Comment sommes-nous arrivés à un système de lyophilisation
qui a un PRP de 1 ?
29 Nov 2021
De par le passé, les fluides frigorigènes industriels étaient améliorés pour éviter de détruire la couche d'ozone, mais cela ne les empêchait pas d’avoir un fort potentiel de réchauffement planétaire.
Étant donné que les fluides frigorigènes actuellement utilisés pour les applications de lyophilisation pharmaceutique se raréfient déjà et pourraient bien avoir disparu du marché en 2030, GEA Pharma & Healthcare recherche des solutions de refroidissement à basse température alternatives qui utilisent des fluides frigorigènes naturels pour les applications de lyophilisation à l'échelle commerciale.
La lyophilisation industrielle
Depuis ses premières applications dans le domaine de la stabilisation du plasma sanguin, cela fait 50 ans que la lyophilisation est utilisée dans les industries des sciences de la vie. Au cours de ce demi-siècle, les lyophilisateurs ont évolué. Autrefois simples appareils de séchage sous vide à basse température, ce sont aujourd'hui des systèmes intégrés extrêmement sophistiqués. Les solutions actuelles associent plusieurs procédés pour assurer que le produit final présente les caractéristiques technologiques et biologiques requises tout en tenant compte des aspects économiques, de sécurité et environnementaux.
La lyophilisation est un processus de déshydratation, qui est normalement utilisé pour préserver une matière périssable ou la rendre plus pratique à transporter ou stocker. La lyophilisation fonctionne en surgelant la matière, puis en réduisant la pression environnante pour permettre à l’eau surgelée contenue dans la matière de passer directement de la phase solide à la phase gazeuse, au cours d’un procédé que l’on appelle la sublimation. L'utilisation de fluides frigorigènes revêt une importance fondamentale pour l'ensemble du procédé.
GEA offre tout un choix de solutions pour la mise en œuvre d’un système de réfrigération pour lyophilisateur, tant mécaniques que cryogéniques, qui peuvent être adaptées spécifiquement aux cahiers des charges des différents procédés et produits. Les deux grands points à prendre en compte lors de la sélection d’une solution appropriée pour des procédés de lyophilisation sont la température de réfrigération et la puissance frigorifique.
Alors que les fluides frigorigènes de synthèse traditionnels se font rares et que des lois toujours plus restrictives interdisent l’usage des produits chimiques qui ont un potentiel de réchauffement planétaire (PRP) fort, conformément aux protocoles de Montréal et de Kyoto, investir dans un système de compression en cascade (cycle thermodynamique multi-étagé), qui utilise des fluides frigorigènes naturels, sera toujours plus pragmatique. En conséquence, toutes les unités de réfrigération de GEA pour les applications de lyophilisation ont été conçues pour fonctionner avec des fluides frigorigènes naturels afin de répondre à un vaste éventail de besoins en matière de procédés et produits.
Un des rares composés utilisables est l’éthane (C2H6). Grâce à son point d’ébullition très bas (–88,5 °C), l’éthane est compatible avec les systèmes de refroidissement en cascade. Dans un condenseur à glace refroidi par huile de silicone indirect, par exemple, des températures de moins de –80 °C peuvent être atteintes. Cependant, il y a un inconvénient : certains fluides frigorigènes naturels, dont l'éthane, sont explosifs et doivent être manipulés avec encore plus de précautions pour se conformer à la Directive ATEX. Cependant, certaines entreprises comme GEA possèdent l’expérience et l’expertise nécessaires pour rendre ces systèmes aussi sûrs que possible. Pour assurer la protection à la fois du produit et de l'opérateur, GEA prévoit une enceinte de confinement autour de chaque cascade fonctionnant avec des fluides frigorigènes explosifs, et prend toutes les mesures de sécurité requises pour assurer qu’un tel système soit prêt pour être utilisé dans un environnement pharmaceutique standard.
GEA a maintenant développé un système à cycle d’air novateur pour les lyophilisateurs, qui inclut aussi le refroidissement au dioxyde de carbone (CO2). Le système LYOAIR®, dont il est prouvé qu’il offre des niveaux de débit et de fiabilité élevés, peut être exploité sans équipement ATEX spécial et installé dans une salle équipée non-ATEX.
Pourquoi un PRP de 1 est-il si important ?
Les systèmes boosters au CO2 de GEA, qui peuvent atteindre des températures descendant jusqu’à –50 °C, sont adaptés à une vaste gamme d’applications de surgélation de produits. Le système de refroidissement LYOAIR® utilise des fluides frigorigènes naturels et a un PRP de 1. Pourquoi est-ce important ? L’indice PRP a été développé pour permettre de comparer l’impact des différents gaz sur le réchauffement de notre planète. Plus précisément, c’est une mesure de l’énergie qui serait absorbée par des émissions de 1 tonne de gaz durant une période de temps donnée par rapport à des émissions de 1 tonne de CO2. Plus le PRP est élevé, plus le gaz en question réchauffera la Terre. Donc, plus le PRP est bas, mieux c’est, et un PRP de 1 est ce qu’il y a de mieux.
Pour résumer, le GEA LYOAIR® emploie des fluides frigorigènes naturels, qui sont conformes à la réglementation de 2015 sur les gaz à effet de serre fluorés, et bénéficie de l’intégration de compresseurs de tierces parties économiques et à haut rendement. La combinaison d’un groupe de réfrigération à air avec un booster au CO2 est à l’origine de lyophilisateurs consommant moins d’énergie qu'un groupe à air normal. Les avantages les plus appréciables incluent aussi l’élimination des gaz naturels explosifs ou toxiques, moins de vibrations, un fonctionnement plus silencieux et l’absence de PRP. Enfin, la solution obtenue est facile à entretenir et son exploitation est nettement moins coûteuse que celle des solutions à l’azote liquide.
