Uji Stabilitas Produk : Mengenal Jenis Alat Climatic Chamber
Tahukah Anda bahwa uji stabilitas direkomendasikan untuk menggunakan Alat Climatic Chamber (chamber cuaca)? Mengapa? Hal ini karena alat Climatic Chamber tidak hanya dibekali dengan parameter suhu, melainkan juga parameter kelembaban dan juga cahaya. Salah satu titik kritis dalam penentuan uji stabilitas adalah kadar air atau aktivitas air dalam sampel, yang mana parameter ini dapat terpengaruh oleh kelembaban sekitar, sehingga parameter kelembaban wajib diaplikasikan dalam uji stabilitas. Salah satu yang baru - baru ini terjadi, banyak produk kosmetik, obat - obatan ataupun makanan yang rusak karena kelembaban yang terlampau tinggi di negara Hongkong. Uji Stabilitas yang disertai dengan kelembaban pun dapat dijadikan suatu antisipasi untuk memperkirakan umur simpan produk jika terjadi perubahan cuaca ekstrim seperti ini. Penggunaan oven dan inkubator tidak mencakup parameter ini, sehingga tidak disarankan untuk digunakan dalam uji stabilitas. Berdasarkan standar internasional ICH Guideline Q1A dan Q1B, alat yang tepat untuk digunakan dalam uji stabilitas adalah Climatic Chamber (chamber cuaca).
Prinsip Kerja dan Jenis Alat Climatic Chamber
Alat Climatic Chamber atau chamber cuaca adalah alat yang difungsikan sebagai media simpan sekaligus mengkondisikan sampel baik pada parameter suhu, kelembaban ataupun cahaya. Kerja sistem dimulai dengan melakukan pemanasan awal pada bagian pre-heated chamber, udara hangat yang dihasilkan kemudian didistribusikan ke dalam chamber analisa dengan bantuan teknologi yang menyertai. Umumnya, teknologi yang digunakan adalah teknologi Peltier dan teknologi kompresor (compressor).
Dalam alat Climatic Chamber, kelembaban diproduksi dari air deionisasi yang diuapkan. Air deionisasi/ akuades ditampung pada tangki dan akan ditarik oleh sistem melalui pompa. Air ini kemudian diubah menjadi uap air oleh unit pemanas PTC yang kemudian didistribusikan ke dalam chamber analisa dan didistribusikan secara merata oleh kipas yang ada dalam sistem. Kedua sistem ini, baik yang menggunakan teknologi Peltier maupun teknologi kompresor, dapat digunakan untuk pengkondisian suhu dibawah ataupun diatas suhu ambient. Namun, perlu dijadikan catatan bahwa suhu ruangan penempatan chamber perlu dikondisikan sesuai dengan standar spesifikasi yang disarankan. Biasanya alat perlu dioperasikan dalam ruangan dengan rentang suhu 16o - 40oC dengan kelembaban relatif maksimum pada 80% (non condensed) dan derajat polusi II.
Selain kedua sistem tersebut, juga terdapat alat Climatic Chamber lainnya, yakni dengan sistem udara alami (natural air). Alat ini tidak dibekali dengan sistem pendingin sehingga hanya diperuntukkan untuk aplikasi yang membutuhkan suhu diatas suhu ambien. Namun proses humidifikasi tetap berlangsung dengan prinsip yang sama, yakni melalui unit PTC.
Sistem Peltier vs Sistem Kompresor (Compressor)
A. Sistem Teknologi Peltier
Jika salah satu ujung dipanaskan pada suatu konduktor pada jalur listrik terbuka, elektron yang berada pada titik panas ini akan bergerak lebih cepat dan terdifusi pada ujung yang dingin yang menyebabkan ujung dingin memiliki muatan negatif, hal ini juga yang memunculkan voltase termoelektrik, dan ketika jalur listrik ditutup, arus listrik akan mengalir, perbedaan suhu ini menjadikan adanya 2 sisi yang memiliki perbedaan suhu. Satu bersuhu hangat dan yang lainnya bersuhu dingin. Kini penggunaan semikonduktor lebih direkomendasikan karena terbukti lebih stabil untuk meneruskan elektron - elektron sehingga arus listrik lebih stabil sehingga suhu yang dihasilkan lebih stabil. Proses ini diilustrasikan pada Gambar 2.
Gambar 2. Ilustrasi Proses dalam Elemen Peltier
Dalam elemen Peltier, termokopel (thermocouples) yang berbeda konduktivitas terhubung secara rangkaian seri dan terhubung pada jembatan tembaga berlapiskan keramik. Ketika arus langsung mengalir pada elemen, perbedaan suhu akan muncul (efek Peltier). Bagian dingin elemen Peltier mengekstrak panas dari lingkungan dan melepaskannya pada sisi lainnya. Biasanya elemen Peltier ditempatkan pada unit pendingin. Untuk mencegah adanya panas berlebih (overheat), panas yang dilepaskan oleh sistem harus segera dan dengan cepat dibuang, sehingga idealnya dipasangkan kipas internal (internal fan) untuk mencegah adanya kebocoran sistem.
Gambar 3. Elemen Peltier (a) Struktur dan (b) Struktur Elemen Peltier pada Produk Memmert
B. Sistem Tekniologi Kompresor (Compressor)
Pada tekanan normal, cairan ini memiliki titik didih dibawah titik beku air dan dapat berubah menjadi bentuk gas meski pada suhu yang sangat rendah. Pada evaporator alat, cairan ini menyerap panas dari sampel yang dimasukkan dalam chamber. Sistem kompresor kemudian menekan cairan pada tekanan tinggi sehingga titik didih cairan pun naik hingga suhu ruang. Kondensor pada bagian luar alat melepaskan panas yang terserap tadi ke lingkungan. Gas refrigerant pun mendingin dan berubah menjadi bentuk cairan. Pada bagian katup penutup, tekanan dikurangi kembali, titik didih pun turun dan proses yang sama akan terulang.
Gambar 4. Ilustrasi Proses pada Sistem Kompresor
C. Perbandingan Teknologi Peltier dan Teknologi Kompresor (Compressor)
Tabel 1. Perbandingan Sistem Peltier dan Sistem Kompresor
International Conference on Harmonisation (ICH). 2003. Stability Testing of new Drug Substances and Products
International Conference on Harmonisation (ICH). 2003. PhotoStability Testing of of New Active Substances and Medicinal Products
Kopp, Dr. Sabine. 2006. Stability Testing of new Drug Substances and Products. World Health Organization
Memmert Company. 2021. Temperture Control Units With Peltier Or Compressor Technology, A Technology Guide for Laboratory Use). Memmert Whitepaper
SCMP. 2024. Hongkongers battle slippery floors as humidity hits 100% as observatory says monsoon will soon cool the air, https://www.scmp.com/yp/discover/news/hong-kong/article/3254335/hongkongers-battle-slippery-floors-humidity-hits-100-observatory-says-monsoon-will-soon-cool-air diakses pada tanggal 17 April 2024