PRESENTATION DE LA SALLE MICROBIOLOGIQUEMENT MAITRISEE DE L'ENITIAA J. Y. MALEGEANT - ENITIAA Domaine de la Géraudière - 44072 NANTES CEDEX 03 I-UNE S.M.M. DANS UN ENVIRONNE- MENT SCIENTIFIQUE ET TECHNO- LOGIQUE PERFORMANT 11- Le Hall pilote de Génie Alimentaire Industriel (cf. Plan de masse en 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 m 2 est organisée en cinq secteurs: 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. 12- Caractéristiques générales de la Salle Blanche pilote 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. 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 : climatisation froide climatisation chaude Cet atelier est équipé entre autres: 4 C; 8O%HR 25 C; 2O%HR 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. 13- Des perspectives de Recherche Développement de haut niveau 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 : 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 DE LA «SALLE BLANCHE» PILOTE DE L'ENITIAA 12.11 Les grmi.des lignes du cahier des charges initial 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. 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. 12.21 Paramètres maîtrisés de l'ambiance 221. Conditions climatiques (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. 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. Sas personnel Sas matériel Chambre froide Salle blanche TOTAL 16,0 m² 4,5 m² 5,0 m² 45,0 m² 70,5 m² Température (0 C) Régime froid 4±1 Régime intermédiaire 8 à 12 Régime chaud 25±1 Veille 18-20 HR(%) 80±5 70à50 25±5 / 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. 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. 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. 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. 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. 2
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). 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). 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 m 2 de filtres absolus) Surfaces (m 2 ) Normes US F 209 D * AFNOR x 44.101 Filtres absolus Sas personnel 0,68 <= 10.000 (côté zone propre) <= 400.000 Sas matériel 0,34 <= 10.000 <= 400.000 Chambre froide 0,34 <= 100.000 (recyclage interne) <= 4.000.000 Salle blanche 3,03 <= 10.000 <= 400.000 Zones à flux laminaire 5,43 <= 100 <= 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/m 3 + 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. 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. 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. 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 (Recommandés 30-80 V/h) (Gradient 2 à 3 mm CE) Taux de renouvellement (V/h) Gradient Suprœsion (mm CE) Sas personnel 47 3,0 Sas matériel 55 3,5 Chambre froide Recyclage -1,0 interne Salle Blanche 66 5,0 Zone à flux laminaire * 600 à 700 / * Flux laminaire: 300 à 700 V/h recommandés * CE: Colonne d'eau 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. 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. 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. 12.31 Conception générale de l'enceinte (Cf. Plan d'organisation générale en Annexe nos) Les concepts classiques adaptés aux «Salles Blanches» conçues pour les IAA, ont été repris: qualité des surfaces (cloisons inox), angles arrondis, plinthes de sol en négatif, vitrages affleurants, 4 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. 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. 231. Isolation thermique Du fait du régime "basse température" à 4 0 C, une attention particulière a été portée afin d'éviter tout risque de condensation à l'extérieur de l'enceinte dalle de sol isolante, panneaux isolants de type chambre froide (0,36 W/m 2.oC), 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: surfaçage inox pour les cloisons, le plafond et les portes, sol conducteur. 233. Accessibilité de tout le réseau de gaines de ventilation 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 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). 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». 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. Alarme de température pour la chambre froide Contrôle de température et d'humidité relative de la Salle Blanche III- ROLE ET OUVERTURE SUR LE MONDE INDUSTRIEL 3.1 Utilisation pour la Recherche-Développement 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 : 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. a- Des personnes Porte anti-panique + éclairage de secours Sonde de manque d'oxygène Interphone + téléphone 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. Développement de process avec suivi des 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 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 suivi longue durée des classes de qualité de l'ambiance et des équipements, Formation adaptée des personnels, Analyse des conditions de travail des personnes et de la sécurité des personnels. 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,... ) 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 salle blanche 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. 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. 322. Niveau de qualité de l'ambiance 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 : * 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. PUISSANCES EN kw Traitement air neuf: Traitement air neuf: 1er étage 2è étage Déshumidification (par refroidissement) Déshumidification (roue au lithium) 03,50 08,90 Traitement air recyclé: 3è étage Batterie froide Dégivrage des batteries Humidificateur Batterie chaude Recycleur 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) 2.50 Laboratoire extérieur Extracteur 0.50 Puissance totale Puissance absorbée (température 4 C) Puissance absorbée (température 25 C) 70,10 kw 55,10 kw 56,10 kw La puissance en kva sera fonction du facteur de puissance de l'installation. 6
IV- IMPACT PSYCHOLOGIQUE SUR LE COMPORTEMENT DES PERSONNES 4.2 Mise au point des procédures d'utilisation et acceptation 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. 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. 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. 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. 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. 7