초음파–효소 방식의 디아실글리세롤 생산

디아실글리세롤(DAG)이 풍부한 오일은 체중을 유의하게 줄이는 방식으로 소화되고 대사되므로 높은 영양적 가치를 보이는 것으로 나타났습니다. 디아실글리세롤은 초음파 처리 조건에서 시판 리파아제를 촉매로 사용하여 팜유를 가수분해함으로써 생산할 수 있습니다. 초음파–효소 가수분해를 통해 매우 낮은 공정 비용으로 DAG를 대량 생산할 수 있습니다.

초음파 보조 생체촉매 가수분해를 통해 일반적인 식물성 오일을 영양적 가치가 높은 DAG 함량이 풍부한 식용유로 전환할 수 있습니다. 초음파–효소 가수분해는 더 짧은 반응 시간과 온화한 조건에서 디아실글리세롤이 풍부한 오일을 높은 수율로 제공합니다.

초음파 가수분해의 장점:

• 미세 유화
• 물질 전달 증가
• 온화한 조건
• 짧은 공정 시간
• 온도 제어
• 인라인 생산

초음파 디아실글리세롤 합성 연구 및 결과

Awadallak 등(2013)은 Lipozyme RM IM을 생체촉매로 사용하여 초음파 보조 팜유 가수분해를 연구했습니다. 두 단계 반응에서는 오일과 물의 유화를 촉진하기 위해 초음파를 사용합니다. 두 번째 단계에서는 촉매 전환을 위해 효소를 첨가합니다.
Awadallak의 연구에 사용된 초음파 장치 구성: 초음파 처리기 UP200St에 유리 플로우 셀을 장착한 구성(왼쪽 사진 참조).
연구진은 다음과 같은 두 단계 공정이 최상의 결과를 낸다는 것을 확인했습니다. 초음파 프로브를 물/오일 계에 약 10mm 깊이로 삽입하고 출력을 80 W로 조정한 뒤 3 min 동안 작동시켜 계를 유화한 후 제거했습니다. 이어서 자석 교반(300 rpm)으로 용액을 혼합하면서 효소(물 + 오일 질량의 1.36 wt.%)를 첨가했습니다.
초음파 처리는 출력이 200와트인 Hielscher의 강력한 초음파 프로브형 초음파 처리기 UP200St를 사용하여 수행했습니다.

이와 같은 초음파 보조 생체촉매 반응으로 12h의 반응 시간 후 농도가 34.17 wt.%인 DAG 오일을 얻었습니다. 초음파 처리 단계 자체는 단 1.2 min으로 매우 짧았습니다.
미세한 초음파 에멀션을 얻기 위해 첫 번째 단계에서 초음파 처리를 적용하므로, 이 두 단계 공정은 대규모 생산에 유리합니다. 에너지 비용이 매우 낮고 유화 시간이 짧아, 규모를 줄인 연속식 초음파 장비를 사용하여 대형 가수분해 반응기에 공급할 수 있습니다.

파일럿 및 생산용 초음파 장비

Hielscher Ultrasonics는 효율적인 디아실글리세롤 합성을 비롯한 초음파 공정 분야에서 오랜 경험을 쌓아 온 파트너입니다. 당사는 모든 처리 부피에 대응하는 강력하고 신뢰할 수 있는 초음파 시스템을 제조합니다. 제약 및 식품 산업에 장비를 공급하는 당사는 초음파 장비 제조뿐 아니라 초음파 공정과 생산 흐름 내 공정 도입에 관한 컨설팅을 전문으로 합니다.
아래 표는 당사 초음파 처리기의 처리 용량을 보여 줍니다.

Hielscher 초음파 MultiPhaseCavitator

Hielscher가 개발한 독자적인 플로우 셀 인서트인 MultiPhaseCavitator MPC48입니다. MPC48 인서트(오른쪽 사진 참조)에는 미세 캐뉼라 48개가 장착되어 있으며, 이를 통해 두 번째 상이 직경 0.3mm–1.2mm의 매우 미세한 액체 흐름으로 주입됩니다(캐뉼라 크기에 따라 다름). 두 번째 상이 이미 매우 미세한 상태로 초음파 캐비테이션 영역에 직접 주입되므로, 초음파 처리에 의해 마이크로 또는 나노 에멀션이 생성됩니다. MPC48 인서트는 Hielscher 플로우 셀 반응기용으로 설계되었으며 배치 및 연속 처리에 사용할 수 있습니다.
MultiPhaseCavitator에 대해 자세히 알아보려면 여기를 클릭하세요!