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Fachbeitrag: Expertise für XXL-Fermenter: Öl aus Mikroalgen

27. September 2022 von Andreas Pompenig Fachbeitrag, Forschung & Entwicklung, Produkte, Prozess Expertise, ZETA News

Lebensmittelbranche im Wandel

Globale Herausforderungen treiben den Wandel in der Lebensmittelbranche. Wie können zukünftig Bestandteile einer hochwertigen Ernährung auf nachhaltige Art und Weise produziert werden? Öle aus Mikroalgen sind eine Antwort auf diese Herausforderung.

Die Erforschung und Entwicklung innovativer und markttauglicher Produktionstechnologien für nachhaltige und zugleich hochwertige Lebensmittel ist weltweit voll im Gange. Durch den Einsatz und die Weiterentwicklung von Fermentationsprozessen zur Gewinnung „alternativer Proteine“ und anderer Lebensmittelbestandteile wird bereits heute ein wertvoller Beitrag zur sicheren und nachhaltigen Ernährung der Weltbevölkerung geleistet.

Novel Food: Antworten auf den Trend zur gesunden und nachhaltigen Ernährung

Das wachsende Augenmerk auf eine gesunde und nachhaltige Ernährung führt zu einem beachtlichen Eifer beim Entwickeln neuartiger Lebensmittel. Zum aktuellen „Healthy Food“-Trend gehören beispielsweise exotische Pflanzenteile wie Chiasamen und Noni-Früchte, aber auch essbare Insekten und Algen. All diese neuartigen Lebensmittel, die in Europa vor dem Jahr 1997 nicht üblich waren, fasst die Europäische Union unter dem Begriff „Novel Food“ zusammen. Sie benötigen – im Gegensatz zu traditionellen Lebensmitteln – eine Zulassung, bevor sie auf den Markt kommen.

Lebensmittelbranche im Wandel - Novel Food aus dem Fermenter

Algenöl aus Mikroalgen wird ebenfalls den neuartigen Lebensmitteln zugeordnet. Dieses stammt aus gezüchteten Mikroalgen wie Ulkenia oder Schizochytrium. Im Öl enthalten sind die langkettigen Omega-3-Fettsäuren Docosahexaensäure (DHA) und Eicosapentaensäure (EPA), welche für den Körper direkt verfügbar, gut nutzbar und daher besonders wertvoll sind.

Die lebensnotwendigen Omega-3-Fettsäuren DHA und EPA kommen sonst nur in fettreichen Meeresfischen wie Lachs, Sardine oder Makrele vor. Pflanzenöle, wie Raps-, Lein-, Walnussöl, hingegen enthalten nur deren Vorstufe, Alpha-Linolensäure, aus der der menschliche Körper nur geringe Mengen an DHA und EPA bilden kann. Als alternative Quelle sind Algenöle somit besonders wertvoll für Menschen, die sich vegan oder vegetarisch ernähren oder aus ökologischen Gründen keinen Fisch verzehren möchten.

Effiziente Produktion im Fermenter

Lebensmittelproduzenten, die sich biotechnologischer Produktionsmethoden wie der Präzisionsfermentation oder der Anzucht von Mikroalgen zur Ölgewinnung widmen möchten, stehen vor einer Reihe von Herausforderungen. Wie kann die effiziente Produktion in dem komplexen, exakt zu regulierenden System Produktionsbioreaktor gelingen? Hier ist jede Menge Prozessexpertise gefragt – und genau diese kann ZETA als erfahrener Partner beisteuern!

Joint Venture mit Bühler

Diese Kompetenz und Erfahrung wurde nun in einem Joint Venture mit dem Schweizer Technologieunternehmen Bühler gebündelt. Das neue Unternehmen, Eridia, wird Anlagen für die Lebens- und Futtermittelbiotechnologie entwickeln, vor allem in den Bereichen Präzisionsfermentation und zelluläre Landwirtschaft.

ZETA entwickelt 130 m³-Fermenter zur Produktion von Algenöl

Ein Schweizer Lebensmittelkonzern vertraute auf die Expertise von ZETA und gab ein Konzeptdesign für einen Fermenter in Auftrag. Das Arbeitsvolumen des Behälters sollte stolze 130 m³ betragen, um im großen Maßstab Mikroalgen zur Ölgewinnung anzüchten zu können. Die Medienversorgung und -anbindung waren ebenfalls Teil der Konzeptstudie.

Herausforderung - Größe des Behälters

Wie bei allen biotechnologischen Produktionsprozessen galt es, optimale Bedingungen für das Wachstum zu schaffen. Eine Herausforderung war dabei die Größe des Behälters, da hier starke Skalierungseffekte zum Tragen kommen. Die Wassersäule im Behälter ist über zehn Meter hoch. Dies hat zum Beispiel Einfluss auf die Größe der zu verteilenden Luftblasen und weitere wichtige Prozessparameter.

Florian Krainer | Deputy Corporate Head of Project Development

Es ist stets eine besondere Herausforderung, so große Behälter zu skalieren. Es sind noch relativ wenige Vergleichsgrößen verfügbar, an die wir uns dabei halten können. Hier kommt uns jedoch unsere Erfahrung im Pharmabereich mit großen Bioreaktoren zugute – dadurch sind wir in der Lage, Skalierungseffekte gut abzuschätzen.

Process Engineering Specialist Florian Krainer
Portfolio Manager Business Line Customised Systems

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Umfassende Kundenunterstützung

Im Rahmen der Konzeptstudie wurde eine passende Behältergeometrie vorgeschlagen, dazu ein Standardrührwerk mit besonders schonendem Design in Bezug auf Scherkräfte und ein Sparger zur Begasung entwickelt. Speziell Wert gelegt wurde auch auf hygienische Aspekte, wie die Reinigbarkeit des Systems. Der Kunde erhielt ein konzeptionelles Fließbild und eine Medienliste, sowie ein Standarddokument zur Behälterspezifikation. Außerdem leistete ZETA bei der Ermittlung der optimalen Begasungsrate und Rührgeschwindigkeit Unterstützung.

Fokus Prozesssicherheit

Die Sicherstellung des aseptischen Prozesses und aller qualitätsrelevanten Produktparameter stehen bei ZETA immer im Fokus der Anlagenplanung. Lebensmittelsicherheit und hygienisches Design haben höchste Priorität.

Wir können wertvolle Unterstützung leisten für Unternehmen, die sich den Herausforderungen der Produktion von neuartigen Lebensmitteln mittels Fermentationsprozessen stellen möchten. Dabei profitieren diese von Engineering auf höchstem Niveau und ZETAs Expertise im Bereich der Skalierung von Laborprozessen hin zum Pilot- und Industriemaßstab.

Ansprechpartnerin: Claudia Neuhold
Managing Director ERIDIA

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