Kiểm Soát Màng Biofilm Trong Ngành Sản Xuất Bia Thủ Công

Các nhà sản xuất bia thủ công thường phải dành hàng tuần công phu để tạo ra những sản phẩm bia với hương vị độc đáo. Tuy nhiên, một thách thức ít được nhắc đến nhưng có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng bia chính là màng sinh học biofilm. Thực tế, 99% vi sinh vật trong tự nhiên tồn tại ở dạng biofilm và chỉ có 1% tồn tại ở dạng tự do. Cùng tìm hiểu với chúng tôi về các “đặc tính đáng chú ý” của màng biofilm và cách kiểm soát chúng hiệu quả trong môi trường sản xuất bia nhé.

1. Màng biofilm là gì?

Màng sinh học (biofilm) được định nghĩa là một tập hợp của vi sinh vật liên kết với nhau thông qua mạng lưới polymer ngoại bào. Màng sinh học có thể hình thành do tập hợp các tế bào của cùng một vi sinh vật hay các vi sinh vật khác nhau. Trong môi trường sản xuất bia, màng sinh học thường là sự liên kết của vi khuẩn, nấm men, nấm mốc và các vi sinh vật khác.

Thành phần này đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành màng sinh học đặc biệt là ở giai đoạn đầu. Nó quy định đặc tính hình thành màng cho từng loài vi sinh vật, đảm nhiệm chức năng tiết các hợp chất ngoại bào cũng như có chứa các yếu tố phụ trợ như lông roi, lông nhung hỗ trợ cho việc bám dính của các tế bào lên bề mặt thiết bị.

2. Tại sao màng biofilm khó loại bỏ trong nhà máy bia?

Sự hình thành màng sinh học mang lại lợi ích lớn cho chính bản thân vi sinh vật. Trong quá trình hình thành, các tế bào tạo ra mạng lưới các chất ngoại bào bao quanh như một “lớp áo giáp” bảo vệ. Mạng lưới này giúp giữ lại chất hữu cơ từ môi trường xung quanh, tạo điều kiện cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển.

Một vai trò quan trọng của mạng lưới ngoại bào là đem lại khả năng chống lại các tác nhân diệt khuẩn cho các tế bào. Theo nghiên cứu của Flemming, vi khuẩn có thể có khả năng kháng đối với các tác nhân gây hại (chất kháng sinh, chất tẩy rửa, khử trùng…) cao gấp 1000 lần khi gắn kết với nhau tạo thành màng sinh học so với tế bào tự do.

Ngoài ra, màng biofilm cũng được ghi nhận có khả năng giúp tế bào chống lại kim loại nặng, các ion và chất độc, cũng như nhiều yếu tố gây tác động xấu từ môi trường như tia UV, pH, sốc thẩm thấu và sự khô hạn. Những kênh vận chuyển nước nằm xen kẽ trong cấu trúc của màng sinh học hoạt động như một hệ thống tuần hoàn, giúp trao đổi chất với môi trường hiệu quả và loại bỏ các sản phẩm chuyển hóa độc hại.

3. Vị trí xuất hiện màng biofilm trong nhà máy bia

Mặc dù bia là môi trường không thuận lợi cho vi sinh vật do có chứa alcohol và hops, màng biofilm vẫn có thể hình thành và phát triển tại nhiều vị trí trong dây chuyền sản xuất:

• Bể chứa và tank lên men: Các vị trí khó làm sạch, góc khuất
• Hệ thống đường ống: Đặc biệt ở các khớp nối, van và bộ phận tĩnh
• Thiết bị trao đổi nhiệt: Bề mặt tiếp xúc với sản phẩm
• Bộ lọc: Các màng lọc và bề mặt tiếp xúc
• Thiết bị thanh trùng: Vùng nhiệt độ không đồng đều
• Dây chuyền đóng chai: Vòi chiết rót, băng chuyền

4. Tác hại của màng biofilm đối với sản xuất bia

Như đã đề cập, màng biofilm có thể tồn tại trong môi trường nghèo dinh dưỡng, có khả năng tuyệt vời trong việc tránh khỏi các tác nhân diệt khuẩn và bám chắc trên các bề mặt thiết bị. Vì vậy, việc loại bỏ hoàn toàn màng biofilm trở nên rất khó khăn.

Việc vẫn còn tồn dư màng biofilm trên bề mặt thiết bị có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng:

• Nhiễm chéo sản phẩm: Vi sinh vật từ biofilm có thể rơi vào bia đã hoàn thiện
• Ảnh hưởng đến chất lượng: Thay đổi mùi vị, màu sắc và các thành phần của bia
• Hư hỏng sản phẩm: Gây ra các khuyết tật như vị chua, vị tanh hoặc xuất hiện cặn
• Giảm hiệu suất thiết bị: Màng biofilm làm giảm hiệu suất truyền nhiệt gấp 4 lần so với cặn canxi
• Ăn mòn thiết bị: Làm trầm trọng thêm tình trạng ăn mòn vi sinh
• Gián đoạn sản xuất: Cần dừng máy để vệ sinh, làm sạch triệt để

5. Cách phát hiện và kiểm soát màng biofilm trong nhà máy bia

Phát hiện màng biofilm

Việc đánh giá và phát hiện màng biofilm rất khó khăn vì chúng không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Với khả năng bám chặt trên các bề mặt thiết bị, màng biofilm rất khó để thu thập theo phương pháp swab mẫu truyền thống.

Hiện nay, công nghệ phát hiện biofilm đã có những bước tiến đáng kể với các thiết bị sử dụng bước sóng UV và cảm biến quang học, giúp phát hiện nhanh chóng và chính xác vị trí có màng sinh học trên bề mặt thiết bị mà không cần lấy mẫu nuôi cấy.

Kiểm soát màng biofilm

Việc kiểm soát hiệu quả màng biofilm trong sản xuất bia cần thực hiện theo ba bước:

Bước 1 – Kiểm tra và phát hiện: Khảo sát toàn diện các thiết bị trong dây chuyền sản xuất để xác định vị trí và mức độ phát triển của màng biofilm.

Bước 2 – Loại bỏ, vệ sinh và khử trùng: Sử dụng kết hợp các phương pháp:

• Vật lý: Chà rửa cơ học, phun rửa áp lực cao, xử lý nhiệt
• Hóa chất: Chất tẩy rửa kiềm, acid, chất diệt sinh không oxy hóa và oxy hóa, chất phân tán sinh học chuyên dụng

Bước 3 – Bảo trì và phòng ngừa: Thực hiện bảo trì định kỳ, giám sát liên tục và áp dụng quy trình CIP (Clean-in-Place) nghiêm ngặt để ngăn ngừa sự hình thành trở lại của màng biofilm.

Việc phát hiện được các vị trí có biofilm giúp nhân viên quản lý đánh giá được kết quả vệ sinh, giảm thiểu nguy cơ nhiễm chéo và đảm bảo chất lượng bia ổn định. Đây là yếu tố then chốt trong việc duy trì uy tín thương hiệu và đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn thực phẩm ngày càng khắt khe.

Kiểm soát màng sinh học đòi hỏi chuyên môn sâu và kinh nghiệm thực tiễn. NCH Châu Á Thái Bình Dương với đội ngũ dày dặn kinh nghiệm am hiểu sâu sắc về ngành công nghiệp bia và các thách thức vận hành. Liên hệ với chúng tôi ngay để tìm ra giải pháp chuyên biệt cho doanh nghiệp của bạn.