur                                       3.      Hotplate                                             4.      Gelas Beker                                        5.      Batang Pengaduk 6.      Thermometer

Bahan 1.       Minyak 2.      Aquadest 3.      Tween 4.      Span

IV.             Percobaan            :.

Penentuan HLB butuh minyak dengan jarak HLB lebar

R/ Minyak 30

Tween

30%

Span

Air ad 100

Dibuat emulsi dengannilai HLB butuh masing-masing 8,9,10,11,12,13.

Penentuan HLB butuh minyak dengan jarak HLB Sempit

Dari hasil percobaan di atas diperoleh nilai HLB butuh berdasarkan emulsi yang tampak relatif paling stabil. Misalnya nilai HLB butuhnya 9, maka untuk memperoleh nilai HLB butuh lebih akurat, perlu satu seri emulsi lagi dengan nilai HLB 8 sampai 10 dengan jarak HLB masing-masing 0,25.

V.                Prosedur Kerja   :

1.             Menghitung jumlah tween dan spa yang dibutuhkan untuk setiap nilai HLB butuh.

2.              Menimbang masing-masing minyak,air,tween,dan spa sejumlah yang dibutuhkan

3.              Mencampurkan minyak dengan spa,mencampurkan air dengan spa alu keduanya dipanaskan diatas tengas air suhu 60C

4.             Memasukkan campuran minyak kedalam campuran air didalam lumping dan segera diaduk menggunakan pengaduk selama 5 menit.

5.             Memasukkan emulsi kedalam gelas ukur dan  diberi tanda sesuai nilai HLB masing-masing.

6.              Tangga emulsi dalam tabung di usahakan sama dan mencatat waktu mulai memasukkan emulsi kedalam tabung. 

7.              Mengamati jenis emulsi dalam tabung diusahakan sama dan mencatat waktu mulai memasukkan emulsi kedalam tabung.

8.              Menentukan pada nilai HLB berapakah emulsi tampak relative paling stabil.

VI.             Hasil Percobaan dan Perhitungan         :

PERHITUNGAN

1.      Penentuan HLB butuh minyak dengan jarak HLB lebar

Kelompok 4 menghitung HLB 12

Jumlah emulgator yang dibutuhkan : 3 % x 100 g = 3 g

Minyak : 30 %

Air : add 100
Misalkan ; jumlah tween 80 HLB 15 = a g, Maka span 80 HLB 4,3 = (3-a) g

Persamaan :

(a x 15 ) + (3 - a) x 4,3 = 3 x 12

15 a + 12,9 – 4,3 a      = 36

                        10,7 a  = 23,1

                                a = 23,1  =  2,16 gram
                                      10,7

Jadi, jumlah Tween 80 yang dibutuhkan = 2,16 gram

Jumlah span 80 yang dibutuhkan = (3 – 2,16 ) gram = 0,84 gram

2.      Penentuan HLB butuh minyak dengan jarak HLB sempit

Kelompok 4 menghitung HLB 14,25

Jumlah emulgator yang dibutuhkan : 6 % x 100 g = 6 g

Minyak : 30 %
Air : add 100
Misalkan ; jumlah tween 80 HLB 15 = a g, Maka span 80 HLB 4,3 = (6 - a) g

Persamaan :
(a x 15 ) + (6 - a) x 4,3 = 6 x 14,25

15 a + 25,8 – 4,3 a = 85,5

                        10,7 a = 59,7

                                a = 59,7  = 5,58 gram
                                      10,7

Jadi, jumlah Tween 80 yang dibutuhkan = 5,58 gram

Jumlah span 80 yang dibutuhkan = (6 – 5,58 ) gram = 0.42 gram

Tabel Massa Tween dan Span yang dibutuhkan pada masing-masing nilai HLB butuh Jarak lebar

Nilai HLB	Massa Tween (gram)	Massa Span (gram)
9	1,3	1,7
10	1,6	1,4
11	1,9	1,1
12	2,2	0,8
13	2,4	0,6
14	2,7	0,3

Tabel Massa Tween dan Span yang dibutuhkan pada masing-masing nilai HLB butuh Jarak sempit

Nilai HLB	Massa Tween (gram)	Massa Span (gram)
13,25	5	1
13,5	5,2	0,8
13,75	5,3	0,7
14,25	5,6	0,4
14,5	5,7	0.3
14,75	5,9	0,1

HASIL PENGAMATAN

1.      Penentuan HLB butuh minyak dengan jarak HLB lebar (menggunakan data anak kelas A)

Dengan komposisi : Emulgator 6 %, Minyak 30 % dan Air add 100 %

Hari	HLB Butuh Minyak
	10	11	12	13	14	9
1	-	-	-	-	-	-
2	-	-	-	-	-	-
3	50,6 ml	59,2 ml	45 ml	44 ml	50,5 ml	50,2 ml
4	52,1 ml	59,2 ml	47 ml	44,5 ml	50,5 ml	50,6 ml
5	52,5 ml	59,6 ml	51 ml	44,5 ml	51 ml	50,6 ml
6	52,8 ml	60,3 ml	51,5 ml	44,5 ml	51 ml	50,6 ml

   

 Keterangan : Data letak batas antara lapisan pertama dan lapisan kedua.

HLB Butuh Minyak	Keterangan
10	Creaming langsung terjadi. Emulsi relatif tidak stabil.
11	Creaming langsung terjadi. Emulsi relatif tidak stabil.
12	Creaming langsung terjadi. Emulsi relatif tidak stabil.
13	Creaming langsung terjadi. Emulsi relatif tidak stabil.
14	Creaming lebih lama terjadi. Emulsi relatif stabil.
9	Creaming langsung terjadi dan panjang creaming lebih panjang di antara yang lain. Emulsi relatif paling tidak stabil.

2.      Penentuan HLB butuh minyak dengan jarak HLB sempit
Dengan komposisi : Emulgator 6 %, Minyak 30 % dan Air add 100

Hari	HLB butuh minyak
	13.25	13.5	13.75	14.25	14.5	14.75
1	B : 0-51 T : 51-56,5 A : 56,5-75	B: 0-38 T : 38-39 A : 39-75	B: 0-45,5 T : 45,5-46 A : 46-75	B : 0-45 T : 45-49 A : 49-75	B : 0-50 T : 50-51 A : 51-75	B: 0-48 T : 48-49,5 A :49,5-75
2	B: 0-51 T : 51-56,5 A : 56,5-75	B : 0-46 T : 46-49 A : 49-75	B : 0-46 T : 46-47,5 A : 47,5-75	B: 0-45 T : 45-49 A : 49-75	B: 0-50 T : 50-51 A : 51-75	B:0-48 T : 48-49,5 A :49,5-75
3	B : 0-51 T : 51-56,5 A : 56,5-75	B : 0-46 T : 46-49 A : 49-75	B : 0-47 T : 47-48,5 A : 48,5-75	B : 0-45,5 T : 45,5-50 A : 50-75	B : 0-50 T : 50-51 A : 51-75	B : 0-48 T : 48-49,5 A :49,5-75
4	B: 0-51,5 T : 51,5-56 A : 56-75	B: 0-46 T : 46-49 A : 49-75	B: 0-47l T : 47-48,5 A : 48,5-75	B: 0-45,5 T : 45,5-50 A : 50-75	B : 0-50 T : 50-51 A : 51-75	B : 0-48 T : 48-49,5 A :49,5-75
5	B : 0-51,5 T : 51,5-56 A : 56-75	B : 0-46 T : 46-49 A : 49-75	B : 0-47.5 T : 47,5-48,5 A :48,5-75	B : 0-44 T : 44-50 A :50-75	B : 0-51 T : 51-53 A : 53-75	B:0-49,5 T : 49,5-50 A :50-75

Keterangan : B : Bawah, T : Tengah, A : Atas

HLB Butuh Minyak	Keterangan
13,25	Creaming langsung terjadi. Emulsi relatif tidak stabil.
13,5	Creaming langsung terjadi. Emulsi relatif tidak stabil.
13,75	Creaming langsung terjadi. Emulsi masih relatif tidak stabil.
14,25	Creaming langsung terjadi. Emulsi relatif stabil.
14,5	Creaming lebih lama terjadi. Emulsi relatif tidak stabil.
14,75	Creaming lebih lama terjadi. Emulsi relatif tidak stabil.

VII.          Pembahasan                    :

            Pada percobaan kali ini digunakan surfaktan dengan kombinasi yaitu tween 80 dan span 80, oleh karena itu diperlukan nilai HLB (Hydrophylic – Lypopilic Balance) butuh minyak. HLB butuh minyak setara dengan HLB campuran surfaktan yang digunakan untuk mengemulsikan minyak sehingga membentuk emulsi yang stabil. HLB butuh minyak ini perlu ditentukan apabila emulsi menggunakan kombinasi surfaktan, jika hanya menggunakan satu jenis surfaktan tidak diperlukan nilai HLB butuh minyak. HLB butuh minyak harus berada di rentang nilai HLB kombinasi surfaktan. Pada prakktikum ini digunakan surfaktan tween 80 dengan nilai HLB 15 dan span 80 nilai HLBnya 4,3.

Pada percobaan emulsifikasi ini awalnya akan dibuat satu seri emulsi dengan nilai HLB butuh jaarak lebar yang masing-masing adalah 9,10,11,12,13, dan 14. Bahan yang digunakan adalah minyak dan air, sedangkan untuk emulgator digunakan emulgator kombinasi surfaktan yaitu Tween 80 dan Span 80.  Pencampuran Tween 80 dengan air karena nilai HLB Tween 80 relatif tinggi yaitu sebesar 15. Nilai HLB yang tinggi menunjukkan bahwa Tween 80 bersifat polar sehingga dapat bercampur dengan air yang bersifat polar. Sedangkan Span 80 dicampur dengan fase minyak, karena Span 80 memiliki nilai HLB yang lebih rendah yaitu 4,3 dan menunjukkan bahwa Span 80 bersifat non polar sehingga dapat bercampur dengan minyak.

Terbentuknya emulsi ditandai dengan berubahnya warna campuran menjadi putih susu. Setelah beberapa menit emulsi yang terbentuk dimasukkan ke dalam tabung sedimentasi dan diberi tanda sesuai dengan nilai HLB-nya. Tinggi emulsi dalam tabung diusahakan sama agar mempermudah dalam membandingkan kestabilan dari tiap emulsi. Selanjutnya, diamati ketidakstabilan emulsi yang terjadi selama 5 hari. Dari hasil pengamatan, setelah emulsi dipindahkan ke dalam tabung sedimentasi semua emulsi mengalami creaming. Terbentuknya creaming menandakan emulsi yang terbentuk tidak stabil. Creaming yang terbentuk mengarah ke atas.

Foto sediaan emulsi dengan HLB butuh dengan jarak jauh

Creaming berpotensi terhadap terjadinya penggabungan fase dalam yang sempurna. Jadi, semakin tinggi creaming yang terjadi, semakin besar pula potensi fase dalam untuk bergabung secara sempurna.

Dari data pengamatan dapat dilihat bahwa semua emulsi mengalami creaming sehingga dapat dikatakan tidak ada yang stabil. Tinggi creaming pada emulsi dengan HLB 9 jauh lebih tinggi dibandingkan tinggi creaming pada emulsi lainnya. Hal ini menunjukkan bahwa emulsi minyak oleum ricini dengan air pada HLB 9 paling tidak stabil jika dibandingkan dengan emulsi pada HLB lainnya. Sedangkan pada HLB 14 memiliki creaming yang lebih rendah dari pada yang lainnya. Hal ini menunjukkan pula bahwa emulsi pada HLB 14 yang paling stabil dibandingkan dengan yang lainnya.

Dari praktikum pertama diduga minyak X yang digunakan memiliki HLB butuh 14. Untuk memperjelas hasil emulsi, kembali dilakukan praktikum dengan menggunakan jarak HLB butuh dengan jarak pendek, dimana HLB yang digunakan mendekati HLB 14, yaitu HLB butuh masing-masing 13.25, 13.50, 13.75, 14.25, 14.5, dan 14.75.  setelah emulsi dibuat, masing-masing emulsi tetap mengalami creaming. Namun lama pembentukan masing-masing emulsi berbeda-beda. Yang paling lama mengalami creaming adalah  emulsi dengan nilai HLB butuh 14,25.

Foto sediaan emulsi dengan HLB butuh dengan jarak pendek

Tabung sedimentasi memiliki diameter yang berbeda-beda, sehingga kestabilan dapat dilihat pula dengan melihat kondisi warna emulsi. Pada HLB butuh 14,25 terlihat warna yang paling keruh diantara yang lain. Warna yang keruh ini menandakan bahwa masih terdapat globul-globul yang menyebar pada emulsi. Pada emulsi HLB 14,75 juga terlihat emulsi dengan warna keruh, namun pada bagian atasnya telah mengalami breaking. Sehingga dapat di simpulkan bahwa emulsi yang relatif stabil pada HLB butuh jarak sempit adalah emulsi dengan HLB 14,25.

Dari percobaan ini dibandingkan pula keadaan sediaan emulsi kelas A dan kelas B dengan sistem pengocokan berbeda. Kelas A menggunakan homogenizer dan kelas B menggunakan lumpang alu. Didapatkan sistem emulsi yang lebih stabil adalah emulsi yang menggunakan sistem pengocokan homogenizer.

VIII.       Kesimpulan                      :

Dari data pengamatan dan pembahasan diatas dapat disimpulkan bahwa :

ü  Untuk menentukan nilai HLB butuh minyak yang belum diketahui maka mencari HLBnya dengan cara melakukan percobaan dua kali, yaitu penentuan HLB minyak dengan jarak HLB lebar dan jarak HLB sempit.

ü  Emulsi dengan bahan air dan minyak oleum ricini menggunakan emulgator Tween dan Span 80 dengan HLB jarak lebar 9,10,11,12,13, dan 14 tidak stabil karena mengalami creaming, dimana creaming yang terbentuk mengarah ke atas.

ü  Diantara emulsi-emulsi yang diamati, emulsi yang paling tidak stabil adalah emulsi dengan HLB 9.

ü  Diantara emulsi-emulsi yang diamati, emulsi yang paling stabil adalah emulsi dengan HLB 14. Sehingga pada percobaan berikutnya ditentukan nilai HLB butuh minyak jarak sempit yang mendekati nilai HLB 14.

ü  Untuk nilai HLB jarak sempit, emulsi yang paling stabil yaitu pada nilai HLB butuh minyak 14,25.

ü  Semakin tinggi creaming yang terjadi, semakin besar pula potensi fase dalam untuk bergabung secara sempurna. Sehingga menunjukkan emulsi tersebut tidak stabil.

ü  Ketidakstabilan emulsi dapat terjadi karena penggunaan emulgator yang tidak sesuai, selain itu penurunan suhu yang tiba-tiba dapat menyebabkan emulsi menjadi tidak stabil. Penambahan air secara langsung dalam campuran juga mempengaruhi pembentukan emulsi yang tidak stabil.

ü  Kestabilan juga dipengaruhi oleh sistem pengocokan yang digunakan.

SUMBER :

Agoes, G. 2006. Pengembangan Sediaan Farmasi. Bandung: Penerbit ITB

Anief. Moh. 2000. Farmasetika. Gajah Mada University Press : Yogyakarta

Anonim a. 1979. Farmakope Indonesia Edisi III. Jakarta : Departemen kesehatan RI

Anonim b. 1995. Farmakope Indonesia Edisi IV. Jakarta : Departemen Kesehatan Republik Indonesia

Handbook Of Pharmaceutical Exipent hal.479 – 482

Handbook Of Pharmaceutical Exipent hal.591

http://www.perfspot.com/ Emulsi/ Diakses pada tanggal 8 Mei 2011

Ibnuhayyan. 2008. Emulsi. Diakses pada tanggal 8 Mei 2011

Martin, A et.al. 1993. Farmasi Fisika. Jakarta: Universitas Indonesia Press.