نقطة تحول الأغذية الجديدة

21 يوليو 2025

Novonesis هي أحد الأمثلة على ذلك، وهي شركة عالمية تعمل في مجال الإنزيمات والكائنات الحية الدقيقة. في نبراسكا، سلمت GEA أنظمة المعالجة الحيوية لموقع جديد لإنتاج البروتين النباتي والذي تم تصميمه لتحقيق الكفاءة والنظافة والتشغيل المستمر.
 
وSolar Foods هي مثال آخر، حيث تنتج السوليين – بروتين ميكروبي مصنوع باستخدام الهواء والكهرباء المتجددة. نجحت الشركة في توسيع نطاق إنتاجها الفريد من نوعه للتخمير الغازي، وذلك بفضل تصميم المعالجة وتكامل التكنولوجيا اللاحقة من GEA.

مفاعلات حيوية أفضل: اختراق التروية

مع سعي الشركات إلى توسيع نطاق إنتاج اللحوم المزروعة، يظل هناك تحدٍ محوري: كيف يمكن زيادة إنتاج الخلايا مع ضمان استقرار عمليات المعالجة وكفاءتها من حيث التكلفة؟ وتشكل وظيفية المفاعل الحيوي جوهر هذه المعادلة.

في GEA، يعمل فريق من المهندسين على تطوير المعالجة القائمة على التروية – وهي بديل لطُرق الدفعات والتغذية على أساس الدفعات، وتسمح بكثافة الخلايا والإنتاجية العالية والحصاد المستمر للخلايا. تقول تاتيانا كرامبيتز، رئيسة إدارة التكنولوجيا في وحدة الأغذية الجديدة في GEA: "تظهر دراساتنا ونمذجتنا أن التروية هي المسار لتحقيق القدرة الإنتاجية". "لتحقيق التشغيل المستمر، نجمع بين التحكم الذكي في المعالجة والأداء المثالي للتروية، مما يتيح استراتيجيات الحصاد والتغذية في الوقت المناسب (بشكل جزئي أو مستمر)."
 
أدت هذه الرؤى إلى إطلاق GEA منصة الترويةمن المستوى الأساسي للمشاريع التجريبية المعقمة في عام 2024، بما في ذلك المفاعل الحيوي Axenic P وفاصل Kytero الموجه للاستخدام الفردي. يتيح هذا المزيج الفريد زراعة خلايا عالية الكثافة، بينما يعمل جهاز الطرد المركزي أيضًا على تبسيط عملية حصاد الخلايا المستمرة وتقليل جهود التنظيف والتعقيم.

كما يساهم البحث والتطوير في مجال الأغذية الجديدة على تعزيز مجالات مثل التحكم في عمليات المعالجة (مثل تحسين الخلط)، والتعلم الآلي (لتعزيز العائدات من خلال التخطيط والجدولة الفعالة) وتحسين الكفاءة التشغيلية (من خلال تقليل وقت التوقف وضمان توافر وسائط الإنتاج).

عمليات الأغذية الدائرية الجديدة هي الابتكار القادم

وتقدم GEA رؤية شاملة للأغذية الجديدة بفضل خبرتها الهندسية في سلسلة الإنتاج بأكملها. وتنتقل الشركة إلى ما يتجاوز إعادة النظر في كيفية تصنيع الأغذية – إلى تحدي المنتجين لإعادة هيكلة إنتاجهم، وذلك لتحقيق الكفاءة والاستدامة على المدى الطويل.

ويعتمد هذا النهج الشامل على المعرفة العميقة التي تتمتع بها GEA في مجالات التدفئة والتبريد والمعالجة الحيوية وتحسين المحطات. بدلًا من التوسع التقليدي، تساعد GEA شركات الأغذية والتكنولوجيا الحيوية على تصميم مصانع أكثر ذكاءً – مبنية لتحقيق كفاءة الطاقة والدائرية والأداء في أرض الواقع.

تقول تاتيانا كرامبيتز: "لا تقتصر الكفاءة على الإنتاج فقط". "يتعلق الأمر ببناء أنظمة تعمل بذكاء منذ البداية – مع استعادة الطاقة والأتمتة والمنصات المرنة التي تتكيف مع تطور السوق. ويعني أيضًا استخدام الموارد بحكمة، دون المساس بالجودة أو العائد."

ومن الأمثلة على هذا النهج الشامل: تعاون GEA مع innocent drinks، أول مصنع لإنتاج العصائر والمشروبات المحايدة كربونيًا في العالم، ويقع في روتردام، هولندا. بدلًا من تصميم المصنع أولًا ثم حساب الطلب على الطاقة لاحقًا، قام فريق GEA بتصميم المصنع وفقًا لمتطلباته من الطاقة منذ اليوم الأول. وتكون النتيجة هي منشأة متجددة بالكامل تعمل بالكهرباء الخضراء، يتم فيها التقاط الحرارة المهدرة من التبريد وإعادة استخدامها في مكان آخر داخل دورة المعالجة.

مثال آخر على إزالة الكربون من عالم المشروبات: في عام 2026، ستنتج شركة مشروبات كبرى أول مشروب لها في ما سيصبح أول مصنع جعة محايد كربونيًا في أوروبا – والذي سيعمل أيضًا بأنظمة الطاقة الدائرية من GEA. وعلى الرغم من متطلبات التدفئة والتبريد الكثيفة للتخمير، تقلص مضخات الحرارة من GEA وأنظمة إعادة ضغط البخار الميكانيكية استخدام الطاقة الحرارية بنسبة تصل إلى 90% من خلال استعادة الحرارة المهدرة الناتجة عن التبريد وغلي نقيع الشعير.

تطبيق منطق مصانع الجعة على الأغذية الجديدة

ويرى آدم مينشر، المدير الفني لهندسة البيرة والمشروبات الكحولية في GEA، أن نفس المنطق ينطبق على البروتينات البديلة. حيث يقول: "توفر الأغذية الجديدة بديلًا لما يعتبره الكثيرون الزراعة الصناعية غير المستدامة". "ولكن لا تزال هناك تساؤلات حول مدى الفائدة المناخية التي تقدمها هذه المحطات – خاصةً بالنظر إلى الطاقة اللازمة لتشغيل هذه المحطات. إذا صممناها لتكون مكتفية ذاتيًا من حيث الطاقة ودائرية منذ البداية، فسوف نفتح بابًا جديدًا تمامًا لمستوى أعلى من الكفاءة. لذا، إذا تمكنا من الوصول بمصانع الجعة إلى مستوى صافي الانبعاثات الصفري، فيمكننا فعل الشيء نفسه بالنسبة للتخمير الدقيق."

ويضيف أنه على عكس مصانع الجعة، غالبًا ما تعمل أنظمة الأغذية الجديدة بحمل طاقة أكثر ثباتًا، مما يجعلها أكثر ملاءمة لاستعادة الحرارة.

إعادة التفكير في الحجم: لماذا تتفوق عملية المعالجة على الحجم

بالنسبة لمهندسي GEA، لا يتمثل الهدف في مجرد تقليص البصمة البيئية للغذاء فقط، بل يشمل أيضًا نقل صناعة الأغذية نحو محاكاة منطق الطبيعة نفسها في الإنتاج. كما يوضح مورتن هولم كريستنسن، مدير تطبيقات التكنولوجيا الحيوية: "عملية التمثيل الغذائي الميكروبي تنتج منتجًا؛ ولكنها تطلق أيضًا الماء وثاني أكسيد الكربون – ويمكن التقاط كليهما وإعادة الاستفادة منهما. قد يبدو الأمر وكأنه خيال علمي، لكن هذه هي بالضبط الطريقة التي تسير بها الطبيعة دائمًا."

قبل بضع سنوات فقط، كان الاهتمام بالبروتينات البديلة منصبًا على الحجم في المقام الأول – الانتقال من التجارب المعملية إلى الإنتاج الصناعي. ولا يزال الحجم مهمًا. ولكن اليوم، يزعم العديد من الخبراء أن كفاءة عملية المعالجة قد تكون أكثر أهمية: فالتشغيل المستمر، واستخدام الطاقة بذكاء، وتصميم المفاعل الحيوي بشكل أفضل، كلها عوامل أثبتت أنها أكثر أهمية من مجرد الحجم.

يوضح كريستنسن: "في قطاعات التصنيع الراسخة، غالبًا ما يكون لضبط كفاءة عمليات المعالجة تأثير أكبر بكثير من حيث التكلفة والاستدامة، مقارنةً بمجرد بناء مرافق أكبر". "تحتاج الأغذية الجديدة إلى أكثر من مجرد الفولاذ. فهي بحاجة إلى أنظمة أكثر ذكاءً." 

ويدعم تحليل حديث أجرته McKinsey هذا التحول في التفكير. فبحسب نتائجهم، يمكن أن يحسن تطوير عمليات المعالجة تكلفة السلع المباعة للمكونات المخمرة أكثر من التوسع وحده – بنسبة تصل إلى 60 بالمائة. وفي حين أن مضاعفة حجم المحطة يمكن أن يقلل من تكاليف الوحدة بنسبة تتراوح بين 20 إلى 50 في المائة، فإن تحسين معايير عملية المعالجة – مثل تركيز المنتج، وأداء التخمير، واستقرار السلالة – يمكن أن يقلص تكاليف الوحدة بنسبة تصل إلى 60 في المائة.

من أجل التخمير الدقيق، يشير كريستنسن إلى ثلاثة مجالات تكون فيها عمليات المعالجة ذات ضرورة قصوى: 

مفاعل حيوي واحد أو 25,000 بقرة

قد تنمو الإنتاجية بشكل كبير مع تحسُّن الأداء عبر هذه الأبعاد الثلاثة. "اليوم، قد يستطيع مفاعل حيوي كبير استبدال 2,500 بقرة حلوب من حيث القدرة على إنتاج البروتين. ولكن إذا تقدمت هندسة السلالة والاستقرار وتكنولوجيا المفاعل الحيوي بشكل متوازٍ – كما نتوقع – فإن هذه التآزرات قد تسمح لنفس المفاعل باستبدال 25,000 بقرة."

وما يغذي تفاؤل كريستنسن هو أن جزءًا كبيرًا من البنية الأساسية اللازمة للتخمير الدقيق على نطاق تجاري موجود بالفعل. ويوضح قائلًا "سواء كان الأمر يتعلق بإعداد الوسائط أو التعقيم أو الفصل أو الترشيح أو التنقية أو التجفيف بالرذاذ أو مناولة المسحوق – تغطي مجموعة منتجات GEA بالفعل ما هو مطلوب، وخاصة على الجانب النهائي،" "كما أن المفاعلات الحيوية منتجة للحرارة الصافية. وعند إضافة أنظمة استعادة الطاقة من GEA إلى المزيج، فإن العوامل تصبح أقوى."

نقطة التحول قادمة

التكنولوجيا والاقتصاد والضرورات الاجتماعية تتوافق مع بعضها البعض. يرى كريستنسن ظهور نقطة تحول جديدة في قطاع الأغذية ــ ويحدث معها تغيير في قوة الصناعة. "يتم حل الاختناقات النهائية. الشركات التي تسيطر على سلالات الإنتاج القوية سوف تتولى الريادة. وخاصةً تلك التي تملك سلالات مستقرة وجاهزة للتوسع – فهي تتمتع بميزة كبيرة."

رسالته لا تتعلق بالحذر. بل تتعلق بالتوقيت. "لم يغادر قطار الأغذية الجديدة المحطة بعد. ولكن عندما يحدث هذا، سيحدث بسرعة."