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——Análise de todo o processo, das cepas bacterianas a cápsulas/pós/bebidas

1、Visão geral do processo
Objetivo: obter de forma estável ≥ 1 × 10¹¹ UFC/g de pó probiótico ativo ou seus derivados (cápsulas, comprimidos, sachês, bebidas fermentadas) em um sistema cGMP/ISO 22000. Toda a fábrica é dividida em 6 grandes módulos de acordo com suas funções:
① Biblioteca de cepas → ② expansão do inóculo → ③ fermentação principal → ④ colheita e concentração → ⑤ secagem e encapsulamento → ⑥ formulação e embalagem.
Capacidade típica de produção: pó bacteriano liofilizado 500–2000 kg/lote, ou bebida fermentada líquida 5–20 t/lote, com comutação flexível.

2、Etapas principais do processo e equipamentos
1. Recuperação da cepa e cultivo de expansão do inóculo
—Biblioteca microbiana: tubo com glicerol a -80 ℃ → descongelamento a 2–8 ℃ → frasco agitado de 10 mL → frasco agitado de 100 mL → tanque agitado de 5 L (Sartorius Biostat Aplus ou equivalente).
—Controles-chave: pH 6,2–6,5 (reposição on-line de NaOH a 30%), temperatura 37 ℃ (± 0,2 ℃), cobertura anaeróbia com N₂ (0,05 bar de pressão positiva), oxigênio dissolvido < 0,5 ppm.
—Ciclo de expansão: 12–16 horas, OD600=6–8 horas, transferência para o tanque.

2. Fermentação principal (conexão paralela de 8 tanques de fermentação de 10000 L)
—Corpo do tanque: aço 316L eletropolido, Ra ≤ 0,4 μm, relação altura/diâmetro 2,5:1, impulsor Rushton de seis pás em camada dupla + controle de velocidade por inversor de frequência de 50–250 rpm.
—CIP/SIP: vapor puro a 135 ℃ por 30 minutos; respirador de esterilização em PTFE de 0,22 μm no topo do tanque.
—Monitoramento on-line: o software BioPAT MFCS 4 registra pH, temperatura, oxigênio dissolvido e espuma (antiespumante 0,1% v/v).
—Índice de coleta bacteriana: bactérias viáveis ≥ 1 × 10⁹ UFC/mL, período total de fermentação 18–24 horas.

3. Colheita e concentração
—Centrifugação contínua: centrífuga de discos 8000 g, coleta em baixa temperatura a 4 ℃, taxa de recuperação >95%.
-Concentração por membrana: filtração tangencial por fibra oca (TFF) de 0,2 μm é usada para concentrar o lodo bacteriano de 10 a 15 vezes e substituir o meio de cultura por crioprotetor (10% leite desnatado + 8% trealose + 2% ascorbato de sódio).

4. Secagem e encapsulamento
4.1 Liofilização
-Modelo: liofilizador em batelada Dara Lyo LyoBiotic, área de prateleiras de 20 m², armadilha fria a -55 ℃, vácuo final de 0,05 mbar.
-Curva: pré-congelamento a -40 ℃ por 2 horas → secagem primária a -10 ℃/0,1 mbar por 12 horas → secagem secundária a 25 ℃/0,05 mbar por 4 horas.
-O teor de umidade do pó é ≤ 3% e a taxa de retenção de bactérias vivas é de 80-90%.

4.2 Encapsulamento em leito fluidizado (opcional)
-Máquina de revestimento por pulverização inferior Wurster, revestimento de dupla camada com HPMC/goma de inseto/lipídios, melhora em 1000 vezes a resistência ao ácido gástrico.

5. Formulações e embalagem
-Compressão direta a seco: prensa rotativa de comprimidos 55 kN, peso do comprimido 500 mg, dureza 80-100 N.
-Envase em cápsulas: máquina automática de cápsulas NJP-800, quantidade de enchimento 250-500 mg, variação de enchimento ± 3%.
-Sachet tipo strip: máquina de embalagem de pó com selagem em quatro lados, 60 sacos/min, preenchida com nitrogênio e oxigênio residual < 1%.
-Linha de bebida fermentada: UHT 95 ℃/30 s → tanque asséptico → inoculação a 30 ℃ → fermentação por 4 horas até pH 4,2 → envase asséptico a frio em garrafas PET de 125 mL, com bactérias viáveis ≥ 1 × 10⁸ UFC/mL.

3. Automação e Sistemas de Qualidade
-DCS+MES central: rastreamento de lote, assinatura eletrônica, trilha de auditoria (21 CFR Part 11).
-Laboratório de controle de qualidade:
-Contagem de bactérias vivas: método de plaqueamento em estação anaeróbica a 37 ℃ por 48 h;
-Detecção rápida: a citometria de fluxo determina a porcentagem de bactérias vivas/mortas em 15 minutos;
-Estabilidade: ensaio acelerado a 40 ℃/75% UR por 3 meses, com redução de bactérias viáveis < 1 log.
-Controle de contaminação cruzada: isolamento físico entre cepas bacterianas, sistema independente de ar-condicionado, vestiário de três níveis + câmara de ar.

4. Exemplos de utilidades e capacidade
-Vapor: 1,5 t/h a 6 bar, gerador de vapor puro para SIP;
-Água gelada: etilenoglicol a -5 ℃, 40 m³/h, usado para controle de temperatura em tanques de fermentação;
-Ar comprimido: 0,8 MPa isento de óleo, filtrado por esterilização de 0,01 μm;
-Capacidade anual de produção: 200 toneladas de pó bacteriano liofilizado (ou 30.000 toneladas de bebidas fermentadas), taxa de utilização dos equipamentos de 75%.

V. Conclusão
A linha de produção de probióticos é centrada em "modularidade, flexibilidade e digitalização" e pode produzir três categorias de pó liofilizado de alta atividade para uso humano, microrganismos para ração animal e bebidas funcionais fermentadas, com centenas de SKUs. O período de retorno do investimento (IRR) é de cerca de 3,8 anos, oferecendo uma base sólida para प्रवेश no mercado global de probióticos, avaliado em bilhões.