Utilisation de produits additivés pour les opérations de nettoyage en CIP et de lavage par aspersion

Avantages des additifs contenus dans les produits formulés

La différence essentielle entre la soude et l'acide nitrique utilisés comme ingrédients pour préparer les solutions de nettoyage destinées aux circuits CIP, au lavage des bouteilles ou à d'autres applications de lavage par aspersion, et la gamme produits complets additivés Fortex (soudes additivées) ou Desocal (acides adiditivés), réside dans le fait que ces derniers intègrent des ingrédients fonctionnels apportant les avantages supplémentaires suivants :

1. Réduction de la tension superficielle de la solution de nettoyage.
2. Émulsification et dispersion des salissures.
3. Séquestration des composés chimiques responsables de la dureté de l'eau.
4. Limitation de la formation de mousse (dans le cas de Fortex).
5. Protection des matériaux en contact avec la soude ou l'acide nitrique contre les effets de la corrosion.

Réduction de la tension superficielle

L'eau, et plus encore, les solutions aqueuses de soude ou d'acide, présentent une tension superficielle élevée. Cette propriété physique a deux conséquences principales :

• Plus la tension superficielle est élevée, plus la capacité de la solution à pénétrer dans les interstices des circuits et des équipements est faible. Les zones présentant un hydrodynamique complexe peuvent être inaccessibles à une simple solution de soude, alors qu'elles peuvent être atteintes par une solution additivée à plus faible tension superficielle.
• Le tableau ci-dessous présente les valeurs de tension superficielle de différents fluides alimentaires et de diverses solutions de nettoyage :

Producto	Tensión superficial (dynes/cm)
Leche 3,5%	36,5
Leche 0% grasa	43–48
Cerveza	52,0
Aceite de oliva	33,0
Agua a 20ºC	72,7
Agua a 50ºC	67,9
Agua a 80ºC	62,6
Disolución sosa cáustica al 2,72% a 18ºC	74,3
Disolución Fortex AM AL 3%	42,0

Les solutions de soude additivée agissent rapidement, ce qui leur permet d'éliminer efficacement les salissures organiques, généralement de nature hydrophobe, présentes dans les micropores. Elles assurent ainsi une action de nettoyage plus efficace.

Émulsification des graisses et dispersion des autres résidus

L'élimination des salissures grasses des surfaces est principalement obtenue grâce aux mécanismes de fluidification et de saponification induits par la température et l'alcalinité (apportée par la soude). Toutefois, afin d'éviter leur redéposition ultérieure, il est nécessaire de former des émulsions stables à l'aide de tensioactifs. Ceux-ci créent une couche bipolaire entre les gouttelettes de graisse ou d'huile et l'eau, formant ainsi des micelles. Les étapes du processus de nettoyage sont les suivantes :

1. Le substrat souillé entre en contact avec la solution de nettoyage.
2. La solution de nettoyage commence par mouiller le substrat et les salissures (réduction de la tension superficielle).
3. La solution de nettoyage détache les salissures du substrat et les solubilise (mécanismes d'émulsification et de saponification).
4. La solution de nettoyage stabilise les salissures et empêche leur redéposition (mécanisme d'émulsification / formation de micelles).

Pouvoir antimousse

En présence de matières grasses organiques et à haute température, la soude réagit avec les triglycérides pour former des savons sodiques d'acides gras et de la glycérine (saponification), des composés générant une quantité importante de mousse. Les protéines, en raison de leur caractère amphotère, sont également des substances fortement moussantes. La mousse ainsi formée réduit l'action mécanique exercée par la solution de nettoyage sur les surfaces internes lors des procédés CIP et peut également perturber le fonctionnement des pompes. Par ailleurs, la formation de mousse complique le rinçage, notamment dans les cuves, en allongeant considérablement les temps de nettoyage et de rinçage final. Les solutions de soude additivée contiennent un mélange de composants à effet antimousse, permettant de maîtriser la formation de mousse pendant le nettoyage. Les agents antimousse utilisés doivent être spécialement formulés pour les procédés CIP, car d'autres types d'agents antimousse hydrophobes peuvent se déposer sur les parois et être très difficiles à éliminer.

Pouvoir adoucissant de l'eau

Les produits additivés contiennent, parmi leurs principaux composants, des agents complexants qui séquestrent les ions métalliques responsables de la dureté de l'eau (calcium et magnésium), empêchant ainsi la formation de dépôts calcaires sur les surfaces des installations. Certains agents complexants puissants, tels que l'EDTA, sont également capables de dissoudre les dépôts déjà présents dans les installations. Ils agissent de manière stœchiométrique, c'est-à-dire par réaction chimique selon un rapport précis entre la quantité d'agent complexant et la dureté de l'eau utilisée pour préparer la solution de nettoyage. Les agents séquestrants non stœchiométriques présentent un effet de seuil (« threshold effect ») et exercent une action antitartre à de très faibles concentrations, notamment pendant les phases de rinçage qui suivent le lavage alcalin, lorsque le pH de la solution et la température restent élevés (conditions favorables à l'entartrage), tandis que la concentration en agents complexants diminue rapidement. Ces composés favorisent également le détachement des salissures des surfaces et leur dispersion dans la solution. L'ensemble de ces mécanismes peut générer des bénéfices considérables en réduisant, voire en supprimant, les phases de nettoyage acide, avec à la clé des économies d'eau, d'énergie et de produits chimiques, ainsi qu'un gain de temps significatif pouvant être consacré à la production.

Pouvoir inhibiteur

Les installations de l'industrie laitière sont généralement fabriquées en acier inoxydable AISI 304 ou AISI 316. Ces matériaux offrent une excellente résistance à la corrosion et une très bonne compatibilité chimique. Ils sont également faciles à souder et à mettre en forme, tout en conservant leurs propriétés sur une large plage de températures. Toutefois, la corrosion peut apparaître à long terme, en particulier dans les zones où les sollicitations chimiques se combinent à d'importantes contraintes mécaniques, comme les garnitures mécaniques des pompes, les coudes de tuyauterie, etc. En outre, ces installations comportent des joints d'étanchéité en matériaux plastiques, essentiels pour garantir l'étanchéité du circuit. Ils sont généralement fabriqués à partir d'élastomères tels que le NBR, l'EPDM ou le FKM (Viton®), dont la résistance chimique diminue lorsque la température augmente. Dans ce contexte, l'utilisation de produits de nettoyage additivés contenant des inhibiteurs de corrosion contribue à prolonger la durée de vie des installations, en réduisant les besoins de maintenance et en générant des économies significatives à long terme.

Conclusion

L'utilisation de produits additivés pour les opérations de nettoyage en CIP et de lavage par aspersion constitue une solution performante pour optimiser les procédés de nettoyage dans l'industrie agroalimentaire. Grâce à leur formulation avancée, ces produits améliorent l'efficacité de l'élimination des salissures, limitent la formation de mousse, préviennent l'entartrage et protègent les matériaux contre la corrosion.