L'air atmosphérique utilisé pour préparer l'air comprimé peut contenir jusqu'à 100 millions de micro-organismes (bactéries, virus, champignons) par mètre cube. Absorbés par le dispositif d'admission du compresseur d’air, ils se retrouvent in fine dans le système. Chaud et humide, l'air comprimé produit est un milieu propice à leur prolifération.
Or, de nombreuses applications qui requièrent un environnement stérile mettent en oeuvre de l'air comprimé, dans les processus proprement dits mais aussi comme air de convoyage ou de commande.
Quelles conséquences en cas de contamination ?
L'air stérile est largement utilisé dans les domaines agroalimentaire, cosmétique et pharmaceutique. Si de l'air comprimé non filtré entre directement ou indirectement en contact avec des produits, des machines de production ou de conditionnement et d'emballage, il peut être à l'origine de contamination.
Celle-ci peut être lourdes de conséquences : outre les risques qu'elle fait peser sur la santé du consommateur en rendant le produit impropre à la consommation ou l'utilisation, elle peut également nuire à sa qualité. Avec à la clef des problématiques lourdes : perte de matières premières, impossibilité de commercialiser une partie de la production, rappel de produits déjà sur le marché, perte de confiance en la société, poursuites judiciaires à l'encontre de l'entreprise …
Comment produire de l'air stérile ?
On utilise pour cela des filtres stériles qui interceptent les micro-organismes. Ces dispositifs filtrants sont constitués de matériaux permettant une stérilisation à la vapeur sous haute température, à savoir un boîtier ou corps de filtre en acier inoxydable et un média filtrant adapté. Ils doivent être suffisamment robustes pour pouvoir supporter des stérilisations fréquentes et répétées. Il faut veiller à ce que les états de surface internes du carter soient parfaitement contrôlés et leur rugosité la plus faible possible, pour limiter les zones de rétention bactérienne potentielles.
En pratique, l’air comprimé à la sortie du compresseur va d'abord traverser successivement différents filtres pour être débarrassé de l’eau liquide qu'il contient, des aérosols, des particules solides et de l’huile sous forme liquide ou de vapeur.
Pour en savoir plus sur la filtration de l'air comprimé
A l'issue, cet air pré filtré sera injecté dans le carter en inox de haute qualité et de finition industrielle pour être épuré par la cartouche stérile. La tuyauterie reliant la sortie du filtre stérile au dispositif utilisant l'air stérile doit également être nettoyée et stérilisée de façon régulière. Il est en outre fortement recommandé d'installer le filtre stérile au plus près du point d’utilisation de l'air comprimé, et ce pour limiter de nouvelles contaminations post-filtration.
Conseil de l'expert :
Les carters de filtres stériles sont disponibles en différentes tailles standard, couvrant une large plage de débits (typiquement de quelques m3/h à quelques centaines de m3/h pour les mono-éléments et jusqu'à quelques milliers de m3/h pour les multi éléments).
Outre les exigences élevées en matière de biosécurité, il importe également de pouvoir atteindre avec les dispositifs filtrants choisis des débits élevés, avec de faibles pertes de charge.
Quel média filtrant utiliser ?
Les bactéries, comme par exemple E. Coli ou les streptocoques, ont des tailles comprises typiquement entre 0,3 et 9 µm. Il faut donc des filtres stériles capables de retenir tout élément au-dessus de 0,2 µm.
En pratique, on peut utiliser des membranes filtrantes plissées en PTFE (polytétrafluoroéthylène), utilisables sur une plage de température de - 20 à 80 °C, aves des seuils de filtration adaptés au besoin (0,02 µm, 0,1 µm, 0,2 µm ou 0,45 µm).
Conseil de l'expert :
A noter que ces filtres peuvent aussi être utilisés pour filtrer d'autres gaz. Ils sont compatibles chimiquement avec des produits chimiquement agressifs, comme les acides et bases fortes, la plupart des solvants et les réactifs d'attaque mis en oeuvre dans les procédés de travail du métal.
On peut aussi utiliser des filtres en profondeur utilisant des médias tridimensionnels hydrophobes. Ils sont selon le cas réalisés en métal, en polymères ou en matériaux inorganiques comme les borosilicates. Ce type de média filtrant assure une rétention supérieure à 99.9999 % pour un seuil de 0,2 μm. Ils peuvent également être utilisés pour traiter des gaz à haute température (200 °C°).
Conseil de l'expert :
Dans l'industrie agroalimentaire, on privilégie généralement les filtres en profondeur. Pour les applications pharmaceutiques, on choisit plutôt des filtres à membrane.
Comment stériliser les filtres ?
Le filtre stérile et la tuyauterie doivent être régulièrement stérilisés, au minimum deux fois par mois, par de la vapeur dont la température est comprise entre 110 et 140 °C. Cette opération peut se réaliser en ligne ou dans un autoclave. Dans le premier cas, on fait circuler un flux de vapeur à travers le filtre et les différents segments de l'installation, sans la démonter. Dans le second, on retire de l'installation l'élément filtrant ou le filtre au complet pour le stériliser en autoclave.
En savoir plus sur la filtration stérilisante en pharma-biotech
Agroalimentaire : quelles problématiques spécifiques ?
Dans le domaine agroalimentaire, la stérilisation de l'air comprimé doit souvent intégrer d'autres contraintes, en particulier dans les industries qui utilisent, pour leur process, des micro-organismes non pathogènes. C'est le cas par exemple des fromageries (pénicilliums), des usines de production de bière (levures) ou d'autres produits issus de process enzymatiques. Dans ces industries, il s'agit de fabriquer de l'air comprimé stérile en évitant la destruction des flores spécifiques indispensables à la production et d'éviter de potentielles interactions entre des germes résiduels présents dans l'air comprimé et ceux utiles, qui pourraient détruire les derniers.
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