Ultrasoon-enzymatische productie van diacylglycerol

Oliën die rijk zijn aan diacylglycerol (DAG) hebben een hoge voedingswaarde laten zien, omdat ze worden verteerd en gemetaboliseerd op een manier die het lichaamsgewicht aanzienlijk vermindert. Diacylglycerol kan worden geproduceerd door hydrolyse van palmolie onder sonicatie, waarbij een commerciële lipase als katalysator wordt gebruikt. Door ultrasoon-enzymatische hydrolyse kunnen DAG’s in grote hoeveelheden worden geproduceerd tegen zeer lage verwerkingskosten.

Door ultrasoon ondersteunde, biogekatalyseerde hydrolyse kunnen gangbare plantaardige oliën worden omgezet in eetbare oliën die rijk zijn aan DAG en een hoge voedingswaarde hebben. De ultrasoon-enzymatische hydrolyse levert een goede opbrengst aan diacylglycerolrijke olie op, met kortere reactietijden en onder milde omstandigheden.

De voordelen van ultrasone hydrolyse:

• fijne emulgering
• verhoogde massaoverdracht
• milde omstandigheden
• korte procestijd
• temperatuurgecontroleerd
• inlineproductie

Onderzoek en resultaten bij de ultrasone synthese van diacylglycerol

Awadallak et al. (2013) hebben de ultrasoon ondersteunde hydrolyse van palmolie onderzocht met Lipozyme RM IM als biokatalysator. Bij de reactie in twee stappen wordt ultrageluid gebruikt om de emulgering van olie en water te bevorderen. In de tweede stap worden de enzymen toegevoegd voor de katalytische omzetting.
Ultrasone opstelling zoals gebruikt in het onderzoek van Awadallak: Sonicator UP200St met glazen doorstroomcel (zie afbeelding links).
De onderzoeksgroep stelde vast dat het volgende proces in twee stappen de beste resultaten oplevert: de ultrasone sonde werd tot een diepte van ongeveer 10mm in het water/oliesysteem gestoken, het vermogen werd ingesteld op 80 W en de sonde werd gedurende 3 min ingeschakeld om het systeem te emulgeren voordat deze werd verwijderd. Vervolgens werd het enzym (1,36 wt.% van de massa van water + olie) toegevoegd terwijl de oplossing met een magneetroerder werd gemengd (300 rpm).
De ultrasone behandeling werd uitgevoerd met de krachtige ultrasone sonicator UP200St van Hielscher met een vermogen van 200watt en een sonde.

Zo leverde ultrasoon ondersteunde biokatalyse DAG-olie op met een concentratie van 34,17 wt.% na een reactietijd van 12h. De sonicatiestap zelf was zeer kort en duurde slechts 1,2 min.
Omdat sonicatie als eerste stap wordt toegepast om een ultrasone emulsie met fijne druppels te verkrijgen, biedt dit proces in twee stappen voordelen voor grootschalige productie: de energiekosten zijn zeer laag en de korte emulgeertijd maakt het mogelijk om gereduceerde ultrasone apparatuur voor continue verwerking te gebruiken om grote hydrolysereactoren te voeden.

Ultrasone apparatuur voor proefinstallaties en productie

Hielscher Ultrasonics is uw partner met jarenlange ervaring in ultrasone processen, waaronder efficiënte synthese van diacylglycerol. Wij produceren krachtige en betrouwbare ultrasone systemen voor elk volume. Als leverancier voor de farmaceutische industrie en de voedingsmiddelenindustrie zijn wij gespecialiseerd in de productie van ultrasone apparatuur en in advies over ultrasone processen en de implementatie daarvan in productiestromen.
De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze sonicatoren.

Hielscher ultrasone MultiPhaseCavitator

Hielscher heeft het unieke inzetstuk voor doorstroomcellen ontwikkeld: MultiPhaseCavitator MPC48. Het inzetstuk MPC48 (zie afbeelding rechts) is uitgerust met 48 fijne canules, waardoor de tweede fase wordt geïnjecteerd als een zeer fijne vloeistofstroom met een diameter van 0,3mm tot 1,2mm (afhankelijk van de canulegrootte). Omdat de tweede fase al in zeer fijne vorm rechtstreeks in de ultrasone cavitatiezone wordt geïnjecteerd, ontstaat door sonicatie een micro- of nano-emulsie. Het inzetstuk MPC48 is ontworpen voor doorstroomcelreactoren van Hielscher en kan worden gebruikt voor batchgewijze en continue verwerking.
Klik hier voor meer informatie over de MultiPhaseCavitator!