Obwohl biotechnologische Prozesse erst ab dem 19. Jahrhundert auf wissenschaftlicher Ebene untersucht wurden, begleiten sie die Menschheit schon seit über 5.000 Jahren. Brot und Wein zählen zu den ältesten Produkten, die mithilfe dieser Prozesse hergestellt wurden. Um Wein zu gewinnen, werden reife Trauben gepresst und vergoren: Wilde Hefen, die sich auf der Schale der Trauben befinden, fermentieren den Traubenzucker der Früchte, auch Glucose genannt, zu Alkohol. Kurz gesagt: Ein Substrat tritt in eine biochemische Reaktion mit einem Enzym, wodurch ein neues Produkt entsteht.
Für Laien klingt der Begriff „Bioprocessing” – auf Deutsch: Bioprozesstechnik – oftmals nach einer modernen Erfindung. Dabei nutzt die Menschheit bereits seit Jahrtausenden biotechnologische Prozesse zur Lebensmittelherstellung. Heute machen sich verschiedenste Industriezweige Verfahren aus dem Bioprocessing zunutze.
Neben der Herstellung von Wein und Brot gilt auch das Brauen von Bier als eine der ältesten biotechnologischen Anwendungen. Anfangs waren den Menschen die Hintergründe des Prozesses noch nicht bewusst. Es hieß jedoch, dass das gebraute Bier besser schmecke, wenn sich neben der Brauerei eine Bäckerei befände. Die beim Brotbacken verwendeten Hefen sollen auch den Gärprozess beim Bier unterstützen. Mit dem Aufkommen der Mikrobiologie konnten die chemischen Reaktionen dieser Prozesse immer weiter aufgeschlüsselt und verstanden werden.
Vom Brauprozess gelernt
Seit dem 19. Jahrhundert hat sich im Bereich Bioprocessing viel getan: Dank der wissenschaftlichen Erschließung einzelner Enzyme und der Entwicklung von Bioreaktoren ist es möglich, diese natürlichen biologischen Prozesse unter industriellen Maßstäben sicher nachzubilden. Die Schlüsselrolle spielen dabei die Parameter, die man für den biotechnologischen Prozess bestimmt. Zu diesen zählen beispielsweise die Prozesszeit, die Belüftung oder die Temperatur innerhalb des Bioreaktors. Wenn all diese Variablen passend eingestellt werden, entsteht das gewünschte Produkt. Veranschaulichen lässt sich das am Beispiel von Bier: Je nach Wasserhärte, Gärtemperatur oder Hopfenart entstehen unterschiedliche Biersorten – obwohl der Brauprozess an sich im Grunde immer ähnlich abläuft.
Genau diese Expertise besitzt das Team von Steinecker, ein Tochterunternehmen des Krones Konzerns – und zwar seit mittlerweile über 150 Jahren. Durch seine langjährige Erfahrung in der Brautechnologie ist es mit einer Vielzahl biotechnologischer Prinzipien vertraut – und übertrug diese vor einigen Jahren auch auf die Herstellung anderer Getränke oder Lebensmittel durch Bioprocessing. 2023 wurde der erste Bioreaktor für die Herstellung fermentativer Produkte vorgestellt.
Die Farben der Biotechnologie
Der Bioreaktor eignet sich nicht nur für die Herstellung alternativer Proteine, sondern auch für viele weitere Prozesse in zahlreichen Branchen und Bereichen. Diese werden als „Farben der Biotechnologie” bezeichnet, wobei jede Farbe für ein spezielles Feld des Bioprocessing steht. Für den Krones Konzern stehen dabei langfristig sechs Farben im Fokus.
Als internationaler Technologiekonzern der Getränkebranche agiert das Krones Processing-Team aktuell vor allem im Bereich der gelben Biotechnologie. Doch auch für die industrielle und die Agrarbiotechnologie bietet der Konzern bereits Lösungen an. Der Grund dafür ist simpel: Die Farben der Biotechnologie sind nicht als strenge Abgrenzungen zu sehen, sondern eher als eine Art Cluster. Die einzelnen Bereiche können sich überschneiden und stehen in einem wechselseitigen Verhältnis zueinander.
Die nahe Verwandtschaft der unterschiedlichen Biotechnologien verdeutlicht auch das Zielbild von Krones. Mit der Vision „Nachhaltige und bezahlbare Getränke, Lebensmittel und Güter des täglichen Bedarfs für alle und überall“ setzt der Konzern sich für die Bedürfnisse der Menschen und einen verantwortungsvollen Umgang mit der Umwelt ein. Für das Erreichen dieser Vision ist das Zusammenspiel verschiedenster Bereiche des Bioprocessing nötig – um die Umwelt zu schützen und die Lebensmittelversorgung der Menschen langfristig zu gewährleisten.
Ein zuverlässiger Partner bei biotechnologischen Verfahren
Krones hat es sich deshalb zur Aufgabe gemacht, seine Kunden im Bereich Bioprocessing auf Basis seiner langjähren Expertise zu unterstützen. Die Philosophie des Konzerns ist es dabei, das eigene Know-how so zusammenzuführen, dass der Kunde das gewünschte Endprodukt erreicht und wirtschaftlich herstellen kann. Wie im Anlagenbau üblich gibt es nicht die eine Anlage oder Maschine für das eine Endprodukt – vielmehr ist es die passgenaue Adaption der vorhandenen Technologie auf die jeweiligen Kundenanforderungen, basierend auf verfahrenstechnischem Wissen und Branchenexpertise, die den Weg zur individuellen Anlagenlösung ebnen: Das beginnt bei der Konzeptionierung der Anlage mit Rücksicht auf die erforderlichen Hygieneklassen, umfasst das Ausarbeiten von CIP- und SIP-Konzepten sowie das Engineering und beinhaltet zudem die Inbetriebnahme der Anlage und das Risikomanagement. Auf diese Weise begleitet das Krones Processing-Team seine Kunden über den gesamten Prozess hinweg.
Anforderungen an den Anlagenbau
- Hygieneklassen
- Sterilhalten der Anlage
- Mit steigender Hygieneklasse sinkt das Kontaminationsrisiko.
- CIP und SIP müssen exakt auf die Anlage abgestimmt sein.
- Konzeptdesign, Basic Engineering und Detail-Engineering
- Reaktion auf neu entstehende Herausforderungen
- Abstimmung von Anlagenausnutzung, Flexibilität und Rezeptbeständigkeit
- Bestimmung von Automationsgrad, Kosten und Verfügbarkeit von Fachpersonal
- Risikomanagement
- Eindämmen von Kosten- und Zeitrisiko sowie technologischem und technischem Risiko
Aseptik: ein Schlüsselelement
Besonders die Minimierung von potenziellen Risiken im Projekt – sowohl in Bezug auf Kosten und Zeitplan als auch hinsichtlich technologischer und technischer Risiken – gehört zu den Stärken von Krones. Denn die langjährige Erfahrung ermöglicht eine realistische Kosten- und Zeiteinschätzung zur Umsetzung des Projekts sowie das Bereitstellen zuverlässiger Anlagen, die auf das gewünschte Produkt angepasst sind. Auch das Risiko im biotechnologischen Prozess wird dank des Branchen-Know-hows des Krones Processing-Teams erheblich minimiert werden – denn es kennt die verschiedenen Situationen, die während eines Herstellungsprozesses eintreten können, und legt die Verfahren und Anlagen auf alle Eventualitäten aus.
Eine große Stärke des Konzerns liegt in seiner seit 30 Jahren kontinuierlich ausgebauten Aseptik‑Kompetenz. Aseptische Prozesse sind im Bereich der Biotechnologie unabdingbar. Während die beim Brauprozess eingesetzten Hefen äußerst resistent sind, benötigen andere biotechnologische Prozesse ein steriles Umfeld. Dieses stellt sicher, dass keine anderen Enzyme oder Zellen im Bioreaktor entstehen, die den Prozess verändern. Das Krones Processing-Team kombiniert deshalb das Wissen über Bioprocessing mit den Erfahrungen aus der Aseptik – für einen risikofreien Herstellungsprozess.
Langfristig ist das Ziel des Konzerns, auch in anderen Bereichen der Biotechnologie zum bevorzugten Technologie-Partner der Unternehmen zu werden. Während Krones mit seinen Lösungen aktuell vor allem Bioprocessing in der Lebensmittel- und Getränkebranche sowie die Agrar- und die industrielle Biotechnologie unterstützt, soll in Zukunft auch der Bereich Pharmazie noch stärker in den Fokus des Konzerns rücken. Dafür werden bei aktuellen Projekten weitere Erkenntnisse gesammelt und der Wissens-Pool der Expertinnen und Experten immer weiter ausgebaut.
