益生菌能够促进肠道健康，改善免疫系统，降低患病风险，人们对健康的关注日益提高，对益生菌产品的需求也越来越大，这对益生菌生产企业既带来了机遇，也带来了挑战。当前益生菌生产企业面临着两大主要难题——1、如何提升益生菌产品的活菌数；2、如何提升益生菌的生产效率并降低成本。楚天科技基于市场需求自主研制的全新液氮制粒机，突破益生菌生产的传统冻干工艺，攻克益生菌生产的技术难题，并在应用实践中取得很好效果，突破益生菌的活菌数上限，提升了益生菌的品质。
益生菌生产传统冻干工艺的难题
益生菌生产的传统冻干工艺是将益生菌液直接放置在冻干机板层或冻干托盘上，通过制冷系统进行冷冻、真空干燥，以最大限度地保存益生菌的活性及稳定性。目前，大多数益生菌生产企业依然采用传统的冻干工艺生产，但这种生产方式面临以下挑战：
益生菌原液固含物比例较高，冻干后硬度高、易结块、易粘盘，破碎难度大、出料难度大、效率低下、收率不高（出料后残留量5%～10%）。
传统的冻干工艺是将原液物料装载在翻边板层或冻干托盘上进行预冻，冻结成一块整体后进行升华干燥，其升华表面只用上表面，升华过程由上向下逐层完成，升华表面较小、升华周期较长。
益生菌原液对温度非常敏感，在冻干的各环节中活菌数不断下降。在预冻阶段，原液从常温降温至-45℃，一般需要2小时，菌体会出现大量损伤失去活性。在升华干燥过程阶段，需要将升华温度升到20℃以上，菌体同样会大量损伤失去活性。因此，传统冻干工艺对益生菌活性的保存效率较差、产品的活菌数降低。
为了应对这些挑战、解决这些问题，楚天科技自主开发连续式液氮制粒机，配合楚天科技全自动冻干机使用，提升益生菌的生产效率、收率、产品的活菌数。
液氮制粒机在益生菌冻干中的应用
连续式液氮制粒机主要用于益生菌生产冻干工序的前段工序，是将益生菌原液通过滴液系统制成液滴，滴入循环液氮流道中随液氮一起流动，流动过程中使其在3～4秒内迅速冻结成固体益生菌球，然后通过筛网实现益生菌球和液氮的快速分离，获得益生菌球，再通过低温隧道将制好的益生菌球粒转运至冻干机箱内完成真空干燥。
液氮制粒系统
楚天科技TK-LYOBEADS连续式液氮制粒机
楚天科技自主研制的TK-LYOBEADS连续式液氮制粒机主要包含制粒系统、液氮循环系统、洁净系统和自动控制系统，通过将需要冻干的物料快速冷冻成均匀颗粒，可将冻干机内完成的耗时较长的预冻过程，替换为液氮快速制粒冷冻。
楚天科技这一创新设备所有保温层均应用真空绝热技术，能为物料提供稳定的低温环境保护，可确保物料在冷冻制粒中的稳定性、完整性和可控性，同时制球粒过程中无机械剪切动作，对物料（细胞/蛋白/益生菌等）无物理切割损伤。
楚天科技TK-LYOBEADS液氮制粒机
楚天科技TK-LYOBEADS液氮制粒机适用于从前期工艺研发至中等规模批次的生产，拥有3种型号。
楚天科技TK-LYOBEADS液氮制粒机型号参数
通过滴液系统，均匀制成粒径在3～5mm的液滴，速冻成固体球粒，替代冻干的预冻工序，相比于传统冻干工艺，连续式液氮制粒机在益生菌生产方面具有重要优势：
1、快速冷冻，活菌率高
活菌原料与超低温液氮直接接触，温差大，降温快，溶液内冰晶成型细腻，益生菌被瞬间冷冻后，对细胞的物理损伤变小，与传统冻干相比，益生菌活菌率可提高20～40%。
2、比表面积增大，冻干周期缩短
液氮制粒成球后，表面蒸发面积是传统冻干的15倍，极大提升了冻干升华效率，缩短冻干周期，一般可缩短30～50%。
3、球体直径小，冻干品质好
传统冻干方式，物料厚度大（一般为10～15mm），升华干燥阻力大，容易导致原液塌陷、升华不均一等冻干缺陷；液氮制粒+冻干的方式升华阻力小，不易塌陷，冻干后物料外观一致性好，产品含水率均匀。
4、颗粒均匀，不粘板层，收率高
配套多种规格滴头，实现快速拆装更换，采取蠕动泵实现液体输送，适用不同性质的料液，保证制粒速率的同时，维持颗粒均匀，冻干后颗粒维持球状，不存在粘板层的现象，出料效率高，收率非常高（一般99%以上）。
样品颗粒
5、综合能耗降低
采用液氮预冻+真空干燥方式，代替压缩机预冻+真空干燥，按产出相同有效活菌数计算，综合能耗降低15～23%。
6、连续式液氮制粒冻干整体解决方案
楚天科技提供液氮制粒冻干整体解决方案，配套提供液氮隧道、自动进料托盘和真空冻干机，实现益生菌液氮制粒冻干一站式解决方案服务。
楚天科技液氮制粒冻干整体解决方案
楚天科技TK-LYOBEADS液氮制粒机
使用液氮制粒冷冻技术有效提升益生菌活菌率，延长保存期限，可为益生菌生产企业带来更多商机、创造更大效益。生物技术不断进步，液氮冷冻技术应用前景将会越来越广泛，将成为益生菌、酶、细胞、蛋白等领域生产和应用的重要手段。
