Producción de diacilglicerol mediante ultrasonidos y enzimas

Los aceites ricos en diacilglicerol (DAG) han demostrado un alto valor nutricional, ya que se digieren y metabolizan de una manera que reduce significativamente el peso corporal. El diacilglicerol puede producirse mediante la hidrólisis del aceite de palma utilizando una lipasa comercial como catalizador bajo sonicación. Mediante la hidrólisis ultrasónica enzimática, pueden producirse grandes volúmenes de DAG con costes de procesamiento muy bajos.

Mediante una hidrólisis biocatalizada asistida por ultrasonidos, los aceites vegetales convencionales pueden transformarse en aceites comestibles ricos en DAG con un alto valor nutricional. La hidrólisis ultrasónica enzimática proporciona un buen rendimiento de aceite rico en diacilglicerol con tiempos de reacción más cortos y en condiciones suaves.

Ventajas de la hidrólisis ultrasónica:

• emulsificación fina
• mayor transferencia de masa
• condiciones suaves
• tiempo de procesamiento corto
• temperatura controlada
• producción en línea

Investigación y resultados sobre la síntesis ultrasónica de diacilglicerol

Awadallak et al. (2013) investigaron la hidrólisis del aceite de palma asistida por ultrasonidos utilizando Lipozyme RM IM como biocatalizador. En la reacción de dos etapas, se utilizan ultrasonidos para favorecer la emulsificación del aceite y el agua. En la segunda etapa, se añaden las enzimas para la conversión catalítica.
Configuración ultrasónica utilizada en la investigación de Awadallak: Sonicador UP200St con celda de flujo de vidrio (véase la imagen de la izquierda).
El grupo de investigación determinó que el siguiente proceso de dos etapas ofrece los mejores resultados: se introdujo la sonda ultrasónica a una profundidad de aproximadamente 10 mm en el sistema de agua/aceite, se ajustó la potencia a 80 W y se activó durante 3 min para emulsionar el sistema antes de retirarla; a continuación, se añadió la enzima (1,36 wt.% de la masa de agua + aceite) mientras se mezclaba la solución mediante agitación magnética (300 rpm).
El tratamiento ultrasónico se realizó utilizando el potente sonicador ultrasónico de sonda UP200St de Hielscher, de 200 vatios.

Así, la biocatálisis asistida por ultrasonidos produjo un aceite con una concentración de DAG de 34,17 wt.% tras un tiempo de reacción de 12h. La etapa de sonicación en sí fue muy breve, con una duración de tan solo 1,2 min.
Dado que la sonicación se aplica como primera etapa para obtener una emulsión ultrasónica de gota fina, este proceso de dos etapas presenta ventajas para la producción a gran escala: sus costes energéticos son muy bajos y su breve tiempo de emulsificación permite utilizar equipamiento ultrasónico reducido de funcionamiento continuo para alimentar grandes reactores de hidrólisis.

Equipos ultrasónicos para plantas piloto y producción

Hielscher Ultrasonics es su socio con una amplia trayectoria en procesos ultrasónicos, incluida la síntesis eficiente de diacilglicerol. Fabricamos sistemas ultrasónicos potentes y fiables para cualquier volumen. Como proveedores de las industrias farmacéutica y alimentaria, estamos especializados en la fabricación de equipos ultrasónicos, así como en el asesoramiento sobre procesos ultrasónicos y su implementación en los flujos de producción.
La siguiente tabla ofrece una orientación sobre la capacidad de procesamiento de nuestros sonicadores.

MultiPhaseCavitator ultrasónico de Hielscher

Hielscher ha desarrollado el exclusivo inserto para celdas de flujo MultiPhaseCavitator MPC48. El inserto MPC48 (véase la imagen de la derecha) está equipado con 48 cánulas finas, a través de las cuales se inyecta la segunda fase en forma de chorros de líquido muy finos, con un diámetro de 0,3 mm a 1,2 mm (según el tamaño de la cánula). Como la segunda fase se inyecta directamente en la zona de cavitación ultrasónica en forma de chorros ya muy finos, la sonicación produce una microemulsión o nanoemulsión. El inserto MPC48 está diseñado para los reactores de celda de flujo de Hielscher y puede utilizarse para el procesamiento por lotes y continuo.
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