Yeni gıdada kritik eşik

21 Temmuz, 2025

Bir örnek olarak, enzimler ve mikroorganizmalarla çalışan küresel bir şirket olan Novonesis’i gösterebiliriz. GEA, Nebraska’da verimlilik, hijyen ve sürekli çalışma için tasarlanmış bitki-bazlı protein üretimi için yeni bir tesisin biyo-işleme sistemlerini tedarik etti.
 
Başka bir örnek ise, hava ve yenilenebilir elektrik kullanılarak üretilen mikrobiyal bir protein olan Solein’i üreten Solar Foods’dur. Şirket, GEA’nın proses tasarımı ve süreç-sonu teknolojilerinin entegrasyonu desteğiyle özgün gaz fermantasyonu üretimini başarıyla ölçeklendirdi.

Daha iyi biyoreaktörler: Perfüzyon atılımı

Şirketler kültür eti üretimini ölçeklendirme üzerinde çalışırken, ortada hala bir zorluk duruyor: Süreçlerin istikrarlı ve maliyet-etkin olmasını sağlarken hücre verimini nasıl artıracağız? Biyoreaktör işlevselliği, bu denklemin merkezinde yer almakta.

GEA’dan bir mühendis ekibi, daha yüksek hücre yoğunluklarına ve üretkenliğine ve sürekli hücre hasadına imkan tanıyan, parti yöntemlere ve parti-bazlı yöntemlere alternatif bir yöntem olan perfüzyon bazlı işlemeyi geliştiriyor. GEA’nın Yeni Gıda biriminde Teknoloji Yönetimi Başkanı olan Tatjana Krampitz, “Çalışmalarımız ve modellemelerimiz, perfüzyonun, üretim kapasitesine ulaştıran yol olduğunu gösteriyor,” diyor. “Sürekli çalışma sağlamak için, akıllı proses kontrolünü optimum perfüzyon performansıyla birleştirerek, zamanında (kısmi veya sürekli) hasat ve besleme stratejilerine imkan tanıyoruz.”
 
Bu içgörüler, GEA’nın, Axenic P biyoreaktörü ve Kytero tek-kullanımlık separatör de dahil olmak üzere aseptik pilot projeler için giriş seviyesi bir perfüzyon platformu 2024 yılında başlatmasını sağladı. Bu özgün kombinasyon, yüksek yoğunluklu hücre yetiştiriciliğini mümkün kılarken, santrifüj de sürekli hücre hasadını kolaylaştırır, temizlik ve sterilizasyon için gereken çabayı azaltır.

GEA’nın yeni gıda alanında AR&GE çalışmaları, proses kontrolü (örneğin gelişmiş karıştırma), makine öğrenimi (verimli planlama ve programlama yoluyla verimi artırmak için) ve faaliyet verimliliği iyileştirmeleri (hizmet dışı kalma sürelerini azaltarak ve üretim ortamı mevcudiyeti sağlayarak) gibi alanlarda da ilerleme kaydetmektedir.

Döngüsel yeni gıda prosesleri bir sonraki inovasyondur

GEA, üretim zinciri genelindeki mühendislik uzmanlığıyla yeni gıdalara bütüncül bir bakış sunuyor. Şirket, gıdanın nasıl üretildiğini yeniden değerlendirmenin ötesinde, üreticileri uzun vadede verimlilik ve sürdürülebilirlik için üretim süreçlerini (yeniden) yapılandırmaya teşvik ediyor.

Bu bütüncül yaklaşım, GEA’nın ısıtma, soğutma, biyo-proses ve tesis optimizasyonu alanlarındaki derin bilgisinden güç alıyor. GEA, klasik bir şekilde ölçeklendirmek yerine, gıda ve biyo-teknoloji şirketlerinin enerji verimliliği, döngüsellik ve gerçek dünya performansı için tasarlanmış daha akıllı fabrikalar tasarlamalarına yardımcı oluyor.

Tatjana Krampitz, “Verimlilik sadece üretim miktarıyla ilgili değildir,” diyor. “En başından başlayarak daha akıllı çalışan sistemleri, enerji geri kazanımı, otomasyon ve pazarın gelişimine uyum sağlayan esnek platformlarla kurmakla ilgilidir. Bu aynı zamanda, kalite veya verimden ödün vermeden, kaynakları akıllıca kullanmak demek.”

Bu bütüncül yaklaşıma bir örnek: GEA’nın, Rotterdam-Hollanda’daki dünyanın ilk karbonsuz meyve suyu ve smoothie üretim fabrikası olan innocent drinks ile iş birliği. Önce tesisi tasarlayıp enerji ihtiyacını daha sonradan hesaplamak yerine, GEA ekibi fabrikayı birinci günden itibaren enerji gereksinimlerini dikkate alarak tasarladı. Sonuç olarak, yeşil elektrikle çalışan ve soğutmadan kaynaklanan atık ısının yakalanıp prosesin başka bir kısmında tekrar kullanıldığı tamamen yenilenebilir bir tesis ortaya çıktı.

İçecek dünyasını karbonsuzlaştırmaya bir başka örnek: 2026 yılında büyük bir içecek şirketi, Avrupa’nın ilk karbonsuz bira fabrikası olacak ve yine GEA’nın döngüsel enerji sistemleriyle çalışacak bir tesiste ilk birasını üretecek. Biracılık endüstrisinin yoğun ısıtma ve soğutma taleplerine rağmen, GEA ısı pompaları ve mekanik buhar rekompresyon sistemleri, soğutma ve şıra kaynatma işlemlerinden kaynaklanan atık ısıyı geri kazanarak termal enerji kullanımını %90’a kadar azaltmaktadır.

Bira fabrikası mantığını yeni gıdalara uygulama

GEA Bira & Alkollü İçecekler için Mühendislik Teknik Müdürü Adam Mincher, aynı mantığın alternatif proteinlere de uyarlanabileceğini düşünüyor. “Yeni gıdalar, birçoğunun sürdürülemez olarak öngördüğü endüstriyel tarıma bir alternatif sunuyor,” diyor. “Fakat, özellikle bu tesisleri çalıştırmak için gereken enerji dikkate alındığında, iklim açısından ne kadar fayda sağladıkları konusunda hala sorular var. Bu tesisleri en başından başlayarak enerji açısından kendi-kendine yetebilen ve döngüsel olacak şekilde tasarlarsak, verimlilikte yepyeni bir seviyenin kilidini açarız. Yani, bira fabrikalarını net sıfır emisyona ulaştırabilirsek, hassas fermantasyon için de aynısını yapabiliriz.”

Bira fabrikalarının aksine, yeni gıda sistemlerinin genellikle daha istikrarlı bir enerji yüküyle çalıştığını ve dolayısıyla bu durumun onları ısı geri kazanımı için daha uygun hale getirdiğini sözlerine ekliyor.

Ölçeği etraflıca düşünme: Proses boyuttan neden daha önemli?

GEA mühendisleri için amaç, sadece gıdanın ayak izini küçültmek değil, aynı zamanda gıda üretimini doğanın kendi mantığını kullanma görüşüne yaklaştırmaktır. Biyoteknoloji Uygulama Müdürü Morten Holm Christensen’in de açıkladığı gibi: “Mikrobiyal metabolizma ürün üretir; fakat aynı zamanda su ve CO2 salar ve her ikisi de yakalanıp tekrar kullanılabilir. Bu kulağa bilim kurgu gibi gelebilir, fakat doğanın her zamanki işleyiş şekli tam olarak bu.”

Henüz birkaç yıl önce, alternatif proteinler etrafında yaşanan heyecan öncelikle ölçek üzerine odaklanmıştı, yani laboratuvar deneylerinden endüstriyel üretime geçiş. Ölçek hala önemli. Fakat günümüzde birçok uzman, proses verimliliğinin daha önemli olabileceğini savunmakta: sürekli çalışma, akıllı enerji kullanımı ve daha iyi biyoreaktör tasarımı, tek başına boyuttan daha etkili olduğunu gösteriyor.

Christensen, “Yerleşik üretim sektörlerinde, proses verimliliğinde ince ayar yapmak, maliyet ve sürdürülebilirlik üzerinde basit bir şekilde daha büyük tesisler inşa etmekten daha büyük bir etkiye sahiptir,” diye açıklıyor. “Yeni gıda, sadece çelikten daha fazlasına ihtiyaç duyuyor. Daha akıllı sistemlere ihtiyacı var.” 

McKinsey tarafından kısa bir süre önce yapılan bir analiz, bu düşünce değişikliğini destekliyor. Onların bulgularına göre, proses iyileştirmeleri, fermente edilmiş bileşenler için satılan malların maliyetini tek başına ölçeklendirmenin sağladığından yaklaşık %60’a kadar daha fazla artırabilmektedir. Tesis ölçeğini iki katına çıkarmak birim maliyetleri %20 ila %50 oranında azaltabilirken, ürün konsantrasyonu, fermantasyon performansı ve suş stabilitesi gibi proses parametrelerini iyileştirmek ise birim maliyetleri %60’a kadar azaltabilmektedir.

Hassas fermantasyon konusunda Christensen, daha akıllı esas olduğu üç alana işaret ediyor: 

Bir biyoreaktör ya da 25.000 inek

Performans bu üç boyutta geliştikçe, verimlilik de katlanarak artabilir. “Günümüzde büyük bir biyoreaktör, protein üretim kabiliyeti bakımından 2.500 süt ineğinin yerini alabilir. Fakat, suş mühendisliği, stabilite ve biyoreaktör beklediğimiz şekilde teknolojisi birbirlerine paralel olarak gelişirse, bu sinerjiler aynı reaktörün 25.000 ineğin yerini almasını sağlayabilir.”

Christensen’ın iyimserliğini besleyen şey, ticari ölçekte hassas fermantasyon için gereken altyapının büyük bir kısmının zaten mevcut olması. “İster ortam hazırlama, ister sterilizasyon, separasyon, filtrasyon, arıtma, sprey kurutma veya toz işleme olsun, GEA’nın portföyü özellikle de süreç sonu aşamalarda ihtiyaç duyulan her şeyi zaten karşılıyor,” diye açıklıyor. “Ve biyoreaktörler aynı zamanda net ısı üreticileridir. GEA’nın enerji geri kazanım sistemlerini de karışıma eklediğinizde, mevcut durum daha da güç kazanıyor.”

Kritik eşik yaklaşıyor

Teknoloji, ekonomi ve sosyal aciliyet dengeleniyor. Christensen’a göre, bir yeni gıda kritik eşiği çok yakın ve beraberinde endüstri gücünde bir değişim de kaçınılmaz. “Son darboğazlar da çözülüyor. Güçlü üretim suşlarını kontrol eden şirketler liderlik edecek. Özellikle de ölçeklenebilir, istikrarlı suşlara sahip olanlar, büyük bir avantaja da sahipler."

Kendisinin mesajı ihtiyatla alakalı değil. Zamanlamayla alakalı. “Yeni gıda treni henüz istasyondan kalmadı. Ama kalktığında, hızlı hareket edecek."