Stérilisation terminale des liquides en récipients fermés

La fabrication de lentilles de contact allie une production à grand volume, des produits ophtalmiques délicats et des concepts d'emballage de plus en plus sophistiqués.
À mesure que les fabricants introduisent des formats de blisters ultra-fins, des emballages faciles à ouvrir et des environnements de production entièrement automatisés, la stérilisation terminale doit garantir à la fois la stérilité et l'intégrité de l'emballage tout au long du processus.

Les poches de perfusion sont généralement fabriquées en grandes quantités pour l'administration de solutions de perfusion, d'électrolytes, de nutriments et de préparations pharmaceutiques. Une fois rempli et scellé, l'ensemble produit-récipient doit garantir le niveau de stérilité requis sans compromettre la préparation, la poche souple, ses soudures ou ses orifices.

Pour les lignes à haut volume, le défi s'étend à la rentabilité et à la continuité de l'ensemble du flux de production. La durée du processus, le nombre de poches par lot, le chargement et le déchargement, la demande en services publics, la consommation d'eau et les eaux usées, le séchage et la préparation en aval influencent tous le rendement de la ligne et le coût par poche traitée.

L'albumine est un produit biologique sensible à la chaleur. Une fois préparée, purifiée, formulée et stabilisée, elle est filtrée à sec et conditionnée de manière aseptique dans des flacons ou des bouteilles en verre. Comme elle n’est pas soumise à une stérilisation terminale classique à 121 °C, les récipients remplis et scellés sont soumis à une pasteurisation validée à 60 °C pendant au moins 10 heures afin d’assurer l’inactivation virale tout en préservant la stabilité des protéines et la qualité du produit.

La pasteurisation de l’albumine est traditionnellement réalisée dans des systèmes à bain-marie. Bien qu’efficace pour le transfert de chaleur, cette approche bien établie nécessite de très grandes quantités d’eau de process, ce qui augmente la consommation d’énergie, la production d’eaux usées et les coûts d’exploitation tout au long d’un traitement long et essentiel à la production.

Les seringues préremplies d’acide hyaluronique associent une formulation thermosensible à un système de fermeture du récipient sensible à la pression. Les performances du produit dépendent du poids moléculaire et du comportement rhéologique de la formulation, tandis que la chaleur humide réduit progressivement la viscosité à mesure que l’exposition se prolonge. Parallèlement, le chauffage augmente la pression interne de la seringue remplie en raison de la dilatation du liquide et de la pression de vapeur, ce qui peut entraîner un déplacement du piston, des fuites ou une perte d'intégrité du récipient.

Une seringue préremplie est un récipient hermétiquement fermé muni d'un piston mobile. Lors de la stérilisation thermique, le liquide se dilate, une partie de celui-ci se vaporise, les gaz dissous sont libérés et la pression du gaz déjà présent dans l'espace de tête augmente.
Une solution aqueuse se dilate d'environ 6 % lorsqu'elle est chauffée de la température ambiante à 121 °C, tandis que le volume d'une seringue en verre n'augmente que d'environ 1 %.

Un blister scellé subit des modifications tout au long du processus de stérilisation thermique. À mesure que la température augmente, le liquide se dilate, une partie de celui-ci peut se vaporiser et la pression du gaz présent dans l'espace de tête augmente. La pression interne qui en résulte agit directement sur la cavité de l'emballage blister et son joint de décollement.
Cette même interaction se poursuit pendant le refroidissement, lorsque le produit, le gaz présent dans l'espace de tête et l'environnement de stérilisation peuvent réagir à des vitesses différentes. Si la pression de la chambre ne suit pas de manière suffisamment précise l'évolution des conditions internes, la différence de pression peut déformer l'emballage blister, exercer une contrainte sur le joint ou compromettre l'intégrité de l'emballage.

Un sachet à plusieurs compartiments entre dans le processus de stérilisation sous la forme d’un seul emballage, mais ses compartiments ne se comportent pas comme un seul et même produit.
Les différences de volume de remplissage, d’espace libre et de géométrie entraînent des inerties thermiques différentes au sein d’un même emballage. Les plus petits compartiments peuvent rapidement atteindre la température du processus et commencer à accumuler une dose létale, tandis que le plus grand compartiment est encore en train de chauffer.