Пивоваренные мощности как ферментационная платформа

Пивоварение и винокурение — крупнейший в мире установленный парк промышленной ферментационной мощности, и мысль перепрофилировать его под производство рекомбинантных белков привлекательна по очевидной причине: танки уже стоят. Чтобы понять, где идея работает, нужно отделить в пивзаводе то, что является универсальной ферментационной инфраструктурой, от того, что специфично для пива.

Что действительно переносится

Объём аппаратов, окружающие их сети — пар, охлаждённая вода, сжатый воздух, чистая вода, обработка стоков — и производственная дисциплина ведения биологического процесса по графику. Переносится и понимание персоналом того, что делает ферментация и как выглядит застрявшая. Есть системы безразборной мойки. Материалы, как правило, пищевая нержавеющая сталь.

Где расходится физика

Брожение на пивзаводе в основном анаэробное: после засева дрожжам намеренно дают обойтись без кислорода. Большинство процессов получения рекомбинантных белков аэробны и лимитированы по кислороду, а скорость его переноса зависит от перемешивания, расхода газа и геометрии аппарата. Высокий узкий цилиндроконический танк без мешалки построен для другого режима: у него нет механического перемешивания, а соотношение размеров выбиралось под пиво, а не под массоперенос газ — жидкость.

Сопутствующая проблема — тепло. Аэробный метаболизм выделяет заметно больше тепла на единицу субстрата, чем анаэробное брожение, а холодильная мощность пивзавода рассчитана на анаэробный случай. Оба ограничения снимаются модернизацией — барботёры, перемешивание, больше холода, — но именно она и есть модернизация, а не примечание к ней.

Три вещи, которых у пивзавода нет

Стерильность. Пивоварение — процесс чистый, но не стерильный. Он опирается на большую засеваемую популяцию дрожжей, низкий pH, хмелевые соединения и анаэробиоз, вытесняющие контаминантов. У монокультуры на богатой среде в аэробных условиях нет ни одной из этих защит, поэтому нужна стерилизуемая конструкция: пар на месте, стерильная фильтрация входящего воздуха, асептический отбор проб и отсутствие застойных зон. Встроить стерильность в оборудование, для неё не спроектированное, — самая трудная часть переделки.

Изоляция. Если продуцент генетически модифицирован, объект обязан исключить его выпуск: закрытые перекачки, обработка выбросов и подтверждённое обеззараживание отработанной культуральной жидкости до её попадания в канализацию. Стоковый тракт пивзавода этого по умолчанию не обеспечивает, поскольку присутствие живых дрожжей в его стоках предполагается.

Выделение продукта. Продукт пивзавода — сама сброженная жидкость. Продукт прецизионной ферментации — молекула, которую из неё нужно выделить: центрифугирование или фильтрация, концентрирование, хроматография или осаждение, сушка. Такого оборудования на пивзаводах нет вовсе, а оно обычно составляет большую часть и капитальных, и эксплуатационных затрат.

Как читать это предложение честно

Реалистичная версия идеи в том, что пивоваренные активы способны обеспечить верхнюю половину процесса — получение биомассы и культуральной жидкости — для продуктов с нетребовательными продуцентами и очисткой, при существенной модернизации. Это настоящее сокращение капитала и сроков. Но это не готовый ферментационный завод, и утверждения, считающие существующий объём танков доступной мощностью, считают лёгкую половину.