Freeze Drying merupakan metoda pengawetan produk pangan agar dihasilkan produk yang memiliki stabilitas pada strukturnya baik secara kimiawi ataupun biologi. Sistem yang terdapat dalam Freeze Dryer (alat/mesin Freeze Drying) pun tentu sangat kompleks. Saat ini banyak industri yang menggunakan metoda ini, tidak hanya bahan pangan, tetapi juga bisa untuk bidang farmasi dan boiteknologi, dekorasi, makanan astronout, penyimpanan dokumen, dll.
1. SISTEM FREEZE DRYING
UNIT PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN
VAKSIN
PT BIO FARMA (PERSERO)
Oleh :
Fani Fadillah Hakim
111611051
2. LIOFILISASI / FREEZE DRYING
Metode pengawetan produk dengan cara dibekukan
kemudian dikeringkan (disublimasikan) dengan cara divakum
Menghasilkan produk yang awalnya berfasa liquid menjadi
produk padat tanpa mengandung air
Mempertahankan produk (vaksin) agar diperoleh kestabilan
strukturnya, baik kimia atau biologinya.
3. FASA DIAGRAM AIR
Pada triple point : fasa padat,
cair dan gas berada pada titik
kesetimbangan
Untuk freeze drying,
membutuhkan keadaan di
bawah triple point dimana
molekul air berubah fasa dari
padat ke gas tanpa melalui fasa
cair.
4. VAKSIN ??
Vaksin adalah sebuah senyawa antigenic, untuk
merangsang terbentuknya kekebalan (imunitas)
tubuh terhadap virus/penyakit.
5. JENIS VAKSIN
Vaksin virus :
Vaksin Campak, Vaksin Oral Polio, dan
Vaksin Hepatitis
Vaksin bakteri:
Vaksin DPT, Vaksin TT, Vaksin DT, dan
Vaksin BCG
6. PROSES UTAMA FREEZE DRYING
Proses
Utama
Loading
Freezing
Evacuation
Drying
Primary
SecondaryPRT
Pre-
Aeration
Aeration
7. Evacuation &
door locking
First aeration
Wash
Condenser
Wash
Chamber
zone1
Wash
Chamber
zone 2 (Part 1)
Final drainDryingUnlock door
Final Aeration Failure Drain
10. FREEZING
Temperatur produk diturunkan dan dibekukan
hingga mencapai suhu yang dianjurkan (di bawah
eutectic point)
Menghasilkan bentuk kristal pada produk
Membutuhkan temperatur yang sangat rendah
12. PRIMARY DRYING
Menghilangkan pelarut dari produk beku dengan
cara sublimasi
Tekanan chamber diturunkan dan dievakuasi
(divakum) dengan pompa vakum
Temperatur chamber dinaikkan dengan
menggunakan heater untuk mempercepat
pengeringan
Bukan untuk meningkatkan suhu produk
13. SECONDARY DRYING
Memastikan bahwa moisture content pada produk
benar-benar hilang
Temperatur shelf saat secondary drying lebih tinggi
dari temperatur saat primary drying
Tekanannya lebih rendah dari proses primary
drying untuk membantu desorpsi uap air
15. PRT (PRESSURE RISE TEST)
Disebut juga moisture test
Memperhatikan tekanan di chamber untuk
menentukan jumlah air yang masih tertinggal di
dalam produk
16. PRE-AERATION DAN AERATION
Peningkatkan tekanan
chamber untuk proses
stoppering
Meggunakan nitrogen
atau sterile air
Meningkatkan tekanan
chamber dengan sterile
air
Pre - Aeration Aeration
17. KOMPONEN DAN SISTEM
Chamber
Ruang kondenser
Sistem refrigerasi
Sistem vakum
Sistem sirkulasi
Sistem hidrolik
Sistem pneumatik
Sistem kontrol
Sistem Utama
Komponen utama
20. PENGKURAN RUANG KONDENSER
Contoh :
bahan vaksin di-filling = 2 ml = 2 x 10-3
liter, kapasitas chamber 6000 vial total liquid =
12 liter
Waktu primary drying : 44 jam
Rata-rata pengerigan = 12/44 =
21. SISTEM REFRIGERASI
Mensirkulasikan dan mendinginkan media termal
(refrigeran)
Mendinginkan ruang kondenser dan shelf
Menghilangkan kalor dari produk dan juga
membekukannya hingga temperatur yang
ditentukan
27. ALAT EKSPANSI
Fungsi :
-mengatur laju aliran refrigeran yang akan masuk
ke evaporator
- menurunkan tekanan liquid refrigeran dari
kondenser
- menjaga beda tekanan antara sisi tekanan tinggi
dan sisi tekanan rendah
TXV
28. EVAPORATOR
Fungsi :
- terjadi penyerapan kalor oleh refrigeran
- mengubah fasa liquid refrigeran menjadi uap/gas
Plate Heat Exchanger
(PHE)
Ruang Kondenser
29. REFRIGERAN
Merupakan media perpindahan kalor
Menyerap atau membuang kalor dari dan ke
lingkungan
Refrigeran primer dan refrigeran sekunder
R404a
Silicone oil
30. REFRIGERAN / FLUIDA TERMAL
R404a
- sebagai refrigeran utama (primer)
- mendinginkan ruang kondenser dan silicone oil
Silicone Oil
- sebagai refrigeran sekunder
- mendinginkan shelf di chamber
- menghantarkan penambahan kalor dengan
bantuan heater sehingga suhu shelf dapat diatur
31. SISTEM VAKUM
Vakum = volume ruang
dimana tekanannya
lebih kecil dari tekanan
atmosferik
Mengevakuasi
chamber dan ruang
kondenser
Sangat penting
terutama pada tahap
drying
Komponen :
- Pompa vakum
- Pirani (sensor
vakum)
Pompa vakumPirani gauge
32. SISTEM SIRKULASI
Mensirkulasikan media termal untuk mengatur temperatur shelf
R404a
Silicone oil
heater
Pompa
sirkulasi
HE
Unit
refrigerasi
34. SISTEM HIDROLIK
memanfaatkan suatu zat cair, biasanya oli, untuk
menghasilkan gerakan mekanis
digunakan untuk menggerakan shelf pada chamber
dan main valve/mushroom valve yang terletak di
antara kondenser dan chamber serta untuk proses
stoppering pada vial produk
35. SISTEM PNEUMATIK
Bekerja berdasarkan udara yang dimampatkan
untuk menghasilkan gerak mekanik
untuk menutup kunci pintu pada
chamber, directional solenoid valve, dan katup-
katup lain dengan pengaturan tekanan
36. SISTEM KONTROL
merupakan sistem pengendali dan bertugas
memerintah segala sistem yang terdapat pada
freeze dryer
PC (Personal Computer) dan PLC (Progammable
Logic Control)
38. TROUBLE SHOOTING
Tekanan discharge tinggi
Cek water cooled ke kondensor
Cek kondensor
Refrigerant overcharge
39.
40. Maintenance
Harian
Sistem
Refrigerasi
Cek level oli pada
kompresor dan
diantara ¼ dan ¾
pada oli indikator
ketika bekerja dan
berwarna
transparan
Cek refrigerasi
pressure gauge
Semua valve pada
motor cooling sirkuit
terbuka dan cooling
water mengalir ketika
kompressor screw
bekerja.
Sistem
Sirkulasi
semua pipa
bekerja.
Pompa sirkulasi
bekerja dan
periksa pompa
berjalan halus
Cek level oil pada
tank
silicon, diantara
high dan low sight
glass level
Sistem Hidrolik
Pastikan oli hidrolik
diatas garis batas
peringatan pada oli
indikator.
Pastikan unit
motor hidrolik
berjalan halus.
Sistem Vakum
Jalankan pompa
dan pastikan
pompa bekerja
dengan halus
tanpa noise yang
berlebih
Level oli harus
diatas level
minimum. Idealnya
¾ pada indikator
Sistem
Pneumatik
Periksa operasi
dari control
pressure switches.
Periksa kondisi
kerja dari
interconnecting
pipe
Sistem Kontrol
Periksa probe dan
electrical
connections
41. Maintenance Mingguan
Sistem Sirkulasi
Periksa sirkuit shelf oil header tank air
filter, untuk menghilangkan lembab
menggunakan silica gel. Silica gel
berwarna biru ketika baru dan pink
ketika telah saturasi. Ganti filter
sebelum saturasi..
42. Maintenance Bulanan
Sistem Kontrol
Ganti kertas
recording dan pita
print jika
diperlukan
Cleaning sistem
Ganti filter steril
jika diperlukan
Shelf stuck
Cek setiap nut
yang telah dipakai
untuk mengangkat
shelf stuck.
43. Maintenance Tahunan
Sistem Vakum
Ganti gear box oil untuk
pengeringan.
Bersihkan oil indikator
untuk pompa rotary.
Lumasi bracket untuk
pompa booster.
Drain sistem
Tambahan pelumasan oli
untuk LRP.
Sistem kontrol
Kalibrasi vacum gauge
dan pressure gauge
Kalibrasi temperature
probe sirkuit
Sistem Refrigerasi
Ganti refrigerant oil, filter
dry, oil filter (screw
compressor), bersihkan
strainer, periksa valve
plate. Periksa
kebocoran.
44. Kelebihan Kekurangan
Struktur produk stabil Biaya produksi tinggi
Produk berkualitas tinggi Penggunaan energi
yang besar
Produk lebih steril Jangka waktu produksi
lama
Produk dapat dilarutkan
kembali dengan pelarut
Perlu tenaga ahli
46. KESIMPULAN & SARAN
Mesin freeze dryer memiliki sistem yang
kompleks, namun yang paling utama adalah sistem
refrigerasi dan sistem vakum
Kontrol tekanan dan temperatur merupakan dasar
freeze drying
Agar performa mesin tetap terjaga dalam kondisi
baik, perlu dilakukan pemeliharaan yang tepat dan
berkala
Diperlukan pengetahuan, keahlian dan
keterampilan khusus untuk mengelola freeze drying
(tenaga ahli perlu)
Suplai listrik perlu diperhatikan dan dipastikan stabil
agar mesin berjalan optimal