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

8. Evacuation
& door
locking
Steam
purging
Steaming Filter drying
System
drying
Condenser
cooling
Shelf coolingUnlock door
Final
Aeration
Failure Drain

9. LOADING
 Penyeragaman temperatur shelf (sesuai produk
yang di-freeze dry)

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

11. EVACUATION
 Tekanan chamber mulai diturunkan
 Langkah awal pengeringan (drying)

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

14. step 1 step 2 step 3 step 4 step 5 step 6 step 7 step 8
Temperatur(ᵒC)
time
Grafik Siklus Freeze Drying
T (ᵒC)
primary drying
secondary drying
loading
freezing

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

18. CHAMBER
 menyimpan produk selama proses freeze drying

19. RUANG KONDENSER
 Menangkap uap air (cold trap)
Ruang kondenser
chamber
koil

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

22. SISTEM REFRIGERASI

23. KOMPRESOR
 Fungsi :
- mensirkulasikan refrigeran dalam sistem
- meningkatkan tekanan dan temperatur uap
refrigeran yang berasal dari evaporator

24. KOMPRESOR TORAK (RECIPROCATING)

25. KONDENSER
 Fungsi :
- terjadi pembuangan kalor dari refrigeran
- mengubah fasa uap refrigeran menjadi cair
(kondensasi)
Water cooled condenser

26. WATER COOLED CONDENSER

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

33. SISTEM SIRKULASI
Expansion Tank
Untuk menampung silicone oil
(sebagai receiver)

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)

37. MAINTENANCE &
TROUBLE SHOOTING
Sistem Freeze Drying

38. TROUBLE SHOOTING
 Tekanan discharge tinggi
 Cek water cooled ke kondensor
 Cek kondensor
 Refrigerant overcharge

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

45. APLIKASI FREEZE DRYING
Farmasi & bioteknologi
dekorasi makanan
minuman
dokumen

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

47. TERIMA KASIH