FREEZE DRYING: TEKNOLOGI MASA DEPAN
PENGEMBANGAN INDUSTRI
Pendekatan metodis untuk pengeringan beku pertama kali dipublikasikan oleh Altmann pada tahun 1890 untuk persiapan jaringan biologis guna penelitian. Setelah beberapa variasi dalam menciptakan ruang hampa atau menurunkan konsentrasi uap air, Shackell-lah yang menggunakan pompa bertenaga listrik untuk menciptakan ruang hampa. Tival (1927) dan kemudian Elser (1934) mematenkan sistem pengeringan beku, dan membuat perbaikan pada konsep pembekuan dan kondensor.
Gambar 1. Kedokteran Perang Dunia II
Sumber: 1cold-com
Pentingnya pengeringan beku dalam industri menjadi jelas dalam Perang Dunia II, ketika plasma darah dan penisilin dalam jumlah besar harus tersedia di lapangan. Pada tahun 1950-an dan 60-an, ada banyak optimisme untuk penggunaan pengeringan beku secara luas untuk keperluan farmasi dan makanan. Namun karena, dengan pengeringan beku, waktu proses menjadi lama dan efisiensi energi rendah, industri makanan mengadopsi metode yang berbeda seperti pengeringan semprot. Metode ini cocok untuk produksi dalam jumlah besar – tetapi untuk aplikasi farmasi, pendekatan ini tidak cocok karena, di satu sisi, penyemprotan menghasilkan tegangan geser yang relatif tinggi, dan di sisi lain, dosis kecil dan akurat yang dibutuhkan per vial sulit dicapai dengan pengisian bubuk. Oleh karena itu, untuk keperluan farmasi, pengeringan beku dilakukan dalam wadah yang dilengkapi dengan sistem pengisian cairan yang akurat.
Pengembangan metode freeze drying selama bertahun-tahun mengalami evolusi dengan beberapa cara, antara lain:
- Optimalisasi proses dalam hal sistem pendinginan, komponen dan kontrol
- Tuntutan otoritas pengawas obat sehingga para peneliti memperhitungkan proses prediktif yang mengarah pada peralatan yang lebih andal, dukungan untuk pemrosesan aseptik, dan validasi proses.
- Kebutuhan dan akan adanya kondisi aseptis sehingga menyebabkan pengembangan sistem pemuatan otomatis yang meminimalkan campur tangan manusia.
- Yang paling baru ada adalah lembang FDA (Food and Drug Analysis) dari Amerika meluncurkan PAT (Process Analytical Technology) yang merupakan pengembangan dari proses pengukuran alat yang mengarah pada optimasi produksi.
MASA DEPAN FREEZE DRYING
Industri freeze drying saat ini masih belum marak karena konsumsi energinya masih terlalu besar. Terlebih, saat ini pemanasan global menjadi perhatian penting untuk membuat metode pengolahan makanan yang lebih hemat energi.
Gambar 2. Efesiensi freeze Drying
Sumber: Innovations in Pharmaceutical Technology Journal
Seperti yang terlihat pada gambar, melihat aspek energi yang digunakan, semakin banyak rak yang digunakan dalam sebuah alat pengeringan beku, maka semakin minimal pula penggunaan energinya. Pada gambar, area efektif (berjumlah 1, 10, 20, 30, dan 40) memiliki efesinsi yang meningkat seiring pertambahan jumlah. Terlebih, dalam dunia farmasi, fleksibilitas dan pengurangan ukuran batch freeze drying tengah menjadi kebutuhan.
Grafik tersebut (yang digambarkan dengan diagram merah dan hijau) menggambarkan energi terbuang selama pengeringan beku. Grafik yang juga sekaligus menggambarkan bahwa pengering yang lebih besar lebih efisien yang lebih kecil karena pembuangan dan penyerapan panas diolah dengan cara yang lebih efisien dan cepat. Selain itu penggunaan kompresor dingin yang tidak optimal merupakan penyumpang terbesar pemborosan.
Salah satu cara dari evolusi freeze drying yang dilakukan peneliti untuk meningkatkan efisiensi adalah dengan mengubah desain rak berongga yang akan disiram dengan cairan diatermal untuk menyediakan atau menjadi pembuangan panas bagi produk yang akan diolah. Hal ini menghasilkan jumlah baja tahan karat yang jauh lebih sedikit dan volume cairan diatermal yang lebih sedikit, sehingga energi yang dibutuhkan untuk mencapai suhu yang dibutuhkan pun berkurang. Keuntungan tambahannya adalah peningkatan homogenitas termal dan kekuatan mekanis rak.
Gambar 3. Rancangan Rak Freeze Drying
Sumber: Innovations in Pharmaceutical Technology Journal
PUSTAKA:
- Corver, J. (2009). The evolution of freeze-drying. Innovations in Pharmaceutical Technology, 29, 66-70.
- Ellab. (2018). The freeze drying theory and process – Things to consider. Ellab White Pap [Internet]. 1–16.
Penulis : Anindya Niken (Formulator Research and Development Freeze Drying)
Tanggal : 13 Mei 2025