Il punto di svolta del New Food
21 luglio 2025
Pesce coltivato. (Foto: Arye Elfenbein/ CC BY)
Le proteine alternative sono promettenti, ma la loro produzione è ancora costosa. La risposta più comune è che un aumento della scala di produzione risolverà il problema. Ma se la soluzione fosse in realtà quella di migliorare, anziché crescere? Da processi più efficienti e ad alto rendimento al riciclo del calore residuo, gli ingegneri stanno ridefinendo i metodi di produzione alimentare.
Nonostante tutta l'attenzione riservata negli ultimi anni alla carne coltivata e alla fermentazione di precisione, la vera trasformazione inizia ora. A portare avanti il processo non sono solo imprenditori ma anche ingegneri che stanno aprendo la strada alla fase successiva: la diffusione su larga scala di nuovi alimenti grazie a bioreattori più efficienti, linee cellulari più stabili e sistemi energetici più intelligenti. Si tratta di un passaggio dalla fase di innovazione a quella di consolidamento, che procede più rapidamente quando è proprio l'impostazione del processo a fungere da leva.
Il New Food in GEA
Dietro la produzione alimentare globale vi sono i sistemi che la rendono possibile: dalla manipolazione igienica e asettica, a miscelazione, fermentazione, chiarificazione, concentrazione ed essiccazione. GEA è una delle poche aziende in grado di coprire l'intera catena di processo. Ora, tale competenza sta contribuendo ad accelerare il passaggio alle proteine alternative. Anziché creare sistemi ex novo, molti nuovi produttori alimentari stanno adattando le infrastrutture e le tecnologie esistenti. Il ruolo di GEA è quello di rendere tale transizione più rapida, pulita ed efficiente.
Nel 2022, GEA ha creato una linea di business dedicata al New Food, che comprende fermentazione di precisione e da biomasse, carne coltivata, prodotti a base vegetale e nutrizione a base di insetti. L'obiettivo: assistere i produttori nel passare dalla fase iniziale di ideazione a processi scalabili e stabili.
Morten Holm Christensen (Application Manager Biotechnology, GEA) e Tatjana Krampitz (Head of Technology Management New Food, GEA) discutono dei processi di fermentazione dei gas con Juha-Pekka Pitkänen, (Co-founder & Chief Technology Officer, Solar Foods).
Un altro esempio è Solar Foods, che produce Solein, una proteina microbica ottenuta utilizzando aria ed elettricità rinnovabile. L'azienda ha ampliato con successo la propria produzione esclusiva di fermentazione del gas, grazie al supporto di GEA nella progettazione dei processi e nell'integrazione delle tecnologie a valle.
Bioreattori più efficienti: la svolta della perfusione
Mentre le aziende lavorano per aumentare la produzione di carne coltivata, una sfida rimane cruciale: come aumentare la resa cellulare garantendo al contempo processi stabili ed economici? La funzionalità del bioreattore è fondamentale in tale contesto.
In GEA, un team di ingegneri sta sviluppando un processo basato sulla perfusione, un'alternativa ai metodi batch e fed-batch che consente di ottenere densità cellulari e produttività più elevate e una raccolta continua di cellule. "I nostri studi e modelli dimostrano che la perfusione è la strada da seguire per raggiungere la capacità produttiva", afferma Tatjana Krampitz, Head of Technology Management presso la divisione New Food di GEA. "Per garantire un funzionamento continuo, integriamo un controllo intelligente dei processi con prestazioni di perfusione ottimali, consentendo strategie di raccolta e alimentazione tempestive (parziali o continue)".Queste conoscenze hanno portato GEA a lanciare nel 2024 una piattaforma di perfusione entry-level per progetti pilota asettici, che include il bioreattore Axenic P e il separatore monouso Kytero. Questa combinazione unica consente la coltivazione cellulare ad alta densità, mentre la centrifuga semplifica anche la raccolta continua delle cellule e riduce il lavoro di pulizia e sterilizzazione.
La ricerca e lo sviluppo di GEA nel settore New Food sta inoltre compiendo progressi in aree quali il controllo dei processi (ad esempio, miglioramento della miscelazione), l'apprendimento automatico (per aumentare la resa attraverso una pianificazione e una programmazione efficienti) e il miglioramento dell'efficienza operativa (riducendo i tempi di fermo e garantendo la disponibilità dei mezzi di produzione).
New Food
I centri tecnologici GEA supportano la produzione su larga scala di proteine alternative
Qui le aziende del settore food-tech possono testare e perfezionare i processi di fermentazione e coltivazione cellulare in condizioni industriali, prima di investire in infrastrutture su larga scala.
L'efficienza non riguarda solo la produzione, ma anche la creazione di sistemi funzionanti in modo più intelligente sin dall'inizio.
Tatjana Krampitz
Head of New Food Technology Management, GEA
I processi circolari del New Food rappresentano la prossima innovazione
Grazie alla sua competenza ingegneristica lungo l'intera catena di produzione, GEA offre una visione completa del New Food. L'azienda non si limita a ripensare le modalità di produzione alimentare, ma sfida i produttori a (ri)strutturare la loro produzione per garantire efficienza e sostenibilità a lungo termine.
Questo approccio olistico si basa sulla profonda conoscenza di GEA nei settori del riscaldamento, della refrigerazione, dei biotrattamenti e dell'ottimizzazione degli impianti. Anziché puntare automaticamente sull'espansione, GEA assiste le aziende alimentari e biotecnologiche nella progettazione di stabilimenti più intelligenti, costruiti per garantire efficienza energetica, circolarità e prestazioni reali."L'efficienza non riguarda solo la produzione", afferma Tatjana Krampitz. "Si tratta di realizzare sistemi che funzionino in modo più intelligente sin dall'inizio, con recupero energetico, automazione e piattaforme flessibili in grado di adattarsi all'evoluzione del mercato. Ciò implica anche un uso oculato delle risorse, senza compromettere la qualità o la resa".
Soluzioni di progettazione complete
Produzione alimentare rispettosa del clima
Un altro esempio di decarbonizzazione nel settore delle bevande: nel 2026, un'importante azienda produttrice di bevande realizzerà la sua prima birra in quello che diventerà il primo birrificio a impatto zero d'Europa, anch'esso alimentato da sistemi energetici circolari di GEA. Nonostante le elevate esigenze di riscaldamento e raffreddamento della birrificazione, le pompe di calore e i sistemi di ricompressione meccanica del vapore GEA riducono il consumo di energia termica fino al 90% recuperando il calore residuo dalla refrigerazione e dalla bollitura del mosto.
Se riusciamo a portare i birrifici a zero emissioni nette, possiamo fare lo stesso per la fermentazione di precisione.
Adam Mincher
Technical Director Engineering for Beer & Alcoholic Beverages, GEA
Applicare la logica della birrificazione al New Food
Adam Mincher, GEA’s Technical Director Engineering for Beer & Alcoholic Beverages, ritiene che la stessa logica si possa applicare alle proteine alternative. "Il New Food offre un'alternativa a quella che molti considerano un'agricoltura industriale insostenibile", afferma. "Tuttavia, permangono dubbi circa i reali benefici climatici che può comportare, soprattutto considerando l'energia necessaria per il funzionamento degli impianti. Progettandoli fin dall'inizio per essere autosufficienti dal punto di vista energetico e circolari, apriamo le porte a un nuovo livello di efficienza. Quindi, se riusciamo a portare i birrifici a zero emissioni nette, possiamo fare lo stesso per la fermentazione di precisione".
Aggiunge che, a differenza dei birrifici, i sistemi per il New Food spesso funzionano con un carico energetico più costante, risultando ancora più adatti al recupero di calore.
Rivisitare il concetto di scala: perché il processo è più importante delle dimensioni
Per gli ingegneri GEA, l'obiettivo non è solo quello di ridurre l'impatto ambientale degli alimenti, ma anche di avvicinare la produzione alimentare all'utilizzo della stessa logica della natura. Come spiega As Morten Holm Christensen, Application Manager for Biotechnology: "Il metabolismo microbico dà origine a un prodotto, ma rilascia anche acqua e CO2, entrambe catturabili e riutilizzabili. Potrebbe sembrare fantascienza, ma è esattamente così che ha sempre funzionato la natura".
Solo pochi anni fa, l'entusiasmo per le proteine alternative era incentrato principalmente sulla scalabilità, ovvero il passaggio dagli esperimenti di laboratorio alla produzione industriale. La scala conta ancora. Tuttavia, oggi molti esperti sostengono che l'efficienza del processo potrebbe essere più importante: il funzionamento continuo, l'uso intelligente dell'energia e una migliore progettazione dei bioreattori si stanno dimostrando più efficaci delle sole dimensioni.
Il New Food non richiede solo acciaio. Ma sistemi più intelligenti.
Morten Holm Christensen
Application Manager for Biotechnology, GEA
Una recente analisi di McKinsey conferma questo cambiamento di prospettiva. Secondo i risultati ottenuti, i miglioramenti dei processi possono ridurre il costo delle merci vendute per gli ingredienti fermentati in misura maggiore rispetto al solo aumento della produzione, fino al 60%. Mentre raddoppiare le dimensioni dell'impianto può ridurre i costi unitari dal 20 al 50%, migliorare i parametri di processo, quali la concentrazione del prodotto, le prestazioni di fermentazione e la stabilità del ceppo, può ridurre i costi unitari fino al 60%.
Per la fermentazione di precisione, Christensen indica tre aree in cui sono essenziali processi più intelligenti:
(Foto: Solar Foods)
- Efficienza dei ceppi: i microbi sono progettati per fornire più prodotto con meno risorse e cicli più brevi. L'accesso ad apparecchiature di fermentazione avanzate su scala pilota consente agli sviluppatori di ceppi di progettare microrganismi ottimizzati per la produzione su larga scala, riducendo il rischio di inefficienze durante il processo di upscaling.
- Stabilità dei ceppi: le innovazioni nella tecnologia delle proteine ricombinanti migliorano la resistenza alle mutazioni, garantendo prestazioni stabili durante lunghi cicli di fermentazione. Grazie a ceppi stabili e al corretto design asettico, è possibile ottenere un processo continuo. Il passaggio dal processo in batch a quello continuo è uno dei modi più efficaci per aumentare la capacità dei sistemi di bioreattori.
- Prestazioni dei bioreattori: su larga scala, il trasferimento di ossigeno, la gestione del calore, le proprietà di miscelazione e la sollecitazione di taglio diventano più difficili da gestire. Attualmente, poche aziende operano oltre la soglia di sicurezza del settore, fissata a 100 metri cubi, ma alcuni impianti con una capacità di 400 metri cubi sono già in funzione.
Un bioreattore o 25.000 vacche
Con il miglioramento delle prestazioni su questi tre fronti, la produttività potrebbe crescere in modo esponenziale. "Oggi, un grande bioreattore può sostituire 2.500 vacche da latte in termini di capacità di produzione di proteine. Ma, se l'ingegneria genetica, la stabilità e la tecnologia dei bioreattori progrediscono in modo parallelo, come ci aspettiamo, tali sinergie potrebbero consentire allo stesso reattore di sostituire 25.000 vacche".
L'ottimismo di Christensen è motivato dal fatto che gran parte delle infrastrutture necessarie per la fermentazione di precisione su scala commerciale sono già disponibili. "Che si tratti di preparazione dei liquidi, sterilizzazione, separazione, filtrazione, purificazione, spray drying o movimentazione delle polveri, la gamma di prodotti GEA è già in grado di rispondere a tutte le esigenze, in particolare nella fase a valle", spiega. "E i bioreattori sono generatori di calore netto. Aggiungendo i sistemi di recupero energetico di GEA, i vantaggi diventano ancora più evidenti".
Il punto di svolta è imminente
Tecnologia, economia e urgenza sociale stanno convergendo. Per Christensen, il punto di svolta nel settore New Food è alle porte e con esso un cambiamento degli equilibri di potere nell'industria. "Gli ultimi ostacoli sono in fase di risoluzione. Le aziende che controllano i ceppi di produzione più robusti assumeranno un ruolo di primo piano. Ad avere un vantaggio significativo sono soprattutto quelle con ceppi stabili e pronti per la produzione su larga scala".
Il suo messaggio non è di cautela, ma piuttosto di tempismo. "Il treno del New Food non è ancora partito. Ma quando lo farà, viaggerà a grande velocità".
