Nguy cơ ô nhiễm vi sinh vật bất lợi trong quy trình sản xuất thức ăn chăn nuôi công nghiệp và các biện pháp khống chế

1. MỞ ĐẦU

Trong ngành chăn nuôi hiện đại, thức ăn chăn nuôi (TACN) đóng vai trò tiên quyết, chiếm từ 60% đến 70% tổng chi phí sản xuất và quyết định trực tiếp đến năng suất, sức khỏe đàn vật nuôi cũng như chất lượng an toàn vệ sinh thực phẩm cho con người. Khi ngành chăn nuôi chuyển dịch mạnh mẽ sang quy mô công nghiệp, hệ thống sản xuất TACN cũng đòi hỏi quy trình công nghệ cao, công suất lớn và chuỗi cung ứng phức tạp. Tuy nhiên, quy mô công nghiệp đồng thời cũng làm tăng các nguy cơ ô nhiễm vi sinh vật, có thể gây thiệt hại kinh tế nghiêm trọng.

Ô nhiễm vi sinh vật bất lợi trong TACN không chỉ làm giảm giá trị dinh dưỡng, gây hư hỏng cảm quan của thức ăn mà nguy hiểm hơn, nó là dung môi truyền truyền các tác nhân bệnh truyền nhiễm nguy hiểm. Các vi khuẩn gây bệnh như Salmonella spp., Escherichia coli, Clostridium perfringens, cùng với các loài nấm mốc sinh độc tố như Aspergillus spp., Fusarium spp., Penicillium spp. là những mối đe dọa thường trực. Đặc biệt, trong bối cảnh các dịch bệnh virus nguy hiểm trên vật nuôi (như dịch tả lợn châu Phi – ASF, tai xanh – PRRS, cúm gia cầm) có bằng chứng thực nghiệm cho thấy khả năng lây truyền các dịch bệnh trên động vật qua đường thức ăn hoặc nguyên liệu thức ăn, việc kiểm soát an toàn sinh học trong nhà máy TACN trở thành một bộ phận khăng khít của an ninh dịch bệnh quốc gia.

Bài tổng quan này tập trung phân tích một cách hệ thống các chủng vi sinh vật mục tiêu cần kiểm soát, nhận diện toàn diện các điểm nguy cơ ô nhiễm trong quy trình công nghệ sản xuất TACN công nghiệp, và đề xuất các giải pháp khống chế tích hợp từ kỹ thuật công nghệ, quản lý vận hành đến các giải pháp hóa – sinh học tiên tiến.

2. TÁC NHÂN VI SINH VẬT BẤT LỢI MỤC TIÊU TRONG THỨC ĂN CHĂN NUÔI

Kiểm soát vi sinh vật trong sản xuất TACN công nghiệp đòi hỏi việc phân loại và hiểu rõ đặc tính sinh học của từng nhóm tác nhân để áp dụng các biện pháp bất hoạt phù hợp. Các nhóm tác nhân chính bao gồm vi khuẩn không sinh bào tử, vi khuẩn sinh bào tử, nấm mốc và virus truyền nhiễm.

2.1. Nhóm vi khuẩn không sinh bào tử (Tác nhân nhiễm trùng đường ruột)

Salmonella SPP

Đây là mối đe dọa hàng đầu đối với an toàn TACN thương mại. Salmonella là vi khuẩn Gram âm, hiếu khí hoặc kị khí tùy tiện, thuộc họ Enterobacteriaceae. Mặc dù vi khuẩn này tương đối nhạy cảm với nhiệt (bị tiêu diệt ở nhiệt độ trên 70°C trong vài phút) và ẩm độ tối ưu cho vi khuẩn này phát triển là 90-100% nhưng nó có thể sống được khá lâu ở môi trường ẩm độ thấp tới 50%  trong hàng tuần đến hàng tháng.

• Cơ chế gây hại: Khi vật nuôi ăn phải thức ăn nhiễm Salmonella, vi khuẩn xâm nhập vào tế bào biểu mô ruột, gây viêm ruột, tiêu chảy cấp tính hoặc mạn tính, nhiễm trùng huyết. Đặc biệt trên lợn và gia cầm, nhiều chủng Salmonella (như Typhimurium, S. Enteritidis) có thể tồn tại dạng mang trùng không triệu chứng, đào thải qua phân và lây nhiễm chéo vào thịt trong quá trình giết mổ, đe dọa trực tiếp sức khỏe cộng đồng.
• Khả năng thích ứng: Salmonella có khả năng hình thành màng sinh học (biofilm) trên bề mặt kim loại của thiết bị nhà máy, giúp chúng chống chịu tốt với các chất sát trùng thông thường.

Escherichia coli (đặc biệt là các chủng ETEC, EPEC)

1. coli là vi khuẩn chỉ thị cho tình trạng ô nhiễm phân trong quy trình sản xuất. Các chủng E. coli sinh độc tố ruột (ETEC) là nguyên nhân chính gây ra hội chứng tiêu chảy phân trắng ở lợn con sau cai sữa và bệnh sưng phù đầu do độc tố Shiga (STEC). Sự hiện diện của E. coli với mật độ cao trong TACN chứng tỏ quy trình vệ sinh nhà xưởng hoặc nguồn nước sử dụng trong công đoạn điều chất (conditioning) không đảm bảo tiêu chuẩn.

2.2. Nhóm vi khuẩn sinh bào tử (Tác nhân bền nhiệt)

Clostridium perfringens

Là vi khuẩn Gram dương, kị khí tuyệt đối, có khả năng hình thành bào tử (endospore). Bào tử của Clostridium cực kỳ bền vững với nhiệt độ, áp suất và các hóa chất sát khuẩn. Trong quy trình ép viên (pelleting) thông thường, nhiệt độ từ 80°C đến 90°C hoàn toàn không thể bất hoạt được bào tử Clostridium.

• Cơ chế gây hại: Khi gặp điều kiện thuận lợi trong đường ruột vật nuôi (đặc biệt khi có sự thay đổi đột ngột về chế độ ăn hoặc tổn thương niêm mạc do cầu trùng), bào tử nảy mầm và sản sinh các độc tố mạnh (alpha, beta, epsilon, iota), gây bệnh viêm ruột hoại tử (Necrotic Enteritis) trên gia cầm và lợn với tỷ lệ chết rất cao.

Bacillus cereus

Vi khuẩn Gram dương, hiếu khí hoặc kị khí tùy tiện, sinh bào tử. Mặc dù một số chủng Bacillus được dùng làm lợi khuẩn (probiotics), các chủng Bacillus cereus hoang dã nhiễm từ đất vào nguyên liệu nông sản có thể sinh độc tố gây nôn và độc tố gây tiêu chảy, làm giảm chất lượng thức ăn và gây độc cho hệ tiêu hóa của vật nuôi non.

2.3. Nhóm nấm mốc và độc tố nấm mốc (Mycotoxins)

Nấm mốc không chỉ làm tiêu hao chất dinh dưỡng trong thức ăn (đường, lipid, protein, vitamin) mà nguy cơ nghiêm trọng nhất là việc sản sinh ra các độc tố nấm mốc (mycotoxins) bền vững.

[Nấm mốc hoang dã / Bào tử trong nguyên liệu]

↓

(Độ ẩm > 12%, aw > 0.65, Nhiệt độ 20-30°C)

[Tăng sinh sinh khối nấm mốc trong kho/thiết bị]

↓

(Thay đổi môi trường / Thay đổi nhiệt độ)

[Sản sinh Độc tố nấm mốc (Mycotoxins)] → [Bền vững với nhiệt độ ép viên (>100°C)]

↓

[Nhiễm độc mạn tính/cấp tính ở vật nuôi]

Hình 1 – Sơ đồ các nguy cơ ô nhiễm nấm môc trong sản xuât thức ăn chăn nuôi

• Aspergillus spp. (A. flavus, A. parasiticus): Sản sinh Aflatoxin (B1, B2, G1, G2). Aflatoxin B1 là chất gây ung thư và độc tố gan mạnh nhất được biết đến. Trên lợn và gia cầm, Aflatoxin gây tổn thương gan nặng nề, suy giảm miễn dịch, giảm hiệu quả sử dụng thức ăn và gây xuất huyết. Khi độc tố tồn dư trong sản phẩm gia suc, gia cầm sẽ gây ra ảnh hưởng sức khoẻ cộng đồng.
• Fusarium spp.: Sản sinh các độc tố Deoxynivalenol (DON/Vomitoxin), Zearalenone (ZEA), và Fumonisin gây kích ứng đường tiêu hóa, dẫn đến hiện tượng nôn mửa và bỏ ăn hàng loạt ở lợn. ZEA có cấu trúc tương tự estrogen, gắn kết với thụ thể estrogen gây ra các hội chứng rối loạn sinh sản nghiêm trọng như sưng âm hộ, giả mang thai, sảy thai và chết lưu trên lợn nái. Fumonisin gây hội chứng phù phổi trên lợn và độc gan thận trên gia cầm.
• Penicillium spp.: Sản sinh Ochratoxin A (OTA), gây độc lực cao trên thận (nephrotoxicity), làm suy giảm chức năng thận của lợn và gia cầm, dẫn đến hiện tượng tích nước và giảm khả năng tăng trọng.

2.4. Nhóm virus truyền nhiễm nguy hại (Mối nguy an toàn sinh học mới)

Nghiên cứu dịch tễ học hiện đại đã chứng minh rằng các virus vỏ nhầy có độ bền bỉ cao ngoài môi trường hoàn toàn có thể nhiễm vào nguyên liệu thức ăn và sống sót qua chuỗi logistic để lây nhiễm cho vật nuôi.

• Virus Dịch tả lợn châu Phi (ASFV): Là virus DNA kích thước lớn, cực kỳ bền vững với pH và môi trường khô hạn. ASFV có thể tồn tại trong ngô, khô đậu tương chưa xử lý nhiệt lên đến vài chục ngày. Khi thức ăn nhiễm virus tiếp xúc với niêm mạc miệng/đường tiêu hóa của lợn, nó gây bệnh với liều nhiễm vô cùng thấp (TCID_{50} = 10⁵).
• Virus Tai xanh (PRRSV) và Virus Tiêu chảy cấp (PEDV): PEDV (một Coronavirus) có thể lây lan rất nhanh trong toàn bộ nhà máy thông qua bụi mịn và các bề mặt thô ráp, gây tỷ lệ chết 100% ở lợn con theo mẹ khi thức ăn thành phẩm bị tái nhiễm sau ép viên.

3. PHÂN TÍCH YẾU TỐ NGUY CƠ TRONG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỨC ĂN CHĂN NUÔI CÔNG NGHIỆP

Một nhà máy sản xuất TACN công nghiệp là một hệ thống mở chuyển hóa một lượng khổng lồ nguyên liệu thô thành sản phẩm bao gói. Việc nhận diện mối nguy phải được thực hiện theo nguyên tắc HACCP (Phân tích mối nguy và điểm kiểm soát tới hạn) dọc theo dòng chảy của quy trình công nghệ.

[1. Tiếp nhận Nguyên liệu] → [2. Sơ chế & Nghiền] → [3. Phối trộn (Bột)]

[6. Đóng gói & Xuất kho] ← [5. Làm nguội & Sàng] ← [4. Điều chất & Ép viên]

Hình 2 – Quy trình sản xuất thức ăn chăn nuôi

3.1. Giai đoạn tiếp nhận và lưu trữ nguyên liệu thô (Raw Material Receiving & Storage)

Đây là “cửa ngõ” chính đưa vi sinh vật vào nhà máy. Các nguyên liệu có nguồn gốc thực vật (ngô, lúa mì, cám gạo, khô dầu đậu tương) và nguồn gốc động vật (bột cá, bột thịt xương, bột lông vũ) đều có thể tải lượng vi sinh vật nền rất lớn.

• Nguyên liệu nguồn gốc động vật: Bột thịt xương, bột cá là những nguồn có nguy cơ nhiễm Salmonella cao nhất do quy trình chế biến phụ phẩm động vật ở một số nơi chưa triệt để hoặc do bị nhiễm chéo từ động vật hoang dã (chuột, chim) trong quá trình vận chuyển đường biển/đường bộ dài ngày.
• Nguyên liệu nguồn gốc thực vật: Ngô và khô dầu thường bị nhiễm bào tử nấm mốc từ đồng ruộng hoặc do quá trình thu hoạch, sấy không đạt yêu cầu (Độ ẩm > 14%).
• Yếu tố nguy cơ tại silo và kho chứa:
  • Hiện tượng ngưng tụ ẩm (Moisture migration): Sự chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm gây ra hiện tượng tích tụ hơi nước ở vách trong của silo kim loại, làm tăng hoạt độ nước cục bộ tại các lớp thức ăn sát vách, tạo điều kiện cho nấm mốc sinh sôi và sinh độc tố.
  • Kết khối cấu trúc (Caking): Nguyên liệu tồn đọng lâu ngày bám dính vào vách silo tạo thành các mảng bám chứa mật độ nấm mốc và vi khuẩn cực cao, liên tục lây nhiễm vào các lô nguyên liệu mới nạp vào.

3.2. Giai đoạn sơ chế, làm sạch và nghiền nguyên liệu (Cleaning & Grinding)

• Hệ thống sàng lọc và tách từ tính: Nếu không được vệ sinh định kỳ, hệ thống sàng tạp chất sẽ tích tụ bụi mịn, lông, và chất thải của loài gặm nhấm, biến thành một ổ chứa vi khuẩn coli và Salmonella.
• Công đoạn nghiền (Grinding): Quá trình nghiền bằng máy nghiền búa (hammer mill) tạo ra một lượng nhiệt sinh học đáng kể do ma sát, làm nhiệt độ nguyên liệu tăng thêm từ 5°C đến 10°C, đồng thời giải phóng độ ẩm nội tại. Sự kết hợp giữa bột mịn, nhiệt độ ấm và độ ẩm thoát ra trong buồng nghiền tạo ra môi trường lý tưởng cho vi khuẩn phát triển nếu máy dừng hoạt động mà không được hút dòng khí ẩm (hệ thống cyclone và lọc bụi túi hoạt động kém).

3.3. Giai đoạn cân vi lượng và phối trộn (Batching & Mixing)

Quá trình phối trộn là công đoạn trộn khô, kết hợp nguyên liệu chính với các chất bổ sung vi lượng (vitamin, khoáng chất, amino acid, enzyme).

• Nguy cơ từ chất bổ sung vi lượng: Một số chất mang (carriers) hữu cơ dùng trong premix như cám mì hoặc bột đá nếu không được kiểm soát tốt có thể mang theo bào tử vi khuẩn bền nhiệt.
• Tích tụ tại trục trộn và cánh trộn: Máy trộn là thiết bị khó vệ sinh triệt để. Do tính chất tĩnh điện và độ ẩm của một số nguyên liệu lỏng thêm vào (như mật rỉ đường, dầu mỡ cá, choline chloride lỏng), một lớp màng mỏng thức ăn (gọi là “scum” hay “scale”) sẽ bám chặt vào cánh trộn, trục trộn và các góc chết của buồng trộn. Lớp màng này hấp thụ độ ẩm từ không khí, trở thành môi trường nuôi cấy sinh học cho Salmonella và nấm mốc. Khi máy hoạt động, các mảng bám này bong tróc ra từng phần và nhiễm vào các mẻ trộn tiếp theo.

3.4. Giai đoạn điều chất và ép viên (Conditioning & Pelleting) – Điểm kiểm soát tới hạn (CCP)

Đây là công đoạn quan trọng nhất, được xem là Điểm kiểm soát tới hạn (CCP – Critical Control Point) để diệt khuẩn bằng nhiệt trong toàn bộ quy trình sản xuất TACN viên.

[Thức ăn bột thô] → [Hơi nước bão hòa (Áp suất 2-4 bar, Khô)]

↓

[Buồng Điều chất (Conditioner)]

– Nhiệt độ: 80 – 85°C

– Thời gian lưu: 45 – 90 giây

– Độ ẩm đạt: 15 – 16%

↓

(Bất hoạt 99.99% Salmonella)

[Khuôn ép viên (Pellet Die)]

Hình 3 – Công đoạn ep viên trong quy trình sản xuât thức ăn chăn nuôi

• Cơ chế diệt khuẩn: Quá trình ổn định thức ăn trước ép viên (conditioning) sử dụng hơi nước bão hòa áp suất cao bơm trực tiếp vào hỗn hợp thức ăn bột. Nhiệt ẩm làm biến tính không thuận nghịch protein màng, protein enzyme và phá hủy cấu trúc DNA/RNA của vi khuẩn và virus.
• Các lỗ hổng kỹ thuật dẫn đến thất bại diệt khuẩn:
  • Hơi nước “ướt” (Wet steam): Nếu hệ thống bẫy hơi (steam traps) hoạt động không hiệu quả, hơi nước đi vào buồng điều chất mang theo các giọt nước tự do quá mức, làm tăng độ ẩm cục bộ nhưng không truyền đủ nhiệt lượng (ẩn nhiệt hóa hơi – latent heat) cần thiết. Thức ăn bị ướt, dính bệt nhưng vi khuẩn không bị tiêu diệt hoàn toàn.
  • Hiện tượng “Chạy dòng ngắn” (Short-circuiting): Cấu hình cánh đảo trong buồng điều chất bị mòn hoặc thiết kế không tối ưu làm một phần thức ăn di chuyển nhanh qua buồng trộn mà không đạt đủ thời gian lưu nhiệt tối thiểu (ví dụ: chỉ lưu giữ 15 giây thay vì 45–60 giây). Những “hạt lõi” không đạt nhiệt độ này sẽ bảo vệ vi khuẩn sống sót qua khuôn ép.
  • Nhiệt độ không đồng đều lúc khởi động và kết thúc: Khi bắt đầu một lô hàng mới hoặc khi hệ thống gặp sự cố dừng máy đột ngột, nhiệt độ của buồng điều chất và khuôn ép viên bị tụt giảm nghiêm trọng (dưới 60°C). Lượng thức ăn chạy qua trong các giai đoạn quá độ này hoàn toàn không được tiệt trùng và mang theo lượng lớn vi sinh vật sống sót.

3.5. Giai đoạn làm nguội và sàng (Cooling & Screening) – Nguy cơ tái nhiễm tối cao

Sau khi ra khỏi khuôn ép viên, viên thức ăn có nhiệt độ rất cao (75–90°C) và độ ẩm lớn (15–17%). Chúng bắt buộc phải đi qua máy làm nguội (cooler) để hạ nhiệt độ xuống gần bằng nhiệt độ môi trường (chênh lệch dưới 5°C) và độ ẩm đạt chuẩn an toàn ( 13.0\%). Đây là khu vực có nguy cơ tái nhiễm (recontamination) cao nhất trong toàn bộ nhà máy.

• Cơ chế tái nhiễm do dòng khí lưu thông: Máy làm nguội hoạt động theo nguyên lý hút một lượng lớn không khí từ môi trường xung quanh nhà máy xuyên qua lớp viên thức ăn để trao đổi nhiệt và ẩm. Nếu không khí trong nhà máy bị ô nhiễm bởi bụi mịn từ khu vực trộn bột thô hoặc khu vực tiếp nhận nguyên liệu, vi khuẩn Salmonella, coli và bào tử nấm mốc sẽ theo dòng khí này bám trực tiếp lên bề mặt viên thức ăn vừa mới được tiệt trùng xong.
• Hiện tượng ngưng tụ ẩm tại nắp và vách máy làm nguội: Hơi ẩm nóng từ viên thức ăn bay lên, khi tiếp xúc với nắp hoặc vách kim loại của máy làm nguội (vốn nguội hơn do tiếp xúc với môi trường ngoài) sẽ ngưng tụ thành các giọt nước. Các giọt nước này nhỏ ngược trở lại bề mặt viên thức ăn, tạo ra các “điểm nóng” có hoạt độ nước cao (a_w > 0.8), kích thích các bào tử nấm mốc nảy mầm bùng phát hoặc tạo điều kiện cho Salmonella tái tăng sinh nhanh chóng.

3.6. Giai đoạn đóng gói, lưu kho và vận chuyển thành phẩm (Packaging, Storage & Logistics)

• Hệ thống bồn chứa thành phẩm (Finished Product Bins – FP Bins): Tương tự như silo nguyên liệu, các bồn chứa thành phẩm trước cân đóng gói nếu không được xả cạn hoàn toàn (nguyên tắc FIFO – Vào trước Xuất trước) sẽ tích tụ bụi viên và cám nát ở các góc đáy bồn. Phần cám nát này qua thời gian hút ẩm từ không khí sẽ biến thành ổ khu trú vi sinh vật.
• Bao bì đóng gói: Sử dụng bao bì tái sử dụng hoặc bao bì không có lớp lót chống ẩm (PE) có thể làm thức ăn hút ẩm từ môi trường trong mùa mưa hoặc điều kiện độ ẩm không khí cao ở vùng nhiệt đới, tạo điều kiện cho nấm mốc phát triển.
• Quản lý vận chuyển bằng xe bồn (Bulk Trucks): Đối với thức ăn chăn nuôi vận chuyển dạng rời (không đóng bao), xe bồn là một vector truyền bệnh cực kỳ nguy hiểm. Nếu xe bồn sau khi giao hàng tại một trang trại đang nhiễm dịch bệnh (như ASF hoặc Salmonella) quay trở lại nhà máy nhận chuyến hàng mới mà không qua quy trình tiêu độc sát trùng nghiêm ngặt, hệ thống xả của xe sẽ làm nhiễm chéo toàn bộ lô thức ăn sạch của nhà máy. 

4. BIỆN PHÁP KHỐNG CHẾ TÍCH HỢP VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT THỨC ĂN CHĂN NUÔI CÔNG NGHIỆP

Để kiểm soát triệt để các nguy cơ ô nhiễm vi sinh vật, nhà máy sản xuất TACN quy mô công nghiệp phải áp dụng một chiến lược kiểm soát tích hợp, bao gồm ba trụ cột chính: Thiết kế nhà xưởng và Quản lý vận hành (An toàn sinh học); Kiểm soát thông số Kỹ thuật công nghệ; và Can thiệp Hóa – Sinh học.

– Phân vùng cách ly nghiêm ngặt          – Tối ưu hóa Điều chất (CCP)        – Axit hữu cơ (Formic, Propionic)

– Quản lý áp suất khí (Zoning)             – Công nghệ sấy và hút ẩm          – Chất kết hợp độc tố nấm mốc

– Quy trình Vệ sinh (SSOP)                 – Giám sát độ ẩm online              – Phytogenic & Probiotics

Hình 4 – Chiến lược khống chế Vi sinh vật tích hợp

4.1. Biện pháp thiết kế nhà xưởng và quản lý vận hành (An toàn sinh học nhà máy)

An toàn sinh học trong nhà máy TACN công nghiệp phải được tiếp cận tương tự như một nhà máy dược phẩm hoặc một trại chăn nuôi công nghệ cao.

Phân vùng cách ly nghiêm ngặt (Zoning)

Nhà máy phải được chia thành các khu vực kiểm soát an toàn sinh học rõ ràng, ngăn cách tuyệt đối bằng các rào cản vật lý và quy trình kiểm soát nhân sự:

• Khu vực Đen (Khu vực thô/bẩn): Bao gồm trạm cân, bãi hạ hàng nguyên liệu, kho nguyên liệu thô, khu vực nghiền và trộn bột thô. Tải lượng vi sinh vật ở đây là mặc định cao.
• Khu vực Xám (Khu vực chuyển tiếp): Khu vực tháp điều chất và máy ép viên.
• Khu vực Trắng (Khu vực sạch): Bao gồm máy làm nguội, sàng thành phẩm, các bồn chứa thành phẩm, khu vực đóng gói và kho thành phẩm. Nhân sự từ Khu vực Đen tuyệt đối không được bước vào Khu vực Trắng nếu không thay quần áo, bảo hộ lao động và đi qua hố sát trùng giày.

Quản lý hướng dòng khí và áp suất không khí

Để ngăn chặn hiện tượng tái nhiễm qua không khí tại máy làm nguội, hệ thống thông gió của nhà máy phải được thiết kế theo nguyên tắc áp suất dương tại Khu vực Trắng.

• Không khí cấp vào máy làm nguội phải được lấy trực tiếp từ môi trường sạch bên ngoài thông qua hệ thống lọc bụi và màng lọc sơ cấp (Pre-filter), không được lấy không khí từ bên trong lòng nhà xưởng sản xuất bột thô.

• Áp suất không khí tại Khu vực Trắng phải cao hơn Khu vực Đen để đảm bảo bụi mịn chứa Salmonella từ khu bột thô không thể bay ngược sang khu thành phẩm chín.

Thiết lập quy trình vệ sinh chuẩn (SSOP – Sanitation Standard Operating Procedures)

• Vệ sinh khô (Dry Cleaning): Do độ ẩm là chất xúc tác cho vi khuẩn phát triển, việc vệ sinh hàng ngày trong nhà máy TACN phải ưu tiên vệ sinh khô bằng chổi chuyên dụng, máy hút bụi công nghiệp có màng lọc HEPA, và cạo các mảng bám dính. Hạn chế tối đa việc dùng nước rửa sàn trong khu vực máy trộn và máy ép viên, trừ khi có lịch bảo dưỡng tổng thể và có hệ thống sấy khô cưỡng bức ngay sau đó.
• Quy trình xả bo (Flushing): Giữa các lô sản xuất khác nhau (ví dụ: chuyển từ thức ăn gia súc lớn sang thức ăn lợn con, hoặc sau một lô hàng phát hiện nghi nhiễm vi sinh vật), nhà máy phải thực hiện quy trình “xả bo” bằng cách chạy một lượng nguyên liệu trơ (như cám mì hoặc lõi ngô nghiền kết hợp với chất sát khuẩn dạng bột) qua toàn bộ hệ thống máy trộn, băng tải, gầu nâng, máy ép để cuốn sạch các mảng bám tồn dư. Lượng nguyên liệu xả bo này sau đó sẽ được loại bỏ hoặc xử lý nhiệt biệt trữ.

4.2. Biện pháp kiểm soát thông số kỹ thuật và công nghệ nhiệt

Kiểm soát các thông số vật lý trong quá trình sản xuất là biện pháp cốt lõi để duy trì hiệu quả của Điểm kiểm soát tới hạn (CCP).

Tối ưu hóa các thông số điều chất (Conditioning parameters)

Nhà máy cần đầu tư hệ thống điều chất tiên tiến để đảm bảo quá trình pasteur hóa thức ăn đạt hiệu quả tối đa:

• Nhiệt độ mục tiêu: Đối với thức ăn gia cầm (nguy cơ nhiễm Salmonella cao) và thức ăn cho lợn trong vùng dịch bệnh, nhiệt độ điều chất phải được duy trì ổn định ở mức từ 82°C đến 85°.
• Thời gian lưu (Retention time): Sử dụng các buồng điều chất dài (Long-term conditioners) hoặc buồng điều chất hai trục (DDC – Double Differential Conditioner) để kéo dài thời gian lưu của thức ăn trong môi trường nhiệt ẩm lên từ 60 đến 90 giây. Quy trình này đảm bảo tiêu diệt đến 99,99% vi khuẩn đường ruột dạng sinh dưỡng.
• Công nghệ Ép đùn (Extrusion) và Giãn nở (Expander): Đối với các dòng thức ăn cao cấp (thủy sản, thức ăn lợn con), việc sử dụng máy giãn nở (expander) trước khi ép viên giúp tạo ra áp suất rất cao (15–40 bar) và nhiệt độ tức thời lên đến 110–130°C. Công nghệ này biến tính hoàn toàn các yếu tố kháng dinh dưỡng sinh học và bất hoạt toàn bộ các virus bền nhiệt như ASFV.

Quản lý độ ẩm và hoạt độ nước  của thành phẩm

Tiêu chuẩn độ ẩm thành phẩm an toàn là >_ 13,0%.Tuy nhiên, thông số quyết định khả năng nảy mầm của bào tử nấm mốc và sự nhân lên của vi khuẩn chính là Hoạt độ nước. Nhà máy cần kiểm soát sao cho hoạt độ nước của thức ăn thành phẩm luôn dưới 0.65.

• Giám sát độ ẩm Online: Lắp đặt các cảm biến đo độ ẩm bằng tia hồng ngoại hoặc vi sóng ngay tại đầu ra của máy làm nguội để điều chỉnh tự động tốc độ quạt hút và thời gian lưu của viên thức ăn trong máy làm nguội.
• Kiểm soát chênh lệch nhiệt độ: Đảm bảo nhiệt độ viên thức ăn khi ra khỏi máy làm nguội không được cao hơn nhiệt độ môi trường quá 5°C để tránh hiện tượng ngưng tụ ẩm bên trong bao bì hoặc bồn chứa sau đó.

4.3. Biện pháp can thiệp hóa học và sinh học

Khi các biện pháp vật lý và quản lý đạt đến giới hạn, việc sử dụng các chất bổ sung hóa – sinh học là giải pháp bảo vệ chủ động, giúp chống tái nhiễm trong suốt quá trình lưu kho và phân phối đến trang trại.

Sử dụng hỗn hợp các Axit hữu cơ (Organic Acids)

Axit hữu cơ là công cụ kiểm soát vi khuẩn hiệu quả nhất trong TACN dạng bột và viên. Các axit phổ biến nhất bao gồm Axit Formic, Axit Propionic, Axit Acetic, Axit Lactic và các muối của chúng (Ammonium formate, Calcium propionate).

[Axit hữu cơ không phân ly (R-COOH)] → Thấm qua màng tế bào vi khuẩn

↓

(Môi trường nội bào pH ~7)

[Phân ly thành R-COO⁻ và H⁺]

↓

 ↓¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯↓

[H⁺ làm giảm pH nội bào]                           [Gốc R-COO⁻ độc hại]

¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯↓¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

[Tế bào vi khuẩn bị tiêu diệt]

Hình 5- tác động của các a xit hữu cơ diệt khuẩn

– Vi khuẩn tiêu hao năng lượng (ATP) để bơm H⁺ ra ngoài   – Phá hủy cấu trúc DNA/RNA

– Ức chế các enzyme trao đổi chất chuyển hóa   – Rối loạn áp suất thẩm thấu

• Axit Formic và Axit Lactic: Có hoạt tính kháng khuẩn mạnh nhất đối với vi khuẩn Gram âm (Salmonella, coli). Chúng làm giảm pH môi trường thức ăn một cách nhanh chóng, tạo ra rào cản hóa học ngăn chặn sự khu trú của vi khuẩn.
• Axit Propionic: Có hiệu lực ức chế nấm mốc cao nhất bằng cách ức chế enzyme carboxylase của nấm mốc, ngăn chặn sự kéo dài của sợi nấm và sự nảy mầm của bào tử.
• Dạng muối bọc (Buffered/Esterified acids): Để tránh ăn mòn thiết bị kim loại của nhà máy và giảm bớt sự bay hơi mùi nồng trong quá trình ép viên nhiệt độ cao, các nhà sản xuất ưu tiên dùng các dòng axit hữu cơ được ester hóa (như Monoglyceride của axit butyric/propionic) hoặc muối ammonium. Các dạng này chỉ phóng thích hoạt tính khi vào đến đường ruột vật nuôi, đồng thời bảo vệ thức ăn khỏi tái nhiễm trong kho.

Sử dụng chất kết hợp độc tố nấm mốc (Mycotoxin Binders)

Do độc tố nấm mốc cực kỳ bền vững với nhiệt độ (Aflatoxin chỉ bị phân hủy ở nhiệt độ trên 250°C), nên nếu nguyên liệu thô đã bị nhiễm độc tố trước khi đưa vào nhà máy, các biện pháp ép viên nhiệt hoàn toàn vô tác dụng. Giải pháp khống chế là bổ sung các chất hấp phụ độc tố vào máy trộn:

• Chất hấp phụ vô cơ (Khoáng sét): Bentonite, Aluminosilicate (HSCAS), Zeolite. Các khoáng chất này có cấu trúc mạng lưới tinh thể phân lớp với các điện tích bề mặt phù hợp để “bẫy” và liên kết tĩnh điện bền vững với các phân tử độc tố có cực như Aflatoxin trong ống tiêu hóa của vật nuôi, ngăn không cho chúng hấp thu vào máu và đào thải ra ngoài theo phân.
• Chất hấp phụ hữu cơ (Vách tế bào nấm men): Glucomannan chiết xuất từ vách tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae. Dòng chất gắn kết hữu cơ này có cấu trúc dẻo dai, có khả năng hấp phụ các độc tố không cực hoặc ít cực như Zearalenone (ZEA) và DON hiệu quả hơn so với khoáng sét thông thường.

Giải pháp sinh học chống tái nhiễm sinh học (Phytogenics và Probiotics)

• Tinh dầu thảo dược (Phytogenics): Bổ sung các hợp chất chiết xuất từ tự nhiên như Carvacrol (từ tinh dầu húng tây), Thymol (từ cỏ xạ hương), Cinnamaldehyde (từ quế). Các chất này có tính kị nước cao, dễ dàng hòa tan vào màng lipid của tế bào vi khuẩn gây bệnh, làm thay đổi tính thấm của màng, gây rò rỉ các ion nội bào thiết yếu và làm chết vi khuẩn. Tinh dầu thảo dược có ưu điểm là chịu nhiệt khá tốt và tạo mùi thơm kích thích tính thèm ăn của vật nuôi.
• Lợi khuẩn chịu nhiệt (Spore-forming Probiotics): Bổ sung các chủng vi khuẩn sinh bào tử thế hệ mới thuộc chi Bacillus (như Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis). Các bào tử lợi khuẩn này sống sót qua quy trình ép viên nhiệt độ cao. Khi vào ruột vật nuôi, chúng nảy mầm nhanh chóng, cạnh tranh vị trí bám dính và tiết ra các bacteriocin (kháng sinh sinh học tự nhiên) để ức chế sự bùng phát của các vi khuẩn bất lợi như Clostridium perfringens và coli.

5. HỆ THỐNG GIÁM SÁT VI SINH VẬT ĐỊNH KỲ (MICROBIOLOGICAL MONITORING PROGRAM)

Một kế hoạch khống chế vi sinh vật sẽ không thể hoàn thiện nếu thiếu hệ thống kiểm tra, giám sát định kỳ nhằm đánh giá hiệu quả của các biện pháp đã áp dụng. Nhà máy cần xây dựng một quy trình lấy mẫu hệ thống.

KẾT LUẬN

Kiểm soát nguy cơ ô nhiễm vi sinh vật bất lợi trong quy trình sản xuất thức ăn chăn nuôi công nghiệp là một nhiệm vụ toàn diện, mang tính hệ thống và liên tục. Mối nguy không chỉ đến từ tải lượng vi sinh vật ban đầu của nguyên liệu thô mà còn tiềm ẩn ở từng công đoạn chuyển đổi công nghệ trong nhà máy, đặc biệt là rủi ro tái nhiễm sau xử lý nhiệt tại các khu vực làm nguội và đóng gói.

Việc khống chế thành công không thể chỉ dựa vào một giải pháp đơn lẻ. Nhà máy cần phải thiết lập một chiến lược phòng thủ nhiều lớp: lấy việc phân vùng an toàn sinh học nhà xưởng làm nền tảng; lấy việc kiểm soát chính xác các thông số nhiệt ẩm tại buồng điều chất làm trọng tâm cốt lõi; và sử dụng các công cụ hóa – sinh học tiên tiến (axit hữu cơ bọc, chất hấp phụ độc tố phân tử, tinh dầu, lợi khuẩn chịu nhiệt) làm giải pháp bảo vệ chủ động kéo dài. Đồng thời, việc vận hành một hệ thống giám sát vi sinh vật định kỳ nghiêm ngặt theo tiêu chuẩn HACCP và ISO 22000 sẽ giúp doanh nghiệp chủ động nhận diện sớm các xu hướng ô nhiễm, từ đó có các biện pháp hiệu chỉnh kịp thời. Đảm bảo an toàn vi sinh vật trong TACN chính là chìa khóa vàng để nâng cao hiệu quả kinh tế chăn nuôi, bảo vệ an ninh dịch bệnh cho đàn gia súc gia cầm và góp phần phát triển một nền nông nghiệp bền vững, an toàn cho sức khỏe cộng đồng.

PGS.TS. Nguyễn Bá Hiên

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Việt Nam. (2018). Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về thức ăn chăn nuôi – Hàm lượng tối đa cho phép các chỉ tiêu an toàn trong thức ăn chăn nuôi và nguyên liệu sản xuất thức ăn chăn nuôi (QCVN 01-183:2016/BNNPTNT). NXB Chính trị Quốc gia Sự thật.
2. Nguyễn Bá Hiên, Trần Thị Lan Hương, Đạng Hữu Anh, Vũ Thị Ngọc, Cao Thị Phượng (2021) Giáo trình VI SINH VẬT THÚ Y- NXB Học viện Nông nghiệp Việt Nam
3. Nguyễn Thị Hiền, Phan Thanh Kim, Nguyễn Thị Hoà, Le thị Lan Chi (2009)  VI SINH VẬT NHIỄM TẠP TRONG LƯƠNG THỰC, THỰC PHẨM – NXB Bách Khoa, Hà Nội
4. Jones, F. T. (2011). A review of Salmonella contamination in American feed mills. Journal of Applied Poultry Research, 20(2), 193-201.
5. Maciorowski, K. G., Herrera, P., Jones, F. T., Pillai, S. D., & Ricke, S. C. (2007). Effects on poultry and livestock of feed contamination with Salmonella and Mycotoxins. Poultry Science, 86(3), 604-612.
6. Saddler, J. A., & Ricke, S. C. (2020). Biosecurity and mitigating microbiological hazards in industrial feed manufacturing. Animal Feed Science and Technology, 268, 114612.
7. Thomas, M., & van der Poel, A. F. B. (1996). Physical quality of pelleted animal feed: 1. Criteria for pellet quality and effects of processing. Animal Feed Science and Technology, 61(1-4), 89-112.
8. Dee, S., Bauermann, F. V., Niederwerder, M. C., Singrey, A., Clement, T., de Lima, M., … & Petrovan, V. (2018). Survival of African swine fever virus and other swine viruses in simulated international feed ingredients and logistics. PLoS ONE, 13(3), e0194509.
9. Rick, S. C., & Calo, J. R. (Eds.). (2015). Dietary Acids in Animal Nutrition and Feed Safety. Academic Press.
10. FAO/WHO. (2019). Hazard analysis and critical control point (HACCP) system and guidelines for its application in the animal feed industry. FAO Animal Production and Health Manuals, No. 21. Rome.