Producción industrial de carne cultivada e importancia del control de las válvulas
Kieran Bennett, Industry Account Manager de aplicaciones de alimentación y bebidas de Bürkert UK, habla de la importancia de los controles de los biorreactores para aumentar la producción de carne cultivada.
La carne cultivada puede ser una alternativa más respetuosa con el medio ambiente y sin causar daños a los animales.
En la actualidad, la producción se realiza a nivel de laboratorio, y su expansión a niveles industriales podría permitir que este nuevo tipo de alimentos llegara a nuestros supermercados. Para lograrlo, es esencial un control medioambiental preciso del proceso de biorreacción, lo que significa que la regulación del flujo de gas y la temperatura con sistemas de válvulas optimizados será un requisito imprescindible.
La producción de carne cultivada se consigue mediante la agricultura celular. Se obtiene una muestra de células de un animal donante mediante una biopsia físicamente inocua. A continuación, se separan las células miocíticas, las más utilizadas para producir carne cultivada, y se colocan en un medio, como una base de microalgas, rico en los nutrientes esenciales para la reproducción celular. Para que las células alcancen un rendimiento suficiente mediante el cultivo continuo, también es crucial mantener las condiciones ambientales precisas dentro del proceso de biorreacción.
Incremento de la producción
Uno de los principales retos a los que se enfrenta la nueva industria alimentaria es la necesidad de aumentar la producción. Aunque el precio actual de una hamburguesa de carne cultivada es, en teoría, de unos 9 €(1), este valor ha disminuido significativamente desde la producción de la primera hamburguesa cultivada en laboratorio en 2013, que al parecer costó casi 300.000 €(2). El cultivo de carne cultivada sigue siendo a nivel de laboratorio, y antes de que este nuevo alimento pueda llegar al supermercado, el coste de producción debe reducirse aún más.
Empresas como Zeta están desarrollando sistemas para el cultivo de células de carne y pescado con potencial para aumentar la escala de producción con el tiempo. Se necesitan biorreactores y fermentadores a gran escala que puedan crear de manera eficiente mayores rendimientos, además de garantizar un control medioambiental preciso dentro de estos recipientes de cultivo celular, por lo que es fundamental un control preciso del proceso.
Un factor crucial para garantizar que las células iniciales se multipliquen es el control de la temperatura. Si las células no se incuban a una temperatura precisa, morirán. El control de la temperatura sigue siendo fundamental durante todo el proceso de cultivo para optimizar el rendimiento, así como la calidad. Dentro del biorreactor, también es necesario un control preciso de los gases, que garantice la entrada correcta de gases como el oxígeno, así como la disipación del dióxido de carbono y el mantenimiento del nivel de pH necesario. Un entorno estéril también es un requisito previo. La calidad, la cantidad y la seguridad de la producción dependen de la higiene, y la regulación futura también dependerá de ello.
Control de las válvulas
El sistema de válvulas es fundamental para el control del gas y la temperatura en la producción de carne cultivada. Zeta ha desarrollado un sistema de carne cultivada junto con la tecnología de control de flujo de Bürkert que optimiza la dosificación del gas de fermentación. Aunque empresas como Zeta son pioneras en este nuevo campo, en muchos aspectos, la tecnología de control se encuentra ya consolidada. No obstante, los parámetros exactos de modulación de la temperatura y el gas para optimizar el rendimiento celular están aún en fase de desarrollo. En cualquier caso, la producción de carne cultivada está encaminada a implicar biorreactores a escala industrial, controlados por sistemas como los que Bürkert suministra hoy al sector farmacéutico.
Las válvulas de control forman parte integral tanto de la fase inicial de filtración y separación celular como de la fermentación, y la precisión es esencial en todo momento. Zeta, además del desarrollo de la Universidad de Queensland, ha utilizado los controladores de flujo másico de Bürkert para regular la producción de carne cultivada. Estos dispositivos controlan la temperatura y el gas con una precisión de hasta +/-0,3%, y una desviación en la repetibilidad de tan sólo +/-0,1%. Esto, combinado con la posibilidad de controlar volúmenes de flujo tan bajos como 0,005 litros por minuto, garantiza la precisión necesaria para la producción de células a gran escala.
Un sistema de válvulas digitales ayuda a optimizar este nivel de precisión y aumenta la eficacia del control, un aspecto importante para aumentar la producción y minimizar los costes. Normalmente, un biorreactor a escala industrial cuenta con tres o más controladores de flujo másico. El sistema de Bürkert mantiene una unidad de control central que actúa como maestra sobre los dispositivos compatibles, lo que reduce costes y recursos de instalación y gestión. Los controladores de caudal másico se comunican a través de la red digital EDIP de Bürkert, basada en CANopen, principal protocolo del sector de la automoción, elegido por su fiabilidad.
Haciendo realidad la visión
Para garantizar los protocolos CIP, la selección de materiales y el diseño son fundamentales. Para las aplicaciones higiénicas, el acero inoxidable es la referencia, de ahí su prevalencia en el sector farmacéutico. Si bien es crucial para el control de gases, es igualmente importante para el control de temperatura, donde suele utilizarse vapor para regular un biorreactor. A veces se ofrecen válvulas de acero al carbono pintado como alternativa más barata, pero el acero inoxidable es la selección de referencia, gracias a su mayor resistencia a la corrosión, mejor acabado superficial y mayor tolerancia a la temperatura.
El sector de la carne cultivada está a punto de experimentar un claro aumento de la producción, y ello depende de la capacidad de pasar del desarrollo de escala laboratorio al de escala industrial. La modulación de las válvulas es integral y, aunque los parámetros de control precisos están en fase de desarrollo, la base tecnológica necesaria ya existe. Mientras tanto, los fabricantes de control de fluidos como Bürkert siguen afinando el proceso con los innovadores en este nuevo y revolucionario campo.
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