Caractérisation, imagerie infrarouge et modélisation de la dynamique des aérosols pour la décontamination automatisée des salles

Introduction

La décontamination microbienne des matériaux utilisés pour la production de produits pharmaceutiques stériles peut être réalisée par un dispositif automatisé de décontamination de salles utilisant du peroxyde d’hydrogène en aérosol (PH). La connaissance du parcours aéraulique des gouttelettes submicroniques du PH à partir du système de nébulisation dans la salle de décontamination (SD) est un point clé pour apprécier l’efficacité de la décontamination.

Objectifs

Dans la présente étude, le transport convectif et diffusif puis le processus d’adsorption-désorption des gouttelettes submicroniques ont été caractérisés par le dénombrement particulaire, la température, l’humidité relative (HR) et l’imagerie infrarouge (IIR) de SD.
Méthodes : La SD (classe ISO 8, 22 m3 ; 7,4 m2) présentait une température de 18 ° C, une humidité relative de 60% et un taux de renouvellement d’air de 32 V / h, (+18 Pa), et une contamination en particules de 0,5 µm / m3 : <3. 52 106, et de 5 µm / m3 : <2,9 104. Après arrêt du système de ventilation (CTA), un aérosol aqueux (Nocospray® ; 66 ml ; PH : 12%) a été dispersé (80 ms-1) pendant 6 min, puis maintenu dans la SD (1 h) et finalement éliminé par AVS (20 min). Le dénombrement des particules (Beckman® HHPC 3+), la température, et l’HR ont été surveillés tout au long de l’expérience. L’IIR des cloisons de la SD a été déterminée à l’aide d’une caméra FLIR® B60.

Résultats et discussion

L’aérosol produit une augmentation rapide et stable de l’HR (68% à 85% ; eau : 10,6 g / m3 à 13 g / m3, point de rosée : 13 ° C). Le comptage initial des gouttelettes (0,3 µm : 7.107 / m3 ; 0,5 µm : 1.107 / m3 ; 5 µm : 8.105 / m3) a été caractérisé par une diminution exponentielle des constantes de décroissance (k0,3 µm : 3.10-3 min- 1 ; k0,5-µm : 7.10-3 min-1 ; k5-µm : 8.10-1 min-1) linéairement dépendant de la taille des gouttelettes. Compte- tenu du mouvement brownien et de la sédimentation négligeable des particules submicroniques, la diminution des gouttelettes de 0,3 et 0,5 µm a été attribuée à une sorption rapide de celles-ci sur les parois de la SD recouvertes d’un film de polyéthylène téréphtalate (55 µm). La cinétique de sorption des gouttelettes sur les parois a été modélisée en adaptant des données expérimentales à une solution mathématique de la seconde loi de Fick, pour la sorption de l’eau sur un film, permettant de déterminer un coefficient de diffusion de l’eau (1,6. 10-13 m².s-1) similaire à celui dans une précédente étude (1). L’IIR a confirmé la sorption rapide et quasi homogène des gouttelettes sur les parois de la SD. L’élimination des gouttelettes par la CTA pendant 20 minutes a permis de récupérer les conditions environnementales initiales indépendamment de la taille des gouttelettes. Cependant, la détection de traces de PH sur les murs et les matériaux après la remise en route de la CTA a confirmé que la désorption du PH était incomplète et qu’elle maintenait des propriétés antimicrobiennes des matériaux sous forme d’aérosol.

Conclusion

L’aérosolisation du PH dans la SD a suivi une dynamique complexe dans laquelle la surface spécifique des gouttelettes a déterminé un processus particulier de diffusion-sorption / désorption influant sur l’efficacité de la décontamination des matériaux.

Reference :
1. Dubelley F et al. Water Vapor Sorption Properties of Polyethylene Terephthalate over a Wide Range of Humidity and Temperature. J Phys Chem B. 2017 ;121(8):1953‑62.

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