Poptávka po mase pro výživu je trvalá – a navíc neustále roste. A důsledky pro životní prostředí jsou evidentní. Kultivované maso na bázi živočišných buněk by bylo slibnou alternativou, pokud by se dalo vyrábět ekonomickým způsobem. Aby se to podařilo, jsou nezbytné dokonale kontrolované podmínky fermentace a inteligentně řízené procesy. Odpověď přináší D.D. Enterprises (DDE) z Pune (Indie) – společnost, která díky svým dlouholetým zkušenostem s bioreaktory nastavuje nová měřítka ve výrobě inteligentních proteinů.
V první linii
Konvenční produkce masa má velký dopad na klima a biologickou rozmanitost. Stále více producentů se proto zaměřuje na výrobu kultivovaného masa, s nímž tyto dopady nejsou spojeny. Kultivuje se z živočišných buněk pomocí bioreaktorů – proces, který se dosud používal hlavně v biofarmaceutickém průmyslu. Společnost DDE se sídlem v indickém Pune se specializuje na vývoj, konstrukci, uvedení do provozu a kvalifikaci sterilních procesních skidů pro biofarmaceutický průmysl. Více než 600 talentovaných výzkumných pracovníků, inženýrů, techniků, konstruktérů a technologických specialistů společnosti již dodalo spolehlivá řešení bioreaktorů předním biofarmaceutickým společnostem po celém světě. Díky 46 letům zkušeností a více než 1 000 úspěšně dokončených projektů je nyní společnost DDE průkopníkem ve vývoji nákladově efektivních inteligentních proteinových řešení pro rostoucí New Food průmysl.
Rychle k cíli
Pro startupovou firmu v Kalifornii vyvinuli odborníci ze společnosti DDE bioreaktory s kapacitou 20, 200 a 2 000 litrů a také výrobní bioreaktor s kapacitou 10 000 litrů. „Tento bioreaktor je v současné době v oblasti New Food průmyslu jedním z největších na světě“, vysvětluje Ajay Dubey, generální ředitel společnosti DDE. Působivý však není jen z tohoto hlediska. Bezkonkurenční je také doba výroby pouhých 6 měsíců. Obvyklá doba je totiž 16–18 měsíců: „S podporou společnosti Bürkert se nám podařilo zkrátit dobu uvedení na trh o 67 %. Ani náš zákazník nevěřil, že je to možné – mimo jiné proto, že žádná jiná společnost na světě nebyla ochotna se zavázat k tak krátkému výrobnímu času. Přitom jsme nehledali standardní řešení. Schéma potrubí a blokové schéma přístrojů muselo být kompletně přepracováno“, vysvětluje Dubey a dodává: „Díky jednoduché konfiguraci, kalibraci a obsluze produktů Bürkert jsme mohli velmi efektivně provést i závěrečný Factory Acceptance Test.“
Velký tlak na náklady
Z technického hlediska není fermentace v bioreaktorech problémem ani u inteligentních proteinů. Ceny, za které lze v současné době produkovat maso z farem, jsou však stále příliš vysoké, vysvětluje generální ředitel: „Mluvíme o padesátinásobku konvenčně vyráběného masa. Celé odvětví se proto zaměřuje na to, aby bylo možné vyrábět kultivované maso mnohem efektivněji.“
Výrobci proto zoufale hledají nová řešení, jak zvýšit výtěžnost produktů. Aby však bylo kultivované maso dostupnější, je třeba optimalizovat i výrobní náklady samotných bioreaktorů. „Bioreaktory jsou dnes vyráběny podle standardů biofarmaceutického průmyslu. Patří k těm nejpřísnějším vůbec. Pro inteligentní proteiny platí požadavky potravinářského sektoru. Proto musíme definovat procesy a koncepty zcela jinak než dříve“, vysvětluje Dubey důvody.
„S podporou společnosti Bürkert se nám podařilo zkrátit obvyklou dobu uvedení na trh o 67 %.“
Náročné škálování
Problém je však v tom, že New Food průmysl je stále relativně novým odvětvím a normy a empirické hodnoty, které známe například z farmaceutického průmyslu, nejsou dosud ve srovnatelné míře k dispozici. „Mnohé je ještě třeba experimentálně zjistit. Proto jsou žádaná škálovatelná řešení. A v tom jsou produkty Bürkert bezkonkurenční“, říká s nadšením generální ředitel společnosti DDE. Například optimální průtok plynu pro dosažení nejvyššího možného výtěžku produktu se stále vyvíjel. Z tohoto důvodu bylo zapotřebí řešení regulace plynu s odpovídajícím vysokým regulačním rozsahem, které by udržovalo přesný průtok pro všechny různé velikosti reaktorů, a to i při extrémně nízkých průtocích. Pro přesnou regulaci fermentačních plynů se proto používají kompaktní, regulátory hmotnostního průtoku (MFC) typu 8741, které lze kalibrovat. „Obvykle pracujeme s bioreaktory s průtokem plynu až 70 % nebo s koeficienty průtoku plynu 1–2 vvm (objem vzduchu na objem kultivačního média/minutu). V tomto projektu jsme našemu zákazníkovi umožnili dosáhnout koeficientů až 0,1 vvm (objem vzduchu na objem kultivačního média/minutu). To je v tomto odvětví nebývalá úroveň“, říká Ajay Dubey. Společnost DDE k tomu použila dva paralelní regulační okruhy plynu. Algoritmus speciálně vyvinutý společností Bürkert vždy vybere vhodný regulační obvod v závislosti na požadovaném průtoku.
Vynikající přesnost měření a opakování MFC také zajišťuje, že recepturu lze spolehlivě reprodukovat, jakmile se jako základ použije vhodně optimalizovaný směšovací poměr.
Hygienické dávkování živin
Prostorově úsporné a lehké systémové řešení sestávající z průtokoměru FLOWave typu 8098 a regulačního ventilu typu 2380 s polohovacím zařízením zajišťuje nepřetržité spolehlivé dávkování živin. I zde zákazník požadoval široký rozsah průtoků mezi 1 a 100 l/min. Zvolené řešení umožňuje přesné dávkování i při velmi nízkých průtocích a díky možnosti CIP/SIP hygienicky bezpečný provoz, vysvětluje generální ředitel DDE: „Ve srovnání s peristaltickými čerpadly je toto řešení robustní a mnohem snadněji se čistí. Mluvíme o více než jednom milionu buněčných linií. Rozhodující je zde vynikající čistitelnost. Bloky a membránové ventily Bürkert mají absolutně sterilní design a nemají žádné mrtvé prostory. Díky tomu může náš zákazník rychleji vyrábět nové šarže bez rizika křížové kontaminace.“
Spolehlivý buněčný růst
Firma DDE vyvinula společně se společností Bürkert redundantní řešení, které zajišťuje, že se proces kultivace buněk nepřeruší ani v případě výpadku zařízení pro analýzu. „Proto jsou velmi užitečné rozsáhlé komunikační možnosti výrobků Bürkert. Umožňuje nám to rychleji reagovat na nežádoucí změny a zlepšovat kvalitu procesů.“
Společná optimalizace
V transparentní a otevřené spolupráci jako rovný s rovným dosáhly společnosti DDE a Bürkert společně působivého průlomu v oblasti škálování New Food výrobních procesů. Spolupráce pokračuje s cílem najít ještě efektivnější řešení, díky nimž může New Food průmysl nadále růst, potvrzuje Ajay Dubey: „Masný průmysl hledá nákladově úspornější a udržitelnější alternativy ke konvenčním bioreaktorům. Společně se společností Bürkert zkoumáme způsoby optimalizace regulačních okruhů, které splňují požadavky použití a zefektivňují automatizaci procesů. Do budoucna máme ambiciózní plány.“
