Download - Freeze Drying
SISTEM FREEZE DRYING
UNIT PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN VAKSINPT BIO FARMA (PERSERO)
Oleh :
Fani Fadillah Hakim
111611051
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.
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.
VAKSIN ??
Vaksin adalah sebuah senyawa antigenic, untuk merangsang terbentuknya kekebalan (imunitas) tubuh terhadap virus/penyakit.
JENIS VAKSIN
Vaksin virus :Vaksin Campak, Vaksin Oral Polio, dan Vaksin Hepatitis
Vaksin bakteri:Vaksin DPT, Vaksin TT, Vaksin DT, dan Vaksin BCG
PROSES UTAMA FREEZE DRYING
Proses Utama
Loading
Freezing
Evacuation
Drying
Primary
SecondaryPRT
Pre-Aeration
Aeration
CIP (Cleaning in Place)
Evacuation & door locking First aeration Wash
Condenser
Wash Chamber
zone1
Wash Chamber
zone 2 (Part 1)Final drainDryingUnlock door
Final Aeration Failure Drain
SIP (Sterilization in Place)
Evacuation & door locking
Steam purging Steaming Filter drying
System drying
Condenser coolingShelf coolingUnlock door
Final Aeration Failure Drain
LOADING
Penyeragaman temperatur shelf (sesuai produk yang di-freeze dry)
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
EVACUATION
Tekanan chamber mulai diturunkan Langkah awal pengeringan (drying)
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
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
step 1 step 2 step 3 step 4 step 5 step 6 step 7 step 8
Grafik Siklus Freeze Drying
T (ᵒC)
time
Tem
pera
tur
(ᵒC
)
primary drying
secondary drying
loading
freezing
PRT (PRESSURE RISE TEST)
Disebut juga moisture test Memperhatikan tekanan di chamber untuk
menentukan jumlah air yang masih tertinggal di dalam produk
PRE-AERATION DAN AERATION
Peningkatkan tekanan chamber untuk proses stoppering
Meggunakan nitrogen atau sterile air
Meningkatkan tekanan chamber dengan sterile air
Pre - Aeration Aeration
KOMPONEN DAN SISTEM Chamber Ruang kondenser Sistem refrigerasi Sistem vakum Sistem sirkulasi Sistem hidrolik Sistem pneumatik Sistem kontrol
Sistem Utama
Komponen utama
CHAMBER menyimpan produk selama proses freeze
drying
RUANG KONDENSER Menangkap uap air (cold trap)
Ruang kondenserchamber
koil
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 =
SISTEM REFRIGERASI
Mensirkulasikan dan mendinginkan media termal (refrigeran)
Mendinginkan ruang kondenser dan shelf Menghilangkan kalor dari produk dan juga
membekukannya hingga temperatur yang ditentukan
SISTEM REFRIGERASI
KOMPRESOR Fungsi :
- mensirkulasikan refrigeran dalam sistem- meningkatkan tekanan dan temperatur uap refrigeran yang berasal dari evaporator
KOMPRESOR TORAK (RECIPROCATING)
KONDENSER Fungsi :
- terjadi pembuangan kalor dari refrigeran- mengubah fasa uap refrigeran menjadi cair (kondensasi)
Water cooled condenser
WATER COOLED CONDENSER
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
EVAPORATOR Fungsi :
- terjadi penyerapan kalor oleh refrigeran- mengubah fasa liquid refrigeran menjadi uap/gas
Plate Heat Exchanger (PHE)
Ruang Kondenser
REFRIGERAN
Merupakan media perpindahan kalor Menyerap atau membuang kalor dari dan ke
lingkungan Refrigeran primer dan refrigeran sekunder
R404aSilicone oil
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
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
SISTEM SIRKULASI Mensirkulasikan media termal untuk mengatur
temperatur shelf
R404a
Silicone oil
heater
Pompa sirkulasi
HE
Unit refrigerasi
SISTEM SIRKULASI
Expansion Tank
Untuk menampung silicone oil (sebagai receiver)
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
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
SISTEM KONTROL merupakan sistem pengendali dan bertugas
memerintah segala sistem yang terdapat pada freeze dryer
PC (Personal Computer) dan PLC (Progammable Logic Control)
MAINTENANCE & TROUBLE SHOOTINGSistem Freeze Drying
TROUBLE SHOOTING
Tekanan discharge tinggi Cek water cooled ke kondensor Cek kondensor Refrigerant overcharge
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
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..
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.
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.
Keunggulan dan Kelemahan
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
APLIKASI FREEZE DRYING
Farmasi & bioteknologi
dekorasi makanan
minuman
dokumen
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
TERIMA KASIH