Nettoyage sûr et respectueux des ressources des emballages pharmaceutiques après le remplissage

Afin de garantir que les substances éventuellement présentes à l'extérieur des fioles lors du remplissage ne présentent aucun danger pour l'homme et l'environnement, un nettoyage extérieur des contenants est de plus en plus souvent effectué. (Source de l'image : Bausch+Ströbel)

Dans le but de réduire de manière significative la consommation de ressources lors du nettoyage de produits médicaux et pharmaceutiques, la compatibilité matérielle et la cytotoxicité du nettoyage par jet de neige sèche quattroClean ont été étudiées avec succès dans le cadre d'un projet collaboratif. (Source de l'image : acp Systems)

Les images microscopiques des flacons présentant des dommages existants montrent que les défauts n'ont pas changé avant (à gauche) et après (à droite) le nettoyage Worst Case avec la neige de CO₂. (Source de l'image : Fraunhofer IPA)

Résultats des analyses avec différentes substances de test avant et après le nettoyage. (Source de l'image : Bausch+Ströbel)

Le nettoyage extérieur des emballages pharmaceutiques tels que bouteilles, flacons et carcules après le remplissage empêche d'éventuels résidus de produit adhérents de devenir une menace pour l'homme et l'environnement. Ce processus, jusqu'à présent basé sur des liquides, consomme d'énormes quantités d'énergie et d'eau et engendre des coûts élevés. Afin de proposer une solution sûre mais plus respectueuse des ressources, un fabricant leader d'installations de remplissage et de finition a participé à un projet collaboratif dans lequel l'aptitude de la technologie de nettoyage par neige à la technologie quattroClean a été étudiée. Les résultats montrent que cette méthode de nettoyage durable répond à toutes les exigences de l'industrie pharmaceutique. Une validation de base menée parallèlement facilite l'approbation de la procédure selon les réglementations FDA et GMP.

Relever les défis du marché mondial et y répondre avec les meilleures solutions techniques et économiques, tel est l'objectif de l'entreprise. Depuis 1967, Bausch+Ströbel SE + Co. KG conçoit, construit et commercialise des systèmes d'emballage et de production pour l'industrie pharmaceutique et les industries apparentées. Initialement composée de quatre employés, l'entreprise est devenue un groupe international avec environ 2 800 collaborateurs et une part d'exportation de plus de 90 %, aujourd'hui parmi les leaders mondiaux dans le domaine de l'emballage pharmaceutique.

Solutions d'emballage high-tech incluant le nettoyage extérieur après le remplissage

Les lignes de remplissage et de finition conçues sur mesure permettent de remplir de manière entièrement automatisée des médicaments liquides et en poudre de haute qualité dans des flacons, bouteilles, seringues ou carcules. Cela commence par le nettoyage et la stérilisation des objets et va jusqu'à l'étiquetage ou au montage des seringues.

« Avec la tendance à l'utilisation d'ingrédients actifs de plus en plus puissants, il existe un risque que l'extérieur des contenants après le remplissage soit contaminé par une substance potentiellement dangereuse. Nous constatons donc une demande croissante pour des solutions de nettoyage extérieur après le remplissage. Non seulement les exigences en matière de qualité de nettoyage deviennent de plus en plus strictes, mais il faut aussi pouvoir prouver la suppression fiable des résidus de produit », explique Werner Iländer, chef de groupe Recherche, Technologie, Services pharmaceutiques chez Bausch+Ströbel.

Technologie de nettoyage par neige à sec plutôt que l'eau ultrapure

Jusqu'à présent, le nettoyage extérieur se faisait généralement par aspersion avec de l'eau ultrapure suivie d'un séchage à l'air comprimé. Cela nécessite de traiter une grande quantité d'eau de manière énergivore et de l'éliminer en tant que déchet spécial selon le produit rempli. Cela entraîne d'une part des coûts d'exploitation élevés pour les clients, et d'autre part un gaspillage des ressources en eau potable, ce qui devient problématique dans certaines régions du monde. « C'est pourquoi nous avons recherché une méthode de nettoyage alternative permettant de rendre ce processus plus économique, plus respectueux des ressources et avec une empreinte carbone réduite. Nous utilisons depuis un certain temps la technologie de nettoyage par neige à sec quattroClean d'acp systems, qui permet d'atteindre, selon la substance à éliminer, des niveaux de propreté très élevés. Cependant, nous ne disposions pas de données valides sur la compatibilité matérielle de cette méthode », décrit Werner Iländer le contexte initial.

Le nettoyage par neige à sec quattroClean est une méthode de nettoyage à sec pour des applications de surface complète ou locale, facilement intégrable dans des lignes de production entièrement automatisées. Le média de nettoyage est du dioxyde de carbone liquide, un sous-produit des processus industriels, également utilisé dans l'industrie alimentaire. Le CO2 liquide est dirigé par une buse à anneau sans usure, qui se détend à la sortie pour former de fines cristaux de neige. Ceux-ci sont condensés par un jet d'air comprimé en anneau, également en forme d'anneau. Accéléré à une vitesse supersonique, le jet de neige d'air comprimé, bien focalisable, développe lors de l'impact sur la surface à nettoyer une combinaison d'effets thermique, mécanique, solvants et de sublimation, sur lesquels repose l'effet de nettoyage. Les contaminants éliminés sont aspirés dans la cellule de nettoyage compacte, évitant ainsi toute nouvelle contamination des pièces ou pollution de l'environnement. Comme le dioxyde de carbone cristallin sublime complètement pendant le processus, les surfaces nettoyées sont sèches — les processus coûteux et énergivores de rinçage et de séchage sont ainsi évités.

Projet collaboratif apportant les preuves nécessaires

Chez Bausch+Ströbel, on n'a pas hésité longtemps à participer à un projet collaboratif financé par Invest BW, regroupant au total cinq partenaires industriels ainsi que les instituts Fraunhofer IPA et NMI de l'Université de Tübingen, dans lequel la compatibilité matérielle et la cytotoxicité de cette technologie de nettoyage ont été étudiées sur diverses surfaces typiques de produits médicaux et pharmaceutiques.

« Ce projet visait principalement à prouver que la force mécanique des cristaux de neige ne modifie, n'altère ni n'endommage la surface des objets. De plus, il fallait déterminer si la charge thermique et/ou les propriétés chimiques du dioxyde de carbone influencent la surface ou la biocompatibilité des matériaux, par exemple en libérant des composants toxiques », précise le chef de groupe.

Outre des flacons en verre, des échantillons en acier inoxydable 1.4301 et 1.4305 avec différentes textures de surface, ainsi que du polyétheréthercétone (PEEK), du polyéthylène (PE), du polyoxyméthylène (POM), du Nitinol et du cobalt-chrome ont été inclus dans les tests.

Pour évaluer les séries de tests, les surfaces des échantillons ont été microscopiquement examinées par le Fraunhofer IPA dans leur état initial et après nettoyage (au microscope optique et/ou à balayage électronique). Le nettoyage par jet sec a été effectué dans des conditions extrêmes : les échantillons ont été irradiés en position centrale et sur le bord avec de la neige de CO2 à haute pression de douze bars pendant dix secondes en local. Lors de l'examen microscopique des flacons en verre, aucune fissure n'a été détectée et aucune propagation de fissures existantes n'a été observée. Grâce à un agent de pénétration fluorescent, il a également été prouvé que les cristaux de neige ne provoquaient pas de tensions supplémentaires dans le verre. La brusque baisse de température et le réchauffement ultérieur des flacons à température ambiante n'ont pas non plus entraîné de microfissures. De plus, des tests in vitro de cytotoxicité selon DIN EN ISO 10993-12: 2021-05 et DIN EN ISO 10993-12: 2021-08 ont montré qu'il n'y avait pas d'effets négatifs sur la vitalité cellulaire dus au CO2 neige. Les analyses VOC et SVOC effectuées conformément à ISO 16017-1 ont révélé des valeurs Tenax dans ou en dessous des limites de détection.

Procédé conforme aux normes GMP et FDA

Ce procédé possède donc toutes les caractéristiques requises dans l'industrie pharmaceutique dans ce domaine et est également conforme aux normes GMP et FDA en termes de compatibilité matérielle, ce qui constitue une validation de base. « Grâce à ce projet, nous avons pu générer des données essentielles pour nos clients et élaborer une solution fondamentale. La prochaine étape sera la mise en œuvre dans un produit prêt pour le marché, permettant de réduire significativement les coûts d'exploitation et la consommation de ressources pour le nettoyage extérieur », conclut Werner Iländer.