ISO 8573-1 Guide de la qualité de l'air comprimé pour les denrées alimentaires

L'air comprimé est l'un des "composants" les moins visibles mais les plus importants dans la production moderne d'aliments et de boissons. Il est utilisé par exemple dans les emballages, les produits et les équipements de l'industrie laitière, l'eau en bouteille et de nombreuses autres applications, mais sa qualité est souvent inconnue ou considérée comme "suffisamment bonne".

ISO 8573-1 est la norme internationale qui définit ce que signifie réellement un air comprimé "propre". Elle classe la qualité de l'air en fonction des particules, de l'eau et de l'huile, afin que les entreprises puissent démontrer qu'elles protègent l'intégrité des produits, respectent les normes de sécurité alimentaire et travaillent efficacement. Les filtres et les sécheurs d'air comprimé sont les outils qui transforment cette norme en réalité : Ils transforment l'air fourni par un compresseur en air inoffensif pour les aliments et fiable pour les audits, tout en maîtrisant les coûts énergétiques et de cycle de vie.

Cet article donne un aperçu complet de la classification ISO 8573-1 pour l'air comprimé et montre comment les responsables qualité et les responsables de production peuvent garantir la sécurité des produits et des processus grâce à une stratégie de filtration efficace.

Ce que la norme couvre (et ce qu'elle ne couvre pas)

La norme ISO 8573-1 définit des classes de pureté pour l'air comprimé sur la base de trois types d'impuretés : Les particules solides, l'eau (sous forme d'humidité, d'eau liquide ou de vapeur) et l'huile (sous forme de liquide, d'aérosol et de vapeur). Elle ne définit pas elle-même de limites microbiennes, et les gaz tels que le monoxyde de carbone ou le dioxyde de soufre sont traités dans d'autres parties de la série ISO 8573 ou dans des directives séparées. Dans la pratique, la norme ISO 8573-1 est utilisée dans la production d'aliments et de boissons en même temps que des systèmes de sécurité alimentaire tels que SQF, BRC ou FSSC 22000.

Pour les responsables de la qualité, cela signifie que la norme ISO 8573-1 constitue la base technique d'affirmations telles que "l'air comprimé doit être propre et ne doit pas présenter de risque pour la sécurité alimentaire". Elle fournit des limites numériques concrètes pour chaque dimension de contamination, que vous pouvez tester, documenter et présenter aux auditeurs.

Voici comment fonctionnent les classes de pureté de la norme ISO 8573-1 - le système [A:B:C].

La norme exprime la qualité de l'air par une désignation en trois parties [A:B:C]. La première position indique la classe de particules, la deuxième position la classe d'eau (généralement par le biais du point de rosée sous pression) et la troisième position la classe d'huile. Les chiffres inférieurs signifient un air plus propre ; la classe 0 désigne une exigence spécifique au client, plus stricte que la classe 1, qui doit être définie par une valeur limite numérique.
Par exemple, la désignation signifie [2:2:1] :
- Classe de particules 2 : nombre de particules limité à un maximum défini dans les plages de tailles pertinentes.
- Classe d'eau 2 : point de rosée sous pression de -40 °C ou mieux, ce qui est suffisamment froid pour limiter considérablement le risque de condensation et de développement microbien.
- Classe d'huile 1 : teneur totale en huile (liquide, aérosol et vapeur) égale ou inférieure à 0,01 mg/m³.

Description : Tableau récapitulatif sur English pour les classes d'air comprimé selon la norme ISO 8573-1.

Ces désignations sont indépendantes du type de compresseur. Elles décrivent la qualité de l'air à un point précis du système, par exemple à la sortie d'un sécheur ou d'un filtre d'utilisation finale.

Les compresseurs produisent de l'air comprimé, mais ils ne déterminent pas sa qualité finale. Même les compresseurs sans huile aspirent la poussière, l'humidité et les hydrocarbures de l'atmosphère, et le processus de compression lui-même concentre les impuretés. Les éléments qui fournissent effectivement une certaine classe ISO sont les composants de traitement de l'air : les sécheurs, qui contrôlent l'humidité et le point de rosée, et les filtres, qui éliminent les particules et les huiles.

Un séchoir par adsorption permet d'atteindre la classe d'eau 2 ou supérieure en atteignant constamment un point de rosée de -40 °C. Les filtres à coalescence, les filtres à particules et les filtres à charbon actif assurent le respect des classes de particules et d'huile en éliminant les impuretés solides ainsi que les aérosols et les vapeurs d'huile. Selon le point de mesure pour la norme ISO 8573, les filtres stériles d'utilisation finale constituent, aux endroits critiques, une dernière barrière pour les micro-organismes et les particules les plus fines. Lors de la vérification de la conformité à la norme ISO 8573-1, la question cruciale n'est pas "quel compresseur ?" mais "quel sécheur et quelle chaîne de filtration à quels endroits".

Sécurité alimentaire, réglementations et audits

Les réglementations et normes de sécurité alimentaire traitent l'air comprimé comme une source potentielle d'additifs alimentaires indirects et de contamination. Aux États-Unis, la norme 21 CFR 110.40 stipule que l'air comprimé en contact direct avec les aliments ou les surfaces en contact avec les aliments doit être traité de manière à ne pas contaminer les aliments. Les programmes mondiaux tels que SQF, BRC et FSSC 22000 exigent des entreprises qu'elles incluent l'air comprimé dans leurs programmes de prérequis, y compris la définition d'une qualité acceptable, les contrôles et les vérifications par des tests.

Des associations sectorielles telles que la British Compressed Air Society (BCAS) et des organisations travaillant sur des directives relatives à l'air comprimé de qualité alimentaire ont traduit cela en recommandations pratiques. Par exemple, une directive courante pour les applications avec contact direct est la classe ISO 8573-1 [2:2:1], tandis que pour les applications avec contact indirect (où l'air est émis à proximité du produit), on peut définir [2:4:2]. Les lignes directrices allemandes de la VDMA proposent des classes similaires ou légèrement plus strictes, selon que le produit est sec, humide ou stérile. Ces recommandations sont de plus en plus utilisées comme points de référence par les auditeurs et les clients.

Contact direct vs. indirect - où se situe réellement le risque ?

Le contact direct signifie que l'air comprimé touche le produit ou l'emballage primaire d'une manière qui, d'un point de vue réaliste, pourrait transmettre des contaminants. Des exemples typiques sont le soufflage de bouteilles PET avant leur remplissage dans une usine d'eau ou de produits laitiers, le transport de poudres comme le lait en poudre ou le cacao ou l'utilisation de lames d'air pour sécher ou nettoyer les surfaces en contact avec le produit. Dans ces cas, l'air comprimé est essentiellement un fluide de contact alimentaire.

Le contact indirect comprend les applications dans lesquelles l'air n'est pas directement dirigé vers le produit, mais est expulsé à proximité de celui-ci. Il s'agit par exemple de l'élimination par soufflage d'impuretés de l'extérieur des emballages ou de l'entraînement de composants pneumatiques dont l'air d'échappement est rejeté dans l'environnement de production. Le contact indirect présente également des risques - les contaminants peuvent se déposer sur les surfaces - mais la probabilité et la gravité sont généralement moindres que dans le cas d'un contact direct.

Les responsables qualité doivent distinguer ces scénarios, car ils déterminent la classe requise selon la norme ISO 8573-1 à chaque point. Les applications avec contact direct requièrent généralement une classe plus stricte et une combinaison plus robuste de sécheurs d'air comprimé et de filtres, notamment une filtration stérile sur le site.

Impuretés cachées - microbes, eau et huile

L'air ambiant contient naturellement des bactéries, des spores et des champignons. Lorsque cet air est comprimé, la concentration de micro-organismes augmente et toute humidité présente dans le système crée un environnement idéal pour la croissance de biofilms dans les canalisations, les réservoirs et les filtres. Les biofilms peuvent régulièrement libérer de grandes quantités de micro-organismes dans le débit d'air, souvent sans que cela soit visuellement visible. Pour les produits prêts à consommer et les catégories sensibles comme le lait UHT ou l'eau en bouteille, cela représente un risque sérieux pour la sécurité et la durée de conservation.

L'eau est également un problème mécanique. La condensation peut provoquer l'agglutination de la poudre et son blocage dans les trémies et les conduites de remplissage. Les aérosols et les vapeurs d'huile provenant de compresseurs lubrifiés ou de sources d'hydrocarbures dans l'environnement peuvent provoquer un goût et une odeur étrangers et enfreindre à la fois les limites légales et les spécifications du client. Les filtres et les sécheurs d'air comprimé sont les principaux outils permettant d'éliminer l'eau et l'huile et de limiter le risque microbien en contrôlant le point de rosée et en assurant une filtration fine et stérile si nécessaire.

Séchoirs - contrôle du risque hydrique et microbien

La classe d'eau dans ISO 8573-1 est exprimée en point de rosée sous pression. La classe 2 (correspondant à un point de rosée de -40 °C) est la référence typique pour le contact direct avec les denrées alimentaires, car à ce niveau de sécheresse, aucune condensation ne peut se produire dans les canalisations dans des conditions de fonctionnement normales. Pour atteindre ce point de rosée de manière fiable, une technologie de séchage appropriée est nécessaire.

Les sécheurs par réfrigération refroidissent l'air comprimé jusqu'à un point de rosée d'environ +3 °C (classe 4), ce qui est suffisant pour de nombreuses applications industrielles générales et certaines applications avec contact alimentaire indirect. Pour le contact direct et les applications plus critiques, des sécheurs par adsorption sont nécessaires. Ces systèmes utilisent des matériaux adsorbants pour éliminer l'humidité de l'air et peuvent fournir des points de rosée de -40 °C (classe 2) ou -70 °C (classe 1), selon la configuration.

Du point de vue d'un responsable qualité, le choix du séchoir n'est pas seulement une question technique, mais aussi une décision en termes de risques et de coûts. Un séchoir par adsorption qui maintient de manière fiable un point de rosée de -40 °C dans des conditions de charge de pointe donne l'assurance que le risque de développement microbien et de condensation est sous contrôle. Les sécheurs par adsorption modernes offrent également des fonctions d'économie d'énergie. Cela permet aux installations de respecter des points de rosée stricts tout en réduisant les pertes de purge inutiles et la consommation d'énergie.

Filtres - détermination des classes de particules et d'huile

Les filtres déterminent les classes de particules et d'huile conformément à la norme ISO 8573-1 à chaque point d'échantillonnage. Une installation de traitement typique comprend plusieurs niveaux de filtration, chacun remplissant une fonction spécifique :

• Un préfiltre pour éliminer l'eau liquide et les grosses particules et protéger les équipements en aval.
  Un filtre à coalescence pour éliminer les fines gouttelettes de liquide et les aérosols d'huile.
• Un filtre à particules fines pour capturer les petites particules solides d'une taille inférieure à un micromètre.
• Un filtre à charbon actif lorsqu'il est nécessaire d'éliminer les vapeurs d'huile et les odeurs pour les classes d'huile très basses.
• Un filtre stérile ou final sur le lieu d'utilisation pour un contact direct avec le produit ou l'emballage, avec une efficacité de rétention typiquement d'environ 0,01 µm et une efficacité de rétention microbienne élevée.

Plutôt que de penser uniquement en termes de micromètres, il peut être plus judicieux de spécifier les filtres en fonction des classes ISO 8573-1 qu'ils atteignent pour les particules et l'huile dans une configuration donnée. De nombreux filtres modernes sont testés et publiés avec des performances exprimées en ces termes. Cela facilite la conception d'un système qui répond de manière fiable à la classe 2 de particules et à la classe 1 d'huile sur une machine de remplissage, par exemple, et la justification de cette conception auprès des auditeurs.

Dans la production d'aliments ou de boissons, le compresseur peut être sans huile ou lubrifié, existant ou neuf. Les composants en aval sont déterminants pour la qualité de l'air. Une structure typique pour une application de contact direct pourrait ressembler à ce qui suit :

• Compresseur et refroidisseur final : fournissent de l'air comprimé à une température appropriée.
• Séparateur cyclonique et purge : éliminent les accumulations de liquide.
• Filtre à coalescence : élimine le liquide résiduel et les aérosols d'huile.
• Filtre à particules fines : nettoie l'air jusqu'à la classe de particules requise.
• Séchoir : un séchoir à froid ou un séchoir à adsorption pour atteindre le point de rosée souhaité.
• Filtre à charbon actif (si nécessaire) : Réduit les vapeurs d'huile et les odeurs.
• Filtre stérile sur le lieu d'utilisation : installé juste avant le point de contact critique (par exemple, la station de soufflage ou la ligne de remplissage).

Description : Exemple de processus de filtration pour l'air comprimé dans la production d'aliments et de boissons selon la norme ISO 8573 avec des filtres à coalescence et à particules, un filtre à charbon actif et un élément filtrant stérile.

TCO et énergie - pourquoi la chute de pression et le séchage sont importants

L'air comprimé est l'un des intrants les plus chers d'une installation, et l'énergie représente la plus grande partie de son coût de cycle de vie. Chaque millibar de chute de pression à travers les filtres et les sécheurs oblige les compresseurs à fonctionner à une puissance plus élevée. Cela augmente la consommation d'électricité et, dans de nombreuses régions, les émissions de CO₂ qui y sont liées. Au fil des années, de petites différences dans les chutes de pression et les pertes de purge s'accumulent et entraînent des coûts considérables.

Les filtres contribuent à la chute de pression en se chargeant d'impuretés au fil du temps, en raison de la conception du média et du boîtier, ainsi que de l'augmentation de la pression différentielle. Les sécheurs par adsorption peuvent provoquer des pertes de pression internes et consommer également de l'air de purge. Le choix de filtres à faible perte de charge et de sécheurs optimisés sur le plan énergétique, ainsi que leur entretien selon un calendrier approprié, sont donc essentiels à la fois pour respecter la norme ISO 8573 et pour contrôler le coût total de possession.

Les séchoirs modernes dotés d'une régulation en fonction du point de rosée réduisent la consommation d'énergie en adaptant le fonctionnement à la charge d'humidité réelle plutôt qu'en fonctionnant continuellement à pleine puissance. Les filtres à haute performance utilisent des structures de média avancées pour combiner une efficacité de rétention élevée avec une faible chute de pression initiale et une augmentation plus lente au fil du temps. Pour un responsable qualité, il est judicieux de considérer le traitement de l'air non seulement comme un facteur de coût lié à la conformité, mais aussi comme un levier contrôlable dans la stratégie énergétique et de durabilité de l'usine.

Le choix des filtres et des sécheurs peut être considéré comme une décision en vue d'un retour sur investissement. Une spécification trop faible du traitement peut certes faire baisser le prix d'achat, mais peut entraîner des problèmes de qualité du produit plus fréquents, un risque plus élevé lors des audits et une consommation d'énergie plus importante en raison de filtres mal dimensionnés ou prématurément bouchés. Une spécification trop élevée ne tenant pas compte de la chute de pression peut également entraîner un gaspillage d'énergie et d'argent.

Un processus de sélection structuré tient compte :

• Les classes ISO 8573-1 requises sur chaque site d'utilisation.
• La configuration existante du compresseur et le profil des besoins.
• Le point de rosée requis toute l'année pour respecter les marges de sécurité.
• Les possibilités et les intervalles de maintenance.

Sur la base de ces informations, les spécialistes de la filtration peuvent proposer une configuration qui répond aux objectifs de qualité tout en minimisant les coûts du cycle de vie. Les responsables qualité peuvent ainsi justifier les investissements du point de vue du coût total de possession : réduction du risque de non-conformité et de rappel, diminution des temps d'arrêt imprévus et réduction des coûts énergétiques et de maintenance tout au long du cycle de vie du système.

Étape 1 - Identifiez les utilisations de l'air comprimé et les classes requises.

Commencez par déterminer où et comment l'air comprimé est utilisé dans votre processus. Déterminez pour chaque point :

• Si l'air est en contact direct avec le produit ou l'emballage primaire.
• S'il est indirect, mais suffisamment proche pour constituer une voie de contamination.
• S'il est utilisé exclusivement à des fins d'approvisionnement ou à des fins sans contact avec le produit.

Utilisez votre étude HACCP pour enregistrer officiellement toute utilisation d'air comprimé comme un point potentiellement dangereux et lui attribuer une classe requise conformément à la norme ISO 8573-1. Par exemple, le soufflage de bouteilles PET dans une laiterie pourrait être attribué à la classe 1:2:1, tandis que la sortie d'un actionneur pneumatique dans un local d'approvisionnement pourrait ne pas nécessiter une classe spécifique pour la qualité alimentaire. Cette étape transforme les directives standard et les attentes des clients en objectifs concrets par installation ou par machine.

Étape 2 - Définir la bonne combinaison de filtres et de séchoirs

Après avoir défini les classes nécessaires, travaillez à rebours jusqu'à trouver les combinaisons de filtres et de sécheurs d'air comprimé requises. C'est ici que la valeur ajoutée des experts en filtration de Hengst entre en jeu. Définissez pour chaque dérivation d'air comprimé ou pour chaque groupe de dérivations :

• Type et capacité du sécheur : réfrigérant ou déshydratant ; point de rosée cible et capacité.
• Niveaux et classes de filtration : Préfiltre, filtre à coalescence, filtre fin, charbon actif, si nécessaire.
• Filtres stériles sur le lieu d'utilisation à tous les points de contact directs.
• Chutes de pression attendues et leur impact sur les points de consigne du compresseur.

Le résultat devrait être une stratégie claire montrant le déroulement du processus pour chaque zone et les classes ISO 8573-1 pour lesquelles elle est conçue. Ce document fait partie de vos preuves d'audit et sert de référence technique interne.

Étape 3 - Mesurer, surveiller et documenter

Une fois que le système de retraitement est installé, validez-le avec un test de base à l'air comprimé. Travaillez avec un partenaire qualifié qui utilise des méthodes conformes à la série ISO 8573 et assurez-vous que les points d'échantillonnage reflètent les conditions réelles d'utilisation (en aval des filtres, sur le site réel d'utilisation). Le rapport de laboratoire devrait indiquer la classe obtenue pour chaque dimension à chaque point d'échantillonnage.

Surveiller au quotidien :

• Le point de rosée aux endroits appropriés pour vérifier les performances du séchoir.
  Pression différentielle au-dessus des filtres, afin de détecter les charges et les percements éventuels.
  Signes de condensation dans les tuyaux ou les réservoirs.

Définissez des intervalles de contrôle correspondant à votre schéma (souvent au moins une fois par an pour les schémas de certification et plus fréquemment pour l'assurance qualité interne). Conservez tous les rapports de contrôle, les protocoles de tendance et les enregistrements de maintenance de manière à pouvoir les consulter rapidement en cas d'audit.

Étape 4 - Optimisation continue du TCO et du ROI

Les systèmes d'air comprimé et les exigences de production évoluent au fil du temps. Les nouvelles lignes de production, les changements de produits ou les variations saisonnières peuvent modifier à la fois les risques et les structures de consommation. Vérifiez régulièrement :

• Si les classes actuelles sont toujours adaptées à l'utilisation concernée.
• Si les filtres et les sécheurs sont encore dimensionnés de manière optimale.
• Si la durée de vie et les courbes de chute de pression des filtres suggèrent des médias ou des niveaux alternatifs.

Nos spécialistes de la filtration chez Hengst peuvent vous aider à analyser vos données d'essai et votre historique d'exploitation afin de vous proposer des améliorations - par exemple, le passage à des éléments filtrants avec un Δp plus faible, la mise en œuvre d'une commande de sécheur en fonction du point de rosée ou des recommandations ciblées pour optimiser votre processus de filtration. Nos recommandations vous aident à faire en sorte que tant la conformité que l'efficacité soient en phase avec les conditions actuelles de l'installation.

Une idée fausse fréquente est que les compresseurs sans huile garantissent à eux seuls un air de qualité alimentaire. La technologie sans huile réduit considérablement le risque de contamination par l'huile des compresseurs, mais ne contribue pas à éliminer l'humidité, les particules de l'air ambiant ou les hydrocarbures et les micro-organismes. Les sécheurs et les filtres restent nécessaires pour répondre aux classes de la norme ISO 8573-1 et aux exigences en matière de sécurité alimentaire.

Une autre idée fausse est qu'une sortie de système propre signifie que les filtres sont facultatifs sur le lieu d'utilisation. En réalité, la tuyauterie et les équipements en aval peuvent être à l'origine de particules, d'humidité et de développement microbien. Les filtres stériles au point d'utilisation servent précisément à former une dernière barrière aux endroits les plus critiques. Pour les applications avec contact direct, de nombreuses directives et schémas prévoient que de tels filtres doivent être présents et validés.
Une troisième idée fausse est que plus de filtres signifie toujours une meilleure qualité, quel que soit leur impact sur la chute de pression. Une filtration excessive ou l'utilisation de plusieurs étages sans tenir compte de la perte de charge peut augmenter considérablement la consommation d'énergie. L'objectif n'est pas d'ajouter des filtres à l'aveuglette, mais de concevoir une installation de traitement optimisée qui permette d'atteindre la pureté requise avec le moins de perte de charge et d'entretien possible.

La qualité de l'air comprimé peut être perçue comme un fardeau en termes de conformité, mais c'est aussi une opportunité. Si les classes ISO 8573-1 sont clairement définies, si les combinaisons de filtres et de sécheurs sont conçues en conséquence et si les performances sont systématiquement surveillées, il est possible de réduire le risque de contamination et d'améliorer l'intégrité des produits tout en réduisant les coûts énergétiques.

Nos experts en filtration peuvent vous aider à traduire les réglementations et les attentes des clients en un concept concret de qualité de l'air comprimé pour votre site. Cela comprend l'attribution de classes aux applications, la sélection et le dimensionnement des filtres et des sécheurs ainsi que l'assistance avec des documentations et des instructions de test pour les audits.

Si votre entreprise dépend de l'air comprimé à des étapes critiques - et c'est le cas de la plupart des entreprises laitières, de boissons et de produits alimentaires -, l'étape suivante logique consiste à vérifier si vos filtres et sécheurs actuels fournissent la qualité d'air que vous attendez. Une évaluation axée à la fois sur la conformité à la norme ISO 8573-1 et sur le coût total de possession peut vous permettre de savoir où vous en êtes et ce que vous pouvez gagner en termes de sécurité et d'efficacité.