Les exigences relatives aux capteurs de pression sont particulièrement élevées dans les industries agroalimentaire et pharmaceutique, ainsi que dans celles de la biotechnologie et des industries connexes (par exemple, les industries de l’emballage et du remplissage). Dans cet article, nous détaillons les éléments à prendre en compte pour choisir un capteur de pression adapté aux exigences aseptiques de ces différentes industries.
Les exigences relatives aux mesures de pression en milieux stériles sont principalement axées sur l’hygiène. Pour garantir la sécurité des consommateurs et protéger l’environnement, la contamination des produits et la propagation des germes doivent être empêchées. Par conséquent, les capteurs de pression utilisés en environnements sensibles doivent être conformes aux réglementations des autorités compétentes (en Europe: la EHEDG; aux États-Unis: la FDA). Outre les matériaux utilisés, la conception des capteurs de pression doit également être conforme aux normes en vigueur.
La conception des capteurs de pression
Les capteurs de pression utilisés en environnements stériles doivent être faciles à nettoyer et doivent offrir une très faible surface d’exposition aux germes. L’élaboration de ces instruments de mesure commence dès leur conception. Les volumes inertes, les cavités et les bords sont à éviter, car les germes peuvent s’accumuler à ces endroits et rendre le nettoyage plus difficile.
Les connexions sont un aspect tout aussi important de la conception. Les capteurs de pression doivent être faciles à démonter, car es applications sensibles impliquent des nettoyages fréquents et des changements de joints réguliers. Pour cette raison, les connexions à filetage sont généralement exclues de la conception. En plus des difficultés de nettoyage, les filetages de vis augmentent la surface de propagation des germes. Les capteurs de pression hygiéniques sont généralement équipés de brides d’étanchéité, de brides de serrage et de brides DIN.
Tous les composants doivent être parfaitement alignés et permettre un montage et un démontage facile.
Les matériaux des capteurs de pression
La facilité de nettoyage est également le critère principal du choix des matériaux. Cela commence par les surfaces des matériaux sélectionnés. La membrane et les autres éléments en contact avec le fluide doivent présenter la rugosité la plus faible possible. Plus un matériau est rugueux, plus les germes peuvent y adhérer, et plus le nettoyage devient difficile. Dans les applications hygiéniques, le standard de rugosité est de 0,8 µm, bien qu’il ne soit pas optimal pour tous les processus. Pour répondre aux exigences les plus strictes, il est préférable d’envisager une rugosité de ≤ 0,4 µm.
Bien entendu, la rugosité est également engendrée par les effets de la corrosion. Pour cette raison, le matériau du boîtier joue un rôle important dans la conception des capteurs de pression hygiéniques. Pour réduire au maximum les risques de corrosion, seuls des aciers inoxydables de haute qualité et à faible teneur en ferrite doivent être utilisés. Par exemple, le matériau 316L (un alliage d’acier inoxydable aussi appelé 1.4404) a une composition en molybdène de 2% qui lui permet de répondre aux exigences croissantes en matière de résistance à la corrosion. La EHEDG fournit des directives sur l’adéquation des matériaux en fonction de l’environnement applicatif des différents processus.
Les exigences de rugosité s’appliquent également aux matériaux d’étanchéité, qui doivent offrir une stabilité chimique et thermique. Dans le cas contraire, les matériaux d’étanchéité deviennent poreux et offrent une surface idéale pour la propagation de germes. STS utilise des joints Viton pour ses capteurs de pression hygiéniques, un élastomère fluoré à haute résistance thermique et chimique qui résiste aux hydrocarbures, même à des températures élevées sans gonfler ni devenir poreux.
Les exigences relatives aux matériaux utilisés sont issues des procédés de nettoyage utilisés dans les industries des produits alimentaires, pharmaceutiques et de la biotechnologie. Les capteurs de pression utilisés dans des installations fermées doivent pouvoir supporter les procédures de Nettoyage En Place (NEP) et de Stérilisation En Place (SEP). Avec ces processus, les installations sont nettoyées sans autre démontage supplémentaire. Pour clarifier les exigences relatives à ces matériaux, il est important de décrire brièvement la procédure NEP:
- Dans un premier temps, les grosses impuretés sont éliminées par pré-rinçage à l’eau.
- Un agent alcalin est ensuite utilisé.
- Ce détergent alcalin est rincé à l’eau.
- Pour éliminer le tartre et les dépôts similaires, les installations sont rincées avec un fluide acide.
- L’acide est ensuite rincé à l’eau.
- Un désinfectant est utilisé pour éliminer les microorganismes.
- Le processus se termine par un rinçage à l’eau ultra-pure.
Avec la procédure SEP, de la vapeur est introduite dans l’application à une température moyenne de 140 degrés Celsius. Les capteurs de pression doivent donc être capables de supporter ces températures sans subir de dommages.
Le dernier critère de sélection des matériaux est lié aux fluides de transfert de pression. Les capteurs de pression «standard» utilisent généralement des huiles de silicone. Mais celles-ci peuvent toutefois avoir un impact contaminant sur le processus si le capteur de pression est endommagé. Dans l’industrie des produits alimentaires, ce disfonctionnement peut par exemple avoir des effets certes sans danger pour la santé mais critiques sur les chaînes de production, tels que de la bière sans mousse. Pour ces applications, seuls les fluides répertoriés par les autorités compétentes peuvent être utilisés.
Capteur de pression hygiénique ATM/F
Autres aspects / Cas particuliers
Bien que les aspects mentionnés ci-dessus soient spécifiques aux mesures de pression hygiéniques, deux autres points peuvent être pertinents pour certains utilisateurs : la sécurité contre les explosions (avec la certification ATEX) et la fonction de « réétalonnage ». La plupart des capteurs de pression actuels n’offrent plus de fonction d’étalonnage, mais il s’agit pourtant d’un facteur de coût important. Dans les procédés particulièrement critiques des industries de la biotechnologie ou de la pharmacie, les instruments de mesure doivent être validés tous les trois mois. Les capteurs qui peuvent être ajustés dans un laboratoire d’étalonnage offrent alors un avantage non négligeable.
Un autre cas particulier peut être la combinaison de mesures de pression et de mesures de température. Par exemple, un client de STS avait besoin d’une surveillance de la température sur une machine à emballer des aiguilles d’injection stériles, en plus d’une surveillance de la pression. Lorsque les deux applications peuvent être combinées dans un seul instrument hygiénique, cela minimise à la fois l’encombrement et le nettoyage.
Ce cas particulier sert également d’exemple pour les mesures de pression en environnements sensibles, car les utilisateurs doivent se conformer à des directives strictes. Celles-ci peuvent également différer d’un processus à un autre (par exemple, en ce qui concerne les matériaux autorisés). Grâce au principe de conception modulaire de STS, les capteurs de pression hygiéniques peuvent être adaptés à des exigences individuelles dans les plus brefs délais.
