Auteur: service technique Mycond
Le contrôle de l'humidité est l'un des aspects les plus importants de la fabrication pharmaceutique, influençant directement la qualité des produits, l'efficacité des processus de production et le respect des exigences réglementaires strictes GMP. L'industrie pharmaceutique impose des exigences particulièrement élevées aux paramètres du microclimat, car même de faibles écarts peuvent entraîner des pertes de qualité significatives et des rebuts.
Les normes hygiéniques strictes du secteur pharmaceutique exigent le maintien de conditions stables dans les salles propres où les médicaments sont fabriqués. L'humidité dans ces zones doit être contrôlée avec une grande précision, car une humidité excessive peut entraîner la croissance de micro-organismes, la dégradation des propriétés des ingrédients actifs et une diminution de l'efficacité de la filtration de l'air.
La plage des conditions climatiques dans la production pharmaceutique varie selon le type de processus. Certaines étapes nécessitent une température élevée avec une faible humidité, d'autres une basse température avec une faible humidité. Cette diversité des exigences climatiques rend nécessaire l'utilisation de systèmes de déshumidification spécialisés, capables de garantir des paramètres précis pour chaque processus technologique.
Propriétés hygroscopiques des matériaux pharmaceutiques
L'hygroscopicité est la capacité d'un matériau à absorber l'humidité de l'environnement. Ce processus se produit en raison de la différence de pression partielle de vapeur d'eau dans l'air et à la surface du matériau. Lorsque la pression partielle dans l'air est plus élevée, les molécules d'eau pénètrent dans la structure de la substance, modifiant ses propriétés physico-chimiques.
Dans la production pharmaceutique, de nombreuses substances hygroscopiques sont présentes. Parmi les plus courantes figurent:
- Sels de sodium et de potassium
- Hydroxydes
- Nitrates
- Sulfates
- Phosphates
- De nombreux ingrédients pharmaceutiques actifs (IPA)
Les conséquences d'une absorption excessive d'humidité pour la production peuvent être catastrophiques. Les poudres s'agglomèrent, perdent leur coulabilité, bloquent les voies de transport, adhèrent aux équipements. De plus, la condensation peut entraîner des réactions chimiques indésirables, dégradant la stabilité et l'efficacité des médicaments. C'est pourquoi le contrôle de l'humidité est un aspect critique à toutes les étapes de la production pharmaceutique.
Exigences en matière d'humidité à l'étape du tablettage
À l'étape du tablettage des médicaments, les paramètres typiques du microclimat prévoient le maintien d'une humidité relative de 10-20% à une température de 20°C. Ces faibles niveaux d'humidité sont nécessaires pour éviter l'agglutinement des poudres et préserver leurs propriétés technologiques optimales.
Une faible humidité influence directement la vitesse de fonctionnement des presses à comprimés. En cas d'humidité élevée, les propriétés d'écoulement des poudres se dégradent, ce qui conduit à une baisse de productivité de l'équipement, à une augmentation de la fréquence des arrêts pour nettoyage et réglage. En outre, une humidité optimale contribue à prolonger la durée de conservation des produits finis, car elle minimise les risques de dégradation chimique des composants actifs.
Dans l'industrie pharmaceutique, on spécifie souvent non pas l'humidité relative, mais le point de rosée (par exemple, −11°C). Cela permet d'éviter les confusions lors des variations de température, car l'humidité relative change lorsque la température varie, tandis que le point de rosée reste constant si la teneur absolue en humidité ne change pas. Ainsi, le contrôle du point de rosée assure une stabilité plus fiable des paramètres de l'air dans le processus de production.
Contrôle de l'humidité lors du conditionnement
L'étape du conditionnement des médicaments impose également des exigences spécifiques concernant l'humidité de l'air. Le principal problème est l'adhérence des produits aux équipements d'emballage en cas d'humidité élevée, ce qui entraîne des arrêts de la ligne de production, des pertes de matière et une baisse de productivité.
L'humidité affecte sensiblement l'intégrité des emballages et la qualité de l'étiquetage. En cas d'humidité excessive, l'adhérence des assemblages collés peut se détériorer, compromettant l'étanchéité de l'emballage et la netteté du marquage. Pour les zones d'emballage, les exigences typiques prévoient de maintenir une humidité relative dans la plage de 30-40% à une température de 20-22°C.
Il convient de noter que l'humidité lors du conditionnement doit également répondre aux exigences de stabilité du médicament concerné, de sorte que les paramètres peuvent varier selon le type de produit et le matériau d'emballage.
Stockage des poudres hygroscopiques
Des exigences spécifiques de microclimat sont établies pour les entrepôts de matières premières pharmaceutiques. Par exemple, pour le stockage des vaccins, une humidité relative d'environ 50% à une température de 20°C est souvent requise. Les différentes catégories de matières premières ont des exigences distinctes, mais le principe général consiste à maintenir un niveau d'humidité stable afin d'éviter l'absorption d'humidité par les matériaux.
Une attention particulière doit être portée aux silos destinés au stockage des substances pulvérulentes. Après le lavage des silos, un séchage minutieux est nécessaire pour éliminer l'humidité résiduelle, susceptible de provoquer l'agglomération du matériau. Des procédures spéciales de soufflage d'air sec avant le chargement d'un nouveau lot de matières premières sont souvent appliquées.
Le maintien de la coulabilité des matériaux est un objectif clé, depuis leur arrivée dans le silo via les systèmes de convoyage jusqu'au stockage final. Cela est assuré par un contrôle de l'humidité à toutes les étapes de la chaîne logistique, y compris les voies de transport entre les zones de production.
Technologies de déshumidification dans la production pharmaceutique
Dans l'industrie pharmaceutique, différentes technologies de déshumidification de l'air sont utilisées, chacune ayant ses avantages et ses limites. La déshumidification par condensation repose sur le refroidissement de l'air en dessous du point de rosée, ce qui provoque la condensation de l'humidité. Cependant, cette technologie présente des limites importantes lorsqu'il est nécessaire d'assurer de faibles niveaux d'humidité, car l'efficacité diminue fortement lorsque le point de rosée à atteindre est inférieur à +5°C.
La déshumidification par adsorption de l'air pour l'industrie pharmaceutique est plus efficace lorsqu'il faut garantir de faibles niveaux d'humidité. Cette technologie utilise des sorbants spécifiques (par exemple, le gel de silice) qui absorbent l'humidité de l'air indépendamment de la température. Les déshumidificateurs à adsorption peuvent atteindre des points de rosée jusqu'à -70°C, ce qui les rend indispensables pour les processus nécessitant une humidité extrêmement faible.
Pour améliorer l'efficacité énergétique, on utilise souvent des systèmes combinés avec pré-refroidissement. Dans cette approche, une déshumidification par condensation élimine d'abord la majeure partie de l'humidité, puis un affinage par adsorption permet d'atteindre le niveau requis. Cela permet d'optimiser la consommation énergétique du système tout en satisfaisant des exigences strictes concernant les paramètres de l'air.
Méthodologie de calcul des charges d'humidité
Le calcul correct des charges d'humidité est une étape clé de la conception d'un système de déshumidification pour les locaux pharmaceutiques. Les principales sources d'humidité sont:
- Air d'amenée (principale source d'humidité)
- Personnel (de 50 à 100 g d'humidité par heure et par personne)
- Ouverture des portes (infiltration d'air humide)
- Diffusion de l'humidité à travers les parois et enveloppes
- Procédés technologiques avec émission d'humidité
Pour une salle de tablettage de 100 m² avec la présence permanente de 5 personnes et un débit d'air de 1000 m³/h, la charge d'humidité peut être d'environ 1 kg/h pour une différence de teneur en humidité de 10 g/kg entre l'air extérieur et l'air intérieur. L'extraction au-dessus des mélangeurs et d'autres équipements technologiques influence également le bilan hygrométrique global du local.
Erreurs typiques de conception des systèmes de déshumidification
Lors de la conception de systèmes de contrôle de l'humidité pour les entreprises pharmaceutiques, des erreurs caractéristiques peuvent survenir, pouvant entraîner de graves conséquences. Parmi elles:
- Sous-estimation de la charge liée à l'air neuf, conduisant à une puissance de déshumidification insuffisante
- Négligence de l'étanchéité des locaux, augmentant l'infiltration d'air humide
- Mauvais choix du paramètre de contrôle (humidité relative au lieu du point de rosée)
- Absence de sas d'air entre des zones aux exigences d'humidité différentes
Les conséquences d'exploitation de ces erreurs peuvent inclure des non-conformités produit, des arrêts de production, des violations des normes GMP et des coûts supplémentaires pour des mesures correctives. Une conception correcte des systèmes de déshumidification tenant compte de tous les facteurs de charge d'humidité est donc d'une importance cruciale pour la production pharmaceutique.
Foire aux questions sur la déshumidification de l'air en pharmacie
Quelle est l'humidité optimale pour le tablettage des médicaments?
Pour la plupart des processus de tablettage, l'humidité relative optimale est de 10-20% à une température de 20°C. Toutefois, les valeurs spécifiques peuvent varier selon les propriétés des principes actifs et des excipients.
Pourquoi les déshumidificateurs à adsorption sont-ils plus efficaces à faible humidité?
Les déshumidificateurs à condensation deviennent inefficaces à de faibles températures de point de rosée (inférieures à +5°C), car ils exigent un refroidissement excessif de l'air. Les systèmes à adsorption utilisent les propriétés physico-chimiques des sorbants pour absorber l'humidité indépendamment de la température, ce qui permet d'atteindre des niveaux d'humidité extrêmement bas.
Comment calculer la charge d'humidité due au personnel?
Une personne émet environ 50-100 g d'humidité par heure selon l'activité. Pour calculer la charge totale, il faut multiplier cette valeur par le nombre de personnes et par la durée de leur présence dans le local.
Des sas d'air sont-ils nécessaires pour le contrôle de l'humidité?
Oui, des sas d'air sont obligatoires entre des zones aux exigences d'humidité différentes. Ils minimisent les transferts d'air et créent une transition progressive entre des zones aux paramètres distincts.
Qu'est-ce que le point de rosée et pourquoi est-il important de le spécifier?
Le point de rosée est la température à laquelle l'air atteint 100% d'humidité relative. Spécifier le point de rosée plutôt que l'humidité relative fournit un indicateur plus fiable de la teneur en humidité, qui ne change pas lors des fluctuations de température dans le local.
Conclusions
Le contrôle de l'humidité est un aspect critique de la production pharmaceutique, influençant directement la qualité des produits, l'efficacité des processus et la conformité aux exigences réglementaires. Une attention particulière doit être portée aux matériaux hygroscopiques, qui interagissent activement avec l'humidité de l'air.
Pour les différentes étapes de la production — tablettage, conditionnement, stockage — il existe des exigences spécifiques en matière d'humidité qu'il convient de prendre en compte lors de la conception des systèmes de déshumidification. Les technologies d'adsorption démontrent les meilleurs résultats lorsqu'il faut garantir une faible humidité, caractéristique des processus pharmaceutiques.
Un calcul correct des charges d'humidité et la prise en compte de toutes les sources d'humidité permettent de créer un système de contrôle du microclimat efficace, conforme aux exigences GMP et assurant la stabilité du processus de production. La prévention des erreurs typiques de conception permet d'éviter de graves problèmes de production et de préserver la qualité des produits pharmaceutiques.
