Ultrahangos-enzimatikus diacilglicerol-előállítás
A diacilglicerolban (DAG) gazdag olajok magas tápértékűnek bizonyultak, mivel olyan módon emésztődnek meg és metabolizálódnak, amely jelentősen csökkenti a testtömeget. Diacilglicerol előállítható pálmaolaj hidrolízisével, kereskedelmi forgalomban kapható lipázt használva katalizátorként, ultrahangos kezelés mellett. Az ultrahangos-enzimatikus hidrolízissel a DAG-ok nagy mennyiségben, nagyon alacsony feldolgozási költségekkel állíthatók elő.
Ultrahanggal segített, biokatalizált hidrolízissel a szokásos növényi olajok magas tápértékű, DAG-ban gazdag étkezési olajokká alakíthatók. Az ultrahangos-enzimatikus hidrolízis rövidebb reakcióidő alatt és enyhe körülmények között biztosít jó hozamot diacilglicerolban gazdag olajból.
Az ultrahangos hidrolízis előnyei:
- finom emulgeálás
- fokozott anyagátadás
- enyhe körülmények
- rövid folyamatidő
- szabályozott hőmérséklet
- átfolyó rendszerű gyártás
Ultrahangos üveg átfolyó cella emulgeáláshoz
Kutatások és eredmények az ultrahangos diacilglicerol-szintézis területén
Awadallak és munkatársai (2013) a pálmaolaj ultrahanggal segített hidrolízisét vizsgálták, Lipozyme RM IM biokatalizátor alkalmazásával. A kétlépéses reakcióban az ultrahangot az olaj és a víz emulgeálásának elősegítésére használják. A második lépésben hozzáadják az enzimeket a katalitikus átalakításhoz.
Az Awadallak kutatásában használt ultrahangos összeállítás: UP200St ultrahangos kezelőberendezés üveg átfolyó cellával (lásd a bal oldali képet).
A kutatócsoport megállapította, hogy a következő kétlépéses eljárás adja a legjobb eredményeket: az ultrahangos szondát körülbelül 10mm mélységig merítették a víz/olaj rendszerbe, a teljesítményt 80 W-ra állították, és a rendszert 3 min időtartamú bekapcsolással emulgeálták, majd eltávolították a szondát. Ezután hozzáadták az enzimet (a víz + olaj tömegének 1,36 tömeg%-a), miközben az oldatot mágneses keveréssel (300 rpm) keverték.
Az ultrahangos kezelést a Hielscher nagy teljesítményű, 200 wattos, szondás UP200St ultrahangos kezelőberendezésével végezték.
Az ultrahanggal segített biokatalízis így 12h reakcióidő után 34,17 tömeg%-os koncentrációjú DAG-olajat eredményezett. Maga az ultrahangos kezelési lépés nagyon rövid volt, mindössze 1,2 min időtartammal.
Mivel az ultrahangos kezelést első lépésként alkalmazzák a finom cseppméretű, ultrahanggal előállított emulzió létrehozására, ez a kétlépéses eljárás előnyös a nagyüzemi gyártásban: energiaköltsége nagyon alacsony, rövid emulgeálási ideje pedig lehetővé teszi a nagy hidrolízisreaktorok táplálását csökkentett ultrahangos berendezésigénnyel, folyamatos üzemben.
MultiPhaseCavitator: az MPC48 ultrahangos átfolyócella-betét javítja az emulgeálási folyamatokat
Ultrahangos berendezések kísérleti üzemi alkalmazásokhoz és gyártáshoz
A Hielscher Ultrasonics az Ön sokéves tapasztalattal rendelkező partnere az ultrahangos folyamatokban, beleértve a hatékony diacilglicerol-szintézist is. Nagy teljesítményű és megbízható ultrahangos rendszereket gyártunk bármilyen térfogathoz. A gyógyszer- és élelmiszeripar beszállítójaként ultrahangos berendezések gyártására, valamint az ultrahangos folyamatokkal és azok gyártási anyagáramokba történő beépítésével kapcsolatos tanácsadásra szakosodtunk.
Az alábbi táblázat tájékoztatást nyújt ultrahangos kezelőberendezéseink feldolgozási kapacitásáról.
| Adagtérfogat | Térfogatáram | Ajánlott készülékek |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | nagyobb | berendezéscsoport: UIP16000 |
Hielscher ultrahangos MultiPhaseCavitator
A Hielscher kifejlesztett egy egyedülálló átfolyócella-betétet, amelynek neve MultiPhaseCavitator MPC48. Az MPC48 betét (lásd a jobb oldali képet) 48 vékony kanüllel rendelkezik, amelyeken keresztül a második fázist nagyon vékony, 0,3mm–1,2mm átmérőjű folyadéksugárként injektálják be (a kanül méretétől függően). Mivel a második fázist már eleve nagyon finom méretű sugárként, közvetlenül az ultrahangos kavitációs zónába injektálják, az ultrahangos kezelés mikro- vagy nanoemulziót hoz létre. Az MPC48 betétet Hielscher átfolyócellás reaktorokhoz tervezték, és szakaszos, valamint folyamatos feldolgozásra egyaránt használható.
Kattintson ide, ha többet szeretne megtudni a MultiPhaseCavitator berendezésről!
UIP2000hdT ultrahangos kezelőberendezés diacilglicerol előállítására szolgáló reaktorral
Szakirodalom/Hivatkozások
- 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.
Mik a diacilglicerolok?
A diacilglicerolokat (DAG) általában különböző tisztasági fokokban használják a zsírok képlékenységét javító adalékanyagként vagy alapanyagként az élelmiszer-, gyógyszer- és kozmetikai iparban. A DAG-okat olyan olajként is használják, amely elősegíti az anyagok leválasztását a formákról, továbbá a zsírkristályok szabályozására, valamint olyan termékek szerves szintézisének prekurzoraként, mint a foszfolipidek, glikolipidek, lipoproteinek, prodrugok, például a limfóma kezelésére szolgáló, DAG-gal konjugált klórambucil, a Parkinson-kór kezelésére szolgáló (S)-(3,4-dihidroxifenil)alanin (LDOPA) és számos más termék. Újabban a DAG-ban gazdag olajat funkcionális étkezési olajként használják, legalább 80%-os 1,3-DAG-tartalommal.
Diacilglicerol (DAG-ok) részleges hidrolízissel, észterezéssel vagy glicerolízissel állítható elő, kémiai vagy enzimatikus katalízis útján. Bizonyított, hogy az ultrahangos kezelés nagymértékben fokozza a diacilglicerolok enzimatikus katalízisét. Az ultrahangos-enzimatikus hidrolízis nagyon rövid folyamatidő alatt teszi lehetővé a kiváló minőségű DAG-ok nagyobb hozamú előállítását.