Programme des cours 2023-2024
MBIN2006-1  
Vérification et validation des méthodes et méthodes chromatographiques II
Durée :
35h Th
Nombre de crédits :
Master en sciences de l'ingénieur industriel en agronomie, orientation bio-industries3
Nom du professeur :
Nadia Smal
Langue(s) de l'unité d'enseignement :
Langue française
Organisation et évaluation :
Enseignement au premier quadrimestre, examen en janvier
Unités d'enseignement prérequises et corequises :
Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme
Contenus de l'unité d'enseignement :
I. La chromatographie en phase gazeuse

1. Introduction et principe

2. Injection
Seringues. Injecteurs Injecteur à vaporisation directe pour colonne remplie. Injecteur avec ou sans division pour colonnes capillaires split/splitless. Injecteur à température programmable PTV. Injecteur à froid dans la colonne (COC Cold On-Column). Injecteur d'échantillons à l'état gazeux à boucle. Injecteurs à espace de tête. Injecteur à désorption thermique. Four Effet de la température du four sur les chromatogrammes en GC. Chromatographie à température programmée.

3. Forces d'interaction en chromatographie.
Forces de Van Der Waals. Liaisons hydrogène. Interactions ions-dipôles. Interactions ions-ions. Interactions hydrophobes. Interactions par transfert de charge

4. Colonnes et phases stationnaires
Colonnes remplies. CGL : chromatographie gaz-liquide. Supports pour la phase stationnaire liquide. Phases stationnaires liquides pour les colonnes remplies. CGS : chromatographie gaz-solide.
Colonnes capillaires. Garnissages des colonnes capillaires. Colonnes capillaires WCOT. Phases stationnaires liquides pour les colonnes capillaires WCOT et SCOT. Colonnes capillaires SCOT. Colonnes capillaires PLOT. Phases stationnaires solides pour colonnes capillaires PLOT. Colonnes capillaires remplies (micropacked). Températures d'utilisation des colonnes capillaires.

5. Détecteurs
Détecteur à conductivité thermique : catharomètre (TCD Thermal Conductivity Detector). Détecteur à ionisation de flamme (FID Flame lonization Detector). Détecteur thermoionique (azote phosphore) ( NPD  Nitrogen phosphorous detector) (TID Thermoionic Detector / détecteur thermoionique). Détecteur à capture d'électrons (ECD). Détecteur à photo-ionisation (PID). Détecteur à photométrie de flamme III (FPD : Flame Photometer Detector). Détecteur à émission atomique (AED) 11,12 (AED Atomic Emission Detector). Détecteur olfactométrique. Couplage de la chromatographie en phase gazeuse et la spectrométrie de masse.   

6. Exemples d'analyses

7. Gaz vecteur et efficacité

8. Analyse élémentaire organique Organic Elemental Analysis (OEA)
Secteurs concernés et exemples de dosages. Analyseurs organiques élémentaires CHNS  0 dérivés de la chromatographie en phase gazeuse. Configurations CHNS, CNS, O et N analyseur d'azote total : détermination de la teneur en protéines brutes d'un aliment par une méthode d'analyse élémentaire basée sur la méthode de Dumas. Exemples d'applications

II. La préparation des échantillons

1. Méthodes sans transformation chimique: la dissolution ; la distillation ;  l'extraction : l'extraction liquide-liquide, l'extraction en phase solide : Solid Phase Extraction (SPE), l'extraction SPE automatisée ;
la méthode de l'espace de tête : en mode statique, en mode dynamique Purge and trap ; la microextraction en phase solide : Solid Phase Extraction (SPME) ; l'extraction sur barreau magnétique recouvert d'une fibre : Stir bar sorptive extraction (SBSE) TWISTER.

2. Méthodes avec transformation chimique : la dérivatisation des acides gras, des sucres, des acides aminés en préparation à la chromatographie en phase gazeuse.

III. Applications pratiques au laboratoire de la chromatographie en phase gazeuse et de la préparation des échantillons

Les étudiants vont travailler par équipe de 2 ou 3.

Dosage de l'éthanol par chromatographie en phase gazeuse avec colonne capillaire par la méthode de l'étalonnage interne dans des échantillons de bière, de cidre, de cidre distillé et de vodka.

Distillation d'un cidre et hydrodistillation de l'eugénol contenu dans des clous de girofle.

Essais de nouvelles méthodes de programmation des chromatographes et des logiciels en chromatographie en phase gazeuse dans l'objectif développer ou contribuer au développement de nouvelles méthodes de séparation et de dosage de composés dans des mélanges par la technique de la chromatographie en phase gazeuse. Ce dosage se situant dans le contexte d'un contrôle qualité effectué dans une industrie agroalimentaire.

Exemples : mélanges éthanol et propan-1-ol ; mélanges de méthanol, éthanol, et propan-1-ol ; mélanges d'esters méthyliques d'acides gras.

Application pratique au laboratoire de la chromatographie planaire. Exemples: séparation de pigments végétaux par chromatographie sur papier, séparation de colorants alimentaires et identification du citral dans l'huile essentielle de citron et dans des parfums par chromatographie sur couche mince...

Rédaction d'un rapport de laboratoire.

IV. La vérification et validation des méthodes d'analyse

Les méthodes d'analyse

1. Le processus analytique

2. La complexité et la diversité des méthodes d'analyse

3. La normalisation des méthodes d'analyse

4. La règlementation européenne et belge des méthodes d'analyse

5. Les laboratoires fédéraux et laboratoires agrées pour la sécurité alimentaire

6. Les laboratoires de référence nationaux et européen

7. L'accréditation des laboratoires

8. La nouvelle norme NBN EN ISO 17025:2017 Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d'étalonnage et d'essais

9. Norme NBN EN ISO 17025:2017 point 7.2 : partie exigences sur le processus : sélection, vérification et validation des méthodes d'analyse (essais)
Les méthodes reconnues et non reconnues

10. Méthodes d'échantillonnage, analyses, essais et diagnostics employées dans les contrôles officiels du domaine alimentaire

Règlementation des méthodes employées pour les analyses, les essais en laboratoire lors des contrôles officiels servant à assurer le respect de la législation alimentaire.
Règlement N° 178/2002 principes généraux et les prescriptions générales de la législation alimentaire.
Règlement (UE) 2017/625 - contrôles officiels tout au long de la chaîne agroalimentaire.
Article 34 Méthodes employées pour l'échantillonnage, les analyses, les essais et les diagnostics et annexe III.
Règlement UE 2021/808 concernant les performances des méthodes d'analyse.
Norme ISO 5725 Exactitude, justesse et fidélité des résultats et méthodes de mesure.

11. Développement des méthodes avant vérification et validation

12. La qualité des résultats de mesures

13. La validation des méthodes de mesure par le profil d'exactitude

V. Application pratique au laboratoire de la vérification des méthodes d'analyse

Les étudiants vont travailler par équipe de 2 ou 3 pour vérifier une méthode de dosage par la technique de la chromatographie en phase liquide à haute performance.

Vérification d'une méthode de dosage en appliquant:
la norme NBN EN ISO 17025:2017 partie exigences sur le processus
le Règlement (UE) 2017/625 contrôles officiels tout au long de la chaîne agroalimentaire
le règlement UE 2021/808 concernant les performances des méthodes d'analyse
la norme ISO 5725 Exactitude, justesse et fidélité des résultats et méthodes de mesure
une procédure de traitement statistique des résultats de l'AFSCA 

Vérification de la norme DIN ISO 20481 par traitement statistique des résultats obtenus par l'application de la norme au dosage de la caféine dans un café soluble.

Norme DIN ISO 20481 Café et dérivés du café - Détermination de la teneur en caféine par chromatographie liquide à haute performance (CLHP) - Méthode de référence Première édition 2008-05-01corrigée en 2008-12-01 dernier examen de cette norme date de 2017 : édition actuelle 2022.

Rédaction d'un rapport de laboratoire.
 
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement :
Méthodes chromatographiques II 

L'objectif de cette partie du cours est d'amener l'étudiant à acquérir des compétences dans les domaines de la chromatographie en phase gazeuse, de l'analyse élémentaire organique et de la préparation des échantillons.

Partie théorique
Savoirs : au terme de cette unité d'enseignement, l'étudiant sera capable de
- connaître et comprendre les principes de la chromatographie en phase gazeuse.
- connaître et comprendre les principes de l'analyse élémentaire organique
- connaître et comprendre les principes de la préparation des échantillons à analyser.

Partie pratique 
Savoirs-faire : au terme de cette unité d'enseignement, l'étudiant sera capable

 - à partir d'un mode opératoire développé (Standard Operating Procédure : SOP) : de mener à bien toutes les étapes d'une analyse en chromatographie en phase gazeuse appliquée au contrôle qualité dans les industries agroalimentaires en obtenant des résultats de qualité : préparer les solutions d'étalonnage, préparer l'échantillon à analyser, maîtriser l'utilisation de l'instrument analytique et de son logiciel de pilotage, effectuer les mesures, effectuer les traitements chimiométriques des données brutes recueillies avec le logiciel afin d'obtenir les résultats des analyses.

- de calculer les grandeurs chromatographiques sur base des chromatogrammes obtenus au laboratoire.

- de mener à bien toutes les étapes d'une distillation fractionnée et d'une hydrodistillation.

- de consulter la législation et la règlementation européenne pour l'étiquetage de l'alimentation humaine en vue de vérifier le respect des écarts autorisés entre l'étiquetage et les résultats d'analyse.

- de mettre au point ou contribuer à la mise au point du dosage d'un ou plusieurs composés par chromatographie en phase gazeuse. Ce dosage se situant dans le contexte d'un contrôle qualité effectué dans une industrie agroalimentaire ou dans un des secteurs susceptibles d'employer nos ingénieurs (recherche et de développement, pharmaceutique, chimique, cosmétique, ...)

- de rédiger un rapport de laboratoire.

La vérification et validation des méthodes d'analyse

L'objectif de cette partie du cours est d'amener l'étudiant à acquérir des compétences dans les méthodes de dosage, dans les domaines de la vérification et de validation des méthodes.

Partie théorique
Savoirs : au terme de cette unité d'enseignement, l'étudiant sera capable de
- connaître et comprendre la théorie concernant les méthodes de d'analyse (essai) voir contenu.

Partie pratique
Savoir faire : au terme de cette unité d'enseignement, l'étudiant sera capable de

 - réaliser en pratique une vérification de méthode selon la norme NBN EN ISO 17025:2017 partie exigences sur le processus point 7.2.1.6. et la règlementation belge et européenne.
Mener à bien toutes les étapes d'une analyse préparer l'échantillon à analyser, maîtriser l'utilisation de l'instrument analytique, effectuer les mesures, effectuer les traitements chimiométriques de données brutes pour obtenir les résultats statistiques qui permettront de vérifier une méthode.

- de rédiger un rapport de laboratoire sur une vérification de méthode.

Compétences terminales à acquérir

1. Concevoir, gérer et coordonner des projets de recherche appliquée

a) Exploiter les résultats de la recherche fondamentale et innover en concrétisant ses applications
b) Planifier/organiser le plan expérimental et les activités
d) Assurer le transfert de technologies vers les acteurs de terrain (contacts, communication, essais in situ)
2. Communiquer, former, conseiller, vulgariser
a) Identifier et prendre en compte les besoins de publics spécifiques
b) Conseiller les secteurs professionnels et les pouvoirs publics en matières techniques et de développement
d) Créer et gérer des unités de démonstrations
3. S'engager dans une démarche de développement professionnel
a) S'engager dans les formations complémentaires adéquates (de méthodes analytiques, d'informatique, de qualité, ...)
b) Réaliser une veille technologique (bibliographie, Internet...)
4. Constituer et gérer une équipe
a) Motiver et dynamiser les collaborateurs
6. Exploiter rationnellement les ressources biologiques dans tous les domaines de l'agronomie
a) Gérer la disponibilité des ressources naturelles (eau, énergie)
7. Concevoir et développer des processus de production agroindustriels
a) Évaluer et améliorer l'efficience de procédés de production
b) Participer à l'innovation technologique
8. Développer et gérer des unités de production agroindustrielles et biotechnologiques
b) Gérer le projet qualité associé à la production (par exemple : HACCP, ISO, sensibilisation du personnel, audits...)
c) Implémenter les réglementations en termes de sécurité/hygiène, de santé publique et d'environnement
d) Assurer la mise en œuvre de nouvelles technologies
e) Gérer des services de contrôle de la qualité et d'analyse

 
Savoirs et compétences prérequis :
Les UE et AA suivantes doivent être validées pour que l'accès au cours soit possible
UE Sciences des aliments III ; AA Gestion de la qualité MBIN1009-1
UE Sciences des aliments IV ; AA PBST MBIN1010-1
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement :
Cours ex cathedra
Travaux pratiques de laboratoire
Observation de pratiques
Travaux en autonomie
Rapport de laboratoire à rédiger

 

 
Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride) :
Présentiel
La présence au laboratoire est obligatoire
Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours :
Notes de cours
Syllabus du cours
Protocoles de laboratoire

Livres recommandés

Analyse chimique - Méthodes et techniques instrumentales modernes, F. ROUESSAC, Dunod  (2016).
Principes d'analyse instrumentale, SKOOG D.A., HOLLER J. F., NIEMAN T. A., De Boeck Diffusion, Editions De Boeck Université, Paris, Bruxelles, 2015.

Base documentaire scientifique
www.techniques-ingenieur.fr

Manuels et documents techniques du laboratoire

Règlementations, normes
- Normes EN, DIN, NBN, ISO, AOAC
- Règlementation europééenne

Documents de travail

Numéro spécial du Cahier des Techniques de l'Inra 2010 et son fichier Excel : "Validation des méthodes d'analyse quantitative par le profil d'exactitude"  
M. Feinberg, « Validation des méthodes d'analyse quantitatives au moyen du profil d'excatitude », Techniques de l'Ingénieur, P224, 2012.

M. Feinberg, "La méthode du profil d'exactitude", Techniques de l'Ingénieur, P1420, 2015.
FEINBERG, S. RUDAZ, « De la validation des méthodes à la validation des résultats», Techniques de l'Ingénieur, P225, 2019.

...
Modalités d'évaluation et critères :
Examen écrit sur la théorie, les exercices, les méthodes de calculs et les laboratoires 70 %

Travail annuel : rapport et résultats des laboratoires : 30%

La présence aux travaux pratiques de laboratoire et de traitement chimiométriques des résultats est obligatoire.
L'absence aux laboratoires et à ces séances empêchera le passage de l'examen écrit, si des rapports de laboratoire ne sont pas rendus avant l'échéance fixée cela empêchera le passage de l'examen écrit dans ces deux cas l'activité d'aprentissage ne pourra être validée et donc l'UE ne pourra être validée.

Une absence injustifiée à une séance occasionnera un 0/20.

Les calculatrices programmables ne sont pas autorisées pendant l'examen.

La note minimum de 10/20 doit être atteinte afin de réussir l'Activité d'Apprentissage.
L'Unité d'Enseignement ne sera réussie que si l'Activité d'Apprentissage est réussie (sauf décision contraire du jury de délibération).      
Stage(s) :
Remarques organisationnelles :
///
Contacts :
Nadia Smal Rue Saint Victor, 3 4500 HUY
nadia.smal@hech.be
Notes en ligne :
Méthodes chromatographiques II
Méthodes chromatographiques II
Méthodes chromatographiques II Travaux pratiques
Méthodes chromatographiques II Travaux pratiques
Modalités de l'examen
Modalités de l'examen
Vérification et validation des méthodes d'analyse
Vérification et validation des méthodes d'analyse
Vérification et validation des méthodes d'analyse théorie : documentation
Vérification et validation des méthodes d'analyse théorie : documentation
Vérification et validation des méthodes d'analyses : travaux pratiques
Vérification et validation des méthodes d'analyses : travaux pratiques