Producción ultrasónica-enzimática de diacilglicerol
- Los aceites ricos en diacilglicerol (DAG) han demostrado un alto valor nutricional, ya que se digieren y metabolizan de forma que reducen significativamente el peso corporal.
- El diacilglicerol puede producirse mediante la hidrólisis del aceite de palma utilizando una lipasa comercial como catalizador bajo ultrasonidos.
- Mediante la hidrólisis ultrasónica-enzimática, los DAG pueden producirse en grandes volúmenes con costes de transformación muy bajos.
Mediante una hidrólisis biocatalizada asistida por ultrasonidos, los aceites vegetales estándar pueden convertirse en aceites comestibles ricos en DAG con un alto valor nutritivo. La hidrólisis ultrasónica-enzimática proporciona un buen rendimiento de un aceite rico en diacilglicerol en tiempos de reacción más cortos y en condiciones suaves.
Las ventajas de la hidrólisis ultrasónica:
- emulsificación fina
- Aumento de la transferencia de masa
- Condiciones leves
- tiempo de proceso corto
- temperatura controlada
- producción en línea
investigación & Resultados
Awadallak et al. (2013) han investigado la hidrólisis asistida por ultrasonidos del aceite de palma utilizando Lipozyme RM IM como biocatalizador. En la reacción de dos pasos, el ultrasonido se utiliza para promover la emulsificación del aceite y el agua. En el segundo paso, se añaden las enzimas para la conversión catalítica.
Instalación ultrasónica utilizada en la investigación de Awadallak: UP200S (200 W, 24 kHz) con celda de flujo de vidrio (véase la imagen de la izquierda).
El grupo de investigación descubrió que el siguiente proceso en dos pasos da los mejores resultados: se inserta la sonda de ultrasonidos hasta una profundidad de unos 10 mm en el sistema de agua/aceite, se ajusta la potencia a 80 W y se enciende durante 3 minutos para emulsionar el sistema antes de retirarla, y después se añade la enzima (1,36 % en peso de agua + masa de aceite) mientras se mezcla la solución mediante agitación magnética (300 rpm).
El tratamiento con ultrasonidos se llevó a cabo utilizando el dispositivo de sonda ultrasónica UP200S.
Así, la biocatálisis asistida por ultrasonidos produjo aceite de DAG con una concentración del 34,17 % en peso tras 12 horas de reacción. El paso de sonicación en sí fue muy corto, con una duración de tan solo 1,2 minutos.
Dado que la sonicación se aplica como primer paso para obtener una emulsión ultrasónica de tamaño fino, este proceso en dos pasos presenta ventajas para la producción a gran escala: Sus costes energéticos son muy bajos y su corto tiempo de emulsificación permite utilizar equipos ultrasónicos continuos reducidos para alimentar grandes reactores de hidrólisis.
Emulsión en línea por ultrasonidos
Equipo de ultrasonidos para piloto & Producción
Hielscher Ultrasonics es su socio experimentado desde hace muchos años para procesos por ultrasonidos. Fabricamos sistemas de ultrasonidos potentes y fiables para cualquier volumen. Como proveedor de la industria farmacéutica y alimentaria, estamos especializados en la fabricación de equipos de ultrasonidos, así como en el asesoramiento para procesos de ultrasonidos y su implementación en flujos de producción.
La tabla siguiente le ofrece una indicación de la capacidad de procesamiento de nuestros ultrasonidos.
| Volumen del lote | Tasa de flujo | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 0,5 a 1,5 mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 a 500 mL | 10 a 200 mL/min. | UP100H |
| 10 a 2000 mL | 20 a 400 mL/min. | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 a 20 L | 0,2 a 4 L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100 L | 2 a 10 L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 a 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | mayor | Grupo de UIP16000 |
Cavitador multifase de Hielscher
Hielscher ha desarrollado el exclusivo inserto de célula de flujo MultiFaseCavitador 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 corriente líquida muy fina con un diámetro de 0,3 mm a 1,2 mm (dependiendo del tamaño de la cánula). Dado que la segunda fase se inyecta ya muy fina directamente en la zona de cavitación ultrasónica, se produce una micro o nanoemulsión por sonicación. El inserto MPC48 está diseñado para reactores de celda de flujo de Hielscher y puede utilizarse para el procesamiento por lotes y continuo.
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Reactor de celda de flujo ultrasónico FC100L1K-1S con insertoMPC48
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Literatura/Referencias
Acerca de los diacilgliceroles
Los diacilgliceroles (DAG) se utilizan habitualmente en diferentes grados de pureza como aditivos para mejorar la plasticidad de las grasas o como bases para las industrias alimentaria, médica y cosmética. Los DAG también se utilizan como aceites extraños para separar materiales de los moldes y como ajustadores de los cristales de grasa, precursores para la síntesis orgánica de productos como fosfolípidos, glicolípidos, lipoproteínas, pro-fármacos como el clorambucil conjugado con DAG para el tratamiento del linfoma, la (S)-(3,4-dihidroxifenil)alanina (LDOPA) para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson y muchos otros. Más recientemente, el aceite rico en DAG se ha utilizado como aceite de cocina funcional, con un contenido mínimo del 80% de 1,3-DAG.
El diacilglicerol (DAG) puede producirse por hidrólisis parcial, esterificación o glicerólisis mediante catálisis química o enzimática. Se ha demostrado que la sonicación intensifica drásticamente la catálisis enzimática de los diacilgliceroles. La hidrólisis ultrasónica-enzimática permite obtener mayores rendimientos de DAGs de alta calidad en un tiempo de proceso muy corto.