DDE — Máximo rendimiento con carne cultivada
Crecimiento cultivado — La colaboración con DDE
La demanda de carne para la alimentación no decae y sigue creciendo. Las consecuencias para el medio ambiente son evidentes. La carne cultivada sobre la base de células animales representaría una alternativa prometedora una vez que se pueda producir de manera rentable. Para conseguirlo, se requieren unas condiciones de fermentación perfectamente controladas y procesos con control inteligente. Una respuesta la proporciona D.D. Enterprises (DDE) de Pune (India) que, gracias a su larga experiencia con biorreactores, establece un nuevo estándar en la producción de Smart Proteins.
En la vanguardia
La producción cárnica convencional repercute fuertemente en el clima y la biodiversidad. Por este motivo, un creciente número de fabricantes se están dedicando a la producción de carne cultivada que evita estos problemas. El cultivo se realiza a partir de células animales con la ayuda de biorreactores, un procedimiento que, hasta la fecha, se utiliza principalmente en la industria biofarmacéutica. La empresa DDE con sede en Pune, India, está especializada en el desarrollo, la construcción, la puesta en marcha y la cualificación de skids de proceso estériles para la industria biofarmacéutica. Los más de 600 talentosos investigadores, ingenieros, técnicos, diseñadores y especialistas en tecnología de la empresa suministran soluciones de biorreactores fiables a las principales empresas biofarmacéuticas en todo el mundo. Con la experiencia acumulada en 46 años y un balance de éxito de más de 1000 proyectos realizados, DDE realiza ahora una labor pionera en el desarrollo de soluciones de Smart Proteins rentables para la pujante industria de nuevos alimentos.
«Con la ayuda de Bürkert hemos podido reducir el tiempo de comercialización habitual en un 67 %.»
Avanzando rápidamente hacia la meta
Para una startup en California, los expertos de DDE desarrollaron unos biorreactores de siembra con una capacidad de 20, 200 y 2000 litros, así como un biorreactor de producción con un volumen de 10 000 litros. «Actualmente, este biorreactor es uno de los más grandes del mundo en la industria de nuevos alimentos», explica Ajay Dubey, gerente de DDE. Pero no solo impresionan sus dimensiones. También el tiempo de producción de solo 6 meses no tiene rival. Lo habitual son 16-18 meses: «Con la ayuda de Bürkert hemos podido reducir el tiempo de comercialización en un 67 %. Ni siquiera nuestro cliente creía que fuera posible, también porque ninguna otra empresa del mundo se embarcó en conseguir este periodo de producción tan corto. En este caso, no se buscaba una solución estándar. Los diagramas de flujo de tuberías e instrumentos se tuvieron que desarrollar desde cero», explica Dubey los retos que se presentaron, y añade: «La configuración, la calibración y el funcionamiento sencillos de los productos Bürkert también nos permitió realizar de manera muy eficiente la prueba de aceptación de fábrica.»
Elevada presión de costes
Desde el punto de vista técnico, la fermentación en biorreactores tampoco presenta un problemas con Smart Proteins. Sin embargo, los precios que supone actualmente la fabricación de carne cultivada aún son, con mucho, demasiado altos, según explica el gerente: «Hablamos aproximadamente de una factor 50 en comparación con la carne procedente de la producción convencional. Por lo tanto, el enfoque de todo el sector se dirige en lograr producir carne cultivada de manera mucho más eficiente.»
Es por esto que los fabricantes están buscando desesperadamente nuevos planteamientos de solución para aumentar el rendimiento de productos. Pero también se necesita optimizar el coste de fabricación de los mismos biorreactores para hacer accesible la carne cultivada a un público más amplio. «En la actualidad, los biorreactores se construyen según los estándares de la industria biofarmacéutica. Estos pertenecen a los más altos que existen. En cambio, para los Smart Proteins se aplican los requisitos del ámbito alimentario. Por esto debemos definir los procesos y conceptos de una manera muy distinta que hasta ahora», comenta Dubey el trasfondo de la cuestión.
«Con Bürkert hemos realizado un margen de ajuste de 2000 a 1 en la alimentación de gas. Esto proporciona una gran flexibilidad a nuestros clientes.»
El reto de la escalabilidad
No obstante, en este contexto se presenta la dificultad de que la industria de nuevos alimentos todavía es un sector relativamente nuevo y que los estándares y la experiencia, tal como se conocen, por ejemplo, de la industria farmacéutica, aún no están disponibles en una medida comparable. «Muchas cosas se tienen que determinar todavía por la vía experimental. Para este fin se requieren soluciones escalables. En este aspecto, los productos Bürkert son insuperables», se entusiasma el gerente de DDE. Por ejemplo, el caudal de gas óptimo para alcanzar el máximo rendimiento posible en la producción todavía se estaba desarrollando. Por este motivo se buscaba una solución de regulación de gas con un intervalo de ajuste amplio que pudiera mantener el caudal en un valor exacto en todos los tamaños de reactor distintos, incluso con unos flujos volumétricos extremadamente reducidos. Es por esto que se utilizan Mass Flow Controllers (MFC) compactos y calibrables del tipo 8741 para la regulación precisa de los gases del fermentador. «Habitualmente trabajamos en los biorreactores con unos caudales de gas de hasta un 70 % o un coeficiente de flujo de gas de 1-2 vvm. En el presente proyecto hemos hecho posible que nuestro cliente pudiera alcanzar unos coeficientes tan bajos como 0,1 vvm. Esto representa un nivel nunca visto hasta la fecha en este sector», dice Ajay Dubey. Para este fin, DDE utilizó dos circuitos de control de gas paralelos. Un algoritmo desarrollado específicamente por Bürkert elige el circuito de control adecuado en función del caudal necesario.
Además, la excelente precisión de medición y repetibilidad de los MFC asegura que una fórmula se pueda reproducir de manera fiable en cuanto se base en una proporción de mezcla optimizada adecuadamente.
Dosificación higiénica de nutrientes
Del suministro seguro y continuo de nutrientes se encarga una solución de sistema compacta y ligera, compuesta por el caudalímetro FLOWave tipo 8098 y la válvula reguladora Tipo 2380 con posicionador. También en este caso, el cliente exigió una gran variedad con unos caudales de entre 1 y 100 l/min. La solución elegida permite una dosificación precisa incluso con caudales muy bajos y, gracias a la aptitud para CIP/SIP, un funcionamiento higiénicamente seguro, según explica el gerente de DDE: «En comparación con las bombas peristálticas, esta solución es robusta y mucho más fácil de limpiar. Hablamos de más de un millón de líneas celulares. En este caso, una excelente capacidad de limpieza resulta decisiva. Los bloques y las válvulas de membrana de Bürkert poseen un diseño absolutamente estéril y no muestran espacios muertos. En consecuencia, nuestro cliente es capaz de producir nuevos lotes de manera más rápida y sin exponerse a contaminaciones cruzadas.»
Crecimiento celular fiable
Para evitar que el proceso de cultivo celular se interrumpa en caso de un posible fallo de un instrumento de análisis, DDE ha desarrollado conjuntamente con Bürkert una solución redundante. «Las amplias posibilidades de comunicación de los productos Bürkert resultan muy útiles en este contexto. Nos permiten reaccionar con mayor rapidez a cambios no deseados y aumentar la calidad del proceso.»
Optimización conjunta
En una colaboración transparente y honesta entre iguales, DDE y Bürkert han conseguido juntos un avance impresionante para el escalado de procesos de producción de nuevos alimentos. Y la colaboración continúa, para encontrar unas soluciones aún más eficientes que permita que la industria de nuevos alimentos siga creciendo. Ajay Dubey afirma: «La industria cárnica está buscando unas alternativas más económicas y sostenibles a los biorreactores convencionales. Junto con Bürkert estamos investigando posibilidades para optimizar circuitos de control que cumplan los requisitos de la aplicación y permitan la automatización más eficiente de los procesos. Tenemos unos proyectos muy ambiciosos para el futuro.»
