Air stérile - Ce que c’est et pourquoi c’est important

Posez la question : « Quelle est la fonction des filtres à air dans votre usine agro-alimentaire ? » et entendez-vous généralement le terme « Élimination de saletés ou de poussières » dans la réponse. De fins observateurs peuvent même aller jusqu’à l’« élimination des condensats d’huile et d’eau ».

Même si toutes ces réponses sont bonnes, on peut incontestablement affirmer que la plus grande contamination, lorsque l’air entre en contact directement ou indirectement avec le produit alimentaire, est l’élimination des micro-organismes aéroportés. Ces entités microscopiques peuvent être totalement inoffensives, mais elles peuvent être également dangereuses dans certaines conditions. Par pure coïncidence, un compresseur d’air génère cet environnement particulier d’humidité, de chaleur et d’huile qui permet aux microorganismes de prospérer. Étant donné qu’il est impossible de savoir à tout moment quels sont les organismes présents dans un système à air compressé, il est donc essentiel d’implémenter des processus de fabrication adéquats qui protègent à la fois le transformateur et le consommateur.

Un grand nombre d’entreprises établissent des normes, des recommandations et des bonnes pratiques pour réduire les risques d’altération du produit dus à la contamination par des microorganismes. Vous trouverez ci-dessous les recommandations de Donaldson pour mieux vous protéger vous, votre produit et vos consommateurs : filtration, stérilisation, contrôle et entretien.

1. Filtration

Préfiltration

Les contaminants naturellement présents dans l’air ambiant sont concentrés par le compresseur, créant des concentrations importantes de particules et de bactéries particulièrement redoutables pour le filtre. En outre, l’action mécanique du compresseur introduit encore plus de particules et de condensats d’huile qui doivent être éliminés de l’air. Au fur et à mesure que l’air refroidit dans le réservoir, il devient généralement saturé à 100 % de condensation de la vapeur d’eau. Cette condensation est évacuée en aval dans des gouttelettes vaporisées qui vont submerger et endommager les sécheurs par réfrigération et par adsorption si vous ne lez éliminez pas avec un séparateur d’entraînement et préfiltre coalescent. Donaldson fournit un séparateur cyclonique et un filtre coalescent pour la préfiltration.

Séchage

Après avoir quitté les préfiltres, l’air a été traité pour éliminer les condensats d’eau et d’huile et les particules supérieures à 5 microns. 

Cependant, l’air est toujours saturé et tout refroidissement entraînera une condensation.

Au fil du temps, la condensation entraînera des coûts considérables associés à la corrosion et au gel. L’interface eau/huile liquide offre également des conditions particulières pour prendre en charge la colonisation bactérienne.

Il est plus facile et plus sûr de stopper le développement des microorganismes que de les piéger après coup. Les deux façons les plus courantes de réduire la concentration de vapeur d’eau et d’huile sont de refroidir l’air avec un sécheur par réfrigération ou bien d’absorber la vapeur avec un sécheur par adsorption. Donaldson recommande l’utilisation d’un sécheur par adsorption à régénération sans chaleur : l’Ultrapac™ Smart. Ce sécheur utilise un matériau adsorbant hygroscopique qui se renouvelle à travers un processus de régénération sans chaleur. Vous réalisez ainsi des économies considérables en coûts d’exploitation que les sécheurs par réfrigération et les sécheurs à régénération par chaleur ne peuvent égaler. En outre, l’Ultrapac Smart contient un préfiltre qui permet de protéger le dessiccant contre la contamination et un filtre terminal qui permet de protéger l’équipement en aval.

Filtration aux points d’utilisation

(Donaldson série DF, série P-EG, série PG-EG)

Maintenant que l’air est relativement propre et exempt de condensat d’eau/d’huile et de particules de grande taille, nous pouvons passer à l’étape de filtration finale avant que l’air n’entre en contact avec le produit ou une surface de contact du produit. La filtration aux points d’utilisation est importante, car l’ancienne filtration n’est pas conçue pour éliminer les bactéries à un taux de rétention absolue. En outre, il peut y avoir du tartre ou un contaminant entre les préfiltres et le filtre aux points d’utilisation. L’énergie cinétique est proportionnelle au carré de la vitesse. Par conséquent, même de petites particules peuvent contenir suffisamment d’énergie pour endommager et désarmer un filtre à air stérile à des vitesses d’air élevées. Donaldson recommande l’utilisation d’un filtre de classe M ou S et d’un filtre à charbon actif. Le filtre à charbon actif adsorbera plusieurs composants (par exemple, la vapeur d’hydrocarbures, le parfum, les agrumes, l’acide sulfurique, le toluène et le méthanol) qui pourraient altérer l’odeur ou la saveur du produit final.

Et pour finir, le filtre à air stérile lui-même. Le filtre à air stérile de Donaldson est conçu spécifiquement pour éliminer plus de 99,99998 % des contaminants de la taille des bactéries.

Une norme industrielle acceptée ASTM F838 utilise Pseudomonas Diminuta (ATCC 19146) comme organisme d’épreuve avec un diamètre moyen de 0,3 micron. Un filtre de classe stérile produira un filtre stérile lorsqu’il entre en contact avec des bactéries de 1,0 x 107 par cm².

Ceci est important en partie parce que les fabricants de filtres classent parfois leurs filtres stériles à 0,01 micron. La science de la filtration montre qu’il est en réalité plus facile pour la plupart des filtres de capturer 0,01 micron plutôt que 0,2 micron. C’est la raison pour laquelle Donaldson classe ses éléments stériles à 0,2 micron. L’élément à air stérile P-SRF de Donaldson élimine à 99,99998 % minimum les particules de 0,2 micron maximum.

2. Stérilisation

(Filtres à vapeur P-GS et P-GSL N de Donaldson)

Jusqu’à présent, deux méthodes de contrôle des microorganismes ont été expliquées. Le séchage élimine l’eau qui est nécessaire à la vie. Le filtrage élimine les bactéries et l’huile dont elles se nourrissent. Tant que les bactéries restent dans le filtre et l’alimentation en air aux points d’utilisation est sèche, les bactéries sont des spores inactifs. Toutefois, dans certaines conditions, les bactéries peuvent se réactiver. Dans ce cas, les bactéries peuvent proliférer dans le média traitant et atteindre un procédé ou un produit en aval.

L’une des façons d’éviter la propagation des bactéries est d’effectuer une stérilisation à la vapeur ou par autoclave des filtres à air stériles. La chaleur dégagée de ces procédés crée des réactions intracellulaires irréversibles qui désactivent de façon permanente les microorganismes. Étant donné que la vapeur est généralement disponible dans les installations pour stériliser les canalisations et les réservoirs, il est pratique d’utiliser cette vapeur pour la stérilisation des filtres et des boîtiers. La vapeur saturée est idéale pour la stérilisation des filtres, car elle se départit de sa chaleur à température constante et cette chaleur est utilisée pour dénaturer les protéines intracellulaires des microorganismes et les rend inactifs. Il est tout aussi important de filtrer la vapeur elle-même. Donaldson offre deux types de filtres à vapeur pour produire de la vapeur alimentaire : le filtre P-GS en acier inoxydable fritté et le filtre P-GSL N en acier inoxydable plissé.

3. Contrôle

L’élément à air stérile ne créera pas de pression différentielle pour signaler lorsqu’un changement de filtre est nécessaire. Il est important de prendre et de consigner régulièrement les mesures pour détecter la présence d’une contamination microbienne. L’une des méthodes consiste à réaliser des tests d’intégrité des éléments à air stérile.

Le type de filtre à air stérile utilisé déterminera le type de test utilisé pour vérifier l’intégrité du filtre. Pour les éléments filtrants en profondeur (par exemple, P-SRF et P-SRF V), l’intégrité peut être vérifiée à l’aide d’un test de dispersion d’huile en aérosol. Pour les filtres à membrane (par exemple, PP N), l’intégrité est vérifiée à l’aide du test de point de bulle ou d’un test de flux diffus. Ces deux méthodes de test doivent être utilisées pour tous les filtres au point d’utilisation afin de vérifier que l’air en contact direct ou indirect avec les produits alimentaires est propre et sûr.

4. Entretien

Après plusieurs heures d’utilisation, les filtres sont obstrués par des contaminants. Le média est soumis à d’énormes tensions et, à un certain stade, l’intégrité du filtre peut être compromise. Le choix d’une disposition appropriée de séries séquentielles réduira de manière considérable la tendance au blocage, protégera davantage l’intégrité du filtre stérile et entraînera d’importantes économies grâce à une réduction des coûts d’exploitation au fil du temps.

Donaldson a documenté les intervalles recommandés de changements de filtre, permettant ainsi de garantir la protection du processus si des calendriers d’entretien préventif sont observés. La protection de votre processus, de votre client et la réputation de votre entreprise en dépendent.