Prinsip Kerja Climatic Chamber

 Prinsip Kerja Climatic Chamber

Assalamualaikum Warahmatullah ...

mohon maaf saya baru bisa menulis lagi , kali ini saya mau sharing tentang Climatic Chamber cara kerja dan Tehnik Kalibrasinya , mudah-mudahan bermanfaat untuk para praktisi laboratorium dan masyarakat umumnya .

Climatic Chamber

Climatic Chamber adalah alat laboratorium yang berfungsi untuk uji  stabilitas bahan/zat aktif/eksipien dan sediaan farmasi berupa tablet, granul, serbuk, kapsul), yang disimpan dalam kondisi RH, suhu dan waktu tertentu. 

Climatic Chamber umumnya digunakan untuk  uji stabilitas dalam(accelerated test), yaitu pengujian naikkan suhu penyimpanannya (misal pada suhu 40, 50, 60 derajat C), atau RH yang dinaikkan (misal 75%) atau uji dengan paparan cahaya (photolysis) atau kombinasi ketiganya.

Uji Stabilitas dilakukan dalam setiap  industri saat mengeluarkan  produk baru untuk menjaga kualitas dan mutu dari produk yang dihaslikan. Uji Stabilitas dilakukan dengan metode mengambil sempel dari produk. Contohnya ada produk baru yang dihasilkan, industri menggunakan metode pengolahan baru dan peralatan baru, perubahan pengemasan, perubahan bahan maka bahan harus di uji dahulu.

Uji Stabilitas dibagi menjadi dua tahap, yaitu ;

1. Uji stabilitas jangka pendek (dipercepat).

Uji stabilitas jangka pendek dilakukan selama 6 bulan dengan kondisi ekstrim (suhu 40±20C dan Rh 75% ± 5%). Interval pengujian dilakukan pada bulan ke – 3 dan ke-6.

2. Uji stabilitas jangka panjang (real time study).

Uji stabilitas jangka panjang melalui waktu kadaluwarsa produk yang tertera di kemasan. Pengujiannya dilakukan setiap 3 bulan sekali pada tahun pertama dan setiap 6 bulan sekali pada tahun kedua. Pada tahun ketiga dan seterusnya, pengujian dilakukan setahun sekali.

Misalkan untuk produk yang memiliki ED hingga 3 tahun pengujian dialkukan pada bulan ke-3, 6, 9, 12, 18, 24 dan 36. Sedangkan produk yang memiliki ED selama 20 bulan akan diuji pada bulan ke-3, 6, 9, 12, 18 dan 20.Untuk uji stabilitas jangka panjang, sampel disimpan pada kondisi:

• Ruangan dengan suhu 30+-20C dan Rh 75+-5% untuk menyimpan produk-produk dengan klaim penyimpanan pada suhu kamar.

• Ruangan dengan suhu 25+-20C dan Rh 75+-5% untuk menyimpan produk-produk dengan klaim penyimpanan pada suhu sejuk.

Ruangan untuk uji stabilitas dibagi menjadi empat bagian, yaitu:

a) Ruangan dengan suhu 40 ± 20C dan Rh 75% ±5%

b) Ruangan dengan suhu 30 ± 20C dan Rh 75 %±5%

c) Ruangan dengan suhu 25 ± 20C dan Rh 40% ±5 %

d) Ruangan dengan suhu 40 ± 20C dan Rh ≤ 35%

Prinsip Kerja Chamber 

Environtmental test chamber merupakan alat yang digunakan untuk memastikan keandalan dari produk-produk industri, khususnya elektronik melalui serangkaian pengujian parameter lingkungan seperti suhu yang berkelanjutan. Chamber tersebut mampu menyediakan suhu panas atau dingin yang dilengkapi dengan alat-alat ukur baik analog maupun digital untuk melengkapi hasil pengujian. Saat ini sudah banyak perusahaan-perusahaan yang membuat dan menghasilkan chamber untuk pengujian dengan beragam standar (Globalspec, 2016). 

Komponen mekanis utama dari suatu chamber untuk pengujian energi efisiensi lemari pendingin ditunjukkan gambar 1 (Hermes dkk, 2012). 

Gambar 1 Aliran udara dan komponen chamber pengujian energi efisiensi lemari pendingin (Hermes dkk, 2012).

Secara matematis, model suatu chamber dengan aktuator tunggal berupa heater dengan kecepatan aliran konstan dapat digambarkan dinamikanya seperti gambar 2. Terdapat dua transfer energi yang cukup penting terjadi pada suatu chamber yaitu energi panas dari pemanas (Qin) dan energi dari ruangan chamber ke lingkungan (Qloss). Oleh karena itu, perubahan suhu didalam chamber (Tin) juga tidak terlepas dari suhu pemanas (Theat) dan suhu diluar chamber (Tout).

Terdapat ruangan chamber (test section) untuk menempatkan benda uji (lemari pendingin) yang dilengkapi dengan pintu (door). Di bagian bawah terdapat evaporator yang berfungsi untuk mendinginkan suhu udara yang mengalir melaluinya. Terdapat humidifier yang berfungsi memberikan kelembaban untuk ruangan chamber. Fans memiliki fungsi sebagai pendorong aliran udara sehingga tercipta sirkulasi secara berkesinambungan. Heaters merupakan elemen pemanas untuk memanaskan udara yang akan dialirkan kedalam chamber.

Prinsip kerja dari chamber berdasarkan gambar 2 adalah dengan memberikan aliran udara yang di trigger oleh kipas (fans). Aliran udara yang tercipta kemudian akan melalui pemanas (heater) dan akan naik suhunya. Udara yang sudah dipanaskan kemudian dimasukkan

kedalam ruang uji (test section) melalui bagian atas. Setelah memenuhi bagian test section, udara akan keluar melalui bagian bawah dan akan terdorong menuju evaporator. Pada bagian ini udara akan didinginkan dan ditarik kembali oleh fans menuju heater. Sebelumnya, humidifier akan memberikan uap panas sehingga tercipta kelembaban yang akan didorong melalui siklus heater.

Gambar 2 Dinamika perubahan suhu pada chamber. 

Transfer energi pada pemanas terjadi secara konveksi pada massa udara (mheat) yang dialirkan dan melalui pemanas. Setiap material memiliki kapasitas panas spesifik /specific heat capacity (cair), yaitu suatu besaran terukur untuk memanaskan suhu dari suatu zat termasuk udara. Oleh karena itu, suhu udara pada ruang chamber yang dialirkan pada suatu kecepatan konstan akan menjadi lebih panas setelah melalui pemanas apabila suhu pemanas melebihi suhu chamber. Hubungan pemanasan udara pada ruang chamber ditunjukkan pada persamaan (1) (Mathworks,2017).

Pengendali PID dengan Metode Pertama Ziegle Nichols.

Metode pertama Ziegler Nichols dapat digunakan ketika model matematis sistem dapat diturunkan maupun tidak. Secara fakta, aturan dari pengaturan parameter secara Ziegler Nichols dapat digabungkan dengan metode pengaturan terbaik setelah didapatkan nilai parameter awal. Sehingga pengguna tidak perlu menerka nilai awal dari parameter PID(Ogata, 2010).

Hubungan antara sinyal kendali yang dikeluarkan oleh pengendali PID dengan sistem ditunjukkan pada persamaan (2) (Chopra dkk, 2014). Ketiga penguatan KP, KI dan KD berkaitan dengan error yang dihasilkan dari nilai pengukuran keluaran sistem terhadap nilai acuan.

Menggunakan aturan metode pertama maka sistem akan diberikan masukan berupa nilai step untuk melihat respon dari sistem. Pada umumnya respon dari sistem akan menunjukkan kurva berbentuk S. Kurva S yang dimaksud ditunjukkan pada gambar 3 (Ogata, 2010). 

Gambar 3 Respon sistem berbentuk kurva S.

Kurva S yang terbentuk memiliki dua karakteristik konstanta berupa waktu tunda (L) dan konstanta waktu (T). Ketika garis yang bergerak ke atas menyentuh nilai K dan yang bergerak ke bawah menyentuh sumbu t, maka nilai T dan L dapat dihitung. Selain mendapatkan kedua nilai tersebut, menurut aturan ini maka sistem berpotensi membentuk transfer function sistem dengan waktu tunda seperti ditunjukkan persamaan 3. Nilai KP, TI, dan TD berdasarkan aturan pertama Ziegler Nichols dapat dihitung berdasarkan tabel 1 (Ogata, 2010).

 

Persyaratan untuk Climatic Chamber (kalibrasi)

Dalam makna Pedoman ini, ruang iklim hanya dapat dikalibrasi jika memenuhi persyaratan berikut:

• Ketersediaan sensor untuk suhu udara / kelembaban udara dengan indikator terkait sebagai komponen ruang iklim.

• Ketersediaan sistem kontrol untuk jumlah yang akan dikalibrasi sebagai komponen ruang iklim.

• Ketersediaan spesifikasi teknis pabrikan.

• Ketersediaan dokumen teknis pada kategori sensor; informasi lebih lanjut tentang, misalnya, posisi dan spesifikasi sensor, karakteristik isolasi serta jenis stabilisasi suhu dan pelembapan yang diinginkan.

• Tekanan atmosfer di ruang berguna (mis., Pemerataan tekanan dengan lingkungan dipastikan).

• Untuk operasi dalam satu kisaran suhu atau kelembaban, kalibrasi perlu dilakukan masing-masing setidaknya tiga suhu atau kelembaban relatif, dari rentang penggunaan yang bersangkutan. Kalibrasi hanya untuk satu titik suhu atau kelembaban (nilai nominal) dari rentang kerja bilik diperbolehkan, tetapi membatasi hasil kalibrasi ke titik kerja ini (ini harus dinyatakan dalam sertifikat kalibrasi).

• Jika kehilangan disipasi terjadi pada volume berguna (yaitu jika pemuatan mengarah ke input panas atau panas secara permanen dibuang ke udara), pengaruh ini harus ditentukan dalam lingkup kontribusi ketidakpastian dari efek pemuatan (untuk perincian, lihat klausa 7.5).

Mengenai rentang kerja dan kalibrasi maksimum, Pedoman ini membuat perbedaan antara ruang iklim dengan dan tanpa sirkulasi udara aktif (konveksi paksa) di ruang yang berguna. Dalam kedua kasus, ruang iklim harus memiliki pemanasan dan / atau pendinginan aktif.

a) Ruang iklim (climatic chamber) dengan sistem sirkulasi udara:

- Kisaran suhu udara maksimum memanjang dari -90 ° C hingga 500 ° C. Kalibrasi untuk kelembaban relatif dimungkinkan dan masuk akal hanya dalam rentang parsial yang memadai.

- Untuk jumlah spasial lokasi pengukuran untuk kalibrasi volume berguna, persyaratan berikut ini valid (penyimpangan dimungkinkan untuk kalibrasi lokasi pengukuran individual (lihat bab 6, metode (C) dan klausul 7.1.2) ):

Untuk volume yang berguna

Untuk volume yang bermanfaat ≥ 2000 ℓ, lokasi pengukuran harus menjangkau kisi kubik dengan konstanta kisi maks. 1 m (yaitu jarak antar lokasi pengukuran terdekat adalah 1 m).

siklus udara harus memastikan bahwa seluruh volume udara diedarkan satu kali dalam 30 detik. Sebagai bukti spesifikasi pabrikan akan memadai.

b) Ruang iklim tanpa sistem sirkulasi udara:
 

- Kisaran suhu udara maksimum memanjang dari -90 ° C hingga 350 ° C.

- Volume terpakai maksimum dibatasi hingga 2000 ℓ.

- Tanpa sirkulasi udara, pemerataan suhu sangat terhambat. Waktu stabilisasi yang berkepanjangan yang dihasilkan harus diperhitungkan. Pengukuran dapat dilakukan hanya setelah suhu di semua lokasi pengukuran tidak lagi menunjukkan variasi sistematis untuk setidaknya 30 menit. Variasi temporal yang tersisa tidak boleh melebihi ketidakstabilan temporal yang dinyatakan dan diperhitungkan dalam ketidakpastian pengukuran.

- Jumlah lokasi pengukuran dalam ruang untuk kalibrasi volume berguna sesuai dengan persyaratan DIN EN 60068-3-5: 2002, yaitu pengukuran harus dilakukan di setidaknya sembilan lokasi.

- Pengaruh pemuatan pada homogenitas spasial harus ditentukan oleh pengukuran dalam kondisi tidak dibongkar dan dalam kondisi dimuat di setidaknya satu lokasi pengukuran menggunakan beban tipikal pengguna atau menggunakan badan uji. Pemuatan harus mensimulasikan penurunan maksimum pada pemerataan spasial suhu dan harus dijelaskan dalam sertifikat kalibrasi. Kecuali jika diminta oleh pelanggan, muatan tersebut setidaknya sesuai dengan 40% dari volume yang bermanfaat.

-Kalibrasi kelembaban relatif tidak dapat diterima.

-Pemuatan aktif dengan pembuangan panas atau input panas tidak dapat diterima.

baca juga lanjutannya "metode kalibrasi Climatic chamber"

nah sampai disini dulu sharing dara saya sahabat calmet , insya Allah saya akan sambung nanti dengan Metode kalibrasinya terima kasih sudah berkunjung ..