Ponto crítico dos New food (Novos alimentos)
21 de julho de 2025
Frutos do mar cultivados do tipo selvagem. (Foto: Arye Elfenbein/ CC BY)
As proteínas alternativas são promissoras, mas ainda são caras para serem produzidas. A resposta usual é que o aumento de escala resolverá esse problema. Mas e se a solução fosse realmente melhorar, e não somente aumentar? Desde processos mais eficientes e de alto rendimento até a reciclagem de calor residual, os engenheiros estão remodelando a forma como cultivamos os alimentos.
Apesar de toda a atenção dada à carne cultivada e à fermentação de precisão nos últimos anos, a verdadeira transformação começa agora. Os engenheiros, e não apenas os empreendedores, estão avançando o processo e, portanto, liderando a próxima fase: escalonamento de novos alimentos com biorreatores melhores, linhas celulares mais estáveis e sistemas de energia mais inteligentes. É uma mudança do avanço para o desenvolvimento, que se move mais rapidamente quando a própria configuração do processo se torna a alavanca.
New Food na GEA
Por trás da produção global de alimentos estão os sistemas que fazem com que ela funcione - desde o manuseio higiênico até o asséptico, a mistura, a fermentação, a clarificação, a concentração e a secagem. A GEA é uma das poucas empresas que abrange toda essa cadeia de processos. Agora, essa experiência está ajudando a acelerar a mudança para proteínas alternativas. Em vez de construir novos sistemas do zero, muitos novos produtores de alimentos estão adaptando a infraestrutura e as tecnologias existentes. O papel da GEA é tornar essa transição mais rápida, mais limpa e mais eficiente.
Em 2022, a GEA estabeleceu uma linha de negócios dedicada focada em new food - abrangendo fermentação de precisão e biomassa, carne cultivada, produtos à base de plantas e nutrição à base de insetos. O objetivo: ajudar os produtores a passar de conceitos em estágio inicial para processos estáveis e dimensionáveis.
Morten Holm Christensen (Diretor de Aplicação de Biotecnologia, GEA) e Tatjana Krampitz (Chefe de Gerenciamento de Tecnologia de New Food, GEA) discutindo processos de fermentação de gás com o Dr. Juha-Pekka Pitkänen, (Cofundador e Diretor de Tecnologia, Solar Foods).
Outro exemplo é a Solar Foods, que produz Soleína - uma proteína microbiana produzida com ar e eletricidade renovável. A empresa escalou com sucesso sua produção exclusiva de fermentação de gás, com o apoio do design do processo e da integração da tecnologia downstream da GEA.
Biorreatores melhores: O avanço da perfusão
À medida que as empresas trabalham para ampliar a produção de carne cultivada, um desafio permanece central: como aumentar o rendimento das células e, ao mesmo tempo, garantir que os processos sejam estáveis e econômicos? A funcionalidade do biorreator está no centro dessa equação.
Na GEA, uma equipe de engenheiros está avançando no processamento baseado em perfusão - uma alternativa aos métodos de batelada e batelada alimentada que permite maiores densidades e produtividade de células e colheita contínua de células. "Nossos estudos e modelagem mostram que a perfusão é o caminho para atingir a capacidade de produção", diz Tatjana Krampitz, chefe de gerenciamento de tecnologia da unidade de New Food da GEA. "Para se conseguir uma operação contínua, combinamos o controle inteligente do processo com o desempenho ideal de perfusão, permitindo estratégias de colheita e alimentação oportunas (parciais ou contínuas)".Essas percepções levaram a GEA a lançar uma plataforma de perfusão de nível básico para projetos piloto assépticos em 2024, incluindo o biorreator Axenic P e o separador de uso único Kytero. Essa combinação exclusiva permite o cultivo de células de alta densidade, enquanto a centrífuga também agiliza a coleta contínua de células e reduz os esforços de limpeza e esterilização.
A P&D da GEA em new food também está avançando em áreas como controle de processo (mistura melhorada, por exemplo), aprendizado de máquina (para aumentar os rendimentos por meio de planejamento e programação eficientes) e melhorias na eficiência operacional (reduzindo o tempo de inatividade e garantindo a disponibilidade do meio de produção).
New food (Novos alimentos)
Os centros de tecnologia da GEA apoiam o escalonamento de proteínas alternativas
Ali, as empresas de tecnologia de alimentos podem testar e refinar os processos de fermentação e cultivo de células em condições industriais, antes de investir em infraestrutura de larga escala.
A eficiência não se refere apenas à produção - trata-se de criar sistemas que funcionem de forma mais inteligente desde o início.
Tatjana Krampitz
Chefe de Gerenciamento de Tecnologia de New Food, GEA
Os novos processos circulares de alimentos são a próxima inovação
Com experiência em engenharia em toda a cadeia de produção, a GEA traz uma visão holística para os novos alimentos. A empresa vai além de reconsiderar como os alimentos são feitos, desafiando os produtores a (re)estruturar sua produção para obter eficiência e sustentabilidade a longo prazo.
Essa abordagem integral se baseia no profundo conhecimento da GEA em aquecimento, refrigeração, bioprocessamento e otimização da planta. Em vez de aumentar a escala por padrão, a GEA ajuda as empresas de alimentos e biotecnologia a projetar fábricas mais inteligentes - construídas para eficiência energética, circularidade e desempenho no mundo real."A eficiência não se refere apenas à produção", diz Tatjana Krampitz. "Trata-se de construir sistemas que funcionem de forma mais inteligente desde o início, com recuperação de energia, automação e plataformas flexíveis que se adaptam à evolução do mercado. Isso também significa usar os recursos com sabedoria, sem comprometer a qualidade ou o rendimento".
Soluções de engenharia integral
Produção de alimentos inteligente em relação ao clima
Outro exemplo de descarbonização do mundo das bebidas: Em 2026, uma grande empresa de bebidas criará sua primeira bebida no que se tornará a primeira cervejaria neutra em carbono da Europa - também alimentada por sistemas de energia circular da GEA. Apesar das pesadas demandas de aquecimento e resfriamento da produção de cerveja, as bombas de calor da GEA e os sistemas mecânicos de recompressão de vapor reduzem o uso de energia térmica em até 90%, recuperando o calor residual da refrigeração e da fervura do mosto.
Se conseguirmos levar as cervejarias a net zero, podemos fazer o mesmo com a fermentação de precisão.
Adam Mincher
Diretor Técnico de Engenharia para Cerveja e Bebidas Alcoólicas, GEA
Aplicando a lógica da cervejaria aos new food
Adam Mincher, Diretor Técnico de Engenharia da GEA para Cervejas e Bebidas Alcoólicas, vê a mesma lógica se traduzindo em proteínas alternativas. "Os new foods oferecem uma alternativa ao que muitos consideram uma agricultura industrial insustentável", diz ele. "Mas ainda há dúvidas sobre a quantidade de benefícios climáticos que elas proporcionam, especialmente considerando a energia necessária para operar essas plantas. Se as projetarmos para serem autossuficientes em termos de energia e circulares desde o início, abriremos uma camada totalmente nova de eficiência. Portanto, se conseguirmos levar as cervejarias a net zero, poderemos fazer o mesmo com a fermentação de precisão."
Ele acrescenta que, ao contrário das cervejarias, os sistemas para os new food geralmente operam com uma carga de energia mais estável, o que os torna ainda mais adequados para a recuperação de calor.
Repensando a escala: Por que o processo supera o tamanho
Para os engenheiros da GEA, o objetivo não é apenas reduzir a pegada dos alimentos, mas também aproximar a fabricação de alimentos da utilização da lógica da própria natureza. Como explica Morten Holm Christensen, diretor de aplicação para biotecnologia: "O metabolismo microbiano produz produtos, mas também libera água e CO2, e ambos podem ser capturados e reutilizados. Isso pode parecer ficção científica, mas é exatamente como a natureza sempre funcionou".
Há apenas alguns anos, o entusiasmo em torno das proteínas alternativas se concentrava principalmente na escala, passando dos experimentos de laboratório para a produção industrial. A escala ainda é importante. Mas, atualmente, muitos especialistas argumentam que a eficiência do processo pode ser mais importante: a operação contínua, o uso inteligente de energia e o melhor design de biorreator estão se mostrando mais poderosos do que apenas o tamanho.
Os new food precisam de mais do que apenas aço. Precisam de sistemas mais inteligentes.
Morten Holm Christensen
Diretor de aplicação para biotecnologia, GEA
Uma análise recente da McKinsey apóia essa mudança de pensamento. De acordo com suas descobertas, as melhorias no processo podem aumentar o custo dos produtos vendidos para ingredientes fermentados mais do que o escalonamento sozinho - em até 60%. Embora a duplicação da escala da planta possa reduzir os custos unitários em 20 a 50%, a melhoria dos parâmetros do processo, como a concentração do produto, o desempenho da fermentação e a estabilidade da cepa, pode reduzir os custos unitários em até 60%.
Para a fermentação de precisão, Christensen aponta três áreas em que processos mais inteligentes são essenciais:
(Foto: Solar Foods)
- Eficiência da cepa: Os micróbios são desenvolvidos para fornecer mais produtos com menos recursos e ciclos mais curtos. O acesso a equipamentos avançados de fermentação em escala piloto permite que os desenvolvedores de cepas desenvolvam micróbios otimizados para produção em larga escala, reduzindo o risco de ineficiências durante o aumento de escala.
- Estabilidade da cepa: Os avanços nas tecnologias de proteínas recombinantes melhoram a resistência a mutações, garantindo um desempenho estável durante longos ciclos de fermentação. Com cepas estáveis e o design asséptico correto, é possível obter uma operação contínua. Essa mudança de batelada para contínua é uma das maneiras mais eficazes de aumentar a capacidade dos sistemas de biorreatores.
- Desempenho do biorreator: Em escala, a transferência de oxigênio, o gerenciamento de calor, as propriedades de mistura e a tensão de cisalhamento se tornam mais difíceis de gerenciar. Atualmente, poucas empresas operam além da zona de conforto da indústria, que é de 100 metros cúbicos, mas alguns sistemas que operam com 400 metros cúbicos já estão em linha.
Um biorreator ou 25.000 vacas
À medida que o desempenho melhora nessas três dimensões, a produtividade pode crescer exponencialmente. "Atualmente, um biorreator grande pode substituir 2.500 vacas leiteiras em termos de capacidade de produção de proteína. Mas se a engenharia de tensão, a estabilidade e a tecnologia do biorreator progredirem em paralelo - como esperamos - essas sinergias poderão permitir que o mesmo reator substitua 25.000 vacas”.
O que alimenta o otimismo de Christensen é o fato de que grande parte da infraestrutura para a fermentação de precisão em escala comercial já está instalada. "Quer se trate de preparação do meio, esterilização, separação, filtração, purificação, secagem por pulverização ou manuseio de pó - o portfólio da GEA já cobre o que é necessário, especialmente no lado downstream", explica ele. "E os biorreatores são produtores de calor líquido. Adicione os sistemas de recuperação de energia da GEA à mistura e o caso se torna ainda mais forte".
O ponto crítico está chegando
A tecnologia, a economia e a urgência social estão se alinhando. Para Christensen, um novo ponto crítico alimentar está próximo - e, com ele, uma mudança no poder do setor. "Os gargalos finais estão sendo resolvidos. As empresas que controlam linhagens de produção robustas serão líderes. Especialmente aquelas com linhagens estáveis e prontas para escalonamento - elas têm uma grande vantagem".
Sua mensagem não é sobre cautela. A questão é o timing. "O trem new food ainda não saiu da estação. Mas quando isso acontecer, será rápido".
