Bồn khuấy nuôi vi sinh (hay còn gọi là bioreactor hoặc fermenter) là một thiết bị công nghệ cao, đóng vai trò then chốt trong ngành công nghệ sinh học. Nó tạo ra một môi trường được kiểm soát chặt chẽ để vi sinh vật (vi khuẩn, nấm men, tảo, tế bào động vật/thực vật) có thể phát triển tối ưu, từ đó sản xuất ra các sản phẩm sinh học có giá trị.
Ưu điểm nổi bật của Bồn Khuấy Nuôi Vi Sinh
Bồn khuấy nuôi vi sinh mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với các phương pháp nuôi cấy truyền thống, đặc biệt khi sản xuất ở quy mô công nghiệp:
1. Kiểm soát môi trường tối ưu
Đây là ưu điểm quan trọng nhất của bồn khuấy nuôi vi sinh. Các thông số môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng và trao đổi chất của vi sinh vật, bao gồm:
-
Nhiệt độ: Duy trì nhiệt độ ổn định trong suốt quá trình nuôi cấy là cực kỳ quan trọng, vì mỗi loại vi sinh vật có một khoảng nhiệt độ tối ưu. Bồn khuấy có hệ thống gia nhiệt/làm mát chính xác giúp đạt được điều này.
-
pH: pH ảnh hưởng đến hoạt động enzyme và hấp thụ chất dinh dưỡng. Hệ thống kiểm soát pH tự động giúp điều chỉnh bằng cách thêm axit hoặc bazơ.
-
Nồng độ oxy hòa tan (DO): Đối với vi sinh vật hiếu khí, oxy là yếu tố sống còn. Bồn khuấy được trang bị hệ thống sục khí và khuấy trộn hiệu quả để đảm bảo đủ oxy.
-
Dinh dưỡng: Cung cấp đầy đủ và đồng đều các chất dinh dưỡng thiết yếu (nguồn carbon, nitơ, phốt pho, vi lượng) cho vi sinh vật.
2. Tăng cường hiệu suất và năng suất sản phẩm
Nhờ kiểm soát chặt chẽ các yếu tố môi trường, bồn khuấy nuôi vi sinh giúp:
-
Tối ưu hóa tốc độ tăng trưởng: Vi sinh vật phát triển nhanh hơn và hiệu quả hơn.
-
Tối đa hóa sản lượng: Đạt được nồng độ sinh khối hoặc sản phẩm mục tiêu cao nhất.
-
Giảm thời gian chu trình: Rút ngắn thời gian nuôi cấy, tăng số lượng mẻ sản xuất.
3. Đảm bảo độ đồng nhất và chất lượng sản phẩm
-
Khuấy trộn hiệu quả: Cánh khuấy được thiết kế đặc biệt đảm bảo sự phân tán đồng đều của tế bào, chất dinh dưỡng, khí và nhiệt độ trong toàn bộ thể tích bồn, tránh hiện tượng "vùng chết" hoặc sự phân lớp.
-
Kiểm soát chất lượng liên tục: Các cảm biến và hệ thống điều khiển tự động cho phép giám sát và điều chỉnh các thông số trong thời gian thực, đảm bảo chất lượng sản phẩm đồng đều giữa các mẻ.
4. Vô trùng tuyệt đối
Trong công nghệ sinh học, việc duy trì môi trường vô trùng là tối quan trọng để ngăn ngừa nhiễm bẩn từ các vi sinh vật không mong muốn, có thể làm hỏng toàn bộ mẻ nuôi cấy. Bồn khuấy nuôi vi sinh được thiết kế với:
-
Cấu trúc kín: Ngăn chặn sự xâm nhập của vi khuẩn, nấm mốc từ môi trường bên ngoài.
-
Hệ thống tiệt trùng tại chỗ (SIP - Sterilization In Place): Cho phép tiệt trùng toàn bộ hệ thống (bồn, đường ống, cảm biến) bằng hơi nước nóng hoặc hóa chất mà không cần tháo rời.
-
Phớt cơ khí chuyên dụng: Đảm bảo độ kín tuyệt đối tại vị trí trục khuấy đi qua thân bồn.
5. Khả năng mở rộng quy mô (Scale-up)
Bồn khuấy nuôi vi sinh được thiết kế với các thông số có thể điều chỉnh và kiểm soát chính xác, giúp dễ dàng chuyển đổi từ quy mô phòng thí nghiệm sang quy mô pilot và công nghiệp mà vẫn duy trì hiệu suất.
6. Tiết kiệm chi phí và lao động
-
Tự động hóa: Giảm thiểu sự can thiệp của con người, hạn chế sai sót và giảm chi phí nhân công.
-
Tối ưu hóa nguyên liệu: Giảm lãng phí nguyên liệu do môi trường được kiểm soát chặt chẽ.
-
Tăng năng suất: Sản xuất nhiều sản phẩm hơn trong cùng một khoảng thời gian, giảm chi phí trên mỗi đơn vị sản phẩm.
7. An toàn và thân thiện với môi trường
-
Hệ thống kín: Giảm thiểu rủi ro phơi nhiễm với các tác nhân sinh học hoặc hóa chất độc hại cho người vận hành.
-
Kiểm soát khí thải: Một số bioreactor có hệ thống xử lý khí thải để ngăn chặn phát tán các chất không mong muốn ra môi trường.
Cấu tạo chi tiết của Bồn Khuấy Nuôi Vi Sinh
Một bồn khuấy nuôi vi sinh điển hình là một hệ thống phức tạp, tích hợp nhiều bộ phận và công nghệ để tạo ra môi trường sống lý tưởng cho vi sinh vật. Các thành phần chính bao gồm:
1. Thân Bồn (Vessel / Tank)
-
Chất liệu: Thường là inox 316L (hoặc 304), được đánh bóng bề mặt bên trong đến độ nhẵn cao (ví dụ: Ra < 0.4 µm) để ngăn ngừa sự bám dính của vi sinh vật và dễ dàng vệ sinh, tiệt trùng. Inox 316L được ưu tiên do khả năng chống ăn mòn vượt trội, đặc biệt trong môi trường muối hoặc axit.
-
Cấu trúc: Thường là hình trụ đứng với đáy hình chỏm cầu hoặc côn để tối ưu hóa việc trộn và thoát liệu.
-
Lớp vỏ (Jacket): Đa số bồn khuấy nuôi vi sinh có cấu tạo 2 hoặc 3 lớp. Lớp ngoài cùng (jacket) dùng để lưu thông chất tải nhiệt (nước nóng/lạnh, hơi nước) giúp kiểm soát nhiệt độ bên trong bồn. Lớp thứ ba (nếu có) là lớp cách nhiệt bên ngoài cùng.
-
Cổng kết nối (Ports/Nozzles): Thân bồn có nhiều cổng để gắn các thiết bị khác như cảm biến, ống sục khí, ống cấp liệu, ống thu hoạch sản phẩm, van xả đáy, kính quan sát, cổng tiệt trùng hơi. Tất cả các cổng này đều phải được thiết kế và chế tạo để đảm bảo độ kín và khả năng tiệt trùng.
2. Hệ thống Khuấy trộn (Agitation System)
-
Động cơ (Motor): Cung cấp năng lượng cho trục khuấy, có thể điều chỉnh tốc độ quay (biến tần) để phù hợp với từng giai đoạn nuôi cấy và loại vi sinh vật.
-
Hộp giảm tốc (Gearbox): Giảm tốc độ quay từ động cơ xuống tốc độ hoạt động của cánh khuấy, đồng thời tăng mô-men xoắn.
-
Trục khuấy (Shaft): Nối động cơ/hộp giảm tốc với cánh khuấy. Thường làm bằng inox 316L, được thiết kế để chịu được lực xoắn và không bị rung lắc.
-
Cánh khuấy (Impeller): Đây là bộ phận quan trọng nhất của hệ thống khuấy, thiết kế của nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả trộn và phân tán.
-
Loại cánh khuấy: Thường sử dụng cánh khuấy tuabin (Rushton turbine) để tạo dòng chảy xuyên tâm và cắt mạnh, giúp phân tán khí sục vào môi trường. Đối với nuôi cấy tế bào động vật/thực vật nhạy cảm với lực cắt, có thể dùng cánh khuấy dạng mái chèo hoặc cánh khuấy Marine propeller tạo dòng chảy nhẹ nhàng.
-
Số lượng và vị trí: Thường có nhiều cánh khuấy trên một trục, được đặt ở các vị trí khác nhau để đảm bảo trộn đều toàn bộ thể tích bồn.
-
-
Vách ngăn (Baffles): Các tấm kim loại thẳng đứng gắn vào thành bồn, có nhiệm vụ phá vỡ dòng chảy xoáy do cánh khuấy tạo ra, tăng cường sự trộn lẫn và truyền khối hiệu quả hơn.
3. Hệ thống Sục khí (Aeration System)
-
Máy nén khí: Cung cấp khí nén (thường là khí sạch hoặc khí đã được tiệt trùng).
-
Bộ lọc khí vô trùng (Sterile Filters): Lắp đặt trên đường cấp khí vào và đường thoát khí ra để đảm bảo khí đi vào và đi ra khỏi bồn đều vô trùng, ngăn ngừa nhiễm bẩn.
-
Thiết bị sục khí (Sparger): Thường là một vòng ống có các lỗ nhỏ hoặc một thiết bị phân tán khí (micro-sparger) đặt dưới cánh khuấy. Nó tạo ra các bọt khí mịn, giúp tăng diện tích tiếp xúc giữa khí và môi trường lỏng, tối ưu hóa quá trình truyền oxy.
4. Hệ thống kiểm soát nhiệt độ (Temperature Control System)
-
Áo gia nhiệt/làm mát (Jacket/Coil): Lớp vỏ bồn (jacket) hoặc các cuộn ống (coil) bên trong bồn chứa chất tải nhiệt (nước nóng/lạnh, hơi nước) để điều chỉnh nhiệt độ môi trường nuôi cấy.
-
Cảm biến nhiệt độ (Temperature Sensor): Đo nhiệt độ thực tế bên trong bồn và truyền tín hiệu về bộ điều khiển.
-
Bộ điều khiển nhiệt độ: Điều khiển dòng chảy của chất tải nhiệt qua jacket/coil để duy trì nhiệt độ mong muốn.
5. Hệ thống kiểm soát pH (pH Control System)
-
Cảm biến pH (pH Sensor/Electrode): Đo độ pH của môi trường nuôi cấy.
-
Bơm nhu động (Peristaltic Pumps): Tự động bơm axit hoặc bazơ vào bồn để điều chỉnh pH về mức cài đặt.
-
Dung dịch axit/bazơ: Chứa các dung dịch hóa chất để điều chỉnh pH (ví dụ: HCl, NaOH).
6. Hệ thống kiểm soát Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen - DO Control System)
-
Cảm biến DO (DO Sensor): Đo nồng độ oxy hòa tan trong môi trường.
-
Hệ thống điều khiển: Điều chỉnh tốc độ khuấy, lưu lượng khí sục và/hoặc nồng độ oxy trong khí sục để duy trì nồng độ DO tối ưu.
7. Hệ thống Cấp liệu và Thu hoạch (Feed and Harvest System)
-
Bơm nhu động/bơm định lượng (Metering/Peristaltic Pumps): Dùng để cấp chất dinh dưỡng, chất chống tạo bọt hoặc các chất bổ sung khác vào bồn một cách vô trùng và chính xác.
-
Van vô trùng: Đảm bảo quá trình cấp liệu và thu hoạch diễn ra mà không làm nhiễm bẩn môi trường.
-
Cổng lấy mẫu vô trùng: Cho phép lấy mẫu định kỳ để phân tích mà không ảnh hưởng đến điều kiện vô trùng của bồn.
8. Hệ thống chống tạo bọt (Foam Control System)
-
Cảm biến mức bọt: Phát hiện sự hình thành bọt trên bề mặt môi trường nuôi cấy.
-
Bơm chất chống bọt (Antifoam Pump): Tự động bơm chất chống bọt vào khi mức bọt vượt quá giới hạn cho phép.
9. Hệ thống làm sạch và tiệt trùng tại chỗ (CIP & SIP Systems)
-
CIP (Clean-In-Place): Hệ thống tự động rửa sạch bên trong bồn và đường ống bằng dung dịch hóa chất và nước.
-
SIP (Sterilization-In-Place): Hệ thống tự động tiệt trùng toàn bộ bồn và đường ống bằng hơi nước nóng hoặc hóa chất, đảm bảo môi trường vô trùng trước khi bắt đầu nuôi cấy.
10. Hệ thống Điều khiển và Giám sát (Control and Monitoring System)
-
Bộ điều khiển logic khả trình (PLC - Programmable Logic Controller): Là "bộ não" của hệ thống, nhận tín hiệu từ các cảm biến và điều khiển các thiết bị khác (động cơ, bơm, van, hệ thống gia nhiệt/làm mát) để duy trì các thông số cài đặt.
-
Màn hình HMI (Human-Machine Interface): Giao diện đồ họa cho phép người vận hành cài đặt thông số, giám sát quá trình, xem dữ liệu và nhận cảnh báo.
-
Phần mềm quản lý dữ liệu: Lưu trữ và phân tích dữ liệu lịch sử để tối ưu hóa quy trình và theo dõi hiệu suất.
Với cấu tạo phức tạp và những ưu điểm vượt trội, bồn khuấy nuôi vi sinh là công cụ không thể thiếu trong các ngành công nghiệp đòi hỏi sự chính xác, vô trùng và năng suất cao như dược phẩm, thực phẩm, công nghệ sinh học và môi trường.
-
Với nhiều năm uy tín trong sản xuất các loại máy chế tạo, máy công nghiệp hàng đầu Việt Nam. Công ty Đức Bảo tự hào là thương hiệu máy móc công nghiệp số 1 trên thị trường hiện nay với dây chuyền sản xuất, chế tạo hiện đại và đạt tiêu chuẩn quốc gia đáp ứng mọi yêu cầu của quý khách hàng
Sản phẩm của chúng tôi hoàn toàn được sản xuất trên dây chuyền hiện đại đáp ứng mọi tiêu chuẩn
- Sản phẩm mới 100% có chứng nhận kiểm định
- Mẫu mã đa dạng, sản phẩm đẹp, nhiều mầu sắc lựa chọn
- Độ bền cao, phù hợp nhiều nơi quý khách muốn sử dụng lâu dài
- Chế độ hậu mãi cao, giá thành rẻ nhất Miền Bắc
- Hàng luôn có sẵn, nhân viên tư vấn hỗ trợ nhiệt tình, vui vẻ,
- Phục vụ 24/24 khi quý khách đặt hàng
-
Đức Bảo tự hào là đơn vị chuyên cung cấp các loại máy móc chất lượng và hiện đại nhất trên thị trường hiện nay. Với nhiều năm kinh nghiệm trong ngành, đã hoàn thiện rất nhiều dự án lớn nhỏ trên cả nước. Chúng tôi cam kết sẽ mang tới cho bạn sự lựa chọn tuyệt vời và phù hợp nhất với nhu cầu của bạn. Hãy đến với congngheducbao để trải nghiệm những dòng máy tối tân nhất & trải nghiệm dịch vụ tốt nhất chúng tôi dành cho bạn.
- Địa chỉ: Số nhà 50 ngõ 115 đường Nguyễn Mậu Tài, TT Trâu Quỳ Gia Lâm, TP Hà Nội
- Địa chỉ xưởng sản xuất: xã Dương Quang, huyện Gia Lâm, Hà Nội.
- Điện thoại : 0948052554
- Tel: 02438712928
- Email: congngheducbao83@gmail.com
- Website: https://congngheducbao.com
