Das CIP-Verfahren (Cleaning in Place) umfasst mechanische und chemische Prozesse, die vor allem in der pharmazeutischen, kosmetischen und Lebensmittelindustrie zum Einsatz kommen. Dabei werden Behälter, Rohrleitungen und Ventile zwischen den Produktionsläufen auf allen produktberührten Flächen gereinigt – ohne vorherige Demontage.
Praktische Erfahrungen und Versuche zeigen: Die mechanische Reinigungswirkung hängt von der Fließgeschwindigkeit und der Turbulenz der Reinigungsflüssigkeit ab. Zudem beeinflussen Temperatur und Konzentration der Reinigungslösung die Reinigungsgeschwindigkeit. Deshalb sollten diese Faktoren schon bei der Auslegung eines Reinigungssystems feststehen.
Produktsicherheit, Hygiene und Effizienz
Der CIP-Prozess spielt eine zentrale Rolle für Produktsicherheit und Hygiene. Gleichzeitig soll die Anlage möglichst effizient laufen und nur kurz stillstehen. Besonders wichtig sind dabei die steigenden Kosten für Wasser und Energie sowie ein Chemikalienverbrauch, der auf die jeweiligen Produkte abgestimmt ist.
Wer Reinigungsprozesse entwickelt, muss daher die Eigenschaften der Hilfs- und Wirkstoffe kennen und das Reinigungsmittel passend auswählen. Ein ungeeignetes Reinigungsmittel kann die Reinigungszeiten deutlich verlängern oder eine vollständige Reinigung sogar verhindern.
Wie gründlich eine Reinigung ist, hängt von vielen Faktoren ab. Neben der Art der Verschmutzung zählen dazu die Beschaffenheit der medienberührten Oberflächen und deren Installationen. Ebenso entscheidend sind Ecken, Kanten, Dichtungsanordnungen und strömungsarme Zonen – etwa in T-Stücken, Pfützen oder Domen – sowie die Betriebsbedingungen.
Wovon die Effektivität einer Reinigung abhängt
- konstruktive Maßnahmen in den zu reinigenden Anlagenbereichen (GMP – Good Manufacturing Practice)
- geeignete Materialauswahl und Materialbeschaffenheit
- geeignete Reinigungsmittel
- richtige Reinigungsbedingungen
Wesentliche Merkmale einer CIP-Reinigung
- Strömungsgeschwindigkeit in Rohrleitungen und Ventilen (je nach Querschnitt 1–4 m/s)
- Dauer der Spülung
- Sprühdruck an den Reinigungsköpfen
- Temperatur der Reinigungslösungen
- basische Spüllaugen mit Additiven, die Schmutzteilchen in Schwebe halten (möglichst nicht schäumend)
- saure Spülungen gegen Anhaftungen wie Kalkablagerungen nach der basischen Reinigung
- Desinfektion (SIP oder chemisch)
- Einwirkzeit und Temperatur der Reinigungsmittel
- Größe der Anlage
- reproduzierbarer Prozess durch vollautomatischen Ablauf
- Dokumentation des Reinigungsvorgangs
Aufgabe der CIP/SIP-Reinigung
- Produktreste vollständig entfernen
- Biofilme entfernen
- keine Rückstände von Reinigungsmitteln
- Keimfreiheit der Anlagenteile und Rohrleitungen
Ablauf einer CIP-Reinigung in der Pharmaindustrie
- 1DruckhaltetestZunächst wird die Dichtheit der Anlage geprüft.
- 2Evakuieren und AbschmelzenBei fetthaltigen Produkten wird die Anlage evakuiert, Produktreste werden mit Reinstdampf abgeschmolzen und konzentriert abgelassen.
- 3Heiß vorspülenDas heiße Vorspülen entfernt grobe Verschmutzungen.
- 4Alkalisch reinigenReinigung mit einem alkalischen Mittel, ggf. mit Additiven, die Schmutzteilchen besser in Schwebe halten.
- 5Heiß nachspülenBeim Entleeren werden Reinigungsmittel und Produktreste ausgespült.
- 6Mit Purified Water spülenAnschließend folgt eine Spülung mit Reinstwasser beim Entleeren.
- 7Sauer reinigenEin saures Mittel entfernt Kalkablagerungen und Laugenstein.
- 8Erneut mit Purified Water spülenDanach wird die Anlage nochmals mit Reinstwasser gespült.
- 9SIP – Sterilization in PlaceDen Anlagenbereich evakuieren, den Dampfdruck bis in den Überdruckbereich regeln und das Kondensat ableiten.
- 10TrocknenZum Schluss trocknet die Anlage über Vakuum, z. B. mit heißer, steriler Zuluft.
Ablauf und Schrittzeiten lassen sich anpassen. Auch die Konzentration des Reinigungsmediums ist variabel. Zudem können die Reinigungsmittelkonzentrate in einem Frischansatz zu einer optimal wirkenden Reinigungslösung kombiniert werden (Stapelreinigung).
Sterilization in Place (SIP)
Sterilization in Place ist eine ortsgebundene Sterilisation verfahrenstechnischer Anlagen mit Reinstdampf. Auch hier ist keine Demontage nötig. Dabei werden alle Komponenten entkeimt, die mit dem Produkt in Berührung kommen.
Der SIP-Prozess arbeitet in der Regel mit gesättigtem Reinstdampf. Für eine Sterilisationstemperatur von 121 °C ist ein Überdruck von etwa 1 bar erforderlich. Je nach Anforderung wird die Temperatur in Abhängigkeit von Dampfdruck und Einwirkzeit geregelt und dokumentiert.
Die zu sterilisierenden Anlagenteile sollten vor der Dampfsterilisation evakuiert werden. Auf diese Weise entstehen keine Luftpolster, und die Temperatur verteilt sich schnell und gleichmäßig.
CIP-Systeme integriert in Prozessanlagen
Alle inneren Oberflächen der Prozessanlage werden vorrangig im Cleaning-in-Place-Prozess gereinigt. Als Fördereinheit für die CIP-Lösung dient dabei der Homogenisator. Zu den weiteren Ausrüstungsteilen gehören zum Beispiel:
- Einsaugschlauch für Flüssigkeiten
- Einsauglanze für Pulver
- Phasenbehälter
Die Mischanlage sollte so konzipiert sein, dass möglichst viel Produkt in die Zielbehälter gelangt. Dazu zählt auch der Zulauf einer Abfüllmaschine. So bleibt wenig Restprodukt zurück, und nur eine minimale Menge gelangt ins Abwasser.
Deshalb sollten Behälterboden, Wandabstreifer und Oberfläche sowie Länge und Gefälle der Entleerungsleitung hinter dem Homogenisator so ausgeführt sein, dass möglichst keine Restmengen zurückbleiben. Außerdem gehören alle Rohrleitungen innerhalb der Prozessanlage in den CIP-Prozess.
Zusätzliche Ausrüstungsteile für den CIP-Prozess dürfen keine Quelle physikalischer, chemischer oder mikrobiologischer Kontamination sein. Zudem verhindern Luftbrücken vor allen Abwasseranschlüssen eine Rückverkeimung.
Reinigungsprozess in kosmetischen Anlagen
Der CIP-Prozess in kosmetischen Anlagen besteht in der Regel aus folgenden Schritten:
- 1Heiß durchspülenAnlagenteile und Rohrleitungen werden im Durchlauf mit Heißwasser gespült. So gelangen Produktreste direkt ins Abwasser, ohne die CIP-Ausrüstung zu verschmutzen.
- 2Alkalisch reinigenEine Lauge mit ca. 70 °C wird umgewälzt und entfernt alle sichtbaren Produktreste. Anschließend wird beim Entleeren des Behälters nachgespült.
- 3Sauer reinigen und desinfizierenEin saures Mittel löst Kalkablagerungen. Danach zirkuliert heißes Wasser, bis die Ausrüstungsteile über einen festgelegten Zeitraum 80–90 °C erreichen (thermische Desinfektion).
- 4Kalt nachspülenZum Schluss wird mit kaltem VE-Wasser im Umlauf über Waschköpfe gespült und beim Entleeren nachgespült.
Diese Schritte können aufeinander folgen, sich wiederholen oder entfallen – jeweils mit oder ohne zusätzliche Reinigungsmittel.
Optional überwacht ein Leitfähigkeitssensor die Reinigungsqualität (Schlussspülwasser < 50 µS/cm bei 20 °C).
Die SEEFRIED Verfahrenstechnik GmbH unterstützt Sie bei der Auslegung von CIP- und SIP-Anlagen, bei den CIP-Abläufen sowie bei der Beschaffung des zugehörigen Prozessequipments.
Häufige Fragen zu CIP- und SIP-Systemen
Was ist der Unterschied zwischen CIP und SIP?
CIP (Cleaning in Place) reinigt Behälter, Rohrleitungen und Ventile ohne Demontage. SIP (Sterilization in Place) sterilisiert die produktberührten Anlagenteile anschließend – ebenfalls ohne Demontage – mit Reinstdampf, typischerweise bei 121 °C.
Welche Faktoren bestimmen den Reinigungserfolg?
Entscheidend sind Strömungsgeschwindigkeit (in Rohrleitungen etwa 1–4 m/s), Temperatur, Konzentration und Einwirkzeit der Reinigungslösung, der Sprühdruck an den Reinigungsköpfen, das passende Reinigungsmittel sowie eine hygienische Konstruktion ohne strömungsarme Zonen.
Wie läuft eine typische CIP-Reinigung ab?
Üblich sind heißes Vorspülen, Reinigen mit einem alkalischen Mittel, Zwischenspülen, Reinigen mit einem sauren Mittel gegen Kalkablagerungen und Nachspülen mit Reinstwasser – je nach Anforderung gefolgt von SIP und Trocknung. Schrittfolge und Zeiten sind anpassbar.
Wie wird der Reinigungserfolg überprüft?
Zum Beispiel über einen Leitfähigkeitssensor im Schlussspülwasser (Richtwert < 50 µS/cm bei 20 °C). Vollautomatische, dokumentierte Abläufe sorgen für reproduzierbare Ergebnisse.