Inovasi Teknik …

23 May

Inovasi Teknik Pengeringan dalam Teknologi Farmasi

Disusun Oleh:

  1. Arini Rufaida         G1F010028
  2. Yuni Umi Astuti     G1F010043
  3. Nurlaili Agustine   G1F010044

Abstrak

Pengeringan adalah penghidratan, yang berarti menghilangkan air dari suatu bahan. Proses pengeringan atau penghidratan berlaku apabila bahan yang dikeringkan kehilangan sebagian atau keseluruhan air yang dikandungnya. Pengeringan juga dapat berlangsung dengan cara lain yaitu dengan memecahkan ikatan molekul-molekul air yang terdapat di dalam bahan. Apabila ikatan molekul-molekul air yang terdiri dari unsur dasar oksigen dan hidrogen dipecahkan, maka molekul tersebut akan keluar dari bahan. Akibatnya bahan tersebut akan kehilangan air yang dikandungnya. Contoh inovasi teknologi pengeringan adalah pengering Bed Fluidisasi (Fluidized Bed Dryers, FDBs); pengering Rotari; pengering Semprot (Spray Dryring); pengering Curah ( Batch Dryrer), dan pengering Beku (Freeze drying).

Kata kunci: pengeringan, kadar air, inovasi pengeringan

 

Setiap proses dalam pembuatan sediaan farmasi baik dalam skala kecil maupun besar industri hampir selalu melibatkan proses pengeringan. Tujuan akhir dari sistem pengeringan bukan saja untuk mempercepat proses pengeringan, akan tetapi juga untuk meningkatkan mutu bahan yang dikeringkan dan sistem dapat beroperasi dengan biaya relatif rendah. Dengan kata lain, kita ingin mengoptimumkan operasi sistem pengeringan tersebut. Metodologi dan teknik pengeringan dapat dikatakan baik apabila kita memahami konsep pengeringan itu sendiri. Dengan mengetahui konsep tersebut maka dapat membantu kita menghasilkan satu sistem pengeringan yang handal dan dapat beroperasi secara optimum.

Pengeringan terutama digunakan dalam produksi farmasi sebagai suatu unit proses pada pembuatan granul yang dapat dijual dalam bentuk bulk atau diubah menjadi tablet/kapsul. Produk kering sering lebih stabil dari pada produk yang lembab. Pengeringan mengurangi sifat reaktif kimiawi dari air yang tertinggal yang dinyatakan sebagai pengurangan keaktivan air dari produk.

Pengeringan meliputi operasi pemindahan panas maupum massa. Panas harus dipindahkan kepada bahan yang akan dikeringkan untuk memasok panas laten yang diperlukan untuk penguapan dari lembab. Perpindahan massa dilibatkan dalam difusi air melalui bahan ke permukaan dalam penguapan air berikutnya dari permukaan dan dalam difusi dari uap resultan ke dalam aliran udara yang lewat.

A. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pengeringan

Faktor-faktor yang mempengaruhi pengeringan ada 2 golongan, yaitu:

  1. Faktor yang berhubungan dengan udara pengering

Yang termasuk golongan ini adalah:

· Suhu: Makin tinggi suhu udara maka pengeringan akan semakin cepat

· Kecepatan aliran udara pengering: Semakin cepat udara maka pengeringan akan semakin cepat

· Kelembaban udara: Makin lembab udara, proses pengeringan akan semakin lambat

· Arah aliran udara: Makin kecil sudut arah udara  terhadap posisi bahan, maka bahan semakin cepat kering

  1. Faktor yang berhubungan dengan sifat bahan

Yang termasuk golongan ini adalah:

· Ukuran bahan: Makin kecil ukuran benda, pengeringan akan makin cepat

· Kadar air: Makin sedikit air yang dikandung, pengeringan akan makin cepat.

B. Tahap Pengeringan

Image

Dasar pengeringan adalah terjadinya penguapan air ke udara karena perbedaan kandungan uap air antara udara dengan bahan yang dikeringkan. Salah satu faktor yang mempercepat proses pengeringan adalah kecepatan angin atau udara yang mengalir. Udara yang tidak mengalir menyebabkan kandungan uap air di sekitar bahan yang dikeringkan semakin jenuh sehingga pengeringan semakin lambat. Peristiwa yang terjadi selama pengeringan meliputi dua proses, yaitu :

1. Proses perpindahan panas, yaitu proses menguapkan air dari dalam bahan atau

proses perubahan bentuk cair ke bentuk gas.

2. Proses perpindahan massa, yaitu proses perpindahan massa uap air dari permukaan bahan ke udara.

Proses perpindahan panas terjadi karena suhu bahan lebih rendah dari suhu udara yang dialirkan di sekelilingnya. Panas yang diberikan akan menaikkan suhu bahan dan menyebabkan tekanan uap air di dalam bahan lebih tinggi dari tekanan uap air di udara, sehingga terjadi perpindahan uap air dari bahan ke udara yang merupakan perpindahan massa.

C. Klasifikasi Pengering

Pengering dapat diklasifikasikan dalam berbagai cara tergantung pada kriteria yang digunakan. Dua klasifikasi yang terpakai didasarkan pada metode perpindahan panas maupun metode penanganan bahan padat. Klasifikasi sehubungan dengan perpindahan panas penting dalam menunjukkan perbedaan kasar dalam persyaratan rancangan pengering, pengerjaan dan energi yang dibutuhkan. Klasifikasi dengan metode penanganan zat padat lebih sesuai jika diberikan perlakuan khusus terhadap sifat bahan yang akan dikeringkan. Berdasarkan cara penanganan bahan, pengeringan dapat digolongkan sebagai berikut:

  • Pengering Bidang Statis

Sistem dimana tidak ada gerakan relativ diantara partikel-partikel zat padat yang dikeringkan meskipun mungkin ada pergerakan bulk dari keseluruhan massa yang mengering. Hanya satu bagian dari seluruh jumlah partikel yang langsung dipaparkan pada sumber panas. Permukaan yang dipaparkan dapat ditingkatkan dengan mengurangi ketebalan bidang dan memberikan udara pengering untuk mengalir melaluinya.

  • Pengering Bidang Bergerak

Sistem dimana partikel-partikel yang mengering dipisah sebagian, sehingga saling mengalir bertindih satu sama lain. Gerakan dapat diinduksi baik oleh berat atau gerakan mekanik. Resultan pemisahan dari partikel-partikel dan pemaparan terus menerus dari permukaan baru memungkinkan perpindahan panas dan pemindahan massa panas yang lebih cepat dari pada yang terjadi pada bidang tetap.

  • Pengering Bidang Cair

Sistem dimana pertikel padat sebagian ditahan dalam arus gas yang bergerak ke atas. Partikel terangkat dan jatuh kembali secara acak sehingga campuran resultan dari zat padat dan gas bersifat seperti cairan yang mendidih.

  • Pengering Pneumatik

Sistem dimana partikel yang mengering diarahkan dan ditujukan dalam arus gas dengan kecepatan tinggi. Sistem Pneumatik lebih jauh memperbaiki bidang yang cair, karena tidak ada penyaluran atau perputaran singkat dari jalan aliran gas melalui suatu bidang partikel-partikel. Masing-masing partikel seluruhnya dikelilingi oleh selubung gas pengering. Panas resultan dan perpindahan massa sangat cepat, sehingga waktu pengeringan singkat.

D. Material Agigated

Hal-hal yang dapat mengundang penggantian inovasi terhadap produk, operasi atau proses yang telah ada:

  • Produk atau proses baru yang belum pernah dibuat atau ditemukan sebelumnya
  • Kapasitas yang lebih besar dari teknologi yang telah ada
  • Mutu dan kendali mutu yang lebih baik dari yang telah ada
  • Mengurangi dampak lingkungan
  • Operasi yang lebih aman
  • Efisiensi yang lebih baik
  • Biaya yang lebih rendah (secara keseluruhan)

Contoh teknologi pengeringan inovatif:

  1. Fluid Bed Dryer

Pengeringan hamparan terfluidisasi (Fluidized Bed Drying) adalah proses pengeringan dengan memanfaatkan aliran udara panas dengan kecepatan tertentu yang dilewatkan menembus hamparan bahan sehingga hamparan bahan tersebut memiliki sifat seperti fluida.

Fluidisasi tercapai apabila kecepatan aliran udara lebih besar dari kecepatan minimum fluidisasi. Selama proses pengeringan apabila kecepatan aliran udara ditingkatkan, tekanan statik udara pengering meningkat dan bahan yang dikeringkan akan terangkat sampai ketinggian tertentu dan menyebabkan bahan terfluidisasi. Pada kondisi ini bahan teraduk secara merata dan bantalan udara yang menyangga bahan pada ketinggian tertentu disebut dalam keadaan fluidisasi minimum.

Image

Image

2. Spray Drying

Spray drying merupakan suatu proses pengeringan untuk mengurangi kadar air suatu bahan sehingga dihasilkan produk berupa bubuk melalui penguapan cairan. Spray drying menggunakan atomisasi cairan untuk membentuk droplet, selanjutnya droplet yang terbentuk dikeringkan menggunakan  udara kering dengan suhu dan tekanan yang tinggi.

Prinsip dasar Spray drying adalah memperluas permukaan cairan yang akan dikeringkan dengan cara pembentukan droplet yang selanjutnya dikontakkan dengan udara pengering yang panas. Udara panas akan memberikan energi untuk proses penguapan dan menyerap uap air yang keluar dari bahan. Pengeringan semprot (spray drying) cocok digunakan untuk pengeringan bahan cair. Cairan yang akan dikeringkan dilewatkan pada suatu nozzle (semacam saringan bertekanan) sehingga keluar dalam bentuk butiran (droplet) cairan yang sangat halus. Butiran ini selanjutnya masuk kedalam ruang pengering yang dilewati oleh aliran udara panas. Evaporasi air akan berlangsung dalam hitungan detik, meninggalkan bagian padatan produk dalam bentuk tepung. Pada pengeringan menggunakan pengering model terowongan (tunnel drying), udara panas dihembuskan melewati produk didalam ruang pengering yang berbentuk terowongan.

Image

Image

3. Pengering Rotari

Pengering  rotari telah menjadi andalan bagi banyak industri yang menghasilkan produk dalam tonase yang tinggi. Pengeringan ini biasanya membutuhkan  modal yang besar dan kurang efisien, tetapi sangat fleksibel. Penggunaan tabung uap yang dibenamkan dalam  sel yang berputar membuat pengeringan pancuran (Cascanding Rotary Dryer) lebih efisien secara termal.

Image

4. Pengering Beku ( Freeze Drying)

Pada proses ini, air dihilangkan dengan mengubahnya dari bentuk beku (es) ke bentuk gas (uap air) tanpa melalui fase cair, yang biasa disebut dengan sublimasi. Pengeringan beku ini dapat meninggalkan kadar air sampai 1%, sehingga produk bahan alam yang dikeringkan menjadi stabil dan sangat memenuhi syarat untuk pembuatan sediaan farmasi dari bahan alam yang kadar airnya harus kurang dari 10%. Selain rasa, bau dan kandungan gizinya yang umumnya tetap, hasil pengeringan bahan tersebut juga dapat disimpan pada suhu kamar dalam wadah bersegel.

Image

5. Pengering Curah (Batch Dryer)

Metode batch merupakan metode Tray Drying yang paling sederhana. Tray Dryer terdiri dari bilik pemanasan yang terbuat dari kayu atau logam-logam tertentu. Tray/kolom yang telah dimasukkan material yang ingin dikeringkan kemudian di letakkan secara bersusun dalam kolom. Setelah ruangan ditutup, maka udara panas dialirkan ke dalam ruang pemanas hingga semua bahan menjadi kering. Udara panas yang masuk dari sebelah bawah ruang menyebabkan material yang ada kolom yang paling bawah menjadi yang paling pertama kering. Setelah tenggat waktu tertentu, tray akan dikeluarkan dan material yang telah kering diambil. Material lain yang ingin dikeringkan dimasukkan dan prosedur terjadi berulang-ulang.

Image

Referensi :

Lachman L, Lieberman HA, Kanig JL. 1988. Teori dan Praktek Farmasi Industri I. Universitas Indonesia Press: Jakarta

Mujumdar, Arun S, 2006, Handbook of Industrial Drying, National University of Singapore , CRC Press Online

Rahma, Laili, 2010, Inovasi Pengeringan Beku, http://science.howstuffworks.com/innovation/edible-innovations/freeze-drying2.htm, diakses tanggal 20 Mei 2012

Voight, R., 1995, Buku Pelajaran Teknologi Farmasi (terjemahan), Gajah Mada University Press, Jogyakarta

Wahyu, Dhadhang dan Teuku Nanda Saifullah Kurniawan, 2012, Teknologi Sediaan Farmasi, UNSOED Press, Purwokerto

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: