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L’application du Clean-in-Place (CIP) : clés techniques et améliorations pour une hygiène industrielle efficace

05 août, 2026

La sécurité alimentaire et pharmaceutique dépend en grande partie de la garantie que les processus de production sont exempts de toute contamination croisée et de résidus susceptibles de compromettre la qualité finale. Les consommateurs attendent des produits sûrs, et les entreprises mettent en jeu à la fois leur réputation et leur conformité à des normes internationales strictes.

Afin de garantir cette sécurité, les industries mettent en œuvre différentes solutions techniques dans leurs processus de production. L’une des solutions les plus éprouvées, en raison de son efficacité et de son efficience, est celle des systèmes de nettoyage et de désinfection « sur place », connus sous le nom de Clean-in-Place (CIP)[1] .

Qu’est-ce qu’un système CIP (et quand est-il complété par un SIP) ?

Un système Clean-in-Place est une solution technique automatisée qui s’active lorsqu’un processus de production est arrêté, que ce soit pour un changement de lot ou un nettoyage programmé.
Son objectif est d’effectuer « sur place » deux actions essentielles :

Nettoyage et élimination des résidus de produits qui se sont déposés dans l’installation.

Désinfection pour éliminer le biofilm existant (le biofilm étant la couche de bactéries ou de microbes qui s’adhère aux surfaces de l’installation).

Un processus CIP type habituel est schématisé dans l’illustration suivante :

Illustration 1 : Processus CIP standard
Source: TMI

Lorsque le processus nécessite un niveau supérieur d’assurance microbiologique (par exemple, dans les applications pharmaceutiques ou les produits sensibles), le CIP est complété par le SIP (Sanitization-in-Place)[2] , qui intègre des procédures thermiques ou chimiques de désinfection avancée.

Avantages et inconvénients du CIP et du SIP.

L’adoption des systèmes CIP et SIP est indispensable si l’on souhaite garantir un nettoyage et une désinfection efficaces et efficients.

Les principaux avantages qu’ils apportent en termes d’exploitation et de sécurité sont les suivants :

Processus reproductibles et standardisés.

Capacité d’automatisation élevée.

Réduction des temps d’arrêt.

Diminution des erreurs humaines.

Garantie de la sécurité alimentaire.

D’autre part, certains de ses inconvénients sont les suivants :

Coût élevé.

Pas toujours adaptés aux déchets très collants ou insolubles.

Nécessité d’une conception plus élaborée de la solution.

Normes d’hygiène associées.

Les systèmes CIP/SIP sont courants dans les industries soumises à des exigences élevées en matière d’hygiène : pharmaceutique, alimentaire et boissons. Ils sont généralement utilisés dans les industries où les systèmes d’assurance qualité sont bien établis et respectent des normes internationales élevées, telles que :

BRCGS : Brand Reputation through Compliance Global Standards, anciennement désignée sous le nom de BRC (British Retail Consortium).

GMP : Good Manufacturing Practice.

GFSI : Global Food Safety Initiative.

FSSC : Food Safety System Certification.

SQF : Safe Quality Food.

La conception hygiénique, la traçabilité du processus et la validation microbiologique sont obligatoires dans ces environnements, ce qui fait du CIP un élément clé de l’assurance qualité.

Points clés pour concevoir un système CIP/SIP efficace.

Les facteurs critiques qui déterminent l’efficacité d’un système CIP ou SIP sont traditionnellement repris dans les principes décrits par Lelieveld, Holah et Napper[3] , puis systématisés par Sinner.

Les aspects fondamentaux sont résumés ci-dessous.

Produits chimiques de nettoyage.

Les produits chimiques de nettoyage utilisés dans un système CIP doivent présenter différentes caractéristiques pour traiter les résidus à nettoyer. Des propriétés telles que le pouvoir mouillant, de suspension et d’émulsion sont importantes pour garantir l’efficacité de l’interaction avec les résidus.

Il est également important de prendre en compte d’autres aspects lors de leur sélection, tels que l’efficacité du nettoyage du produit à éliminer, les critères environnementaux, la sécurité d’utilisation, la qualité alimentaire, etc. Tous les détergents existants se répartissent en trois catégories : alcalins, neutres et acides.

Désinfectant.

Important pour éliminer ou réduire la présence de biofilm, formé par des micro-organismes et des agents pathogènes, qui peuvent rester présents après le processus de nettoyage.

Il existe principalement deux types de désinfectants : les oxydants et les non-oxydants. Chacun d’entre eux offre un large éventail de possibilités, avec leurs avantages et leurs inconvénients. Afin de garantir une désinfection correcte, il convient donc de choisir un produit qui ne laisse aucun résidu sur les surfaces nettoyées.

Concentration du détergent.

La proportion de détergent à utiliser dans le processus de nettoyage doit être ajustée en fonction du type de produit à nettoyer. Un excès de détergent peut être contre-productif, au point d’augmenter le temps de nettoyage et/ou de détériorer les matériaux utilisés dans l’installation.

Température.

La température est très importante dans les systèmes CIP et SIP. Des études ont montré que le temps de nettoyage est inversement proportionnel à la température. Mais il faut tenir compte du fait qu’une température élevée peut également avoir un effet négatif selon le type de détergent choisi.

Effet mécanique du flux.

Tous les composants utilisés pour projeter les fluides de nettoyage, de désinfection et d’assainissement pendant le processus CIP et SIP sont généralement appelés « sprayballs ». Une sélection et une disposition optimales sont nécessaires pour obtenir une efficacité et une efficience maximales du système.

Illustration 2 : Types de sprayballs
Source : https://sanimatic.com/spray-devices-supply-tubes/

Temps.

Bien qu’un temps plus long permette généralement d’obtenir une plus grande efficacité en matière de nettoyage et de désinfection, il s’agit d’un facteur limitant que l’on cherche toujours à réduire, car cela signifie que le processus de production sera arrêté le moins longtemps possible.

Définir ou estimer le temps cible n’est pas une mince affaire, car cela dépend d’autres facteurs tels que : le type de résidus à nettoyer, le type d’installation à nettoyer, le détergent, la température, etc. De plus, une fois défini, un processus de validation sera nécessaire lorsque l’installation sera opérationnelle.

Contrôle du processus.

Comme nous l’avons déjà mentionné, le processus dans les systèmes CIP est automatisé. Mais en fonction de la difficulté technique à éliminer les résidus de produit, il peut être nécessaire de démonter certaines parties de l’installation manuellement pour faciliter l’accès.

Dans la mesure du possible, l’option automatisée offre une sécurité et une efficacité accrues, car elle élimine presque entièrement l’erreur humaine et garantit la répétabilité du processus.

Illustration 3 : Collecteur de nettoyage et tableau de commande du processus de nettoyage automatique
Source : TMI

Qualité de l’eau.

L’eau est l’élément principal d’un processus de nettoyage, et celui qui est le plus consommé. Elle doit transporter et réagir efficacement avec les détergents utilisés et s’écouler à travers les éléments disposés pour éliminer les résidus de produits et désinfecter.

C’est pourquoi la qualité de l’approvisionnement doit être contrôlée au moyen de traitements spécifiques. Ne pas en tenir compte peut empêcher le processus d’atteindre les niveaux exigés lors des contrôles de laboratoire ultérieurs.

Tableau 1 : Qualité de l’eau pour un système CIP
Source : Holah, 2003

Couverture du système.

Pour obtenir une efficacité et une efficience maximales des systèmes CIP et SIP, ces solutions doivent être conçues de manière à atteindre toutes les parties de l’installation à nettoyer. C’est pourquoi le système doit offrir une couverture totale afin qu’aucune partie ne soit laissée de côté lors du nettoyage et de la désinfection.

Le contrôle après application du système CIP et SIP par dispersion de riboflavine avec lumière ultraviolette est une solution éprouvée pour valider l’efficacité et l’efficience requises.

Illustration 4 : Spray Ball dans un réservoir avec des résidus de riboflavine visibles sous lumière UV
Source : Holloway America

Conception hygiénique.

Dans la conception hygiénique, tous les détails sont importants, d’autant plus lorsqu’il s’agit de systèmes CIP et SIP.

Nous disposons aujourd’hui de procédures telles que l’analyse des dangers et des points critiques pour leur maîtrise (en anglais Hazard Analysis Critical Control Point, HACCP[4] ) qui identifient les dangers biologiques, chimiques et physiques potentiels à chaque étape du processus de production alimentaire.

En raison de la difficulté de ce type d’analyse, il est recommandé de la réaliser avec la participation d’experts dans différents domaines de connaissances, tels que des techniciens d’exploitation du processus, du contrôle qualité et du laboratoire, des techniciens des fabricants des équipements concernés, etc.

Il existe également des guides de bonnes pratiques et des normes relatives à la conception hygiénique, tels que l’EHEDG[5] et l’ISO-1672 respectivement, qui nous aident à mettre en œuvre ce type de solutions.

Voici quelques-uns des points les plus importants à prendre en compte dans la conception hygiénique :

Sélection des matériaux en contact avec le produit : aciers, élastomères, plastiques, etc. En tenant compte de leur adéquation et de la finition de surface qu’ils doivent avoir pour faciliter le nettoyage et la désinfection.

Drainabilité du système pour faciliter le nettoyage et le séchage.

Sélection des composants : les vannes, capteurs, pressostats, niveaux, sprayballs, brides et raccords, etc. doivent également être hygiéniques.

Élimination des zones mortes (Dead-Legs) dans toute l’installation.

Illustration5 : Lecture de la rugosité de surface sur une pièce en acier inoxydable AISI-316 2B
Source : TMI

Exploitation et contrôle qualité.

Les équipes d’exploitation impliquées dans toutes les tâches manuelles doivent être formées à la supervision des systèmes CIP et SIP.

Les contrôles qualité associés sont également d’une importance capitale, car ils garantissent l’efficacité du système. Le contrôle avant et après l’application du système CIP et SIP, par le prélèvement d’échantillons sur les surfaces de l’installation, permet de réaliser des cultures en laboratoire qui montrent l’état microbiologique de l’installation. Le comptage de ces micro-organismes, appelé Colony forming units (cfu), permet d’évaluer l’efficacité du système CIP et SIP.

Tout ce qui a été exposé jusqu’à présent a une application directe, comme il ne pouvait en être autrement, dans les solutions techniques d’ensachage . Les équipements d’ensachage sont en contact direct avec différents types de produits alimentaires et pharmaceutiques. Par conséquent, la conception de ces équipements doit tenir compte de tous les facteurs clés mentionnés.

L’approche de Sinner : temps, détergent, température et action mécanique.

Pour compléter ce qui a été exposé dans les paragraphes précédents, nous mentionnons ci-dessous l’analyse d’un autre expert en la matière, Sinner (1960). Il définit 4 facteurs clés et interdépendants pour garantir une efficacité maximale dans les systèmes CIP et SIP : le temps, le détergent, la température et l’effet mécanique du flux de fluide.

Les diagrammes de Sinner résument la manière dont ces quatre paramètres sont liés entre eux.
Une augmentation de l’un d’entre eux (par exemple, l’action mécanique ou la température) permet de réduire la durée du processus sans compromettre son efficacité.

Illustration 6 : Diagrammes de Sinner, mis à jour
Source : Alfa Laval Tank Cleaning Equipment A/Sl

Innovation et amélioration continue des systèmes CIP/SIP.

Les systèmes CIP et SIP doivent être en constante évolution et mise à jour. Pour l’amélioration continue des systèmes, il faut toujours tenir compte des nouvelles réglementations, des nouvelles technologies et de tout ce qui peut apporter des améliorations en termes d’efficacité et d’efficience du processus.

Voici quelques exemples de ces améliorations :

Optimisation [6] :

Réutilisation de l’eau de rinçage.

Réduction des temps grâce à des ajustements de température et de concentration.

Approches en matière d’efficacité énergétique.

Simulation et jumeau numérique [7] :

L’intégration de technologies de simulation, telles que les modèles de jumeaux numériques et les outils basés sur l’IA, permet :

Valider la conception du système avant sa construction.

Simuler différents scénarios de nettoyage.

Détecter les goulots d’étranglement et les possibilités d’amélioration.

Réduire les coûts des tests physiques.

Systèmes CIP/SIP : valider, contrôler, améliorer.

Pour mettre en place un système CIP/SIP efficace, il est primordial d’impliquer différents experts, internes et externes, dans la conception et la validation de la solution. C’est pourquoi il est fortement recommandé de réaliser une analyse HACCP.

Tous les points clés identifiés sont interdépendants. Il n’est donc pas possible d’envisager une solution sans tenir compte de ses contraintes et de ses interdépendances.

La partie empirique est fondamentale pour pouvoir valider une solution du point de vue de la qualité et du laboratoire. Si cette étape n’est pas considérée comme une étape incontournable dans la mise en place de la solution, il sera difficile d’atteindre les niveaux de propreté, de désinfection et d’assainissement requis. Par conséquent, l’utilisation de riboflavines avec une lumière ultraviolette et le prélèvement d’échantillons pour le comptage des CFU (Colony Forming Units) devraient être des actions à envisager.

Une installation peut sembler correcte à première vue, mais seule la validation permet de démontrer si elle nettoie, désinfecte et assainit au niveau requis. Comme le disait Steve Jobs dans un autre contexte, mais tout à fait applicable à la conception hygiénique industrielle : « Le design, ce n’est pas seulement l’apparence. Le design, c’est aussi le fonctionnement. »

Si vous avez besoin de conseils pour intégrer des systèmes CIP et SIP ou concevoir des équipements d’ensachage répondant à des critères d’hygiène avancés, l’équipe d’ingénieurs de TMI peut vous aider à définir la solution la plus efficace et la plus sûre pour votre processus. Contactez-nous.