Vệ sinh thiết bị sau mỗi mẻ thu hoạch sinh khối là công đoạn mang tính bắt buộc để đảm bảo an toàn vi sinh. Đối với các hệ lên men có dung tích lớn từ hàng trăm, hàng ngàn lít, việc công nhân chui vào lòng bồn để cọ rửa thủ công là bất khả thi, nguy hiểm và không thể làm sạch các đường ống siêu nhỏ. Công nghệ CIP (Clean-in-Place - Vệ sinh tại chỗ) ra đời để giải quyết triệt để bài toán này thông qua một chu trình súc rửa khép kín tự động hoàn toàn.

Bài viết này sẽ hướng dẫn bạn quy trình 5 bước vận hành trạm CIP đúng chuẩn nhà máy công nghệ sinh học hiện đại.

1. Bản Chất Công Nghệ Của Hệ Thống CIP Tự Động

CIP là phương pháp làm sạch bề mặt nội bọc bên trong bồn chứa, đường ống, van và các phụ kiện mà không cần tháo dỡ thiết bị. Hệ thống vận hành dựa trên sự kết hợp của 4 yếu tố động học (Định luật TACT):

• T - Temperature (Nhiệt độ): Tăng nhiệt độ dung dịch rửa để cắt đứt liên kết của cặn hữu cơ.

• A - Action (Tác động cơ học): Sử dụng lưu lượng bơm áp lực cao kết hợp với quả cầu quay phun tia (Spray ball) để bắn phá vết bẩn bám dính trên thành bồn.

• C - Concentration (Nồng độ hóa chất): Dùng hóa chất tẩy rửa như xút/NaOH, chất béo, hoặc axit được pha tỷ lệ chính xác. Các nồng độ hóa chất này được kiểm soát tự động thông qua cảm biến độ dẫn điện.

• T - Time (Thời gian): Duy trì chu trình tuần hoàn đủ dài để hóa chất phát huy tác dụng.

2. Quy Trình 5 Bước Vận Hành Chu Trình CIP Tiêu Chuẩn

Một chu trình CIP hoàn chỉnh trên hệ thống bồn lên men của Bốn Mùa được lập trình tự động hóa qua các bước nghiêm ngặt sau:

Bước 1: Tráng sơ bộ bằng nước ấm (Pre-rinse)

• Hệ thống bơm nước sạch (nước RO) nhiệt độ phòng hoặc nước ấm 50⁰C sục trực tiếp vào bồn thông qua quả cầu sấy quay dưới đáy và đỉnh. Nước tráng kéo theo khoảng 85% lượng bã sinh khối, dịch môi trường còn dư thừa xả thẳng ra đường nước thải. Quá trình diễn ra trong 5 – 10 phút.

Bước 2: Rửa bằng dung dịch kiềm (Caustic Wash)

• Hệ thống châm dung dịch kiềm dung dịch xút (NaOH) có nồng độ phần trăm từ 1.5% đến 2.0%, gia nhiệt lên mức 75⁰C - 80⁰C và bơm tuần hoàn vào bồn lên men trong 20 – 30 phút. Kiềm nóng có nhiệm vụ thủy phân các hợp chất hữu cơ, hòa tan protein cấu trúc vách vi sinh vật bám dính cứng đầu trên trục cánh khuấy và các cảm biến.

Bước 3: Tráng trung gian bằng nước sạch (Intermediate Rinse)

• Bơm nước RO sạch vào để rửa trôi toàn bộ lượng kiềm dư thừa còn sót lại trong lòng bồn, ngăn chặn phản ứng trung hòa sinh muối ở bước tiếp theo. Chu trình chạy trong 5 phút.

Bước 4: Rửa bằng dung dịch axit (Acid Wash)

• Bơm dung dịch axit HNO₃ hoặc Axit Citric nồng độ 0.5% - 1.0%, nhiệt độ 55⁰C - 60⁰C, tuần hoàn trong 15 – 20 phút. Axit có nhiệm vụ trung hòa lượng kiềm còn sót lại, đồng thời đánh tan các muối khoáng kết tủa, các cặn vô cơ vô hình bám dính trên bề mặt inox, giúp lòng bồn sáng bóng trở lại.

Bước 5: Tráng cuối bằng nước cất và sấy khô (Final Rinse & Blow)

• Tráng lại toàn bộ bồn bằng nước cất vô trùng hằng định cho đến khi đầu đo điện dẫn điện báo chỉ số nước xả ra tinh khiết hoàn toàn đạt chỉ số pH trung tính ≈ 7.0

• Cuối cùng, hệ thống thổi khí nén sạch vô trùng (Air blow) để làm khô hoàn toàn lòng bồn, chuẩn bị cho mẻ sản xuất tiếp theo.

3. Các Tiêu Chuẩn Thiết Kế Cơ Khí Hỗ Trợ CIP Hiệu Quả Từ Bốn Mùa

Hệ thống CIP chỉ hoạt động hiệu quả khi chiếc bồn lên men được thiết kế chuẩn cơ khí vi sinh ngay từ đầu. Hệ thống lên men của Bốn Mùa tuân thủ nghiêm ngặt quy chuẩn:

• Toàn bộ lòng bồn dập chỏm cầu gương không góc chết, độ bóng đạt Ra ≤ 0.4µm.

• 100% các van kết nối đáy bồn là van màng vi sinh điều khiển bằng khí nén, đảm bảo thoát dịch tự nhiên hoàn toàn và không để lại bất kỳ một giọt chất lỏng nào kẹt lại ở góc chết (No Dead Legs).