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Pompe doseuse Etude mécanique et conception d'une pompe doseuse des produits pharmaceutique Ensit 2013/2014 Page 1

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Pompe doseuse

Etude mécanique et conception d'une pompe doseuse des produits pharmaceutique

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Chapitre 1

Industrie pharmaceutique

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1-Introduction:

Au début du XIX siècle, les pharmaciens fabriquaient leurs médicaments (extraits, teintures, mélanges, lotions, onguents et pilules) principalement à base d'extraits de végétaux, mais aussi avec d'autres composants d'origine animale ou minérale. Ils se procuraient les matières premières pour leurs préparations chez des négociants, qui importaient des épices mais aussi des drogues. Plusieurs travaux permirent notamment la standardisation de plusieurs produits pharmaceutiques et l'extraction de leurs principes actifs. Ces produits chimiques ont rapidement été inclus dans les pharmacopées, conduisant les fabricants à crées leurs propres laboratoires. Aujourd'hui, les innovations se succèdent dans le domaine pharmaceutique qui constitue un secteur de recherche important dans les universités. Les hôpitaux et les industries privées.

2-De la recherche à la mise sur le marché :

Cette partie tente de donner un aperçu des étapes fondamentales de la création d’un

nouveau médicament, en partant de la phase de recherche jusqu’à la mise sur le marché

2.1-La période de recherche et développement :

La période de recherche pour un nouveau médicament dure, en moyenne, entre huit et dix ans. La décision de développer un nouveau médicament peut être justifiée de plusieurs raisons :

Une ou plusieurs avancées ou découvertes décisives réalisées au niveau de la recherche dite « fondamentale » (universités, hôpitaux, laboratoires…) ;

Une étude montrant une lacune dans l’offre présente sur le marché ou mettant en évidence un nouveau besoin médical ;

Une stratégie de développement au sein de l’entreprise.

À la suite de cela, les laboratoires commencent les essais dits « pré-cliniques », c'est-à-dire les essais qui ne sont pas effectués sur des volontaires humains. Cela permet d’identifier quelles molécules, cellules et traitements pourront éventuellement être, à terme, testés sur des êtres humains. Cette phase passe souvent par des essais sur des animaux dont le choix est justifié par des critères de proximité avec certaines caractéristiques de l’homme. À la fin des essais pré-cliniques il aura été possible, entre autres, d’étudier la faisabilité technique du nouveau médicament.

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À ce point du développement commencent les essais dits « cliniques », c'est-à-dire les essais sur des êtres humains ayant donné leur accord. Ces essais sont effectués au sein d’un cadre réglementaire très strict et se déroulent en trois phases distinctes :

Une évaluation, sur des individus sains, de la tolérance de l’organisme à ce nouveau produit ;

Une évaluation de l’efficacité et de la tolérance du nouveau médicament sur un nombre limité de patients atteints de la maladie visée ;

Une évaluation du rapport efficacité/tolérance sur un nombre plus grand de personnes.

2.2-La période d’obtention des autorisations et de production

Après la phase de recherche et développement, le médicament entre dans le circuit administratif afin d’obtenir les diverses autorisations qui suivent les contrôles effectués par des organismes gouvernementaux indépendants. Les autorisations sont alors délivrées à plusieurs niveaux. Pour la France, les autorisations sont délivrées au niveau européen,via l’EMA (European Medecines Agency) et au niveau national via l’ANSM (Agence nationale de sécurité du médicament). Après délibération de l’ANSM, le dossier sur le nouveau produit passe dans les mains de la Commission de Transparence de l'HAS (Haute Autorité de Santé) qui doit donner son avis sur deux points différents : le SMR (service médical rendu) et l’ASMR (Amélioration du Service Médical Rendu). Une fois toutes les autorisations obtenues, le prix et le taux de remboursement sont fixés par le Comité Économique des Produits de Santé (CEPS) et le médicament peut alors entrer en phase de production.

En moyenne, il faudra entre 1 et 3 ans entre la fin des essais cliniques et la mise en production du nouveau produit qui aura alors obtenu son AMM (autorisation de mise sur le marché).

Parmi les critiques adressées à l’industrie pharmaceutique se trouve celle de la mise sur le marché de médicaments ayant obtenu une ASMR IV ou une ASMR V, soit les niveaux les plus bas de l’Amélioration du Service Médical Rendu. Appelés de « seconde génération », ils sont considérés comme de simples manières d’engranger des bénéfices

2.3-La mise sur le marché :

Après le passage devant les diverses instances gouvernementales et sa

production industrielle, le nouveau médicament entre sur le marché pharmaceutique et

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peut-être sujet a des études de phase IV (post-AMM), et à un Plan de Gestion des

Risques (PGR) avec études pharmaco-épidémiologiques. Il est encore protégé par les

divers brevets. Une fois ces brevets expirés, il peut devenir un médicament générique. Si

c’est le cas, le dossier d’AMM devra avant tout repasser par les diverses étapes

bureaucratiques et obtenir à nouveau toutes les autorisations de toutes les instances

gouvernementales. Cela est nécessaire car de nouvelles données et de nouvelles

découvertes peuvent donner lieu à un refus d’AMM pour un générique, exactement de la

même manière qu’un médicament peut être retiré du marché suite à de nouvelles

découvertes qui invalideraient les décisions de la HAS ou de l’ANSM.

3-Économie et Industrie :

3.1-Acteurs :Liste des 20 principaux laboratoires pharmaceutiques en termes de chiffre d'affaires (données 2012)

RangLaboratoire

pharmaceutiquePays

Chiffre d'affaires (en milliards de dollars)

1 Pfizer États-Unis 57,7

2 Novartis Suisse 54

3 Merck & Co. États-Unis 41,3

4 Sanofi France 37

5 Roche Suisse 34,9

6 GlaxoSmithKline [GSK]Royaume-Uni

34,4

7 AstraZeneca Royaume- 33,6

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RangLaboratoire

pharmaceutiquePays

Chiffre d'affaires (en milliards de dollars)

Uni

8 Johnson & Johnson [JnJ] États-Unis 24,4

9 Abbott États-Unis 22,4

10 Eli Lilly États-Unis 21,9

11 Bristol-Myers Squibb [BMS] États-Unis 21,2

12 Teva Israël 16,7

13 Amgen États-Unis 15,3

14 Takeda Japon 15,2

15 Boehringer Ingelheim Allemagne 13,8

16 Bayer Allemagne 12,8

17 Daiichi Sankyo Japon 11,6

18 Novo Nordisk Danemark 11,5

19 Astellas Japon 11,4

20 Gilead Sciences États-Unis 8,1

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3.2-Quelques chiffres de l’industrie pharmaceutique :

3.2.1-Emploi :

L’industrie pharmaceutique, de la direction des grandes sociétés aux circuits de distribution, compte des centaines des millions de personnes. En 2006, les 20 plus grandes compagnies pharmaceutiques du monde emploient plus de 1 342 000 personnes .Le groupe français Sanofi, par exemple, emploie en 2012 environ 105 000 personnes dont 27 000 en France

D’une manière plus globale, près de 103 900 personnes travaillent dans l’industrie pharmaceutique en France en 2010 (100 questions Leem – question 76). Ce nombre est proche du triple, 297 700 personnes lorsqu’on prend en compte l’ensemble de la chaîne du médicament qui va des employés des sociétés jusqu’au commerce de détail réalisé dans les 22 949 pharmacies françaises qui emploient 73 127 pharmaciens

3.2.2- Investissement :

Les besoins financiers du développement de nouveaux médicaments entraînent, de la part de l’industrie pharmaceutique, une nécessité d’investir des sommes particulièrement conséquentes dans ses projets.

L’industrie pharmaceutique européenne a, en 2011, investi 27 milliards d’euros en recherche et développement ; les investissements dans ce domaine sont en augmentation constante : entre 2010 et 2011 la hausse a été de 6,2%, La part moyenne du chiffre d’affaires investi dans ce secteur par les groupes pharmaceutique est d’environ 15,9 % 

La France est un des principaux pays européens où les groupes investissent dans la recherche pharmaceutique, se plaçant au troisième rang pour la période 2007-2012  avec 22% des investissements totaux consacrés à ce domaine. Entre 2007 et 2010, près de 6,9 milliards d’euros ont été investis en France, soit, pour la recherche, 1,5 milliard d’euros.

3.2.3-Marketing :

L’industrie pharmaceutique, comme toute industrie, suit une logique de marketing afin de présenter ses produits et, en particulier, les nouveaux médicaments princeps. Dans ce milieu, le marketing prend différentes formes qui peuvent aller de la publicité directe vers le consommateur pour les médicaments sans ordonnance à la présentation aux médecins des nouveaux produits nécessitant une ordonnance (dont la publicité directement adressée au consommateur est interdite). Cette dernière est assurée par les visiteurs médicaux.

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D’après un rapport de l’Inspection générale des affaires sociales (IGAS), publié en octobre 2007, les dépenses en marketing de l’industrie pharmaceutique s’élèvent, pour la France, à près de 3 milliards d’euros par an. Aux États-Unis, ces dépenses s’élèvent à près de 19 milliards de dollars .

Ces sommes couvrent l’ensemble des diverses dépenses nécessaires à la promotion des nouveaux produits, y compris le coût des 18 300 visiteurs médicaux présents en France

4-Fabrication :

Les spécialités pharmaceutiques sont des produits industriels de qualité définie. Ils correspondent à des lots de médicaments identiques entre eux et homogènes et ils sont rigoureusement conformes aux exigences du dossier AMM...

4 .1-Production :

Les opérations de production comprennent plusieurs étapes :- Contrôle des matières premières et des articles de conditionnement.- Fabrication proprement dite.- Contrôle de la qualité du produit fini.- Libération des lots fabriqués (reconnus conformes aux spécificités).- Stockage des lots médicaments en attente de leur distribution.Le bon fonctionnement de ces établissements pharmaceutiques est régulièrement contrôlé par des pharmaciens inspecteursde santé publique placés sous l'autorité de l'AFSSAPS.Principes actifsExcipientsArticles de conditionnementEntreprise pharmaceutiqueProduits de qualité définieDéchets de l’activité industrielle

4.2-Opérations de fabrication :

Les opérations de fabrication pharmaceutiques se subdivisent en deux phases :- la production du principe actif faisant appel à trois grands types de procédés :o la synthèse chimique organiqueo la fermentationo l’extraction biologique naturelle

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- la mise en forme pharmaceutique. Uniquement cet aspect sera développé dans la suite sous formesommaire et revue ensuite dans les cours sur les différents procédés.

4.2.1 Pesée :Cette opération est très courante et importante dans le domaine pharmaceutique. Elle fait partie à la fois du procès de fabrication (pesées des matières premières) mais elle intervient aussi tout au long de la fabrication pour contrôler d’autresopérations.

4.2.2 Dessiccation:

Définition : La dessiccation ou séchage a pour but d’enlever, totalement ou partiellement, l’eau contenue dans lesproduits solides. (Ou plus généralement, toute substance volatile présente dans un corps non volatil)Intérêts : - concentration des solutions- conservation des produits en évitant les activités biologiques (enzymes et micro-organismes)

4.2.3 Pulvérisation :

Définition : Le broyage ou pulvérisation des solides a pour but de diviser ou fractionner des substances solides enparticules de tailles réduites et de granulométrie définie.Intérêts : - Faciliter l’extraction du principe actif (concassage, mondation de graines).- Faciliter la dissolution.- Améliorer la stabilité des suspensions.- Permettre la préparation de comprimés, pommade, gelules,pilules…

4.2.4 Mélange :

Définition : Le mélange ou mélangeage consiste en une association de plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses.Le résultat de l’opération est appelé mélange. Le mélange est indispensable pour obtenir une répartition homogène des principes actifs et des excipients, c’est donc uneopération délicate si l’on veut être sur d’obtenir dans chaque médicament le bon dosage.

4.2.5 Dissolution :

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Définition : C’est une opération qui consiste à diviser une substance à l’état moléculaire au sein d’un liquide. Elle conduità une préparation homogène appelée solution.Intérêts : - aide à l’extraction des principes actifs : dissolution extractive.- Mise en forme galénique (dissolution simple) pour :o Solutions injectableso Sirop, ampoules, gouttes buvableso Collyreso Gouttes nasales ou auriculaireso Lavementso Solutions externes (antiseptiques…)

4.2.6 Filtration :

Définition : elle consiste à retenir, à l’aide d’un réseau poreux d’une surface filtrante ou d’un filtre, des particules solides en suspension dans un liquide ou un gaz. C’est un moyen de séparer un solide d’un liquide appelé alors filtrat.Intérêt : Purification des solutions en éliminant toutes les particules solides.

4.2.7 Distillation:

Définition : c’est une opération de vaporisation, par ébullition d’un liquide, suivie de la condensation de la vapeurformée. On obtient un distillat.Intérêts : - Extraction des huiles essentielles.- Préparation des eaux distillées florales.- Récupération des solvants ;- Purification des solvants.

4.2.8 Stérilisation :

Définition : Opération qui a pour but d’éliminer tous les micro-organismes présents.Intérêts : De nombreux produits pharmaceutiques doivent être stériles :- préparations injectables- collyres- produits destinés à être appliqués sur les brûlures et les blessures.- matériel à usage médical.Techniques : - destruction thermique par autoclavage- utilisation d’agents chimiques,- utilisation des rayonnements (appareils médicaux),- filtration stérilisante.

4.2.9 Conditionnement aseptique :

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La fabrication de produits stériles et leur conditionnement doivent se faire dans des locaux dont la qualité de l’air estcontrôlée.

4.2.10 Opération de mise en forme

Compression, remplissage, conditionnement.

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Chapitre 2

Technique de dosage et de pompage

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1-Techniques de dosage :

Un dosage (ou titrage) a pour but de déterminer la concentration molaire d’une espèce (molécule ou ion) en solution (généralement aqueuse). Un réactif de concentration connue (réactif titrant) réagit avec l’espèce de concentration inconnue (espèce titrée) : il s’agit alors de déterminer la quantité de réactif titrant nécessaire pour neutraliser l’espèce titrée Les méthodes de dosage sont très nombreuses : la technique est évidemment adaptée à l’espèce à doser et on utilise en général les différentes réactions chimiques connues. On distingue : - les dosages acido-basiques, - les dosages colorimétriques (acido-basiques ou d’oxydoréduction), - les dosages d’oxydoréduction, - les dosages par précipitation ou complexation, - les dosages conductimétriques, - les dosages spectrophotométriques (par étalonnage).

1.1- Dosage acido-basique :

Un dosage acido-basique est utilisé afin de déterminer la concentration inconnue d'une solution composée d'un acide ou d'une base. Si la solution de titre inconnu est acide, on verse une base de façon à neutraliser l'acide, et inversement. Il existe deux méthodes : - l’utilisation d'un indicateur coloré (volumétrie colorimétrique non-instrumentale), - l’utilisation d’un pH-mètre (volumétrie instrumentale). La méthode est fiable, couramment utilisée, mais néanmoins limitée dans le cas des solutions trop diluées ou dans les cas de certains dosages de polyacides ou de polybases.

A) Principe Lors d’un dosage acido-basique, la solution contenant l’espèce à doser est versée dans un bécher placé sur un agitateur magnétique. Deux électrodes (ou une électrode combinée) mesurent le pH. On ajoute la solution contenant le réactif titrant à l’aide d’une burette : l’évolution du pH (et l’introduction éventuelle d’un indicateur coloré convenablement choisi) permet de déterminer le volume de réactif titrant versé à l’équivalence et donc la concentration de l’espèce dosée. Ci-dessous, on évoque le dosage d’acide chlorhydrique (espèce titrée : ion oxonium H3O+) de concentration molaire cA en soluté apporté, par une solution d’hydroxyde de sodium (espèce titrante : ion hydroxyde : HO-) de concentration molaire cB (connue) en soluté apporté.

B) Préparation

a) Burette graduée Placer la burette graduée de 25 mL sur son support (s’assurer de sa stabilité). Placer un verre à pied sous la burette. Rincer la burette avec de l’eau distillée. Rincer deux fois la burette avec le réactif Remplir la burette avec la soude. Faire le zéro1.

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b) Bécher Rincer le bécher avec de l’eau distillée. Y verser 50 mL d’eau distillée mesurés avec une éprouvette graduée. Prélever une prise d'essai de volume VA = 10,0 mL d'acide chlorhydrique à l'aide

d'une pipette jaugée équipée d'une propipette ou d’un pipeteur2. Verser l'acide dans le bécher.

Mettre un barreau aimanté dans le bécher, et placer le bécher sur un agitateur magnétique sous la burette (au dernier moment en cas de fuite de la burette).

c) pH-mètre Sortir l'(les) électrode(s) de sa solution de stockage et la(les) rincer à l’eau distillée. La(les) fixer sur le support à électrodes. Étalonner le pH-mètre3.

C) Réalisation :

a) Mise en place du dispositif Après l’(les) avoir rincer à l’eau distillée, placer l'(les) électrode(s) dans le bécher. Vérifier une nouvelle fois que le ménisque est bien au zéro de la burette.

b) Dosage d'essai Noter le pH tous les 1 mL de soude versés. Noter le volume de soude correspondant au saut de pH (brusque variation de pH ou,

éventuellement, virage de l’indicateur.

c) Dosage précis Noter le pH tous les 0,50 mL de soude versés en dehors de la zone d'équivalence. Noter le pH tous les 0,20 mL de soude versés dans la zone d'équivalence (et le volume

de soude versé VE au moment du changement de couleur de l’indicateur coloré éventuellement utilisé).

d) Rangement Rincer l’(les) électrodes et la(les) replacer dans la solution de stockage). Récupérer les solutions acides et basiques dans les bidons de tri. Veiller à ne pas perdre le barreau aimanté dans l’évier (ou dans les bidons). Laver, rincer et sécher toute la verrerie.

D) Détermination du volume de réactif titrant versé à l’équivalence :

Deux solutions : - on dispose d’un matériel informatique et d’un logiciel de traitement des données, - on ne dispose pas d’un matériel informatique.

a) Méthode de la dérivée:

A l’aide d’un logiciel de traitement de données (Regressi par exemple), il est possible de tracer la courbe représentative de la fonction VB (VB) (avec VB volume de soude versé) et de déterminer le volume VE correspondant à l’extremum de cette courbe. En effet, le point d’équivalence E est le point d’inflexion de la courbe de titrage. En ce point : B dpH dV - le coefficient directeur de la tangente à la courbe est maximum,

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- la valeur de la dérivée est maximale. B dpH dV

b) Méthode des tangentes En l’absence d’informatique, on utilise la méthode des tangentes : - sur papier millimétré, on trace la courbe représentative de la fonction VB pH(VB), - on trace 2 tangentes à la courbe, parallèles entre elles et situées de part et d’autre du point d’équivalence, - on trace ensuite la parallèle à ces 2 tangentes, équidistante de celles-ci : son intersection avec la courbe de titrage détermine le point d’équivalence, - on en déduit le volume VE. Remarque : la méthode des tangentes est également utilisable avec Régressai.

E) Calcul de la concentration molaire de l’espèce titrée: Dans le cas évoqué, l’équation de la réaction de dosage s’écrit : H3O+(aq) + HO-(aq) = 2 H2O A l’équivalence, la quantité n(HO-)E d’ions hydroxyde apportée par la soude est égale à la quantité n(H3O+)0 d’ion oxonium apportée initialement par l’acide chlorhydrique. n(HO-)E = n(H3O+)0 : il s’ensuit : cB.VE = cA.VA et cA = B E A c .V V

1.2-Dosage d’oxydoréduction :

Un dosage d’oxydoréduction est utilisé afin de déterminer la concentration inconnue d'une solution composée d'un oxydant ou d’un réducteur. Si la solution de titre inconnu est oxydante, la solution titrante contient un réducteur, et inversement. Il existe deux sortes de dosage d’oxydoréduction (volumétrie colorimétrique non instrumentale) : - titrage direct, - titrage indirect (par différence ou en retour). A) Dosage direct :

a) Principe Lors d’un dosage direct, la solution contenant l’espèce à doser est versée dans un erlenmeyer placé sur un agitateur magnétique. On ajoute la solution contenant le réactif titrant à l’aide d’une burette : le changement de couleur du milieu réactionnel (du à un indicateur, à l’apparition ou à la disparition d’une espèce chimique permet de déterminer le volume de réactif titrant versé à l’équivalence et donc la concentration de l’espèce dosée. Ci-dessous, on évoque le dosage d’une solution de peroxyde d’hydrogène H2O2 (eau oxygénée) de concentration molaire cR en soluté apporté, par une solution de permanganate de potassium (espèce titrante : MnO4-) de concentration molaire cO (connue) en soluté apporté.

Remarque : l’oxydation du peroxyde d’hydrogène par les ions permanganate se déroule en milieu acide. b) Préparation

La préparation est similaire à celle d’un dosage acido-basique (sans pH-mètre) : - la prise d’essai d’eau oxygénée (acidifée par de l’acide sulfurique) de volume VR est versée dans l’erlenmeyer, - la burette graduée est remplie avec le réactif titrant. c) Réalisation

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La réalisation est similaire à celle d’un dosage acido-basique : - l’équivalence est repérée par la persistance de la coloration violette des ions permanganate, - on note le volume VE de solution de permanganate de potassium versée à cet instant. d) Calcul de la concentration molaire de l’espèce titrée Dans le cas évoqué, l’équation de la réaction de dosage s’écrit : 2 MnO4-(aq) + 6 H+(aq) + 5 H2O2(aq) = 2 Mn2+(aq) + 8 H2O + 5 O2(g) A l’équivalence, la quantité n(MnO4-)E d’ions permanganate apportée par la solution de permanganate de potassium est égale au 2/5ème de la quantité n(H2O2)0 de molécules de peroxyde d’hydrogène apportée initialement par l’eau oxygénée. n(MnO4-)E = .n(H2O2)0 : il s’ensuit : cO.VE = .cR.VR et cR = 25 25 O E R c .V 5 . 2 V 2. Dosages indirects

a) Dosage indirect par différence Lors d’un dosage indirect par différence, on fait réagir (réaction 1) un volume connu de solution A contenant l’espèce à doser avec une quantité connue et en excès de solution B contenant l’espèce titrante (de concentration connue). On dose ensuite directement l’excès de solution B avec un réactif C adéquat (réaction 2). Par différence entre la quantité de B initiale et la quantité de B restante, on en déduit la quantité de B ayant réagi et donc la quantité d’espèce titrée A présente initialement.

b) Dosage indirect en retour Lors d’un dosage indirect en retour, on fait réagir (réaction 1) un volume connu de solution A contenant l’espèce à doser avec une quantité en excès de solution B contenant l’espèce titrante : il se forme une espèce C. L’espèce C est dosée directement ave un réactif D adéquat (réaction 2). La connaissance de la quantité de C dosée dans la réaction 2 permet d’accéder à la quantité de C formée dans la réaction 1 et donc à la quantité d’espèce titrée A initialement présente.

1.3-Dosage par précipitation ou complexassions:

La précipitation et la complexassions ne sont pas à proprement parlé des techniques de dosage. On dose une espèce chimique par un réactif qui produit la précipitation ou la complexassions. La détermination de l’équivalence permet d’accéder à la concentration inconnue par des techniques classiques : colorimétrie ou conductimètre.

A) Dosage par précipitation :

Dans un dosage par précipitation, le réaction mise en jeu est une réaction au cours de laquelle se forme un précipité, solide peu soluble dans l’eau, généralement obtenu par réaction entre un anion et un cation Exemple : Ag+(aq) + Cl-(aq) = AgCl(s) chlorure d’argent B) Dosage par complexassions:

Dans un dosage par complexation, la réaction mise en jeu est une réaction au cours de laquelle se forme un complexe, édifice polyatomique constitué généralement d’un cation central auquel sont liés des molécules ou des ions appelés ligands. Exemple : Fe3+(aq) + SCN-(aq) = [Fe(SCN)]2+(aq) ion complexe thiocyanatofer(III)

1.4-Dosage conductimétrique :

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La conductimétrie est une méthode analytique quantitative destinée à réaliser des dosages ou permettre des suivis quantitatifs de réactions en vue d'étudier, par exemple, des cinétiques de réaction. En terme de technique de dosage, le dosage conductimétrique est utilisé quand d’autres méthodes n’y parviennent pas ou lorsque les résultats obtenus sont difficilement exploitables. L’instrumentation utilisée ici consiste en un conductimètre ainsi qu'une cellule conductimétrique. Conductimètre et cellule conductimétrique

Un conductimètre est un ohmmètre qui mesure la résistance (ou la conductance) d'une portion de solution comprise entre deux plaques métalliques parallèles identiques (de surface S et distantes de L) d’une cellule conductimétrique.

On montre que cette résistance (ou conductance) est directement liée à la concentration des ions présents en solution : en conséquence, la mesure ne peut se faire que dans des solutions électrolytiques (électrolytes).

Pour limiter les phénomènes de polarisation, dus à l'électrolyse de la solution, la mesure est faite en courant alternatif et sous faible tension.

Une cellule conductimétrique doit être conservée dans l’eau distillée pour éviter son dessèchement..

1.5-Dosage spectrophotométrique :

La spectrophotométrie est une méthode analytique quantitative destinée à réaliser des dosages ou permettre des suivis quantitatifs de réactions en vue d'étudier, par exemple, des cinétiques de réaction. La spectrophotométrie est une technique d’analyse qui repose sur l’absorption de la lumière par les espèces chimiques colorées. Une solution est colorée si elle absorbe une partie des radiations de la lumière blanche, la couleur perçue résultant de la superposition des teintes des radiations non absorbées. Un spectrophotomètre mesure l’absorbance d’une solution à une longueur d’onde donnée. Un dispositif monochromateur permet de générer, à partir d’une source de lumière visible ou ultraviolette, une lumière monochromatique, dont la longueur d’onde est choisie par l’utilisateur. La lumière monochromatique incidente d’intensité I0 traverse alors une cuve contenant la solution étudiée, et l’appareil mesure l’intensité I de la lumière transmise. La valeur affichée par le spectrophotomètre est l’absorbance A à la longueur d’onde étudiée

2-Les type des pompes doseuse dans l'industrie pharmaceutique :

Que ce soit dans le domaine de la pharmacie, du diagnostic médical, du dosage industriel, de l'impression jet d'encre, des piles à combustible, de l'industrie des semi-conducteurs, ou de l'analyse d'eau, il est souvent nécessaire de doser de façon précise de petites quantités de liquide suivant un temps défini.

Les pompes doseuses à membrane possèdent par rapport aux autres types de pompes en

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concurrence un ensemble d’avantages remarquables. Elles sont auto-amorçantes et peuvent parfaitement fonctionner à sec ; elles peuvent donc pomper de l’air. Comme la membrane n’agit pas seulement comme composant de transfert mais aussi comme joint statique, il en résulte que les pompes à membrane sont extrêmement bien adaptées aux gaz volatils et aux solutions chimiques cristallisantes. Un autre avantage de ces pompes est que les liquides et les gaz transportés ne sont pas modifiés par les frottements ou souillés par les lubrifiants. La construction simple des pompes permet, en outre, une utilisation sur une très longue période sans entretien. Enfin, les pompes doseuses à membrane se différencient par une grande précision de dosage sur toute la durée de vie.

2.1-pompe de dosage magnétique à membrane :

La pompe de dosage magnétique à membrane a été développée pour le dosage individuel et offre une commande externe simple : chaque impulsion électrique produit une compression. Le volume de compression peut être réglé sur une plage de 5 à 25 microlitres par une simple vis. Cela permet aux utilisateurs de calibrer eux-mêmes facilement la pompe pour l’adapter aux paramètres de leur système. Le réglage de la fréquence des impulsions électriques détermine le débit entre 0 et 30 millilitres par minute. Cette pompe de dosage possède une très bonne durée de vie ainsi qu’une grande fiabilité due à la technologie brevetée des clapets et au traitement de surface des parties en mouvement. Grâce à une technique nouvelle la pompe est étanche à l’aspiration comme au refoulement. On peut ainsi se passer d’un clapet anti-retour ou d’un clapet magnétique externe.

Fig.2.1:pompe magnétique

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Pompe doseuse

Applications des pompes doseuses magnétiques

Les pompes doseuses magnétiques conviennent surtout pour le dosage précis de petits volumes de liquides

Avantages des pompes magnétiques Construction simple et compact Moins cher que les pompes à moteur Construction simple La membrane est protégée par une couche de téflon du coté liquide ce qui

permet une utilisation pour les liquides même très agressifs

Débit de dosage

De 0,2 l/h à 115 l/h selon le modèle de pompe Contre pression maximale de dosage Jusqu'à 16 bar , selon le modèle

2.2-Pompes doseuse hydro-motrice proportionnelle :

La pompe doseuse hydro-motrice proportionnelle permet d’injecter et de mélanger un concentré soluble ou liquide dans l’eau. Installé sur un réseau d'eau, ce doseur fonctionne sans électricité : il utilise la pression de l'eau comme force motrice. Ainsi actionné, il aspire le produit concentré, le dose au pourcentage désiré, l'homogénéise avec l'eau motrice dans sa chambre de mélange. La solution est alors éjectée en aval. Une fois réglé, le doseur ne nécessite ni intervention, ni contrôle extérieur. Le dosage du produit injecté est constant, rigoureusement proportionnel au volume d'eau qui traverse le doseur, quelles que soient les variations de pression et de débit qui peuvent intervenir.

Fig2.2: pompe hydro-motrice

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Pompe doseuse

2.3-Micro-pompe à membrane pour le transfert et le dosage simple :

Il s’agit d’une pompe à liquides éprouvée avec un moteur à courant continu sans balais développé spécifiquement ainsi qu’une électronique de commande propre la qualifiant ainsi pour des tâches de dosage et de transfert. Elle permet de doser de manière continue entre 5 et 70 millilitres par minute. La pompe est pilotée de manière très simple ; la dose est déterminée par une tension continue entre 0 et 5 volts transmise au moteur par un fil supplémentaire. La consommation du moteur est très basse, moins de 1 Watt. L’électronique de régulation combinée à la technologie à membrane brevetée garantit une haute stabilité en pression. En conséquence, la pompe travaille contre une pression de refoulement ou avec un vide à l’aspiration à une vitesse constante. Enfin, elle est très compacte et possède une longue durée de vie

Fig2.3: pompe simple membrane

2.4-pompe à palettes :

Comment fonctionnent-elles ?1. Les palettes créent un vide partiel pour un auto-amorçage à sec presque instantané.2. Au fur et à mesure que l'impulseur tourne, chaque palette successive aspire et achemine le liquide de l'orifice d'aspiration au refoulement.3. Les palettes suivent la forme du corps de pompe excentrique et expulse le fluide. Durables: Construction robuste, en matériaux résistants à l'usure prématurée. La plupart des modèles ont été soumis à des essais de vibrations.

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Pompe doseuse

Grande plage de températures : Les pièces métalliques et thermoplastiques sont soigneusement conçues pour fonctionner de manière régulière, même à basse température.Auto-amorçage: Pompage instantané avec hauteur d'aspiration à sec jusqu'à 5 m .Eprouvées en pratique: Des milliers de pompes Jabsco fonctionnent quotidiennement dans les environnements extrêmes des engins de chantiers et véhicules lourds.Applications typiques: Ravitaillement des pelleteuses, machines agricoles, équipement forestier, générateurs ou petits engins. Matériel embarqué ou unité mobile

Fig2.4: fonctionnement pompe à palette

2.5-Pompe centrifuge:

Comment fonctionnent-elles ?1. Un aimant conducteur est accouplé directement à l'arbre moteur et met en mouvement un aimant mené par le biais des forces magnétiques.

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Pompe doseuse

2. Le liquide entre par la bride d'aspiration, une infime partie suit un chemin alternatif vers l'arrière du corps afin de refroidir les pièces en mouvement.3. La capsule magnétique interne est solidaire avec la turbine, permettant le transfert du fluide selon les caractéristiques générales d'une pompe centrifuge, mais sans garniture, donc sans fuite. Longévité: Espérance de vie constatée des paliers: 20000 heuresEtanchéité : La pompe est entraînée par magnétisme, évitant toute possibilité de contamination.Maintenance facile : les pièces de rechange sont très faciles à changer, aucun outillage spécifique n'est à prévoir.Dessin modulaire : Un grand nombre de combinaisons entre matériaux, paliers, connections, joints, motorisations ou connections est possible, permettant de fournir une pompe à la mesure de vos exigences.Applications typiques : transfert de produits chimiques, recirculation, OEM, traitement de surface, bain de circuits imprimés...

Fig2.5:pompe centrifuge.

2.6-Principe pompe Lutz:

Comment fonctionnent-elles ?

1. Le tube est complètement immergé dans le produit à pomper. Le moteur reste en surface, à l'extérieur. La turbine existe en plusieurs versions, selon la densité du fluide.

2. Le moteur emmène la turbine à travers l'arbre traversant. La poussée du liquide s'effectue verticalement. 2 systèmes d'étanchéité sont possibles: à garniture mécanique, pour des fluides collant ou cristallisant, et sans joint dans les autres cas.

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Pompe doseuse

3. Le fluide est repoussé à l'extrémité du tube, et sort de la pompe. De nombreux accessoires permettent de compléter le système, comme les compteurs simples ou avec prédéterminations, les tuyaux souples, raccords, pistolets, crépines...

Montage rapide, peu de manipulations et rapidement prêt à l'emploi.

Une grande variété d'accessoires garantit des solutions parfaitement adaptées pour chaque application.

Le choix de matériaux et les possibilités de motorisation permettent une vidange totale en toute sécurité d'un très grand nombre de produits chimiques.

Pompes agrées ATEX100 A pour plus de sécurité dans le transfert de fluides inflammables.

Applications typiques : pompes de transfert de produits agressifs et corrosifs, de liquides inflammables, modèle de laboratoire de faible débit, pompe pour produits visqueux, alimentaires ou non.

Fig2.7:utilisation

Fig2.6: pompe Lutz

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Pompe doseuse

Chapitre 3

Démarche de projet de la pompe doseuse

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Pompe doseuse

1-Mise en situation :

Dans ce chapitre ,nous nous proposons d'appliquer la démarche de projet industriel pour la conception d'une pompe doseuse des produit pharmaceutique .cette démarche nous permet de mieux analyser le système et déterminer les défauts avant la phase de conception en le traitent d'une manière globale et efficace, puis trouver des solution et les rédiger sous forme de cahier de charge fonctionnel (C.D.C.F) en vue d'aboutir en fin à un dossier d'avant projet .

2- Analyse fonctionnelle du besoin : L'objectif de cette activité est de énoncer et valider le besoin correspondante à une exigence fondamentale nécessitent la création ou la préconception d'un produit tel la pompe doseuse des produit pharmaceutique .

2.1-Enoncé du besoin : Il s'agit d'exprimer avec rigueur le bute les limites de l'étude . pour cela il est fondamental d'utiliser l'outil « bête à cornes » présent par (Fig-3.1) pour se poser les trois question suivants :

A qui ( à quoi ) le produit rend-t-il service ? Sur qui (sur quoi ) agit-il ? Dans quel but ?

Le produit rendra service à qui ? Agira sur quoi ?

Pourquoi ?

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utilisateur

pompe doseuse des produit

pharmaceutique

faciliter le dosage des produit pharmaceutique

produit pharmaceutique

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Pompe doseuse

Fig.3.1: Diagramme bête de cornes pour le système du pompe doseuse. 2.2-Validation du besoin : Pourquoi ce besoin existe-t-il ?

Assurer le dosage avec précision et sécurité des produits pharmaceutique.

Qu’est ce qui pourrait faire disparaître ce besoin  ?

Disparition des produit pharmaceutique liquides .

Peut-il avoir une évolution ?

Oui avec une nouvelle méthode du dosage ou du

pompage et une précision plus grande .

2.3-Conclusion :

Ce besoin peut évoluer pour avoir une pompe doseuse avec meilleur précision et plus performante .

3- Etude de faisabilité de la pompe :

3.1-Identification des fonctions de services : Un produit est crée pour répondre à un besoin exprimé par le client. Il est soumis aux conditions imposées par son environnement .Sur le (fig.3-2) sont représentés les quatre milieux caractéristiques de notre système à concevoir :la pompe doseuse .

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Pompe doseuse

Fig.3.2:milieu associé à la pompe doseuse

a) Définition des milieu :

Milieu Humain : pharmacien, utilisateur Milieu physique: milieu biologique, laboratoire, pharmacie Milieu Economique: cout de fabrication, prix de la concurrence milieu technique: technique de pompage et de dosage, conception,

procédé de fabrication

Les éléments du milieu associé à la pompe doseuse sont en inter-relation les unesaux autres. Ces résultats peuvent être des fonctions de service qui répondent aux besoins des utilisateurs. Ces interactions seront représentées sous forme de diagramme « pieuvre ».

b) Etablissement du diagramme pieuvre : Le diagramme pieuvre de la pompe doseuse des produit pharmaceutique est présenté par la fig.3.3 :

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pompe doseuse

Milieu humain

Mileu physique

Milieu technique

Milieu economique

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Pompe doseuse

FP1 FC7 FC1

FC6

FC3

FC2

FC5 FC4

Fig.3.3: Diagramme « pieuvre » associé à la pompe doseuse

c) Fonction principale :

FP1 : doser avec précision un produit pharmaceutique .

d) Fonction contraintes :

FC1: régler et ajuster facilement le débit au cours de fonctionnement . FC2: être étanche et résister au produit . FC3: s'adapter à toute canalisation. FC4: s'adapter à son environnement . FC5: s'adapter au réseau électrique. FC6: être régler par l'opérateur . FC7: se fixer sur tout support

3.2- Caractérisation des fonctions de service :

Fonctions critères Niveau Flexibilité

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Opérateur

Environnement

Canalisation d'arrivée

Produit

Support

réglage

pompe doseuse

Energie

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Pompe doseuse

FP1 précision temps du réponse

-0.1cm3-5sec

±0.05cm3±0.5sec

FC1 réglage facile forme avec graduation

FC2 matériaux étanchéité élevée

FC3 adaptation

forme géométrie

FC4 coût minimal

FC5 énergie électrique-220v

FC6 intervention de l'opérateur

FC7 planéité fixation

Tableau.3.1: Niveau et flexibilité des fonctions de service

3.3- Hiérarchisation des fonctions de service :

Après avoir formuler et caractériser les fonctions de service, l'étape suivante consiste à les hiérarchisation. Cette dernière permet d'exprimer un jugement de valeur sur l'importance relative aux fonctions accordées. L'outil Tri croisé ,nous permet de comparer les fonctions de service une à une et d'attribuer à chaque fois une note de supériorité de 0 à 3 (tableau3.1)

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Pompe doseuse

0= pas de supériorité1= légèrement supérieur2= moyennement supérieur3= nettement supérieur

FC1 FC2 FC3 FC4 FC5 FC6 FC7 Total %FP1 0 FP1

1FP1 2

FP1 3

FP1 2

FP1 2

FP1 3

13 31.7

FC1 FC1 1

FC1 1

FC1 2

FC1 2

FC1 2

FC1 3

11 26.82

FC2 FC2 1

FC22

FC21

0 FC22

6 14.63

FC3 FC31

0 FC62

FC71

1 2.43

FC4 0 FC62

FC41

1 2.43

FC5 FC61

FC51

1 2.43

FC6 FC62

7 17.07

FC7 1 2.43

41 100%

Tableau.3.2: Tri-croisé associé aux fonctions de service

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Pompe doseuse

FP1 FC1 FC2 FC3 FC4 FC5 FC6 FC70.00%

5.00%

10.00%

15.00%

20.00%

25.00%

30.00%

35.00%

%

%

Fig.3.4: Histogramme associée à la sélection des fonctions de service

3.4- Le diagramme FAST :

Le but de cette partie consiste à structurer les fonctions de services selon le diagramme FAST, qui nous permet de proposer des solutions techniques et à discuter lesquelles parmi ces solutions sont les meilleures à partir des questions suivantes :

Pourquoi cette fonction existe-t-elle ? Comment cette fonction existe-t-elle ? Quand cette fonction existe-t-elle ?

Quand?

Pourquoi? Comment?

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FONCTION

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Pompe doseuse

Quand?

Dans ce qui suit, nous présentons FAST correspondant aux fonctions de service de la pompe doseuse des produit pharmaceutique. Il est à noter quel existe une infinité de solution, il est aussi commode de se limiter aux solutions technologique le plus pratiques et facile à mettre en ouvre .

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déplacer un produit avec un débit précis

déplacer un fluide

contrôler le débit

aspirer le fluide

augmenter le volume du chambre

déformer la paroi du chambre

créer une mvt du translation

créer un mvt du rotation

moteur électrique

régler le débit par l'opérateur

réduire la vitesse

transformer la mouvement

refouler la fluide

Laisser entrer le fluide

Assurer l'étanchéité de la chambre

transmettre la mvt à la paroi

Limiter la déformation de la paroi

bloquer la mouvement du translation

à discuter

Arbre excentrique

ressort+

à discuter

clapet de refoulement

clapet d'aspiration

Buttons de réglage

à discuter