thông tin

——Phân tích toàn bộ quy trình từ chủng vi khuẩn đến viên nang/bột/đồ uống

1. Tổng quan quy trình
Mục tiêu: Thu được ổn định ≥ 1 × 10¹¹ CFU/g bột probiotic hoạt tính khô hoặc các dạng dẫn xuất của nó (viên nang, viên nén, gói sachet, đồ uống lên men) trong hệ thống cGMP/ISO 22000. Toàn bộ nhà máy được chia thành 6 mô-đun lớn theo chức năng:
① Ngân hàng chủng → ② nhân giống cấp giống → ③ lên men chính → ④ thu hoạch và cô đặc → ⑤ sấy & bao vi nang → ⑥ pha chế và đóng gói.
Công suất sản xuất điển hình: bột vi khuẩn sấy đông khô 500–2000 kg/mẻ, hoặc đồ uống lên men dạng lỏng 5–20 tấn/mẻ, có thể chuyển đổi linh hoạt.

2. Các bước quy trình và thiết bị cốt lõi
1. Phục hồi chủng và nuôi cấy nhân giống cấp giống
- Ngân hàng vi sinh: ống glycerol -80 ℃ → rã đông ở 2–8 ℃ → bình lắc 10 mL → bình lắc 100 mL → bồn khuấy 5 L (Sartorius Biostat® Aplus hoặc tương đương).
- Kiểm soát chính: pH 6,2–6,5 (bổ sung NaOH 30% trực tuyến), nhiệt độ 37 ℃ (±0,2 ℃), che phủ N₂ kỵ khí (áp suất dương 0,05 bar), oxy hòa tan <0,5 ppm.
- Chu kỳ nhân giống: 12–16 giờ, OD600=6–8 giờ, chuyển sang bồn.

2. Lên men chính (kết nối song song 8 × bồn lên men 10000 L)
- Thân bồn: thép không gỉ 316L đánh bóng điện hóa, Ra ≤ 0,4 μm, tỷ lệ chiều cao/đường kính 2,5:1, cánh khuấy Rushton 6 cánh hai tầng + điều chỉnh tốc độ bằng biến tần 50–250 rpm.
- CIP/SIP: hơi tinh khiết 135 ℃ trong 30 phút; trên đỉnh bồn có màng lọc tiệt trùng PTFE 0,22 μm.
- Giám sát trực tuyến: phần mềm BioPAT® MFCS 4 ghi lại pH, nhiệt độ, oxy hòa tan và bọt (chất phá bọt 0,1% v/v).
- Chỉ tiêu thu hồi vi khuẩn: số vi khuẩn sống ≥ 1 × 10⁹ CFU/mL, tổng thời gian lên men 18–24 giờ.

3. Thu hoạch và cô đặc
- Ly tâm liên tục: máy ly tâm đĩa 8000 g, thu gom ở nhiệt độ thấp 4 ℃, tỷ lệ thu hồi >95%.
-Cô đặc màng: sử dụng lọc dòng chảy tiếp tuyến (TFF) sợi rỗng 0,2 μm để cô đặc bùn vi khuẩn lên 10–15 lần và thay môi trường nuôi cấy bằng chất bảo vệ đông lạnh (10% sữa gầy + 8% trehalose + 2% natri ascorbate).

4. Sấy và bao gói
4.1 Sấy đông khô
-Model: máy sấy đông khô theo mẻ Dara Lyo LyoBiotic, diện tích khay 20 m², bẫy lạnh -55 ℃, độ chân không tối đa 0,05 mbar.
-Quy trình: tiền đông ở -40 ℃ trong 2 giờ → sấy sơ cấp ở -10 ℃/0,1 mbar trong 12 giờ → sấy thứ cấp ở 25 ℃/0,05 mbar trong 4 giờ.
-Hàm lượng ẩm của bột ≤ 3%, tỷ lệ sống sót của vi khuẩn có lợi đạt 80–90%.

4.2 Bao gói tầng sôi (tùy chọn)
-Máy phủ phun đáy Wurster, lớp phủ kép HPMC/gôm côn trùng/lipid, tăng khả năng chịu axit dạ dày lên 1000 lần.

5. Chế phẩm và đóng gói
-Ép trực tiếp dạng khô: máy dập viên quay 55 kN, khối lượng viên 500 mg, độ cứng 80–100 N.
-Đóng nang: máy đóng nang hoàn toàn tự động NJP-800, lượng nạp 250–500 mg, sai lệch lượng nạp ±3%.
-Gói nhỏ dạng thanh: máy đóng gói bột hàn kín bốn cạnh 60 túi/phút, nạp khí nitơ và oxy dư <1%.
-Dây chuyền đồ uống lên men: UHT 95 ℃/30 s → bồn vô trùng → cấy giống ở 30 ℃ → lên men 4 giờ đến pH 4,2 → chiết rót nguội vô trùng vào chai PET 125 mL, với số lượng vi khuẩn sống ≥ 1 × 10^8 CFU/mL.

3. Hệ thống tự động hóa và chất lượng
-DCS+MES trung tâm: theo dõi lô, chữ ký điện tử, truy vết kiểm toán (21 CFR Part 11).
-Phòng thí nghiệm QC:
-Đếm vi khuẩn sống: tủ làm việc kỵ khí 37 ℃ 48 giờ, phương pháp đổ đĩa;
-Phát hiện nhanh: phương pháp đo tế bào dòng chảy hoàn thành xác định tỷ lệ vi khuẩn sống/chết trong vòng 15 phút;
-Độ ổn định: thử nghiệm tăng tốc ở 40 ℃/75% RH trong 3 tháng, lượng vi khuẩn sống giảm <1 log.
-Kiểm soát nhiễm chéo: cách ly vật lý giữa các chủng vi khuẩn, hệ thống điều hòa không khí độc lập, phòng thay đồ ba cấp + phòng đệm khí.

4. Ví dụ về tiện ích công cộng và công suất
-Hơi nước: 1,5 t/h @ 6 bar, máy tạo hơi nước tinh khiết cho SIP;
-Nước đá: ethylene glycol -5 ℃, 40 m³/h, dùng để duy trì nhiệt độ không đổi trong bồn lên men;
-Khí nén: không dầu 0,8 MPa, lọc tiệt trùng 0,01 μm;
-Công suất sản xuất hằng năm: 200 tấn bột vi khuẩn đông khô (hoặc 30000 tấn đồ uống lên men), tỷ lệ sử dụng thiết bị 75%.

V. Kết luận
Dây chuyền sản xuất probiotic lấy “mô-đun hóa, linh hoạt và số hóa” làm trọng tâm, có thể sản xuất ba nhóm sản phẩm gồm bột đông khô hoạt tính cao dùng cho người, chế phẩm vi sinh cho thức ăn chăn nuôi và đồ uống chức năng lên men, với hàng trăm SKU. Thời gian hoàn vốn đầu tư (IRR) khoảng 3,8 năm, tạo nền tảng vững chắc để thâm nhập thị trường probiotic toàn cầu trị giá hàng tỷ USD.