Nếu như công nghệ CIP làm nhiệm vụ dọn sạch các vết bẩn cơ học và hóa học, thì SIP (Sterilize-in-Place - Tiệt Trùng Tại Chỗ) chính là bước cuối cùng nhằm tiêu diệt hoàn toàn ở cấp độ tế bào tất cả các dạng vi sinh vật sống, bào tử nấm mốc còn sót lại. Đối với các hệ lên men nhỏ và các hệ lên men công nghiệp dung tích lớn từ 100L đến hàng chục ngàn lít, chúng ta không thể cho cả bồn và các thiết bị linh kiện như đường ống,.. vào nồi hấp tiệt trùng. Phương pháp duy nhất là ứng dụng công nghệ SIP – dẫn đường hơi nước bão hòa trực tiếp vào lòng bồn kín.

Bài viết này từ các kỹ thuật viên của Công ty TNHH Công Nghệ Sinh Học Bốn Mùa sẽ mổ xẻ kịch bản vận hành SIP an toàn và hiệu quả nhất.

1. Nguyên Lý Vận Hành Động Học Của Chu Trình SIP

SIP vận hành dựa trên nguyên lý sử dụng hơi nước tinh khiết bão hòa (Pure Steam) được cấp trực tiếp từ lò hơi qua hệ thống lọc áp lực.

Hơi nước được bơm thẳng vào trong lòng bồn lên men và hệ thống đường ống phụ trợ. Khi bồn được đóng kín hoàn toàn, áp suất hơi nước dâng cao sẽ ép điểm sôi và nhiệt độ của buồng tăng theo định luật áp suất riêng phần. Để đạt hiệu quả vô trùng tuyệt đối, hệ thống bắt buộc phải duy trì mức nhiệt độ hằng định 121⁰C ở áp suất 1.2 bar liên tục trong vòng 30 đến 45 phút. Mức nhiệt ẩm bão hòa này sẽ phá hủy hoàn toàn cấu trúc protein và chuỗi DNA/RNA của mọi loại mầm bệnh cứng đầu nhất.

2. Quy Quy Trình Vận Hành SIP Hệ Thống Bồn Lên Men Bốn Mùa

Chu trình SIP đòi hỏi sự chính xác tuyệt đối của các van đóng mở khí nén Solenoid để tránh hiện tượng sụt áp hoặc sốc nhiệt làm hỏng cảm biến:

Giai đoạn 1: Đuổi không khí trơ và gia nhiệt sơ bộ

• Hệ thống mở tất cả các van xả đáy và van ngưng. Hơi nước nóng được xả mạnh vào bồn để đẩy toàn bộ lượng không khí lạnh (khí trơ) chìm dưới đáy ra ngoài. Đây là bước sống còn, vì nếu sót khí trơ sẽ tạo thành túi cách nhiệt, làm nhiệt độ thực tế không thể đạt 121⁰C.

Giai đoạn 2: Giữ nhiệt vô trùng (Sterilization Phase)

• Khi cảm biến nhiệt độ báo lòng bồn đạt chính xác 121⁰C, van solenoid điều khiển tuyến tính sẽ tự động điều tiết lưu lượng hơi vào để giữ hằng định mức nhiệt này trong suốt 30 phút. Trục cánh khuấy của bồn lên men trong giai đoạn này cũng được lập trình quay ở tốc độ cực chậm để hơi nước tiếp xúc đều 100% các góc khuất của cánh gạt.

Giai đoạn 3: Làm nguội và thiết lập áp lực dương bảo vệ

• Ngắt đường cấp hơi nước sống. Hệ thống mở van xả áp từ từ để hạ áp suất.

• Lưu ý kỹ thuật cốt lõi: Khi hơi nước ngưng tụ tạo thành nước, thể tích khí trong bồn co lại cực nhanh tạo ra một lực hút chân không âm bồn. Nếu không có biện pháp can thiệp, không khí bẩn ngoài nhà xưởng sẽ bị hút tuột vào trong bồn gây nhiễm trùng ngay lập tức.

• Giải pháp Bốn Mùa: PLC của Bốn Mùa sẽ tự động kích hoạt bơm dòng khí nén vô trùng (đã lọc qua màng HEPA 0.22µm) vào bồn để thiết lập một áp lực dương duy trì hằng định 0.5 bar. Áp lực dương này ngăn chặn tuyệt đối không khí ngoài môi trường tràn vào trong khi bồn đang hạ nhiệt về mức nuôi cấy 30⁰C.

3. Tiêu Chuẩn Linh Kiện Chịu Nhiệt SIP Cao Cấp Từ Bốn Mùa

Chu trình SIP liên tục tạo ra những cú sốc nhiệt cực đại từ nhiệt độ phòng nhảy vọt lên 121⁰C trong môi trường áp lực. Do đó, [hệ thống bồn lên men vi sinh công nghiệp] do Bốn Mùa chế tạo sử dụng 100% linh kiện chuẩn vi sinh cao cấp:

• Cảm biến pH và DO dòng SIP: Nhập khẩu chính hãng Mettler Toledo hoặc các hãng sản xuất tương tự, có khả năng chịu được nhiệt độ tiệt trùng 130⁰Cmà không bị lệch màng điện cực điện hóa.

• Gioăng bồn chất liệu EPDM/Silicone chịu áp: Đạt chuẩn FDA y tế, chống lão hóa nhiệt, không bị mục nát hay nứt nẻ sau hàng trăm chu kỳ SIP liên tục.