Prozesstechnik für die fermentative Herstellung biotechnologischer Produkte
Biotechnologie entwickelt sich zur industriellen Schlüsseltechnologie – insbesondere durch die fermentative Herstellung biotechnologischer Produkte. Sie ermöglicht nachhaltige, biobasierte Produktionsprozesse und transformiert bestehende Lieferketten grundlegend. Für Krones entstehen daraus neue Perspektiven in der Bioprozesstechnik – basierend auf langjähriger Expertise in der Prozess- und Verfahrenstechnik.
Schon das Brauen von Bier gilt als eine der ältesten biotechnologischen Anwendungen, ohne dass die zugrunde liegenden Prozesse wissenschaftlich bekannt waren. Heute hat sich daraus ein eigener Technologiezweig entwickelt – mit einem riesigen Potenzial.
Denn die Biotechnologie nutzt Mikroorganismen oder deren Stoffwechselprodukte wie beispielsweise Enzyme, um ein Substrat aus verschiedenen Rohstoffen in wertsteigernde Produkte umzuwandeln. Mit dem wissenschaftlichen Fortschritt in der Mikrobiologie sowie der Verfahrenstechnik und Automation hat sich daraus mit der Biotechnologie eine Schlüsseltechnologie für zahlreiche Industrien entwickelt – von Lebensmitteln über Chemie bis Pharma.
Biotechnologie: Basiswissen und Einordnung
Unter Biotechnologie versteht man die Nutzung biologischer Systeme – etwa Bakterien, Hefen, Pilze oder Zellkulturen –, um einzelne Moleküle oder ganze Zellverbände herzustellen. In der Natur begegnet uns dies beim Wachsen einer Pflanze, in der Getränkeindustrie basiert die Herstellung von Bier oder Wein auf genau diesem Prinzip. Denn das Herzstück von Biotechnologie ist die Fermentation. Im industriellen Umfeld bedeutet das, dass Substrate wie Zucker, Proteine oder Fette in einem geschlossenen Tank und unter definierten Prozessbedingungen (Temperatur, pH-Wert, Sauerstoff, Zeit) in Zielprodukte umgewandelt.
Eine zunehmende Bedeutung bekommt die Biologisierung der industriellen Lieferketten – und dem Bestreben, diese nachhaltiger zu gestalten.
- Denn statt fossiler Ressourcen wie Erdöl oder Erdgas zu nutzen, können unter anderem Tenside, Pflanzenschutzmittel, Düngemittel, Kunststoffe oder Kraftstoffe auf Basis biotechnologischer Prozesse hergestellt werden.
- Zusätzlich bieten Nebenströme aus der Lebensmittel-, Getränke- sowie Agrarindustrie (wie beispielsweise Treber aus der Bierherstellung) das Potenzial, durch Fermentation aufgewertet zu werden – etwa zu Proteinen oder Biogas.
Der Krones Konzern: prozesstechnologisches Know-how
Der Krones Konzern ist Know-how zu biotechnologischen Prozessen bereits seit Jahrzehnten vorhanden: mit der Brautechnoloige-Expertise der Tochter Steinecker, aber auch durch andere prozesstechnologische und aseptische Anwendungen aus der Getränkeindustrie. Wenn es nun darum geht, weitere Anwendungsfelder für biotechnologische Prozesse zu erschließen, kann Krones seine Stärken ausspielen.
Denn im Grunde liegen allen biotechnologischen Prozessen verfahrenstechnische Anforderungen zugrunde:
- Konkret bedeutet dies, dass Unit Operations (Zerkleinern, Trennen, Wärmeübertragung) mit biologischen Prozessschritten wie Hydrolyse, Zellpropagation und Fermentation kombiniert werden.
- Was sich dann – je nach gewünschtem Endprodukt – jedoch ändert, sind neben den offensichtlichen Rohstoffen auch weitere Produkte, Hygieneanforderungen und Komplexität.
Und in all diesen Bereichen kann das Processing-Team von Krones mit langjähriger Erfahrung punkten.
Bioprozesse erfolgreich skalieren: Anforderungen im industriellen Bioprocessing
Ein Feld, das in den letzten Jahren (vor allem in Ländern wie den USA, der Schweiz oder Norwegen) stark gewachsen ist, ist die sogenannte Food-Biotech, also die biotechnologische Herstellung von Lebensmitteln. Mit seinem Bioreaktor liefert Krones hier eine passende Lösung. Mit ihm lassen sich alternative Proteine, Enzyme und Inhaltsstoffe fermentativ herstellen, aber auch Produkte über die Lebensmittel-Biotechnologie hinaus, beispielsweise Nahrungsergänzungsmittel und Biopharmazeutika. Dabei kann die Anlage von circa 500 bis zu 200.000 Hektolitern Fassungsvermögen ausgelegt und so für eine Vielzahl an Anwendungen skaliert werden.
Genau dieser Sprung vom Labor in die industrielle Produktion ist es auch, der für produzierende Betriebe oft knifflig ist. Herausforderungen sind unter anderem:
- Hygienisches Rohstoffhandling und sterile Medienführung
- Prozess- und Produktsterilisierung, thermisch und/oder über Filtration
- Aerobe Fermentation mit hohem Sauerstoffbedarf
- Effiziente Wärmeabfuhr bei hoher biologischer Aktivität
- Rühr- und Mischsysteme für teils hochviskose Medien
- Zuverlässige CIP/SIP-Konzepte
- Anlagenausnutzung und gesamtverfahrenstechnisches Konzept zur wirtschaftlichen Produktion der Produkte
Unternehmen müssen deshalb auf einen Partner zählen können, der nicht nur eine tiefe Engineering-Kompetenz und umfassendes Prozessverständnis besitzt, sondern auch in der Lage ist das Gesamtprojekt aus einer Hand abzuwickeln.
Genau an dieser Stelle positioniert sich Krones als starker Industriepartner – und zwar für Start-ups genauso wie für Konzerne. Denn viele der Herausforderungen biotechnologischer Produktionsanlagen sind seit Jahrzehnten Teil unseres Kerngeschäfts.
Alternative Lebensmittel im Bioreaktor herstellen – erfahren Sie mehr in diesem Artikel
Turnkey-Kompetenz beim Bioprocessing
Als Systemlieferant für die Getränke- und Lebensmittelindustrie besitzt Krones langjährige Expertise in sämtlichen Bereichen:
- Auslegung großer, hygienischer Prozessanlagen
- Skalierung komplexer Prozesse vom Pilot- in den Produktionsmaßstab
- Präziser Medien-, Energie- und Stoffstromführung
- Hochverfügbarer Automation und Reproduzierbarkeit
- Integriertes Engineering von der Konzeptphase bis zur Inbetriebnahme
Die wichtigsten Prozessschritte im Bioprocessing
Was bei Lebensmitteln und Getränken prozess- und qualitätsbestimmend, lässt sich auf biotechnologische Anwendungen übertragen – ergänzt um spezifisches Know-how zu Bioreaktoren, Steriltechnik und Prozessanalytik. Entscheidend ist dabei nicht das einzelne Aggregat, sondern das Gesamtsystem. Unser Portfolio deckt dabei den gesamten Prozess ab:
Schnell wird deutlich: Krones denkt Biotechnologie nicht als isolierte Technologie, sondern als industrielles Produktionssystem – robust, reproduzierbar, nachhaltig und wirtschaftlich. Genau das ist es, was Unternehmen heute brauchen, wenn aus Innovation marktfähige Industrieprodukte werden sollen.
Rundum-Betreuung: von der ersten Idee bis zum Lifecycle Service
Biotechnologische Prozesse erfolgreich in die industrielle Anwendung zu überführen, erfordert weit mehr als einzelnes Equipment. Entscheidend sind ein belastbares Prozesskonzept, skalierbare Technologien und ein Partner, der das Zusammenspiel aller Verfahrensschritte ganzheitlich versteht. Genau hier unterstützt Krones: mit umfassender Engineering-Kompetenz, langjähriger Erfahrung im hygienischen Anlagenbau und einem integrierten Portfolio für Upstream- und Downstream-Prozesse.
Krones Processing: Ihr Partner für industrielle Biotechnologie-Projekte
Eine eingehendere Beschäftigung mit der Bereich Biotechnologie zeigt: Es ist keinesfalls Trendthema oder ein radikaler Bruch mit der Vergangenheit, sondern vielmehr eine logische Weiterentwicklung bewährter Verfahrenstechnologie.
Und Krones unterstützt sämtliche Biotechnologie-Firmen – vom Start-up bis zum Konzern – als Komplettanbieter für Upstream- und Downstream-Prozesse.
- Wir besitzen jahrzehntelange Erfahrung im aseptischen und hygienischen industriellem Anlagenbau.
- Wir bieten modulare und skalierbare Anlagenkonzepte auf einem hohen Automatisierungslevel.
- Wir sind da, wo Sie sind – dank unseres internationales Service- und Technologienetzwerk.
Der Weg von der biotechnologischen Idee zur marktfähigen Produktion stellt Unternehmen vor komplexe technische und wirtschaftliche Anforderungen. Krones verbindet hierfür verfahrenstechnisches Know-how, integriertes Engineering und ein ganzheitliches Verständnis für industrielle Produktionssysteme. So begleiten wir unsere Kunden dabei, biotechnologische Prozesse robust zu skalieren, Anlagen effizient zu betreiben und ihre Produkte nachhaltig am Markt zu etablieren.
Bioprocessing bei Krones – auf einen Blick
Viele Herausforderungen im Bioprocessing ähneln denen, die Krones seit Jahrzehnten in der Getränke-, Lebensmittel- und Brauindustrie löst: Fermentation, Hygienemanagement, Automation, Skalierung, Prozessanalytik sowie die Integration kompletter Prozessanlagen. Von dieser Erfahrung profitieren Krones und seine Kunden, da bei allen Projekten auf diesen vorhandenen Kompetenzen aufgebaut werden kann.
Krones entwickelt und realisiert komplette Prozesslösungen für die industrielle Biotechnologie. Dabei decken wir die gesamte Prozesskette ab: vom Rohstoff-Handling über Fermentation bis zur Downstream-Verarbeitung. Durch Erfahrung im Anlagenbau und in der Prozessintegration ermöglicht Krones die Übertragung vom Pilotmaßstab in industrielle Produktionssysteme.
Biotechnologie ist eine zukunftsträchtige industrielle Schlüsseltechnologie, die durch Themen wie Klimawandel, Ressourcenknappheit und die wachsende Weltbevölkerung zunehmend an Bedeutung gewinnt.
Typische Einsatzfelder sind Lebensmittel (konventionelle sowie die auf Basis von alternativen Proteinen), Chemie, Pharma sowie biobasierte Materialien.
Der Bioreaktor von Krones ist das zentrale Element der Fermentation und wird individuell an Prozessanforderungen angepasst.
