Van vi sinh điều khiển khí nén là loại van được sử dụng phổ biến trong các hệ thống đường ống yêu cầu độ sạch cao như thực phẩm – đồ uống, dược phẩm, mỹ phẩm và vi sinh. Với khả năng vận hành tự động bằng khí nén, van giúp quá trình kiểm soát dòng chảy diễn ra nhanh chóng, an toàn và hiệu quả, đáp ứng các tiêu chuẩn vệ sinh nghiêm ngặt.
Van vi sinh điều khiển khí nén (Pneumatic Sanitary Valve) là loại van sử dụng áp lực khí nén để vận hành đóng/mở hoặc điều tiết lưu lượng chất lỏng. Van được thiết kế bằng vật liệu inox vi sinh (thường là SUS 304 hoặc 316L), bề mặt được đánh bóng mịn để tránh bám bẩn, đảm bảo vệ sinh tuyệt đối trong môi trường sản xuất sạch.
Đặc điểm quan trọng của loại van này:
Điều khiển tự động, không cần thao tác bằng tay.
Phù hợp hệ thống CIP/SIP.
Đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm – vi sinh.
Van bướm vi sinh là loại van phổ biến nhất trong hệ thống đường ống vệ sinh vì có cấu tạo đơn giản và hoạt động nhanh. Khi bộ truyền động khí nén tác động, trục van xoay cánh bướm 90 độ giúp đóng hoặc mở dòng chảy tức thì.
Ưu điểm: chi phí thấp, nhẹ, dễ lắp đặt và bảo trì; rất phù hợp các đường ống kích thước lớn.
Tốc độ vận hành: đóng/mở nhanh chỉ trong tích tắc.
Phạm vi sử dụng kích thước: DN25 – DN200, thậm chí có phiên bản DN300 trong một số ứng dụng đặc biệt.
Nhược điểm nhẹ: khả năng đóng kín không tuyệt đối bằng van bi hoặc van màng, do thiết kế cánh bướm nằm giữa dòng chảy.
=> Loại van này thường được lựa chọn cho các hệ thống yêu cầu lưu lượng lớn, dòng chảy liên tục và chi phí tối ưu.
Van bi vi sinh sử dụng một quả bi có lỗ xuyên tâm để đóng/mở dòng lưu chất với độ kín gần như tuyệt đối. Khi actuator khí nén xoay quả bi 90 độ, dòng chảy được mở hoàn toàn hoặc bị chặn lại.
Độ kín tuyệt đối: nhờ bề mặt làm kín và seal chất lượng cao, hạn chế tối đa rò rỉ.
Phù hợp với môi trường áp lực cao: thích hợp cho các hệ thống có áp suất làm việc lớn hoặc dòng chảy tốc độ cao.
Hiệu suất truyền dẫn: tiết diện dẫn dòng lớn hơn van bướm, ít gây tổn thất áp suất.
Tính ổn định khi vận hành: bền bỉ, chịu mài mòn tốt.
=> Van bi là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu độ kín cao, áp suất mạnh, và độ an toàn lưu chất tối đa.
Van màng được thiết kế đặc biệt để kiểm soát các dòng chất lỏng sạch, nhạy cảm hoặc vô trùng. Van sử dụng màng ngăn (diaphragm) để đóng cách ly hoàn toàn buồng dòng chảy với bộ truyền động.
Không gây nhiễm chéo: cấu trúc màng ngăn giúp tránh tiếp xúc giữa môi trường vô trùng và khí truyền động.
An toàn tuyệt đối cho sản phẩm: tránh nhiễm khuẩn, phù hợp với dược phẩm, vaccine, nước cất, dịch lên men…
Hoạt động chính xác: có thể điều tiết lưu lượng tốt hơn van bướm hoặc van bi.
Khả năng chịu nhiệt: dùng được trong hệ thống CIP/SIP, hơi nóng tiệt trùng.
=> Van màng là lựa chọn bắt buộc trong ngành dược phẩm, phòng thí nghiệm sinh học, chế tạo dược chất và các dây chuyền aseptic.
Van cổng thường có kết cấu dạng nêm hoặc dạng cổng trượt, khi mở sẽ tạo ra tiết diện dòng chảy hoàn toàn thông suốt.
Ưu điểm quan trọng: khi mở hoàn toàn, không có vật cản trong đường ống → gần như không có tổn thất áp suất.
Ứng dụng đặc biệt: dùng cho các chất lỏng độ nhớt cao hoặc yêu cầu lưu lượng lớn mà không muốn cản trở dòng chảy.
Hạn chế: đóng/mở chậm hơn, kích thước lớn và giá thành cao; vì vậy ít dùng trong hệ thống vi sinh hiện đại.
=> Van cổng phù hợp khi yêu cầu mở hoàn toàn dòng chảy mà không được gây nhiễu động hoặc hạn chế lưu lượng.
Van được điều khiển bằng áp suất khí nén nên thời gian phản hồi rất ngắn — chỉ trong vài phần của giây. Điều này đảm bảo dòng chảy được kiểm soát tức thì, phù hợp với các quy trình yêu cầu thời gian chính xác, chẳng hạn như chiết rót, phối trộn hoặc luân chuyển dòng. Nhờ cấu trúc cơ khí đơn giản và ít chi tiết chuyển động, van có khả năng hoạt động ổn định và bền bỉ.
Khác với van điều khiển điện, van khí nén không dùng động cơ điện để đóng/mở, nên loại trừ nguy cơ phát sinh tia lửa điện. Điều này đặc biệt hữu ích trong môi trường có hơi dung môi, cồn, ethanol, hoặc các khí dễ cháy. Đây chính là lý do van khí nén thường xuất hiện trong nhà máy sản xuất thực phẩm chứa cồn, dược phẩm, cũng như các dây chuyền có nguy cơ cháy nổ cao.
Do actuator khí nén hoạt động bằng áp lực khí, không bị gia nhiệt hoặc quá tải như động cơ điện, nên tuổi thọ thiết bị cao hơn. Seal và thân van làm từ vật liệu bền nhiệt – chịu hóa chất giúp hạn chế hao mòn. Ngoài ra, cấu trúc van đơn giản giúp việc bảo trì dễ dàng, ít phải thay phụ tùng, tiết kiệm đáng kể chi phí hoạt động lâu dài.
Van vi sinh điều khiển khí nén dễ dàng tích hợp với:
PLC
SCADA
DCS (Distributed Control System)
hệ thống giám sát IoT công nghiệp
Điều này cho phép người vận hành giám sát trạng thái van, lưu lượng và cảnh báo lỗi từ xa. Van cũng có thể lập trình hoạt động theo chu kỳ, theo tín hiệu cảm biến, hoặc theo quy trình tự động hóa phức tạp.
Trong các ngành như sản xuất sữa tươi, sữa bột, nước giải khát, nước tinh khiết, và bia — yêu cầu hệ thống đường ống phải luôn sạch và vô trùng. Van vi sinh khí nén giúp:
duy trì chất lượng sản phẩm
kiểm soát dòng chảy ổn định
chuyển đổi các đường ống sản xuất nhanh
hạn chế tồn dư sản phẩm trong đường ống
Ví dụ ứng dụng: điều khiển đường dẫn sữa trước & sau quá trình thanh trùng (pasteurization), quản lý lưu lượng bia trong lên men và chiết rót.
Trong ngành dược, van màng và van bi vi sinh khí nén được sử dụng rộng rãi để xử lý chất lỏng vô trùng như dịch sinh học, dung dịch pha chế thuốc, dung môi y tế.
tránh nhiễm chéo
đảm bảo tính an toàn sinh học
phù hợp với dược phẩm tiêm truyền, vaccine, tế bào sinh học
hỗ trợ kiểm soát môi trường GMP – ISO – FDA
Không chỉ truyền dẫn chất lỏng, van còn dùng cho các dòng khí vô trùng trong phòng sạch.
Trong các quy trình sản xuất kem dưỡng, serum, tinh chất dưỡng da, nước tẩy trang, chất nhũ hóa — yêu cầu độ sạch cao, không lẫn tạp chất.
Van vi sinh khí nén giúp đảm bảo:
bề mặt tiếp xúc không bị oxi hóa
không gây nhiễm tạp chất
không làm biến tính thành phần nhạy cảm
xử lý các chất có độ nhớt khác nhau
Trong môi trường vi sinh và nghiên cứu sinh học:
phải đảm bảo vô trùng tuyệt đối
không được tồn tại điểm chết trong van
van cần phản hồi nhanh và hoạt động ổn định
Ứng dụng bao gồm:
nuôi cấy vi sinh
xử lý dịch lên men
thu hồi tế bào
sản xuất enzyme và protein sinh học
Khi lựa chọn van, dựa vào nhu cầu và điều kiện làm việc của tùy loại chất lỏng cần kiểm tra các yếu tố sau:
Kích thước đường ống (DN): DN25, DN32, DN50…
Loại van phù hợp: bướm, bi hay màng.
Áp suất vận hành & nhiệt độ làm việc.
Vật liệu seal tương thích với chất lỏng (axit nhẹ, dung dịch muối, sản phẩm sữa…).
Tiêu chuẩn vệ sinh yêu cầu: 3A – FDA – EHEDG.
Loại actuator: đóng mở 1 chiều (spring-return) hoặc 2 chiều (double-acting).
Chức năng điều khiển: on/off hay điều tiết (modulating).
Nguồn khí nén: sạch, khô, áp lực ổn định.
