Seminar Nasional TREnD Technology of Renewable Energy and Development FTI Universitas Jayabaya Juni 2022 Perancangan Mikro-Ekstruder Untuk Pembuatan Calcium Alginat Mikrokapsul Berbasis Pristaltic Pump Reza Diharja.
Achmad Zulfadly.
Sriwiji Lestari.
dan Lukman Nulhakim2,*) .
Teknik Elektro.
Fakultas Teknologi Industri Universitas Jayabaya .
Teknik Kimia.
Fakultas Teknologi Industri Universitas Jayabaya *) Corresponding author: Lukman.
st@gmail.
Abstract Microencapsulation was used for pharmaceutical industry processes in the 1930s.
Pharmaceutical processes involve solids, liquids, and even gases being enclosed in a polymeric material around a substance producing tiny droplets of a solid or liquid material.
Polymers are used to protect substances from the environment.
A standard method for encapsulation using calcium alginate polymer is extrusion using a syringe pump.
However, this process cannot produce large-scale capsules.
Due to the limited capacity for holding alginate in the syringe pump, in this study, a peristaltic pump was used in the encapsulation process system to increase production capacity to a greater extent.
The drop rate of sodium alginate is regulated by adjusting the speed of the peristaltic pump motor using a potentiated input processed in the Arduino Uno R3 microcontroller.
The height of the syringe is adjusted by a DC The level of the sodium alginate solution is controlled by the load cell.
The micro-extruder for manufacturing calcium alginate microcapsules can be made using a peristaltic pump where the optimal height distance between the needle and the solution is a maximum of 5 cm and for optimal RPM is 12 RPM.
The maximum size of the resulting capsule radius is 3.
14 mm.
Abstrak Mikroenkapsulasi digunakan untuk proses industri farmasi pada tahun 1930-an.
proses farmasi melibatkan padat, cair dan bahkan gas yang akan ditutup dalam bahan polimer di sekitar zat yang menghasilkan tetesan kecil zat padat atau bahan cair.
Polimer digunakan untuk melindungi zat dari lingkungan.
Metode yang umum untuk proses enkapsulasi menggunakan polymer kalsium alginat adalah ektruksi menggunakan syringe pump.
Namun proses ini tidak dapat memproduksi kapsul skala besar.
Karena keterbatasan kapasitas penampuangan alginat dalam syringe pump.
Pada penelitian ini peristaltic pump digunakan pada sistem proses enkapsulasi untuk meningkatkan kapasitas produksi lebih besar.
Kecepatan tetesan sodium alginat di atur dengan mengatur kecepatan motor peristaltic pump dengan menggunakan input potensio yang di proses di mikrokontroler arduino uno R3.
Ketinggian jarum suntik diatur dengan Motor DC.
Level ketinggian larutan sodium alginat dikontrol oleh load cell.
Alat mikro-ekstruder untuk pembuatan kalcium alginat mikrokapsul dapat di buat menggunakan peristalistic pump dimana jarak ketinggian optimal antara jarum dengan larutan maksimal 5 cm dan untuk RPM optimal adalah 12 RPM.
Ukuran optimum jari - jari kapsul yang dihasilkan dengan ukuran sebesar 3,14 mm.
Kata kunci : Pristaltic Pump.
Microcapsule.
Calcium Alginate.
Extruder.
TREnD - Technology of Renewable Energy and Development Reza Diharja et al / Seminar Nasional TREnD .
2022 halaman depan Ae halaman belakang PENDAHULUAN Enkapsulasi didefinisikan sebagai teknologi pengemasan padatan, larutan, gas dalam sebuah bahan .
kapsul yang bisa melepaskan kandungan didalamnya pada kondisi tertentu .
Bahan itu digunakan untuk melindungi zat dari lingkungan sekitarnya.
Pada tahun 1931, gelatin digunakan untuk mengenkapsulasi obat obatan berdasarkan teknik koaservasi .
Berbagai teknik telah dikembangkan untuk menghasilkan ukuran kapsul, komposisi, dan fungsinya yang berbeda .
,6,.
Metode ektruksi adalah salah satu dari teknik populer yang digunakan untuk membentuk mikrokapsul dalam jumlah besar .
Metode ektruksi melalui sebuah kapiler kaca dapat menghasilkan butiran dengan mudah tetapi butiran yang dihasilkan agak besar .
-1000 Tegangan tinggi dan kontrol laju aliran diterapkan pada konduktif nozzle jarum suntik untuk mengurangi ukuran tetesan.
Beberapa teknik lain didasarkan pada pemisahan fase dalam mikrofluida dan kontrol suhu tinggi untuk menghasilkan mikrokapsul.
Namun teknik ini membutuhkan kondisi yang ektrim untuk berhasil dalam produksi mikrokapsul.
Selain parameter kontrol untuk suhu dan pemisahan fase, mikroenkapsulasi juga dapat ditingkatkan dengan seleksi bahan .
Mikro-ekstrusi adalah teknik sederhana yang digunakan untuk enkapsulasi sel, obat dan zat makanan .
Untuk teknik mikroekstrusi, butiran mikro atau mikrokapsul sebelumnya dapat digunakan untuk mengenkapsulasi sel .
, karena sederha dan stabilitasnya.
Jumlah yang besar dan konsisten dari mikrokapsul dapat diproduksi dengan menggunakan teknik ini.
Metode mikroekstrusi yang umum digunakan ekstrusi menggunakan Syringe pump.
Namun proses ini tidak dapat memproduksi kapsul sekala besar.
Karena keterbatasan kapasitas penampuangan alginat dalam syringe pump.
Pada penelitian ini peristaltic pump digunakan pada sistem proses enkapsulasi untuk meningkatkan kapasitas produksi lebih besar.
METODE PENELITIAN
Pembuatan Larutan Sodium Alginat dan Kalsium Klorida Untuk membuat larutan soduium alginate adalah dengan menimbang padatan sodium alginat seberat 1 gram dan dimasukkan ke dalam gelas beker 100 mL, ditambahkan air sebanyak 100 mL kemudian dihomogenkan dengan magnetic stirrer dan didiamkan selama 1 jam untuk memungkinkan deaerasi.
Sedangkan untuk membuat larutan CaCl2 yang dilakukan adalam menimbang CaCl2 sebanyak 2,775 gr, selanjut nya, padatan CaCl2 di larutkan dengan dalam 100 mL aquadest dalam gelas beker .
Pembuatan Alat Mikro-Ekstruder Alat dibuat mengikuti rangkaian seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.
Alat MikroExtruder ini terdiri dari tiga komponen utama yaitu rangkaian Syringe Pump yang berfungsi untuk mengatur debit larutan kalsium alginate yang diekstruksi ke dalam larutan CaCl2.
Rangkaian Dinamo DC yang berfungsi untuk mengatur ketinggian jarum suntik (Gambar 3 )dan Rangkaian Load Cell yang berfungsi sebagi pengendali ketinggian larutan Sodium Alginate dalam wadah kaca (Gambar .
Tahapan penggunaan alat adalah sebagai berikut:
Pastikan power supplay terhubung ke box kontrol (Gambar 1.
dan kontrol peristaltic pump (Gambar 1.
Atur Ketinggian jarum suntik (Gambar 1.
dengan Menggerakan Motor Dc (Gambar 1.
Dengan cara menekan tombol yang ada di box kontrol (Gambar 1.
box kontrol terdiri dari komponen Push Button sebagai Input (Gambar 3.
Arduino sebagai Kontroler (Gambar 3.
Motor Driver (Gambar 3.
Motor DC Sebagai Output nya (Gambar 3.
TREnD - Technology of Renewable Energy and Development Reza Diharja et al / Seminar Nasional TREnD .
2022 halaman depan Ae halaman belakang Atur debit larutan sodium alginat yang keluar dari jarum suntik (Gambar 1.
dengan cara mengatur kecepatan pada Pristaltic Pump .
-60 RPM) (Gambar 1.
Pristaltic Pump yang terdiri dari Potentiometer sebagai Input nya (Gambar 2.
3 ) dan Arduino Uno Sebagai Kontroler (Gambar 2.
Motor Driver(Gambar 2.
dan Motor Dc Pristaltic Pump (Gambar 2.
Sebagai Akuator.
Dan perubahan RPM akan di munculkan dalam layar LCD 16,2 (Gambar 2.
Selanjutnya tunggu sistem bekerja kemudian saring mikrokapsul yang berada di dalam Gelas Beaker (Gambar 1.
untuk di ambil fotonya.
Gambar 1.
Rangkaian Alat Mikro-Ekstruder Gambar 2.
Rangkain Kontrol Peristaltic pump TREnD - Technology of Renewable Energy and Development Reza Diharja et al / Seminar Nasional TREnD .
2022 halaman depan Ae halaman belakang Gambar 3.
Rangkaian Box Kontrol untuk Motor DC dan Load Cell Pembuatan Progam Arduino Uno yang digunakan diprogram menggunakan Software Arduino Ide.
Algoritma program untuk Rangkaian Pristaltic Pump.
Motor Dc dan Load Cell dapat dilihat pada Gambar 46.
Gambar 4.
Flowchart Kontrol Peristaltic Pump TREnD - Technology of Renewable Energy and Development Reza Diharja et al / Seminar Nasional TREnD .
2022 halaman depan Ae halaman belakang Gambar 5.
Flowchart Load Cell Gambar 6.
Flowchart Kontrol Ketinggian TREnD - Technology of Renewable Energy and Development Reza Diharja et al / Seminar Nasional TREnD .
2022 halaman depan Ae halaman belakang HASIL DAN PEMBAHASAN Pada penelitian ini, alat mikrokapsul berbasis Perstaltic Pump berhasil dibuat seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.
Bentuk mikrokapsul yang dihasilkan bergantung dari jarak jarum suntik dengan larutan CaCl2, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.
Ketika tetesan sodium alginat masuk kedalam larutan CaCl2, maka akan terjadi cross link dan terbentuklah butiran kalsium alginate .
Pada Tabel 1, ketika jarak antara larutan CaCl2 dengan jarum suntik adalah 6 cm, bentuk butiran kalsium alginate berbentuk air mata dan dibawah 5 cm berbentuk bulat sempurna.
Hal ini serupa yang ditunjukkan oleh chan et al .
dalam penelitiannya, bentuk butiran alginate bergantung terhadap jarak permukaan larutan CaCl2 dengan jarum suntik.
Gambar 7.
Mikro-Ekstruder Mikrokapsul Berbasis Peristaltic Pump TREnD - Technology of Renewable Energy and Development Reza Diharja et al / Seminar Nasional TREnD .
2022 halaman depan Ae halaman belakang Tabel 1.
Foto mikrokapsul berdasarkan perbedaan jarak jarum suntik dengan larutan CaCl2 Jarak Ketinggian Larutan CaCl2 dengan Jarum .
Foto TREnD - Technology of Renewable Energy and Development Reza Diharja et al / Seminar Nasional TREnD .
2022 halaman depan Ae halaman belakang Kecepatan putaran dinamo Perstaltic Pump mempengaruhi pola aliran dari larutan sodium alginat ketika keluar dari jarum suntik seperti yang di tunjukkan oleh Gambar 8.
Pada kecepatan 12 RPM (Gambar 8.
dihasilkan tetasan larutan sodium alginat sehingga dihasilkan butiranbutiran kalsium alginat.
Pada kecepatan 60 RPM (Gambar 8.
tidak dihasilkan tetesan melainkan semburan, sehingga butiran alginat tidak tebentuk.
Gambar 8.
Bentuk aliran dengan variasi kecepatan 12 RPM.
dan 60 RPM .
Gambar 9.
Distribusi Jari Ae Jari Butiran Kalsium Algiante TREnD - Technology of Renewable Energy and Development Reza Diharja et al / Seminar Nasional TREnD .
2022 halaman depan Ae halaman belakang Pada penelitian ini jari Ae jari mikrokapsul yang dihasilkan beranekaragam dimana distribusi Jari mikrokapsul dapat dilihat pada Gambar 9.
Jari Ae jari butiran kalsium alginate terkecil yang dihasilkan adalah 2,9 mm dan terbesar adalah 3,39 mm, dimana rata Ae rata ukuran butir yang dihasilkan sebesar 3,14 mm.
Gambar 10.
Grafik hubungan volume air terhadap berat yang di baca oleh load cell Level ketinggian/volume lakuran sodium alginat dalam wadah kaca dijaga agar tidak kurang dari 200 mL yang bertujuan untuk menjaga ketersedian laruan sodium alginat tidak habis.
Karena densitas larutan sodium alginat konstan, maka level ketinggan/volume larutan akan berbanding lurus dengan berat larutan seperti yang ditunjukkan pada gambar 10.
Berat larutan sodium laginat dibaca oleh load cell yang terhungung dengan dengan alat korntrol .
rduino un.
Ketika berat yang terbaca 210 gr .
mL) maka arduino akan memberikan data output untuk menyalakan Ketika buzzer berbunyi merupakan tanda untuk operator mengisi wadah kaca.
KESIMPULAN
Alat mikro-ekstruder untuk pembuatan calcium alginat mikrokapsul dapat di buat menggunakan Pristaltic Pump dimana jarak ketinggian optimal antara jarum dengan larutan maksimal 5 cm dan untuk RPM optimal adalah 12 RPM Ukuran optimum jari - jari kapsul yang dihasilkan dengan ukuran sebesar 3,14 mm.
UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan terimakasih peneliti samapaikan kepada Laboratorium OTK dan Laboratorium Sistem Kontrol Otomasi FTI-UJ karena telah memberikan fasilias pada penelitian ini.
TREnD - Technology of Renewable Energy and Development Reza Diharja et al / Seminar Nasional TREnD .
2022 144 - 153
DAFTAR PUSTAKA