Wer flüssige oder pastöse Produkte herstellt, muss seine Anlagen regelmäßig reinigen und in vielen Fällen sterilisieren, ohne sie zu zerlegen. Genau das leistet die CIP SIP Reinigung: Cleaning in Place und Sterilization in Place laufen im eingebauten Zustand ab, automatisiert und reproduzierbar. Dieser Beitrag erklärt den Ablauf, die entscheidenden Stellgrößen und die baulichen Voraussetzungen, ohne die kein Reinigungsverfahren zuverlässig funktioniert.
Was CIP und SIP unterscheidet
CIP (Cleaning in Place) bezeichnet die Reinigung der Anlage im eingebauten Zustand, ohne Demontage von Rohrleitungen, Behältern, Pumpen und Armaturen. SIP (Sterilization in Place) ist der anschließende Schritt, der die verbliebene Keimzahl auf ein definiertes Niveau senkt, in der Regel mit gesättigtem Reindampf. Beide Verfahren gehören in Molkereien, Brauereien, in der Getränke- und Lebensmittelproduktion sowie in Pharma und Biotechnologie zum Standard.
- CIP entfernt sichtbare und unsichtbare Rückstände: Produktreste, Fette, Proteine, Mineralablagerungen und beginnende Biofilme.
- SIP reduziert Mikroorganismen auf ein abgesichertes Maß, meist mit Sattdampf bei rund 121 Grad Celsius.
- Beide Verfahren arbeiten ohne Zerlegen, das verkürzt Stillstände und vermeidet die Rekontamination beim Wiederzusammenbau.
- Die Reihenfolge ist fest: erst reinigen, dann sterilisieren. Eine Sterilisation auf verschmutzter Oberfläche bleibt wirkungslos, weil Rückstände die Keime abschirmen.
Wichtig ist die saubere Trennung der Begriffe: CIP macht eine Oberfläche optisch und chemisch rein, SIP macht sie keimarm. Wer beides verlangt, braucht eine Anlage, die für beide Aufgaben konstruiert ist.
Der CIP-Ablauf in fünf Phasen
Ein vollständiger CIP-Zyklus läuft typischerweise in fünf aufeinander folgenden Phasen ab. Die Reinigungsmedien werden dabei aus separaten Vorlagetanks im Kreislauf durch die Anlage gepumpt und, wo sinnvoll, zurückgewonnen. Die genauen Zeiten, Temperaturen und Konzentrationen hängen von Produkt, Verschmutzung und Werkstoff ab und werden im Einzelfall festgelegt.
| Phase | Medium | Typischer Bereich (im Einzelfall prüfen) | Aufgabe |
|---|---|---|---|
| Vorspülen | Wasser | kalt bis lauwarm | Lose Rückstände und Produktreste austragen |
| Laugereinigung | Natronlauge, etwa 1 bis 4 % | rund 70 bis 85 Grad C | Fette und Proteine ablösen |
| Zwischenspülen | Wasser | kalt bis warm | Lauge restlos ausspülen |
| Säurereinigung | verdünnte Säure | rund 60 bis 70 Grad C | Mineralische Beläge und Kalk lösen |
| Nachspülen | Frisch- oder Reinwasser | je nach Anforderung | Säurereste entfernen, Anlage produktbereit machen |
Die alkalische Phase trägt die Hauptlast, weil organische Verschmutzungen wie Eiweiß und Fett am schwersten zu entfernen sind. Die Säurephase ist nicht in jedem Zyklus nötig, sondern vor allem dort, wo sich mineralische Beläge bilden. Bei höheren Hygieneanforderungen folgt am Ende eine Desinfektions- oder Sterilisationsstufe.
TACT: die vier Stellgrößen der Reinigung
Ob eine CIP-Reinigung wirkt, entscheidet das Zusammenspiel von vier Größen, die unter dem Kürzel TACT zusammengefasst werden. Sie sind voneinander abhängig: Schwächt man eine, lässt sich das in Grenzen durch eine andere ausgleichen. Keine einzelne Größe kann jedoch das Fehlen einer anderen vollständig ersetzen.
- Time (Zeit): Einwirk- und Umwälzdauer der Reinigungslösung.
- Action (Mechanik): Wandschubspannung durch turbulente Strömung, der mechanische Anteil der Reinigung.
- Concentration (Konzentration): Wirkstoffgehalt der Lauge oder Säure, oft über die Leitfähigkeit überwacht.
- Temperature (Temperatur): Wärme beschleunigt die chemischen Reaktionen und das Ablösen von Fett.
Die mechanische Wirkung verdient besondere Beachtung. In Rohrleitungen entsteht sie durch eine ausreichend hohe Strömungsgeschwindigkeit, die häufig mit etwa 1,5 m/s als Richtwert für turbulente Strömung genannt wird (im Einzelfall prüfen). Wird dieser Wert unterschritten, schert die Flüssigkeit zu schwach an der Wand und die Reinigung verliert an Wirkung, unabhängig davon, wie heiß oder konzentriert die Lösung ist.
SIP: Sterilisieren mit Dampf
Ist die Anlage gereinigt, folgt bei sterilen Prozessen die Sterilisation. Bei SIP wird das System mit gesättigtem Reindampf durchströmt, bis alle produktberührten Flächen die geforderte Temperatur über die geforderte Zeit halten. Als bewährter Referenzpunkt gilt eine Behandlung bei mindestens 121 Grad Celsius über mindestens 15 Minuten (Bezug Ph. Eur., Stand 2026, im Einzelfall prüfen). Die tatsächliche Abtötung wird über den F0-Wert beschrieben, der die Einwirkung am kältesten Punkt auf eine äquivalente Zeit bei 121 Grad Celsius umrechnet.
Damit der Dampf überall wirkt, müssen mehrere Bedingungen erfüllt sein:
- Vollständige Luftverdrängung, denn eingeschlossene Luft bildet kältere Zonen, in denen die Sterilisation nicht greift.
- Sichere Kondensatableitung über Kondensatableiter an allen Tiefpunkten, damit sich kein Kondensat staut.
- Geringer Anteil nicht kondensierbarer Gase und eine definierte Dampfqualität.
- Erreichbarkeit aller Toträume, Messstellen und Ventile, auch der ungünstig gelegenen.
Die Haltephase wird im Rahmen der Validierung festgelegt und liegt je nach Anlage häufig im Bereich von rund 30 bis 45 Minuten (im Einzelfall prüfen). Anschließend wird kontrolliert abgekühlt, wobei ein steriler Sperrfilter ein Rücksaugen unsteriler Luft verhindert.
Bauliche Voraussetzungen und Validierung
CIP und SIP funktionieren nur, wenn die Anlage von Anfang an dafür ausgelegt ist. Reinigbarkeit und Sterilisierbarkeit lassen sich nicht nachträglich in eine ungünstig gebaute Leitung hineinrechnen. Entscheidend sind dieselben Prinzipien wie im hygienegerechten Anlagenbau.
| Anforderung | Worauf es ankommt |
|---|---|
| Toträume | kurze Abzweige, häufig L/D kleiner gleich 2 angestrebt (im Einzelfall prüfen) |
| Entleerbarkeit | durchgehendes Gefälle, keine Tiefpunkte und Wannen |
| Strömung | ausreichende Geschwindigkeit für turbulente Reinigung |
| Sprühschatten | vollständige Benetzung in Behältern, ohne abgeschattete Flächen |
| Nachweis | validierte Protokolle, Dokumentation der Prozessparameter |
Der Nachweis der Wirksamkeit ist in regulierten Branchen Pflicht, nicht Kür. Für die Sprühabdeckung in Behältern wird häufig der Riboflavin-Test eingesetzt: Die Oberfläche wird mit fluoreszierender Riboflavin-Lösung benetzt, gereinigt und unter UV-Licht geprüft. Verbleibende Fluoreszenz zeigt nicht erreichte Stellen an. In Rohrleitungen wird zusätzlich die Strömungsgeschwindigkeit als laufende Prozesskontrolle erfasst. Reinigung und Sterilisation müssen nach festgelegten, validierten Verfahren ablaufen und lückenlos dokumentiert werden. Wir berücksichtigen diese Anforderungen bereits in der Planung im Anlagenbau und in der Ausführung im Rohrleitungsbau.
Häufige Fragen
Was bedeutet "in Place" bei CIP und SIP?
"In Place" heißt im eingebauten Zustand. Die Anlage wird gereinigt und sterilisiert, ohne sie zu zerlegen. Das verkürzt Stillstandszeiten und vermeidet, dass beim Wiederzusammenbau Keime oder Schmutz eingetragen werden. Voraussetzung ist eine Konstruktion, die alle Innenflächen für die Reinigungs- und Dampfströmung erreichbar macht.
Brauche ich nach jeder Reinigung auch eine Sterilisation?
Nein. Viele Anwendungen in der Lebensmittel- und Getränketechnik kommen mit CIP und einer abschließenden Desinfektion aus. Eine vollständige Dampfsterilisation per SIP ist vor allem in der aseptischen Produktion und in der Pharmazie erforderlich, wo eine definierte Keimarmut nachgewiesen werden muss.
Warum reicht eine Sterilisation ohne vorherige Reinigung nicht?
Rückstände schirmen Mikroorganismen vor dem Dampf ab und können selbst nach der Sterilisation als Nährboden dienen. Eine SIP-Behandlung auf verschmutzter Oberfläche erreicht die Keime daher nicht zuverlässig. Deshalb gilt ausnahmslos: erst gründlich reinigen, dann sterilisieren.
Wie wird der Reinigungserfolg nachgewiesen?
Üblich sind die Messung der Strömungsgeschwindigkeit und der Leitfähigkeit, der Riboflavin-Test für die Sprühabdeckung sowie Wischproben und Analysen des Spülwassers. Welche Methoden im Einzelfall gefordert sind, ergibt sich aus dem Reinigungsvalidierungskonzept und dem geltenden Regelwerk (Stand 2026, im Einzelfall prüfen).