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RÉSUMÉ
La protection localisée d’ambiance par flux d'air consiste à préserver des éléments de toute contamination aéroportée lorsque l’usage de barrières solides n’est pas envisageable. La difficulté réside dans le maintien de la barrière contre la contamination, à l’interface entre la zone à protéger et l’ambiance, malgré des perturbations courantes ou exceptionnelles qui viennent affecter sa stabilité ou simplement la briser. Cet article présente les principes physiques qui sont à la base de la protection localisée, et illustre par des exemples concrets sa mise en œuvre.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Johan CARLIER : Ingénieur de recherche Irstea, docteur en mécanique de l'université des Sciences et Technologies de Lille - Irstea – UR OPAALE équipe ACTA, Rennes, France
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Lionel FIABANE : Ingénieur de recherche Irstea, docteur en sciences de l'ingénieur de l'École Polytechnique - Irstea – UR OPAALE équipe ACTA, Rennes, France
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Dominique HEITZ : Chargé de recherche Irstea, responsable équipe ACTA, habilité à diriger les recherches en mécanique de l’université de Rennes 1, docteur en mécanique des fluides de l'université de Poitiers - Irstea – UR OPAALE équipe ACTA, Rennes, France
INTRODUCTION
Seule la maîtrise localisée des flux d’air propres peut prétendre assurer des niveaux élevés de propreté d’air autour des produits sensibles à l’aéro-contamination. Il est bien entendu possible d’obtenir globalement une bonne protection particulaire dans des grands volumes comme les ateliers de production, même ouverts aux contaminations internes (opérateurs, machines, matières premières, etc.). Mais la maîtrise localisée, appelée également « flux unidirectionnel » ou « flux dirigé », permet d’obtenir localement des niveaux de propreté en activité de « classe 5 » (de la norme ISO 14644-1), ou de « classe 100 » (de l'ancienne norme FED-STD-209 E) dans des ambiances atteignant difficilement des classes de propreté 100 fois moins bonnes en salle propre perturbée par l’activité (« classe 7 » de ISO 14644-1, ou « classe 10 000 » de FED-STD-209 E).
Ce constat est maintenant partagé par bon nombre d’industriels de l’alimentaire pour lesquels la problématique froid et condition de travail s’ajoute à celle de l’ultrapropreté. Une bonne maîtrise localisée des flux d’air propres et froids permet de maintenir une température constamment basse d’environ 4 °C au niveau des produits alimentaires en cours de traitement (plans de travail, conditionneuses, bandes convoyeuses, etc.), tout en assurant une température nettement plus élevée, d’environ 15 °C, au contact des personnes situées à proximité.
Le présent article va tout d'abord s'attacher à définir ce qu'est une protection localisée par soufflage d'air propre, puis à décrire les phénomènes physiques mis en jeu dans les dispositifs de séparation d’ambiances. Les effets de l’entraînement, du mélange et de la flottabilité seront plus particulièrement détaillés, ainsi que les ressorts du transport particulaire. Des technologies concrètes de protection localisée seront enfin présentées et décrites.
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3. Particules dans les écoulements
3.1 Définition et caractéristiques
Les particules peuvent être définies comme de petites inclusions en suspension dans un fluide. Les particules peuvent être de diverses natures et origines [G 1 710] : inertes (comme les poussières) ou vivantes (bactéries ou moisissures), mais également solides ou liquides (dans le cas des aérosols notamment), sèches ou collantes, ou encore d'origine mécanique, chimique, thermique ou biologique.
La grande hétérogénéité des particules et les difficultés de modélisation qui peuvent être liées à celle-ci peuvent être contournées en supposant, d'un point de vue purement physique, que la phase des particules (solide ou liquide) est différente de celle du vecteur qui les transporte, à savoir l'air. Les deux paramètres intervenant dans une modélisation ne seront donc plus que la taille des particules, et leur densité relative au fluide porteur, i.e. l'air.
Dans le contexte de l'agroalimentaire, on cherche à éliminer les contaminants, c'est-à-dire les éléments non désirés dans les produits alimentaires. Du point de vue particulaire, il s'agit essentiellement d'éliminer les micro-organismes ne faisant pas partie de la flore attendue d'un produit, généralement des bactéries, et certaines moisissures responsables de défauts d'aspect ou de qualité. La taille caractéristique de ces micro-organismes vont du micromètre à la dizaine de micromètres, plus rarement quelques dizaines de micromètres (voir tableau 2) : ce sont donc les dimensions typiques des particules à éviter ou à éliminer dans les ateliers IAA.
les particules inertes, pour problématiques qu'elles soient, sont souvent le signe d'un défaut de procédé (accident, usure prématurée de machine, etc.). S'il est essentiel de les détecter, c'est donc plus afin d'identifier un problème sur une chaîne de production que pour des questions purement sanitaires.
D'un point de vue plus général, les contaminants particulaires aéroportés recherchés sont souvent dans la gamme de taille 0,1 à 10 µm, car les particules plus grandes auront tendance...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BURFOOT et al - Localised air delivery systems in the food industry. - Trends Food Sci. Tech., 11, 11 (2000).
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(2) - AUDIDIER (Y.) - Ultra Clean Workshop Concept. - In Minimal Processing and Ready Made Foods, SIK, Göteborg (1996).
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(3) - VANDRIESSCHE (S.), RIGNAC (J.-P.) - Performance énergétique en ambiances propres. - ASPEC Paris (2016).
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(4) - CHASSAING (P.) - Mécanique des Fluides. - Polytech de l'INP réf. 929, Cépaduès Toulouse (2010).
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(5) - CHASSAING (P.) - Turbulence en Mécanique des Fluides. - Polytech de l'INP ref. 483, Cépaduès Toulouse (2000).
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(6) - BROWN (G.L.), ROSHKO (A.) - On density effects and large structure in turbulent mixing layers. - J....
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
ContaminExpo – Salon et congrès sur la maîtrise de la contamination et des salles propres, a lieu tous les deux ans à Paris (années impaires) :
HAUT DE PAGE
ISO
ISO 14644-1 (2015), Classification de la propreté particulaire de l'air, NF EN ISO 14644-1 (février 2016).
ISO 7730 (2005), Ergonomie des ambiances thermiques – Détermination analytique et interprétation du confort thermique par le calcul des indices PMV et PPD et par des critères de confort thermique local.
AFNOR
NF EN 1822-1 (2010), Filtres à...
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