Ultradźwiękowo-enzymatyczna produkcja diacyloglicerolu

Oleje bogate w diacyloglicerol (DAG) wykazują wysoką wartość odżywczą, ponieważ są trawione i metabolizowane w sposób, który znacząco zmniejsza masę ciała. Diacyloglicerol można wytwarzać poprzez hydrolizę oleju palmowego z wykorzystaniem dostępnej komercyjnie lipazy jako katalizatora przy zastosowaniu sonikacji. Dzięki hydrolizie ultradźwiękowo-enzymatycznej DAG można wytwarzać w dużych ilościach przy bardzo niskich kosztach przetwarzania.

Dzięki wspomaganej ultradźwiękami hydrolizie biokatalitycznej standardowe oleje roślinne można przekształcać w oleje jadalne bogate w DAG o wysokiej wartości odżywczej. Hydroliza ultradźwiękowo-enzymatyczna zapewnia dobrą wydajność otrzymywania oleju bogatego w diacyloglicerol przy krótszym czasie reakcji i w łagodnych warunkach.

Zalety hydrolizy ultradźwiękowej:

• emulgowanie zapewniające drobne krople
• zwiększone przenoszenie masy
• łagodne warunki
• krótki czas procesu
• kontrolowana temperatura
• produkcja w linii

Badania i wyniki dotyczące ultradźwiękowej syntezy diacyloglicerolu

Awadallak i wsp. (2013) badali wspomaganą ultradźwiękami hydrolizę oleju palmowego z wykorzystaniem Lipozyme RM IM jako biokatalizatora. W reakcji dwuetapowej ultradźwięki stosuje się w celu wspomagania emulgowania oleju i wody. W drugim etapie dodaje się enzymy w celu przeprowadzenia przemiany katalitycznej.
Układ ultradźwiękowy zastosowany w badaniach Awadallaka: Sonikator UP200St ze szklaną komorą przepływową (patrz zdjęcie po lewej).
Zespół badawczy stwierdził, że następujący proces dwuetapowy daje najlepsze wyniki: sondę ultradźwiękową zanurzono na głębokość około 10mm w układzie woda/olej, ustawiono moc na 80 W i włączono urządzenie na 3 min, aby zemulgować układ przed wyjęciem sondy, a następnie dodano enzym (1,36 wt.% masy wody + oleju), mieszając roztwór mieszadłem magnetycznym (300 rpm).
Obróbkę ultradźwiękową przeprowadzono przy użyciu sonikatora sondowego Hielscher UP200St o dużej mocy 200watów.

W ten sposób biokataliza wspomagana ultradźwiękami pozwoliła uzyskać olej o zawartości DAG wynoszącej 34,17 wt.% po czasie reakcji wynoszącym 12h. Sam etap sonikacji był bardzo krótki i trwał zaledwie 1,2 min.
Ponieważ sonikację stosuje się jako pierwszy etap w celu uzyskania drobnokroplowej emulsji ultradźwiękowej, ten dwuetapowy proces ma zalety w produkcji na dużą skalę: koszty energii są bardzo niskie, a krótki czas emulgowania pozwala stosować ograniczone wyposażenie ultradźwiękowe do pracy ciągłej w celu zasilania dużych reaktorów do hydrolizy.

Urządzenia ultradźwiękowe do zastosowań pilotażowych i produkcyjnych

Hielscher Ultrasonics to Państwa partner z wieloletnim doświadczeniem w procesach ultradźwiękowych, w tym w wydajnej syntezie diacyloglicerolu. Produkujemy wydajne i niezawodne systemy ultradźwiękowe do dowolnych objętości. Jako dostawca dla przemysłu farmaceutycznego i spożywczego specjalizujemy się zarówno w produkcji urządzeń ultradźwiękowych, jak i w doradztwie dotyczącym procesów ultradźwiękowych oraz ich wdrażania w strumieniach produkcyjnych.
Poniższa tabela przedstawia orientacyjną wydajność przetwarzania naszych sonikatorów.

Ultradźwiękowy MultiPhaseCavitator Hielscher

Hielscher opracował unikatowy wkład do komory przepływowej MultiPhaseCavitator MPC48. Wkład MPC48 (patrz zdjęcie po prawej) jest wyposażony w 48 cienkich kaniul, przez które druga faza jest wtryskiwana w postaci bardzo cienkiego strumienia cieczy o średnicy od 0,3mm do 1,2mm (w zależności od rozmiaru kaniuli). Ponieważ druga faza jest wtryskiwana już w postaci bardzo cienkiego strumienia bezpośrednio do strefy kawitacji ultradźwiękowej, sonikacja prowadzi do powstania mikroemulsji lub nanoemulsji. Wkład MPC48 jest przeznaczony do reaktorów Hielscher z komorą przepływową i może być stosowany do przetwarzania partiami oraz w trybie ciągłym.
Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o MultiPhaseCavitator!