Hệ Thống Lên Men Tự Động 100L – Giải Pháp Kiểm Soát Toàn Diện Cho Quá Trình Nuôi Cấy Vi Sinh

Ngày 03-07-2026

Trong nghiên cứu và sản xuất vi sinh, việc duy trì môi trường nuôi cấy ổn định đóng vai trò quyết định đến tốc độ sinh trưởng, hiệu suất chuyển hóa và chất lượng sản phẩm. Để đáp ứng yêu cầu này, Hệ thống lên men tự động 100L được thiết kế với khả năng giám sát và điều khiển hoàn toàn tự động các thông số quan trọng như nhiệt độ, pH, oxy hòa tan (DO), cấp axit/bazo, chống tạo bọt và lấy mẫu trong suốt quá trình lên men.

Hệ thống phù hợp cho các phòng nghiên cứu, trung tâm R&D, viện nghiên cứu, trường đại học cũng như các doanh nghiệp sản xuất chế phẩm sinh học, enzyme, probiotic, nấm men, vi khuẩn và nhiều chủng vi sinh vật khác.

Hệ Thống Lên Men Tự Động 100L – Giải Pháp Kiểm Soát Toàn Diện Cho Quá Trình Nuôi Cấy Vi Sinh

Giới Thiệu Hệ Thống Lên Men Tự Động 100L

Đối với các ngành công nghệ sinh học, dược phẩm, thực phẩm và nghiên cứu vi sinh, khả năng kiểm soát chính xác các điều kiện nuôi cấy đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất lên men. Những biến động về nhiệt độ, pH hoặc oxy hòa tan (DO), dù rất nhỏ, đều có thể tác động đến quá trình sinh trưởng của vi sinh vật, từ đó ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng sản phẩm thu được.

Hệ thống lên men tự động 100L được thiết kế nhằm tạo ra một môi trường nuôi cấy ổn định, vô trùng và được điều khiển hoàn toàn tự động. Hệ thống liên tục theo dõi các thông số quan trọng và tự động điều chỉnh theo giá trị cài đặt, giúp tối ưu điều kiện phát triển của vi sinh vật, giảm thiểu sự can thiệp của người vận hành và nâng cao tính lặp lại giữa các mẻ sản xuất.

Thiết bị phù hợp cho các phòng nghiên cứu, viện khoa học, trường đại học, trung tâm R&D và các doanh nghiệp sản xuất chế phẩm vi sinh, enzyme, probiotic, nấm men, vi khuẩn cũng như nhiều sản phẩm sinh học khác.

Xem chi tiết các Hệ thống lên men mà Thành Ý chế tạo

Cấu Tạo Hệ Thống Lên Men Tự Động 100L

Hệ thống được thiết kế theo dạng module đồng bộ, bao gồm các thành phần chính sau:

Nồi lên men chính dung tích 100L.
04 bình Duran chức năng (bình axit, bình bazơ, bình giống và bình phá bọt).
01 bình ổn nhiệt.
Hệ thống khuấy và cấp khí vô trùng.
Hệ thống tiệt trùng bằng hơi nóng (SIP).
Bộ cảm biến nhiệt độ, pH và DO.
Van lấy mẫu vô trùng.
Hệ thống điều khiển tự động PLC/HMI.
Các bơm định lượng và van điều khiển.

Đọc thêm: Cấu tạo hệ thống lên men vi sinh

Nồi Lên Men Chính 100L

Nồi lên men là trung tâm của toàn bộ hệ thống, nơi diễn ra quá trình nuôi cấy và phát triển của vi sinh vật.

Toàn bộ phần tiếp xúc với sản phẩm được chế tạo bằng inox 316 hoặc inox 316L, đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của ngành dược phẩm, công nghệ sinh học và thực phẩm. Vật liệu này có khả năng chống ăn mòn cao, chịu được môi trường có tính axit, bazơ, hóa chất vệ sinh và hơi nước nhiệt độ cao trong quá trình tiệt trùng.

Bề mặt bên trong được đánh bóng với độ nhám thấp, hạn chế bám dính vi sinh vật, giúp vệ sinh dễ dàng và giảm nguy cơ nhiễm chéo giữa các mẻ sản xuất. Các mối hàn được xử lý cẩn thận nhằm đảm bảo độ kín, hạn chế điểm lưu đọng và đáp ứng yêu cầu vận hành vô trùng.

Nồi lên men được tích hợp đầy đủ các cổng kết nối để lắp đặt cảm biến, cấp khí, cấp dịch, lấy mẫu, cấp hơi và các phụ kiện phục vụ quá trình lên men.

Tìm hiểu thêm: Nồi lên men do Thành Ý lắp đặt

Hệ Thống 04 Bình Duran Chức Năng

Để đảm bảo quá trình lên men diễn ra hoàn toàn tự động, hệ thống được trang bị bốn bình Duran độc lập, mỗi bình đảm nhận một nhiệm vụ riêng.

Bình Axit: Chứa dung dịch axit để tự động điều chỉnh pH khi môi trường có xu hướng tăng cao hơn giá trị cài đặt.
Bình Bazơ: Chứa dung dịch bazơ nhằm tự động nâng pH khi môi trường trở nên quá axit.
Bình Giống: Dùng để chứa dịch giống hoặc môi trường bổ sung, giúp việc cấy giống diễn ra thuận tiện và hạn chế nguy cơ nhiễm khuẩn.
Bình Phá Bọt: Chứa dung dịch chống tạo bọt. Khi hệ thống phát hiện hiện tượng tạo bọt trong quá trình lên men, bơm định lượng sẽ tự động cấp dung dịch phá bọt nhằm đảm bảo quá trình trao đổi khí diễn ra ổn định.

Bình Ổn Nhiệt

Bình ổn nhiệt có nhiệm vụ duy trì nhiệt độ của môi chất tuần hoàn phục vụ quá trình gia nhiệt hoặc làm mát cho nồi lên men. Việc kiểm soát nhiệt độ chính xác giúp môi trường nuôi cấy luôn duy trì trong khoảng tối ưu, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển ổn định trong suốt quá trình lên men.

Hệ Thống Cảm Biến Thông Minh

Để kiểm soát toàn bộ quá trình lên men, hệ thống được tích hợp các cảm biến có độ chính xác cao.

Cảm Biến Nhiệt Độ

Theo dõi liên tục nhiệt độ trong nồi lên men và truyền tín hiệu về bộ điều khiển. Khi nhiệt độ thay đổi, hệ thống sẽ tự động kích hoạt quá trình gia nhiệt hoặc làm mát để đưa nhiệt độ trở về giá trị cài đặt.

Cảm Biến pH

Hệ thống sử dụng cảm biến pH của Mettler Toledo, đảm bảo độ chính xác cao, độ ổn định tốt và khả năng đo lường tin cậy trong môi trường lên men. Cảm biến pH giám sát liên tục độ axit của môi trường nuôi cấy và truyền tín hiệu chính xác về bộ điều khiển. Khi pH vượt khỏi giới hạn cài đặt, hệ thống sẽ tự động điều khiển bơm định lượng cấp axit hoặc bazơ nhằm duy trì điều kiện tối ưu cho vi sinh vật.

Cảm Biến DO (Dissolved Oxygen)

Hệ thống sử dụng cảm biến DO của Mettler Toledo, đảm bảo độ chính xác cao trong việc theo dõi lượng oxy hòa tan trong môi trường nuôi cấy. Dựa trên tín hiệu từ cảm biến DO, hệ thống có thể tự động điều chỉnh:

Tốc độ khuấy.
Lưu lượng khí cấp.
Áp suất khí.
Chế độ sục khí.

Điều này giúp đảm bảo lượng oxy luôn đáp ứng nhu cầu sinh trưởng của từng chủng vi sinh vật.

Hệ Thống Tiệt Trùng Bằng Hơi Nóng (SIP)

Một trong những yêu cầu quan trọng của quá trình lên men là duy trì điều kiện vô trùng tuyệt đối.

Hệ thống được tích hợp SIP (Steam In Place), cho phép tiệt trùng nồi lên men và toàn bộ đường ống bằng hơi nước bão hòa mà không cần tháo rời thiết bị.

Quá trình tiệt trùng được thực hiện theo chương trình điều khiển tự động, giúp:

Loại bỏ vi khuẩn và vi sinh vật gây nhiễm.
Đảm bảo môi trường vô trùng trước khi cấy giống.
Rút ngắn thời gian chuẩn bị giữa các mẻ.
Nâng cao độ ổn định của quá trình sản xuất.
Đáp ứng các tiêu chuẩn vệ sinh trong ngành dược phẩm và công nghệ sinh học.

Hệ thống cũng có thể tích hợp CIP (Cleaning In Place) theo yêu cầu để tự động vệ sinh thiết bị sau mỗi mẻ sản xuất.

Hệ Thống Van Màng Vô Trùng

Toàn bộ các vị trí quan trọng như cấp liệu, cấp hơi, cấp khí, lấy mẫu, xả đáy và các đường công nghệ đều sử dụng van màng (Diaphragm Valve) nhằm đảm bảo điều kiện vô trùng trong suốt quá trình vận hành.

Tùy theo vị trí lắp đặt và yêu cầu của khách hàng, hệ thống có thể sử dụng:

Van màng khí nén, điều khiển tự động thông qua PLC/HMI, phù hợp với các dây chuyền có mức độ tự động hóa cao.
Van màng vặn tay, sử dụng tại các vị trí không yêu cầu đóng mở tự động, giúp tối ưu chi phí đầu tư nhưng vẫn đảm bảo khả năng vận hành ổn định.

Việc kết hợp linh hoạt giữa hai loại van giúp hệ thống đáp ứng nhiều mô hình sản xuất khác nhau.

Van Lấy Mẫu Vô Trùng: Hệ thống được trang bị van lấy mẫu chuyên dụng cho phép người vận hành thu mẫu trong quá trình lên men mà không làm ảnh hưởng đến điều kiện vô trùng bên trong thiết bị.

Các mẫu thu được có thể phục vụ:

Kiểm tra mật độ tế bào.
Đo sinh khối.
Phân tích pH.
Kiểm tra hoạt tính vi sinh.
Theo dõi tiến trình lên men.

Nguyên Lý Hoạt Động

Sau khi môi trường được nạp vào nồi lên men và hoàn thành quá trình tiệt trùng bằng hơi nóng, người vận hành tiến hành cấy giống và thiết lập các thông số công nghệ trên giao diện điều khiển như nhiệt độ, pH, DO, tốc độ khuấy, lưu lượng khí và thời gian lên men.

Trong suốt quá trình vận hành:

Cảm biến nhiệt độ liên tục giám sát và điều khiển hệ thống gia nhiệt hoặc làm mát.
Cảm biến pH của Mettler Toledo theo dõi độ axit của môi trường và tự động điều khiển bơm axit hoặc bazơ nhằm duy trì pH ổn định.
Cảm biến DO của Mettler Toledo giám sát lượng oxy hòa tan và điều chỉnh tốc độ khuấy cũng như lưu lượng khí cấp với độ chính xác cao.
Hệ thống tự động bổ sung dung dịch phá bọt khi cần thiết.
Người vận hành có thể lấy mẫu định kỳ thông qua van lấy mẫu vô trùng để theo dõi quá trình sinh trưởng của vi sinh vật.

Toàn bộ dữ liệu vận hành được hiển thị trên màn hình HMI và có thể lưu trữ để phục vụ nghiên cứu, đánh giá hoặc truy xuất quá trình sản xuất.

Cùng Thành Ý xem chi tiết: Tối ưu hoá cấu tạo và Quy trình vận hành hệ thống lên men

Ưu Điểm Của Hệ Thống

Điều khiển hoàn toàn tự động bằng PLC/HMI.
Duy trì chính xác nhiệt độ, pH và DO theo thời gian thực.
Sử dụng cảm biến pH và DO của Mettler Toledo, đảm bảo độ chính xác cao và độ ổn định tin cậy.
Nồi lên men chế tạo hoàn toàn bằng inox 316 hoặc inox 316L.
Tích hợp hệ thống tiệt trùng bằng hơi nóng (SIP).
Có thể tích hợp hệ thống CIP theo yêu cầu.
Hệ thống van màng vô trùng, linh hoạt lựa chọn van khí nén hoặc van vặn tay.
Tự động bổ sung axit, bazơ và dung dịch phá bọt.
Trang bị van lấy mẫu vô trùng.
Thiết kế hạn chế điểm chết, dễ vệ sinh và bảo trì.
Dữ liệu được ghi nhận và lưu trữ phục vụ nghiên cứu cũng như quản lý chất lượng.
Có thể thiết kế và tùy chỉnh theo quy trình công nghệ riêng của từng khách hàng.

Khám phá thêm: Công nghệ lên men hiện đại

Ứng Dụng

Hệ thống lên men tự động 100L được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như:

Nuôi cấy vi khuẩn.
Nuôi cấy nấm men.
Nuôi cấy nấm sợi.
Sản xuất probiotic.
Sản xuất enzyme.
Sản xuất chế phẩm vi sinh.
Nghiên cứu công nghệ sinh học.
Nghiên cứu dược phẩm.
Sản xuất axit hữu cơ.
Thử nghiệm quy trình lên men trước khi mở rộng quy mô công nghiệp.

__________

Với bề dày kinh nghiệm và sự tận tâm, Thành Ý tự hào là đối tác tin cậy của nhiều doanh nghiệp trong lĩnh vực dược phẩm, thực phẩm. Sản phẩm và dịch vụ của chúng tôi không chỉ đảm bảo chất lượng mà còn đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe nhất. Đội ngũ kỹ thuật viên chuyên nghiệp của chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ bạn 24/7, giúp bạn tìm ra giải pháp tối ưu nhất cho sản phẩm của mình. Hãy liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay để được tư vấn miễn phí!