PRESENTATION DE LA SALLE MICROBIOLOGIQUEMENT

PRESENTATION DE LA SALLE MICROBIOLOGIQUEMENT MAITRISEE DE L'ENITIAA
J. Y. MALEGEANT - ENITIAA
Domaine de la Géraudière - 44072 NANTES CEDEX 03
L'atelier est en classe d'empoussièrement 10.000
avec 2 zones à flux laminaire en classe 100. Il est
possible de régler les conditions ambiantes entre
les valeurs extrêmes de climatisation :
I-UNE S.M.M. DANS UN ENVIRONNEMENT SCIENTIFIQUE ET TECHNOLOGIQUE PERFORMANT
11- Le Hall pilote de Génie
Alimentaire Industriel (cf. Plan de masse en
.•
.•
climatisation froide
climatisation chaude
4°C;
8O%HR
25°C; 2O%HR
Annexe n° 1)
Dans le cadre de son extension générale, l'Ecole
Nationale d'Ingénieurs des Techniques des
Industries Agricoles et Alimentaires a entièrement
rénové et équipé son Hall de Technologie de
matériels-pilotes les plus performants avec des
systèmes de contrôles informatisés. Cette plateforme technologique polyvalente de 2.000 m2 est
organisée en cinq secteurs:
.•
.•
.•
.•
.•
Cet atelier est équipé entre autres:
.• d'arrivées de fluides en attente,
.• d'un fourreau pour le passage de matières premières
liquides,
.• de cloisons tout inox pour les essais de nettoyagedésinfection,
.• d'une chambre froide positive intégrée pour les essais
de stockage - conditionnement et le développement
microbien à basse température,
.• d'un sol et de cloisons conducteurs reliés à la terre
pour les travaux sur les produits secs à forte charge
électrostatique.
Conserves et plats cuisinés
Biotechnologies: fermentations et
techniques séparatives
Pulvérulents et panification
Salle blanche
Ingénierie et maintenance
Le Hall de Technologie de l'ENITIAA, grâce à ses
matériels-pilotes modulaires, est disponible pour la
formation initiale et continue, pour tous les travaux
de recherche-développement avec la profession.
13- Des perspectives de
Recherche Développement de
haut niveau
12- Caractéristiques générales de la
Salle Blanche pilote
Du fait de l'intégration de la Salle Blanche au
«cœur» d'un Hall de Technologie performant et,
dans une Ecole Supérieure Agroalimentaire, les
possibilités de Recherche Développement de haut
niveau scientifique sont facilitées :
La Salle Blanche pilote de l'ENITIAA est le fruit
de la collaboration de nombreux professionnels et
spécialistes reconnus : ingénierie génie civil et
ingénierie Salle Blanche, nettoyage-désinfection,
habillement, ... Grâce à son organisation, reprenant
tous les concepts de base d'un atelier de ce type
(vestiaire, sas matériels et produits, chambre froide
intégrée, salle de travail), il sera possible de simuler
avec 2-3 personnes tous les travaux de recherchedéveloppement : mise au point de protocoles de travail,
de procédures de nettoyage et de suivis longue durée,
mise au point de matériels-pilotes adaptés.
.• expérimentation comparative entre ambiance
maîtrisée ou non,
.• développement de process pour partie en ambiance
maîtrisée, pour partie en ambiance non maîtrisée,
.• complémentarité de la recherche appliquée
développée dans la Salle Blanche pilote, avec des
travaux plus fondamentaux développés dans les
différents laboratoires scientifiques de l'ENITIAA
(Chimie-Microbiologie, Génie Alimentaire, Génie
Industriel, Informatique).
1
II.
PRESENTATION
BLANCHE»
L'ENITIAA
12.21 Paramètres maîtrisés de l'ambiance
DE LA «SALLE
PILOTE
DE
221. Conditions climatiques
12.11 Les grmi.des lignes du cahier des
charges initial
(Ct Schéma de principe aéraulique en Annexe n° 1)
Tous les régimes intermédiaires de réglage de la
température de l'ambiance entre 4°C et 25°C sont
possibles. Le programme de l'automate est
actuellement conçu pour maintenir, quelle que soit
la température de réglage, une quantité d'eau
constante de 4 g/kg d'air sec.
Les objectifs, fixés par les enseignants de
l'ENITIAA étaient de pouvoir développer une
recherche dans une salle à ambiance maîtrisée
avec des produits variés et aussi différents que:
.•
des produits secs (farines, pulvérulents) :
sensibles aux problèmes hygroscopiques et aux
charges électrostatiques
.•
des produits élaborés de type 4è ou 5è gamme
(légumes, viandes,…..) : sensibles à la
contamination
et
au
développement
de
microorganismes ou d'enzymes.
La température est donc prioritaire, et l'humidité
relative s'ajuste en conséquence pour donner les
principaux régimes climatiques présentés dans le
tableau suivant. Le passage d'un régime climatique
à l'autre demande au moins 24 heures pour une
stabilisation correcte des paramètres température
et humidité relative.
L'enceinte devait, en outre, être une reproduction
en miniature d'une Salle Blanche industrielle avec
un sas personnel, un sas matériel et une chambre
de stockage en réfrigéré.
Sas personnel
Sas matériel
Chambre froide
Salle blanche
16,0 m²
TOTAL
70,5 m²
Température (0 C)
4,5 m²
5,0 m²
Régime froid
Régime intermédiaire
Régime chaud
Veille
45,0 m²
Une autre contrainte spécifique était de pouvoir
assurer, si nécessaire, une continuité thermique
entre la chambre froide et l'atelier pour
expérimenter
certaines
recherches
en
microbiologie.
HR(%)
4±1
80±5
8 à 12
70à50
25±1
25±5
/
18-20
Les plus basses températures vont permettre de
travailler sur des produits sensibles bactériologique
ment relativement riches en eau :
.• 4è gamme (légumes, fruits),
.• 5è gamme (plats cuisinés accompagnés de viandes),
.• produits liquides (lait et dérivés, suspension de
protéines, boissons et jus de fruits, .. .),
.• essais particuliers de développement de culture
et de conditionnement.
Au niveau du local, ainsi que du réseau de
ventilation, tout devait être mis en œuvre pour
rendre possible et faciliter (en régime de veille) les
opérations de nettoyage et de désinfection
spécifiques aux IAA.
Par contre, le régime de climatisation à 25°C et 20
% HR sera réservé pour les essais sur des produits
pulvérulents à faible teneur en eau. Ces produits
sont peu sensibles aux développements micro
biologiques, mais posent des problèmes au niveau
de leur forte hygroscopie et de leur charge
électrostatique.
Le sas personnel est maintenu aux environs de
20°C. La température du sas matériel est la même
que celle de l'atelier, ce qui permet d'éviter toute
rupture thermique lors des opérations réalisées
pour sasser.
La gestion technique centralisée avec suivi des
principaux paramètres sera possible, notamment en
ce qui concerne la climatisation et la
consommation électrique.
Il est évident que cette polyvalence de régimes
climatiques associée aux contraintes particulières
de la recherche (suivi et stabilité des paramètres de
régulation) et du travail sur des produits agroalimentaires, a exigé beaucoup de rigueur et de
coordination pour la réalisation exemplaire de ce
programme.
2
Du fait de l'utilisation possible de pulvérulents
dans la salle blanche, les bouches de reprises sont
toutes munies de pré-filtres gravimétriques (84 %
GRA) avec une distance ascensionnelle verticale
de 3 m 50 environ et des vitesses de reprises assez
faibles (2,5 à 3 mis).
L'ouverture du sas personnel entraîne de légères
perturbations dans la «Salle Blanche» pendant 4 à
5 minutes environ, et celle du sas matériel pendant
8 à 10 minutes (conditions initiales du sas matériel
pratiquement retrouvées après le temps recommandé
de 20 minutes pour sasser du matériel avec
l'extérieur).
Le plafond en classe 100 a ses propres bouches de
reprises pour limiter la contamination de toute la
salle en cas d'accident.
222. Classes d'empoussièrement
(9,82 m2 de filtres absolus)
Surfaces (m2)
Normes US F 209 D *
AFNOR x 44.101
Filtres absolus
Sas personnel
0,68
Sas matériel
Chambre froide
0,34
0,34
Salle blanche
3,03
Zones à flux laminaire
5,43
<=
<=
<=
<=
<=
10.000
10.000
100.000
(côté zone propre)
(recyclage interne)
10.000
100
<=
<=
<=
<=
<=
400.000
400.000
4.000.000
400.000
400
* F 209D Nombre de particules ~ 0,5 p/pied-cube + tolérance nombre de particules >= 5 µ *
AFNOR x 44.101 Nombre de particules ~ 0,5 p/m3 + tolérance nombre de particules >= 5 µ
223. Paramètres aérauliques
(Cf. Plan de disposition des filtres en Annexe n° 2)
Le renouvellement et la filtration de l'air sur les
filtres absolus (99,999 % DOP) doivent permettre
le mai n t i en de la classe d'empoussièrement en
conditions d'exploitation: 2-3 personnes, 1
matériel-pilote, produits,... Le sas matériel est
maintenu en dessous de la classe 10.000 comme la
salle blanche pour éviter toute rupture de propreté
particulaire de l'air lors des opérations réalisées
pour sasser.
Pour pouvoir maintenir la température minimale
de 4°C tout en soufflant un air au dessus de 1°C,
pour éviter de givrer, il a fallu augmenter
considérablement le débit d'air au soufflage dans
la Salle Blanche et donc augmenter en
conséquence la surface de filtration pour rester à
des vitesses de soufflage juste inférieures au
maximum recommandé 0,55 m/s, afin d'éviter le
maintien en suspension de particules dans un flux
d'air trop perturbé.
A l'entrée, l'air neuf passe sur un filtre d'efficacité
gravi métrique 94 %, èt l'air de mélange (recyclé +
air neuf) sur un filtre d'efficacité opacimétrique 95
%, afin de limiter au maximum l'encrassement des
filtres absolus.
C'est pour la même raison que les plafonds en
classe 100 ont été intégrés dans le réseau général
de soufflage et non prévus en recyclage interne à
la Salle Blanche: environ 60 à 65 % de l'air de
soufflage dans la Salle Blanche proviennent des 2
plafonds en classe 100.
3
Taux de renouvellement et
surpression
•
intégration des réseaux dans les cloisons : fluides,
gaines de reprise, ... (les filtres absolus occupant
une très grande partie de la surface en plafond, les
luminaires en caisson étanche ont été plaqués et
non intégrés),
•
éclairage performant sans zone d'ombre.
••
mobilier traité double-face.
(Recommandés 30-80 V/h)
(Gradient 2 à 3 mm CE)
Sas personnel
Sas matériel
Chambre froide
Salle Blanche
Zone à flux
laminaire *
Taux de
Gradient
renouvellement
Suprœsion
(V/h)
(mm CE)
47
3,0
55
Recyclage
interne
66
3,5
-1,0
600 à 700
/
Entre les phases d'expérimentation, la salle pourra
être mise en régime de veille, et un nettoyagedésinfection humide sera facilité grâce à la
présence d'une bonde siphoïde de sol prévue à cet
effet.
5,0
231. Isolation thermique
* Flux laminaire: 300 à 700 V/h recommandés
* CE: Colonne d'Eau
Du fait du régime "basse température" à 40 C, une
attention particulière a été portée afin d'éviter tout
risque de condensation à l'extérieur de l'enceinte
Au niveau de la salle blanche de l'ENITlAA nous
avons donc un taux de renouvellement assez élevé
(65 à 70 VIh), ce qui explique que les temps de
perturbations aérauliques pour sasser du personnel
ou du matériel soient faibles. Les gradients de
surpression sont plutôt au dessus des normes: 3 à 5
mm CE.
•
•
W/m2.oC),
•
•
•
Les vitesses aux bouches de reprises sont de l'ordre
de 2,5 à 3 mis. Les bouches de reprises, au nombre
de cinq dans la salle blanche, sont réparties pour
assurer une reprise assez uniforme de toute
l'ambiance. Le débit fuite est dans les normes « 4
%). Du fait de la bonne étanchéité des cloisons de
type chambre froide , tout le débit de fuite passe
pratiquement par les portes.
doubles vitrages,
traitement des ponts thermiques (notamment entre
le sol et les cloisons verticales),
isolation des gaines de soufflage et de reprises à
l'extérieur de l'enceinte.
232. Cloisons et sols reliés à la terre
Pour pouvoir travailler en "basse hygrométrie"
avec des pulvérulents sensibles aux charges
électrostatiques, toute la surface intérieure de la
Salle Blanche" est conçue comme une cage de
Faraday:
Enfin, les paramètres aérauliques, devant rester
très stables pour une «Salle Blanche» à vocation
de recherche, deux batteries froides en parallèles
ont été prévues avec un système automatique de
basculement de l'une sur l'autre permettant le
traitement continu de l'air même pendant les
périodes de dégivrage.
•
surfaçage inox pour les cloisons, le plafond et les
portes,
• sol conducteur.
233. Accessibilité de tout le réseau de gaines
de ventilation
12.31 Conception générale de l'enceinte
(Cf. Plan d'organisation générale en Annexe nOS)
Un des problèmes, lors d'un accident de
manipulation de produits agro-alimentaires, est
d'avoir des substrats pulvérulents qui vont se coller
sur les surfaces intérieures des gaines de
ventilation ou sur les filtres et qui deviennent ainsi
des points de contamination.
Les concepts classiques adaptés aux «Salles
Blanches» conçues pour les IAA, ont été repris:
•
•
•
dalle de sol isolante,
panneaux isolants de type chambre froide (0,36
qualité des surfaces (cloisons inox),
angles arrondis, plinthes de sol en négatif,
vitrages affleurants,
4
Les
traitements
classiques
automatisés
de
désinfection, en milieu hospitalier, ne peuvent pas
toujours en venir à bout (préformolage : 2324°C, 80 %
HR ; formolage ambiance: 3-4 heures avec environ 10
minutes de ventilation chaque heure (déformolage :
tout air neuf).
•• Alarme de température pour la chambre froide
•• Contrôle de température et d'humidité relative de la
Salle Blanche
Aussi les grilles de reprises munies de pré filtres sont
toutes facilement démontables pour rendre
accessible l'intérieur des gaines de reprises
qui sont conçues en cloisons double face du même
type que celles de la «salle blanche».
III- ROLE ET OUVERTURE SUR LE
L'air de mélange (air recyclé + air neuf>, passant sur
des filtres opacimétriques, les risques de points
de contamination en aval dans les gaines de
soufflage sont diminués. En cas de problèmes
majeurs, tout le réseau de soufflage est accessible
(tronçons rectilignes) après démontage des filtres
absolus. En outre, avant la première mise en route, tout
l'intérieur des gaines de soufflage a été traité au joint
silicone (masquage des agrafes, arrondis de certains
angles, étanchéité des raccordements) et dépoussiéré
par essuyage à l'alcool.
3.1 Utilisation pour la Recherche-Développement
MONDE INDUSTRIEL
enIAA
Toute l'équipe des enseignants-chercheurs de
l'ENITIAA est persuadée que ce nouvel équipement
doit être la référence pour le secteur des IAA et faire
évoluer rapidement la technologie agro-alimentaire
dans le domaine de la conception et de l'utilisation
des salles à ambiance maîtrisée pour les IAA :
•• Développement de process avec suivi des
Afin de limiter tout risque de contamination inutile,
la quasi-totalité des opérations de surveillance et de
maintenance de routine s'effectueront de l'extérieur
de l'enceinte.
paramètres,
•• Définition du niveau suffisant de qualité de
l'ambiance pour un process donné,
•• Conception et/ou essais de nouveaux matériels
adaptés,
234. Sécurité
•• Mise au point de procédure de nettoyage avec un
suivi longue durée des classes de qualité de
a- Des personnes
¾
¾
¾
¾
¾
l'ambiance et des équipements,
•• Formation adaptée des personnels,
Porte anti-panique + éclairage de secours
Sonde de manque d'oxygène
•• Analyse des conditions de travail des personnes et
Interphone + téléphone
de la sécurité des personnels .
Alarme coup de poing
Confort acoustique (50-55 db) car il y a peu
d'équilibrage forcé de l'air par des volets de
réglage.
Cette «Salle Blanche», comme tous les autres
équipements du Hall de Technologie de l'ENITIAA,
peut être mise à disposition de la profession pour
la formation du personnel ou pour tous les travaux
de Recherche Développement (4è et 5è gammes,
pulvérulents, ... )
b- De fonctionnement
•• Renvois groupés des sécurités sur l'armoire de
commande et de contrôle
•• Témoins de surpression d'air par local
•• Témoins de surpression d'air sur les filtres absolus
(compensation d'encrassement des filtres grâce à
un ventilateur à réaction)
•• Voyants pour la gestion des portes des sas avec
alarme de mémorisation des accidents d'ouverture
Notre expérience originale dans le domaine de
l'ingénierie d'une «Salle Blanche» pensée pour la
recherche-développement en IAA peut être
également valorisée par les industriels du secteur.
5
3.2 Suivi longue durée des paramètres de la
322. Niveau de qualité de l'ambiance
salle blanche
En fonction des programmes de recherche, un suivi
avec des contrôles systématiques sur de longues
périodes pourra être mis en place en collaboration
avec les laboratoires de l'ENITIAA, en vue de
suivre l'évolution de la qualité de l'ambiance :
321. Paramètres climatiques et aérauliques
Au niveau de l'armoire générale qui regroupe la
commande et le contrôle de l'enceinte, l'automate
de régulation de température et d'hygrométrie est
prévu pour être connecté sur ordinateur afin de
pouvoir faire de l'acquisition de données.
*
*
classe d'empoussièrement,
contamination microbiologique (ambiance et
surfaces).
323. Consommation énergétique
En collaboration avec EDF, il est prévu également
de faire des relevés longues durées de
consommation
électrique
en
séparant
les
principales étapes de traitement de l'air.
L'acquisition de données sera réalisée sur microordinateur, afin de pouvoir facilement interpréter
les résultats.
A terme, les informations provenant de capteurs
adaptés de surpression et de vitesses d'air, de
mémorisation d'accident de gestion des portes des
sas, pourront être, si nécessaire, reportées sur
ordinateur.
PUISSANCES EN kW
Traitement air neuf:
Traitement air neuf:
Traitement air recyclé:
1er étage
2è étage
Déshumidification (par refroidissement)
Déshumidification (roue au lithium)
3è étage
Batterie froide
Dégivrage des batteries
Humidificateur Batterie
chaude Recycleur
03,50
08,90
10,60
06,00
04,40
15,00
07,50
Température sas personnel
Batterie chaude terminale
9,00
Traitement air chambre
froide
Refroidissement + Filtration
2.20
Eclairage (>= 500 Lux à 1
m. du sol)
Laboratoire extérieur
2.50
Extracteur
Puissance totale
Puissance absorbée (température 4° C)
Puissance absorbée (température 25° C)
La puissance en kVA sera fonction du facteur de puissance de l'installation.
6
0.50
70,10 kW
55,10 kW
56,10 kW
4.2 Mise au point des
IV- IMPACT PSYCHOLOGIQUE SUR LE
procédures d'utilisation et
acceptation
COMPORTEMENT DES
PERSONNES
En concertation avec tous les utilisateurs
privilégiés de la salle blanche pilote de
l'ENITIAA, nous venons de mettre au point les
procédures générales d'utilisation de cette
enceinte.
Grâce à la formation préalable mise en place pour
le personnel de l'Ecole, il a été possible d'avoir des
échanges fructueux pour la mise en place de ces
procédures.
4.1 Implication de l'expérimentateur
Contrairement aux autres conceptions actuelles de
process de produits agro-alimentaires, où la
présence humaine est exclue de plus en plus, un
travail en «salle blanche» i m pli que
intégralement l'individu qui se trouve dans
l'ambiance maîtrisée.
Mais les responsables du Hall sont conscients qu'il
faudra encore beaucoup de vigilance pour éviter
toute dérive et que c'est en impliquant le
maximum de personnes que nous pourrons assurer
un suivi sans faille.
Les contraintes d'utilisation d'une «salle blanche»
sont énormes pour le personnel : sas pour le
personnel, sas pour le matériel et des produits,
habillement particulier, procédure de nettoyage, ...
Pourtant en dehors de l'aspect nettoyage, les autres
contraintes semblent assez facilement acceptées,
contrairement aux procédures plus simples
d'entrée dans un atelier agroalimentaire classique.
Nous comptons également beaucoup sur cet
équipement pour assurer une formation pratique à
l'hygiène de haut niveau à tous nos étudiants qui
seront les futurs cadres des IAA.
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