تولید فراصوتی–آنزیمی دی‌آسیل‌گلیسرول
روغن‌های غنی از دی‌آسیل‌گلیسرول (DAG) ارزش تغذیه‌ای بالایی نشان داده‌اند، زیرا به‌گونه‌ای هضم و متابولیزه می‌شوند که وزن بدن را به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد. دی‌آسیل‌گلیسرول را می‌توان از طریق هیدرولیز روغن پالم، با استفاده از یک لیپاز تجاری به‌عنوان کاتالیزور و تحت فراصوت‌دهی تولید کرد. با هیدرولیز فراصوتی–آنزیمی می‌توان DAGها را در حجم‌های بالا و با هزینه‌های فرآوری بسیار پایین تولید کرد.
با هیدرولیز زیست‌کاتالیزوری به‌کمک فراصوت، می‌توان روغن‌های گیاهی معمول را به روغن‌های خوراکی غنی از DAG با ارزش تغذیه‌ای بالا تبدیل کرد. هیدرولیز فراصوتی–آنزیمی، روغن غنی از دی‌آسیل‌گلیسرول را با بازده مناسب، در زمان واکنش کوتاه‌تر و تحت شرایط ملایم به دست می‌دهد.
مزایای هیدرولیز فراصوتی:
- امولسیون‌سازی با قطرات ریز
- افزایش انتقال جرم
- شرایط ملایم
- زمان کوتاه فرآیند
- دمای کنترل‌شده
- تولید درون‌خطی
سلول جریان شیشه‌ای فراصوتی برای امولسیون‌سازی
پژوهش و نتایج در زمینهٔ سنتز فراصوتی دی‌آسیل‌گلیسرول
Awadallak و همکاران (2013) هیدرولیز روغن پالم به‌کمک فراصوت را با استفاده از Lipozyme RM IM به‌عنوان زیست‌کاتالیزور بررسی کرده‌اند. در این واکنش دومرحله‌ای، از فراصوت برای تقویت امولسیون‌سازی روغن و آب استفاده می‌شود. در مرحلهٔ دوم، آنزیم‌ها برای انجام تبدیل کاتالیزوری افزوده می‌شوند.
چیدمان تجهیزات فراصوتی مورد استفاده در پژوهش Awadallak: سونیکاتور UP200St مجهز به سلول جریان شیشه‌ای (تصویر سمت چپ را ببینید).
گروه پژوهشی دریافت که فرآیند دومرحله‌ای زیر بهترین نتایج را به دست می‌دهد: پروب فراصوت تا عمق حدود 10mm در سامانهٔ آب/روغن قرار داده شد، توان روی 80 W تنظیم شد و دستگاه به‌مدت 3 min روشن ماند تا سامانه را امولسیون کند؛ سپس پروب خارج شد و آنزیم (1٫36 wt.% از جرم آب + روغن) در حالی افزوده شد که محلول با هم‌زدن مغناطیسی (300 rpm) مخلوط می‌شد.
تیمار فراصوتی انجام شد با استفاده از سونیکاتور فراصوتی قدرتمند پروبی UP200St ساخت Hielscher با توان 200 وات.
بنابراین، زیست‌کاتالیز به‌کمک فراصوت پس از زمان واکنش 12h، روغن DAG با غلظت 34٫17 wt.% به دست داد. خود مرحلهٔ فراصوت‌دهی بسیار کوتاه بود و تنها 1٫2 min طول کشید.
ازآنجاکه فراصوت‌دهی به‌عنوان مرحلهٔ نخست برای دستیابی به یک امولسیون فراصوتی با قطرات ریز به کار می‌رود، این فرآیند دومرحله‌ای برای تولید در مقیاس بزرگ مزایایی دارد: هزینه‌های انرژی آن بسیار پایین است و زمان کوتاه امولسیون‌سازی آن، استفاده از تجهیزات فراصوتی پیوسته با اندازهٔ کوچک‌تر را برای تغذیهٔ راکتورهای بزرگ هیدرولیز امکان‌پذیر می‌کند.
MultiPhaseCavitator: قطعهٔ داخلی MPC48 برای سلول جریان فراصوتی، فرآیندهای امولسیون‌سازی را بهبود می‌بخشد
تجهیزات فراصوتی برای مقیاس پایلوت و تولید
Hielscher Ultrasonics شریک باسابقهٔ شما در فرآیندهای فراصوتی، از جمله سنتز کارآمد دی‌آسیل‌گلیسرول است. ما سامانه‌های فراصوتی قدرتمند و قابل‌اعتماد را برای هر حجمی تولید می‌کنیم. به‌عنوان تأمین‌کنندهٔ صنایع دارویی و غذایی، در ساخت تجهیزات فراصوتی و همچنین مشاوره دربارهٔ فرآیندهای فراصوتی و پیاده‌سازی آن‌ها در جریان‌های تولید تخصص داریم.
جدول زیر نمایی از ظرفیت فرآوری دستگاه‌های فراصوت ما ارائه می‌دهد.
| حجم بچ | دبی | دستگاه‌های پیشنهادی |
|---|---|---|
| 1 تا 500mL | 10 تا 200mL/min | UP100H |
| 10 تا 2000mL | 20 تا 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0٫1 تا 20L | 0٫2 تا 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L/min | UIP4000 |
| قابل‌اعمال نیست | 10 تا 100L/min | UIP16000 |
| قابل‌اعمال نیست | بیشتر | مجموعه‌ای از دستگاه‌های UIP16000 |
MultiPhaseCavitator فراصوتی Hielscher
Hielscher قطعهٔ داخلی منحصربه‌فردی برای سلول جریان توسعه داده است با نام MultiPhaseCavitator MPC48. قطعهٔ داخلی MPC48 (تصویر سمت راست را ببینید) به 48 کانولای ظریف مجهز است که فاز دوم از طریق آن‌ها به‌صورت جریان بسیار باریک مایع با قطر 0٫3mm تا 1٫2mm (بسته به اندازهٔ کانولا) تزریق می‌شود. ازآنجاکه فاز دوم از همان ابتدا به‌صورت بسیار ریز، مستقیماً به ناحیهٔ کاویتاسیون فراصوتی تزریق می‌شود، فراصوت‌دهی یک میکروامولسیون یا نانوامولسیون ایجاد می‌کند. قطعهٔ داخلی MPC48 برای راکتورهای سلول جریان Hielscher طراحی شده است و می‌توان از آن برای فرآوری بچ و پیوسته استفاده کرد.
برای کسب اطلاعات بیشتر دربارهٔ MultiPhaseCavitator اینجا کلیک کنید!
سونیکاتور UIP2000hdT مجهز به راکتور برای تولید دی‌آسیل‌گلیسرول
منابع علمی/مراجع
- Awadallak, Jamal A.; Voll, Fernando; Ribas, Marielen C.; da Silva, Camila da; Filho, Lucio Cardozo; da Silva, Edson A. (2013): Enzymatic catalyzed palm oil hydrolysis under ultrasound irradiation: Diacylglycerol synthesis. Ultrasonics Sonochemistry 20; 2013. 1002-1007.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2013): Dietary effects of diacylglycerol rich mustard oil on lipid profile of normocholesterolemic and hypercholesterolemic rats. Journal of Food Science Technology 50(4); 2013. 678-86.
- Goncalves, Karen M.; Sutili, Felipe K.; Leite,Selma G.F.; de Souza, Rodrigo O.M.A.; Ramos Leal, Ivana Correa (2012): Palm oil hydrolysis catalyzed by lipases under ultrasound irradiation – The use of experimental design as a tool for variables evaluation. Ultrasonics Sonochemistry 19; 2012: 232–236.
دی‌آسیل‌گلیسرول‌ها چه هستند؟
دی‌آسیل‌گلیسرول‌ها (DAG) معمولاً با درجات مختلف خلوص، به‌عنوان افزودنی برای افزایش شکل‌پذیری چربی‌ها یا به‌عنوان مواد پایه در صنایع غذایی، دارویی و آرایشی استفاده می‌شوند. DAGها همچنین به‌عنوان روغن‌های رهاساز برای جدا کردن مواد از قالب‌ها، تنظیم‌کنندهٔ بلورهای چربی، و پیش‌ماده‌هایی برای سنتز آلی محصولاتی مانند فسفولیپیدها، گلیکولیپیدها، لیپوپروتئین‌ها، پیش‌داروهایی مانند کلرامبوسیل کونژوگه‌شده با DAG برای درمان لنفوم، (S)-(3,4-dihydroxyphenyl)alanine (LDOPA) برای درمان بیماری پارکینسون و بسیاری موارد دیگر به کار می‌روند. در سال‌های اخیر، روغن غنی از DAG به‌عنوان روغن پخت‌وپز فراسودمند با محتوای حداقل 80% از 1,3-DAG استفاده شده است.
دی‌آسیل‌گلیسرول (DAGs) را می‌توان با هیدرولیز جزئی، استریفیکاسیون یا گلیسرولیز، از طریق کاتالیز شیمیایی یا آنزیمی تولید کرد. ثابت شده است که فراصوت‌دهی، کاتالیز آنزیمی دی‌آسیل‌گلیسرول‌ها را به‌شدت تقویت می‌کند. هیدرولیز فراصوتی–آنزیمی امکان دستیابی به بازده بالاتر DAGهای باکیفیت را در زمان فرآیندی بسیار کوتاه فراهم می‌کند.