Lorsqu'un produit semi-liquide adhère aux lignes de production et se retrouve dans les égouts, les bénéfices s'en ressentent. Vous voulez que chaque once de votre yaourt, pudding ou produit pharmaceutique se retrouve dans la machine à remplir. Ainsi, comme la plupart des transformateurs, vous pouvez utiliser un système de récupération des produits pour récupérer tout ce qui reste dans les canalisations.

La récupération des produits implique généralement un "système de raclage". Il s'agit d'un cylindre flexible avec un joint en silicone qui est poussé dans le tuyau pour faire sortir le produit restant par l'extrémité opposée. La force qui sous-tend ces systèmes est généralement une substance inerte comme l'air comprimé ou l'eau.

Récupérer un produit ne sert pas à grand-chose s'il gâche tout le lot. La détérioration peut se produire si un joint imparfait ou une fissure dans l'appareil de raclage admet des impuretés provenant de l'eau de distribution ou de l'air comprimé, et que ces impuretés se développent dans l'environnement chaud et humide. En outre, le lot de produits suivant passera par les mêmes tuyaux de traitement et rencontrera tout ce qui s'y est déposé. En raison de ce risque de contact avec les aliments, les meilleures pratiques consistent à utiliser de l'air stérile ou de l'eau stérile pour ce processus de fabrication des aliments.

Comment l'eau et l'air stériles sont-ils produits ?

Plusieurs méthodes sont utilisées pour générer de l'air ou de l'eau stérile dans le traitement des aliments et des boissons :

• osmose inverse (RO),
• la pasteurisation,
• stérilisation à la lumière ultraviolette (UV),
• l'ozonation, et
• la microfiltration (pour l'air comprimé ou l'eau).

Chaque méthode présente des avantages et des inconvénients. Les systèmes d'osmose inverse sont dotés d'une membrane délicate dont le remplacement peut s'avérer coûteux, c'est pourquoi ils sont souvent réservés à l'eau des ingrédients. La pasteurisation, la stérilisation par UV et l'ozonation sont toutes efficaces, mais ajoutent une étape de traitement distincte. 

La microfiltration devient une alternative reconnue pour produire de l'eau ou de l'air stérile. Le microfiltre adéquat est conforme aux normes 3-A et présente des avantages en termes de coûts, puisque l'élément stérilisant peut être intégré directement dans la chaîne de traitement. La microfiltration produit une eau équivalente à l'eau pasteurisée pour un certain nombre d'utilisations, y compris la récupération de processus et les systèmes de nettoyage en place.

Selon les normes de production pharmaceutique, un filtre à air ou à eau de qualité stérile doit avoir une taille de pore constante de 0,2 micron de diamètre et piéger 99,99999 % de tous les agents pathogènes. (Les plus petites bactéries mesurent 0,2 micron).

Avant d'acheter un filtre, vérifiez soigneusement sa fiche technique pour une taille de micron de 0,2 et . Recherchez une valeur de réduction logarithmique de 7, la rétention nécessaire. Tous les fabricants de filtres ne respectent pas les directives de l'industrie à cet égard.

Travaillez avec un fournisseur tel que Donaldson qui respecte les normes indépendantes les plus strictes pour l'air ou les liquides utilisés dans les applications de contact alimentaire ou d'ingrédients.

Qu'est-ce qu'une filtration stérile ?

Pour produire de l'air ou de l'eau stérile selon les normes pharmaceutiques, un filtre doit avoir des pores d'un diamètre constant de 0,2 micromètre et éliminer 99,99999 % de toutes les particules de cette taille.

Sur la fiche technique du filtre, cette performance est représentée par un "filtre de 0,2 micron avec une valeur de réduction logarithmique (LRV) de >7".

En revanche, les filtres nominaux ont une distribution de pores approximative de   et ne conviennent pas à la production d'utilités stériles. Les filtres nominaux sont généralement acceptables pour les applications non stériles, telles que la préfiltration de l'eau d'alimentation des chaudières à vapeur.

Il est recommandé d'utiliser un préfiltre nominal (à gauche) sur l'eau ou l'air comprimé avant qu'il ne passe à travers la membrane du microfiltre stérile (à droite).

Conception et entretien optimaux de la microfiltration stérile

Donaldson a récemment collaboré avec une grande entreprise de yaourts qui a converti tous ses systèmes de récupération de produits dans les usines du monde entier à la microfiltration à cartouche.

Voici quelques pratiques importantes à respecter si vous souhaitez utiliser la microfiltration à des fins de récupération de produits similaires :

Protéger les micro-filtres avec la pré-filtration

Le fait de piéger des particules dures peut user prématurément le microfiltre, qui est principalement destiné aux microbes. Cet élément étant coûteux, il convient de le protéger par une série de préfiltres conçus pour filtrer toutes les formes de sédiments.

Le nombre de préfiltres   dont votre air ou votre eau a besoin dépend de la qualité de la source. Chaque réseau municipal d'approvisionnement en eau est différent et les besoins de filtration peuvent varier selon les saisons, en fonction de la montée et de la descente de la nappe phréatique. Mais en général, commencez la filtration à partir de la source d'eau de ville avec un préfiltre de 100 ou 50 microns, puis passez à des filtres plus fins par incréments de 10 microns. Un préfiltre de 1 micron est recommandé juste avant que l'eau ou l'air n'atteigne le microfiltre final.

Dans un système d'air comprimé, les contaminants potentiels comprennent également l'huile et l'eau condensée, en plus des sédiments et des micro-organismes. Comme pour une conduite d'eau, on utilise le filtrage par étapes pour produire de l'air propre et sec. Conditionner l'air avec des préfiltres bon marché et l'affiner progressivement avec des filtres à microns plus fins. Près du point d'utilisation de l'air, le dernier microfiltre doit être dédié à la filtration des bactéries avec une efficacité élevée.

Vous pouvez vous contenter de moins d'éléments, mais le risque de colmatage ou d'usure prématurée de votre microfiltre final sera plus élevé. Une séquence de filtration conçue de manière optimale permet de prolonger la durée de vie du filtre et, en fin de compte, de réduire le coût total.

Planifier l'emplacement des filtres en fonction des risques

Si votre usine a plusieurs points d'utilisation pour l'air ou l'eau stérile, placez des préfiltres sur les conduites principales et des microfiltres finaux sur les conduites secondaires, aussi près que possible du point d'utilisation. L'emplacement exact dépendra de l'espace disponible dans votre plante.

Dans le meilleur des cas, un processus a une empreinte compacte car les distances plus courtes entre les tuyaux réduisent le risque de contamination. Si vous avez 1 000 pieds de tuyaux en carbone entre le dernier pré-filtre et le filtre final, cela représente 1 000 pieds de dépôts potentiels de carbone, de rouille, de tartre et de débris qui pourraient atteindre votre coûteux filtre final. Dans ce cas, prévoyez des préfiltres supplémentaires pour les grandes longueurs de tuyaux. Effectuez une analyse des risques pour chacun de vos sites et concevez votre système de manière à minimiser les risques.

Maximiser la durée de vie du filtre grâce à une technologie de qualité

Le coût d'un système de filtration est déterminé en grande partie par la durée de vie des éléments. Les préfiltres expirent lorsqu'ils se bouchent. Pour détecter une obstruction, placez des manomètres en amont et en aval du filtre et remplacez le filtre à une chute de pression prédéterminée.

Le microfiltre est différent. Si vous l'avez protégé par une pré-filtration comme cela est recommandé, vous ne devriez pas avoir à remplacer un micro-filtre en raison d'un colmatage. Mais il faut périodiquement éliminer les bactéries qui s'accumulent sur la membrane. Cela se fait généralement par stérilisation à la vapeur. Le stress thermique subi par le filtre limite le nombre de cycles de stérilisation qu'il peut tolérer. Remplacer l'élément lorsqu'il atteint le nombre maximal de cycles recommandé par le fabricant.

Il est clair que l'utilisation d'éléments qui tolèrent le plus grand nombre de cycles de vapeur présente un avantage en termes de coûts - un domaine dans lequel les filtres Donaldson excellent. Les micro-filtres liquides Donaldson LifeTec®, avec des membranes en PTFE, ont 20 % de média filtrant en plus pour supporter des débits élevés. Leurs cages de support rigides résistent aux températures élevées. Pour l'air comprimé, des filtres à air Donaldson P-SRF V sont disponibles.

Les tests de Donaldson montrent qu'ils durent jusqu'à 160 cycles de stérilisation, contre 100 à 150 pour le filtre comparable le plus proche, avec une valeur de réduction logarithmique de 9 à 0,2 micron. Ces récentes avancées technologiques permettent de réduire davantage les temps d'arrêt de la production et les coûts de maintenance. Même si les filtres de haute qualité coûtent plus cher au départ, leur coût total de possession diminue considérablement chaque jour où ils sont utilisés.

Travailler avec un partenaire professionnel de la filtration

Lorsque Donaldson a aidé le transformateur de yaourts à installer une microfiltration à cartouche pour sa ligne de fabrication, la collaboration a duré du début à la fin. Donaldson a fourni une analyse en laboratoire de la qualité de l'eau, a testé différentes classes de microns pour déterminer le bon équilibre de la protection du pré-filtre, et a fourni une expertise produit concernant la stérilisation à la vapeur appropriée pour aider à prolonger la durée de vie du micro-filtre.

La microfiltration est une méthode efficace et conforme à la norme 3-A pour produire de l'eau pasteurisée et de l'air comprimé propre et sec. Parce que vos lignes de production sont soumises à de fortes contraintes, travaillez avec une société de filtration qualifiée pour obtenir les meilleures performances et la meilleure valeur de votre système de filtration stérile. Ils peuvent vous aider à comprendre les risques liés à votre installation et à concevoir les bons emplacements et les bonnes séquences de filtration. Ils peuvent également fournir des produits et des technologies qui vous aideront à maintenir vos systèmes de récupération des produits en fonctionnement à un coût global inférieur.

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Connor Rojina est ingénieur d'application dans la division Process Filtration de Donaldson Company. Il est membre actif de 3-A Sanitary Standards, Inc. et du Compressed Air and Gas Institute. Il possède une grande expérience des technologies, des applications et des réglementations liées à la filtration des liquides, à la vapeur culinaire et à la production d'air stérile dans l'industrie alimentaire et des boissons.