Le procédé CIP (Cleaning in Place, nettoyage en place) regroupe des processus mécaniques et chimiques utilisés principalement dans les industries pharmaceutique, cosmétique et agroalimentaire. Entre deux campagnes de production, les cuves, tuyauteries et vannes sont nettoyées sur toutes les surfaces en contact avec le produit – sans démontage préalable.
L’expérience pratique et les essais le montrent : l’effet mécanique du nettoyage dépend de la vitesse d’écoulement et de la turbulence du liquide de nettoyage. La température et la concentration de la solution influencent en outre la vitesse de nettoyage. Ces facteurs doivent donc être fixés dès le dimensionnement d’un système de nettoyage.
Sécurité des produits, hygiène et efficacité
Le procédé CIP joue un rôle central pour la sécurité des produits et l’hygiène. Parallèlement, l’installation doit fonctionner le plus efficacement possible et n’être arrêtée que peu de temps. La hausse des coûts de l’eau et de l’énergie ainsi qu’une consommation de produits chimiques adaptée aux produits concernés sont ici particulièrement importantes.
Concevoir des procédés de nettoyage exige donc de connaître les propriétés des excipients et des principes actifs et de choisir le détergent adapté. Un détergent inadapté peut allonger nettement les temps de nettoyage, voire empêcher un nettoyage complet.
L’efficacité d’un nettoyage dépend de nombreux facteurs. Outre la nature de l’encrassement, il s’agit de l’état des surfaces en contact avec le fluide et de leurs installations. Les angles, arêtes, dispositions des joints et zones mortes – par exemple dans les tés, flaques ou dômes – ainsi que les conditions d’exploitation sont tout aussi déterminants.
Ce dont dépend l’efficacité d’un nettoyage
- mesures constructives dans les zones de l’installation à nettoyer (GMP – Good Manufacturing Practice)
- choix et état des matériaux appropriés
- détergents appropriés
- conditions de nettoyage correctes
Caractéristiques essentielles d’un nettoyage CIP
- vitesse d’écoulement dans les tuyauteries et vannes (1–4 m/s selon la section)
- durée du rinçage
- pression de pulvérisation aux têtes de lavage
- température des solutions de nettoyage
- solutions de lavage alcalines avec additifs maintenant les particules de salissure en suspension (si possible non moussantes)
- rinçages acides contre les dépôts tels que le tartre après le nettoyage alcalin
- désinfection (SIP ou chimique)
- temps de contact et température des détergents
- taille de l’installation
- procédé reproductible grâce à une séquence entièrement automatique
- documentation du nettoyage
Rôle du nettoyage CIP/SIP
- éliminer complètement les résidus de produit
- éliminer les biofilms
- aucun résidu de détergent
- stérilité des parties de l’installation et des tuyauteries
Déroulement d’un nettoyage CIP dans l’industrie pharmaceutique
- 1Test de maintien en pressionOn vérifie d’abord l’étanchéité de l’installation.
- 2Mise sous vide et fusionPour les produits gras, l’installation est mise sous vide, les résidus de produit sont fondus à la vapeur pure et évacués sous forme concentrée.
- 3Prérinçage à chaudLe prérinçage à chaud élimine les salissures grossières.
- 4Nettoyage alcalinNettoyage avec un agent alcalin, éventuellement additivé pour mieux maintenir les particules de salissure en suspension.
- 5Rinçage à chaudLors de la vidange, le détergent et les résidus de produit sont évacués par rinçage.
- 6Rinçage à l’eau purifiéeSuit un rinçage à l’eau purifiée pendant la vidange.
- 7Nettoyage acideUn agent acide élimine le tartre et les dépôts de pierre alcaline.
- 8Nouveau rinçage à l’eau purifiéeL’installation est ensuite rincée une nouvelle fois à l’eau purifiée.
- 9SIP – Sterilization in PlaceMettre la zone de l’installation sous vide, réguler la pression de vapeur jusqu’à la plage de surpression et évacuer les condensats.
- 10SéchageEnfin, l’installation est séchée sous vide, par exemple avec de l’air stérile chaud.
La séquence et la durée des étapes sont modulables. La concentration du produit de nettoyage est également variable. Les concentrés de détergent peuvent en outre être combinés dans une préparation fraîche pour obtenir une solution de nettoyage à efficacité optimale (nettoyage par empilement).
Sterilization in Place (SIP)
La stérilisation en place (Sterilization in Place) est une stérilisation in situ des installations de process à la vapeur pure. Là encore, aucun démontage n’est nécessaire. Tous les composants en contact avec le produit sont décontaminés.
Le procédé SIP utilise généralement de la vapeur pure saturée. Une température de stérilisation de 121 °C nécessite une surpression d’environ 1 bar. Selon les exigences, la température est régulée et documentée en fonction de la pression de vapeur et du temps d’exposition.
Les parties de l’installation à stériliser doivent être mises sous vide avant la stérilisation à la vapeur. Il ne se forme ainsi aucune poche d’air, et la température se répartit rapidement et uniformément.
Systèmes CIP intégrés aux installations de process
Toutes les surfaces internes de l’installation de process sont nettoyées en priorité par le procédé Cleaning in Place. L’homogénéisateur sert alors de groupe de transfert pour la solution CIP. Les autres équipements comprennent par exemple :
- flexible d’aspiration pour liquides
- canne d’aspiration pour poudres
- cuve de phase
L’installation de mélange doit être conçue de façon à ce qu’un maximum de produit parvienne aux cuves de destination, y compris l’alimentation d’une remplisseuse. Il reste ainsi peu de produit résiduel, et seule une quantité minimale part dans les eaux usées.
C’est pourquoi le fond de cuve, les racleurs de paroi et l’état de surface, ainsi que la longueur et la pente de la conduite de vidange en aval de l’homogénéisateur, doivent être conçus pour éviter autant que possible toute quantité résiduelle. En outre, toutes les tuyauteries de l’installation de process doivent être intégrées au procédé CIP.
Les équipements supplémentaires du procédé CIP ne doivent constituer aucune source de contamination physique, chimique ou microbiologique. Des ruptures de charge en amont de tous les raccordements aux eaux usées empêchent en outre toute recontamination.
Procédé de nettoyage dans les installations cosmétiques
Dans les installations cosmétiques, le procédé CIP comprend généralement les étapes suivantes :
- 1Rinçage à chaud en passage directLes parties de l’installation et les tuyauteries sont rincées à l’eau chaude en passage direct. Les résidus de produit partent ainsi directement aux eaux usées sans encrasser l’équipement CIP.
- 2Nettoyage alcalinUne solution alcaline à env. 70 °C circule et élimine tous les résidus de produit visibles. Un rinçage est ensuite effectué lors de la vidange de la cuve.
- 3Nettoyage acide et désinfectionUn agent acide dissout le tartre. Ensuite, de l’eau chaude circule jusqu’à ce que les équipements atteignent 80–90 °C pendant une durée définie (désinfection thermique).
- 4Rinçage final à froidPour finir, on rince en circuit fermé à l’eau déminéralisée froide via les têtes de lavage, puis lors de la vidange.
Ces étapes peuvent se succéder, se répéter ou être supprimées – avec ou sans détergents supplémentaires.
En option, un capteur de conductivité surveille la qualité du nettoyage (eau de rinçage final < 50 µS/cm à 20 °C).
La société SEEFRIED Verfahrenstechnik GmbH vous accompagne dans le dimensionnement d’installations CIP et SIP, la définition des séquences CIP ainsi que l’achat des équipements de process associés.
Questions fréquentes sur les systèmes CIP et SIP
Quelle est la différence entre CIP et SIP ?
Le CIP (Cleaning in Place) nettoie les cuves, tuyauteries et vannes sans démontage. Le SIP (Sterilization in Place) stérilise ensuite les parties de l’installation en contact avec le produit – également sans démontage – à la vapeur pure, typiquement à 121 °C.
Quels facteurs déterminent l’efficacité du nettoyage ?
Les facteurs décisifs sont la vitesse d’écoulement (environ 1–4 m/s dans les tuyauteries), la température, la concentration et le temps de contact de la solution de nettoyage, la pression de pulvérisation aux têtes de lavage, le détergent adapté ainsi qu’une conception hygiénique sans zones mortes.
Comment se déroule un nettoyage CIP type ?
Habituellement : prérinçage à chaud, nettoyage avec un agent alcalin, rinçage intermédiaire, nettoyage avec un agent acide contre le tartre et rinçage final à l’eau purifiée – suivis, selon les exigences, du SIP et du séchage. La séquence et les durées sont modulables.
Comment contrôle-t-on l’efficacité du nettoyage ?
Par exemple à l’aide d’un capteur de conductivité dans l’eau de rinçage final (valeur indicative < 50 µS/cm à 20 °C). Des séquences entièrement automatiques et documentées garantissent des résultats reproductibles.