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