Mit den Fortschritten der Lebensmittelindustrie bei der Herstellung alternativer Proteine gewinnen hocheffiziente Produktionsmethoden zunehmend an Bedeutung. Als Vorreiter kann die Perfusionstechnologie die Zellkultivierung und Präzisionsfermentation für neuartige Lebensmittel produktiver und ressourceneffizienter machen. Diese Verbesserungen sind entscheidend, um die Produktion alternativer Proteine skalierbarer und kostengünstiger zu machen. Gea präsentiert diese neue Technologie auf der Anuga Foodtec, eingebettet in eine Perfusionsplattform bestehend aus dem Bioreaktor Gea Axenic P und dem Einweg-Separator Gea Kytero, die speziell für aseptische Pilotprojekte entwickelt wurde.
Die Perfusionstechnologie trennt Zellen von der verbrauchten Nährlösung und erhöht so die Dichte lebender Zellen sowie die Produktivität. „Wir sehen in der Perfusion eine der aussichtsreichsten Technologien, weil sie die Produktionskosten für alternative Proteine an ganz verschiedenen Stellen senkt“, sagt Tatjana Krampitz, Leiterin des Technologiemanagements New Food, Gea. „Aktuell benötigt der Markt vor allem schnell einsatzbereite, zuverlässige Pilotanlagen, die industriellen Standards entsprechen. Unsere Einwegseparatoren ermöglichen es gerade Startups, unter sterilen Bedingungen zu arbeiten und so eine große Herausforderung zu bewältigen.“ In Zukunft verspricht die Wiederaufbereitung von Medien, die durch Perfusion abgetrennt wurden, eine noch effizientere und nachhaltigere Produktionsweise.
Um ein gesundes und hohes Zellwachstum in Bioreaktoren zu stimulieren, müssen wachstumshemmende Metaboliten wie Ammonium und Laktat aus dem Nährmedium entfernt werden. Mit Hilfe der Perfusionstechnologie kann ein Teil der verbrauchten Nährlösung kontinuierlich steril abgetrennt werden. Die konzentrierte Zelllösung wird in den Bioreaktor zurückgeführt, während das abgezogene Medium durch frisches, nährstoffreiches Medium ersetzt wird. Dieses Verfahren hält die Kulturen dauerhaft unter optimalen Wachstumsbedingungen und sichert eine reproduzierbare Produktqualität. Dies ist ein wichtiger Aspekt für die behördliche Zulassung neuartiger Lebensmittel. Insgesamt verbessert die Perfusion die Produktivität und Zelldichte im Vergleich zu herkömmlichen Batch- und Fed-Batch-Verfahren deutlich.
Der Einweg-Separator Gea Kytero ist ein wesentlicher Bestandteil der Perfusionsplattform von Gea. „Für Startups, die ihre Produktideen mit eigenen Zelllinien erst validieren müssen, ist der kytero ein Schlüssel zum Erfolg“, ergänzt Rüdiger Göhmann, Product Manager Pharma/Chemicals/New Food, Business Unit Separators, bei Gea. „Diese Unternehmen verfügen noch nicht über die für eine ausgefeilte Prozessinfrastruktur erforderlichen Reinigungs- und Sterilisationsmöglichkeiten. Dabei ist aseptisches Arbeiten entscheidend für zuverlässige Ergebnisse. Unser Einmalseparator hingegen kommt ohne SIP- und CIP-Verfahren aus.“ Der bereits in der Pharmaindustrie etablierte Gea Kytero schließt diese Entwicklungslücke.
Tatjana Krampitz unterstreicht die Bedeutung der Perfusionstechnologie für eine nachhaltigere Produktion alternativer Proteine: „Würden wir die Nachfrage nach Produktionskapazitäten für New Food 1:1 in konventionelle Prozesslinien umsetzen, stünden wir vor enormen Anlagen. Durch Perfusion können wir Zellen auf viel kleinerem Raum wachsen lassen. Langfristig ist diese Technologie wegweisend, um die Größen von Bioreaktoren und damit den Verbrauch von Edelstahl sowie von Nähr- und Reinigungsmedien zu reduzieren.“ Experten schätzen, dass die Perfusion ein Zehntel der Größe von Prozesstechnologien einsparen könnte, sowohl bei Bioreaktoren als auch bei Medien und Platzbedarf.
Für Gea ist die Perfusion ein wichtiges Gebiet für den gesamten Up- und Downstream-Prozess. Da sowohl die Bioreaktoren als auch der Materialfluss kontinuierlich über die gesamte Prozesskette laufen, wird auch die Anlagenauslastung verbessert. Darüber hinaus bietet diese Technologie ein großes Potenzial für die Wiederaufbereitung der Medien, die einen erheblichen Kostenfaktor bei der Herstellung von New Food und damit der Endprodukte darstellen. Die Wiederverwendung und Aufreinigung der Medien wäre ein wesentlicher Meilenstein auf dem Weg zur Preisparität zwischen konventionellen und neuartigen Lebensmitteln.
