Ultradźwiękowo-enzymatyczna produkcja diacylogliceroli
- Oleje bogate w diacyloglicerole (DAG) wykazują wysoką wartość odżywczą, ponieważ są trawione i metabolizowane w sposób, który znacznie zmniejsza masę ciała.
- Diacyloglicerol może być wytwarzany przez hydrolizę oleju palmowego przy użyciu komercyjnej lipazy jako katalizatora pod wpływem ultradźwięków.
- Dzięki hydrolizie ultradźwiękowo-enzymatycznej DAG mogą być produkowane w dużych ilościach przy bardzo niskich kosztach przetwarzania.
Dzięki wspomaganej ultradźwiękami biokatalizowanej hydrolizie standardowe oleje roślinne mogą być przekształcane w bogate w DAG oleje jadalne o wysokiej wartości odżywczej. Hydroliza ultradźwiękowo-enzymatyczna zapewnia dobrą wydajność oleju bogatego w diacyloglicerole w krótszych czasach reakcji i w łagodnych warunkach.
Korzyści z hydrolizy ultradźwiękowej:
- dokładna emulgacja
- Zwiększony transfer masy
- Łagodne warunki
- Krótki czas procesu
- kontrolowana temperatura
- produkcja inline
badania & Wyniki
Awadallak et al. (2013) zbadali ultradźwiękowo wspomaganą hydrolizę oleju palmowego przy użyciu Lipozyme RM IM jako biokatalizatora. W dwuetapowej reakcji ultradźwięki są wykorzystywane do promowania emulgowania oleju i wody. W drugim etapie, enzymy są dodawane do konwersji katalitycznej.
Konfiguracja ultradźwiękowa stosowana w badaniach Awadallak: UP200S (200W, 24kHz) ze szklaną komorą przepływową (patrz rysunek po lewej).
Grupa badawcza stwierdziła, że najlepsze wyniki daje następujący dwuetapowy proces: sonda ultradźwiękowa została wprowadzona na głębokość około 10 mm do układu woda/olej, moc została ustawiona na 80 W i włączona na 3 minuty w celu zemulgowania układu przed jego usunięciem, a następnie dodano enzym (1,36% mas. wody + oleju), podczas gdy roztwór mieszano przez mieszanie magnetyczne (300 obr./min).
Leczenie ultradźwiękami przeprowadzono przy użyciu sonda ultradźwiękowa UP200S.
W ten sposób wspomagana ultradźwiękami biokataliza dała olej DAG o stężeniu 34,17% mas. po 12-godzinnym czasie reakcji. Sam etap sonikacji był bardzo krótki i trwał zaledwie 1,2 min.
Ponieważ sonikacja jest stosowana jako pierwszy etap w celu uzyskania drobnoziarnistej emulsji ultradźwiękowej, ten dwuetapowy proces ma zalety w produkcji na dużą skalę: Jego koszty energii są bardzo niskie, a krótki czas emulgowania pozwala na użycie zredukowanego ciągłego sprzętu ultradźwiękowego do zasilania dużych reaktorów hydrolizy.
Sprzęt ultradźwiękowy dla pilotów & Produkcja
Hielscher Ultrasonics jest doświadczonym partnerem w zakresie procesów ultradźwiękowych. Produkujemy wydajne i niezawodne systemy ultradźwiękowe dla dowolnej objętości. Jako dostawca dla przemysłu farmaceutycznego i spożywczego specjalizujemy się w produkcji urządzeń ultradźwiękowych, a także w doradztwie w zakresie procesów ultradźwiękowych i ich wdrażaniu do strumieni produkcyjnych.
Poniższa tabela przedstawia wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców.
Wielkość partii | natężenie przepływu | Polecane urządzenia |
---|---|---|
0.5-1,5 mL | b.d. | VialTweeter |
1 do 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
10 do 2000mL | 20-400mL/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
10-100L | 2 do 10L/min | UIP4000 |
b.d. | 10-100L/min | UIP16000 |
b.d. | większe | klaster UIP16000 |
Kawitator wielofazowy Hielschera
Firma Hielscher opracowała unikalną wkładkę do celi przepływowej Kawitator wielofazowy MPC48. Wkład MPC48 (patrz rysunek po prawej) jest wyposażony w 48 drobnych kaniul, przez które druga faza jest wtryskiwana jako bardzo drobny strumień cieczy o średnicy od 0,3 mm do 1,2 mm (w zależności od rozmiaru kaniuli). Ponieważ druga faza jest wstrzykiwana już bardzo drobno bezpośrednio do ultradźwiękowej strefy kawitacji, mikro- lub nano-emulsja jest wytwarzana przez sonikację. Wkładka MPC48 jest przeznaczona do reaktorów przepływowych Hielscher i może być używana do przetwarzania wsadowego i ciągłego.
Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o MultiPhaseCavitator!
Literatura/Referencje
Informacje o diacyloglicerolach
Diacyloglicerole (DAG) są powszechnie stosowane w różnych stopniach czystości jako dodatki zwiększające plastyczność tłuszczów lub jako bazy dla przemysłu spożywczego, medycznego i kosmetycznego. DAG są również stosowane jako oleje estrowe do oddzielania materiałów od form i jako regulator kryształów tłuszczu, prekursory do syntezy organicznej produktów takich jak fosfolipidy, glikolipidy, lipoproteiny, pro-leki, takie jak chlorambucyl sprzężony z DAG w leczeniu chłoniaka, (S)-(3,4-dihydroksyfenylo)alanina (LDOPA) w leczeniu choroby Parkinsona i wiele innych. Niedawno olej bogaty w DAG został wykorzystany jako funkcjonalny olej kuchenny o zawartości co najmniej 80% 1,3-DAG.
Diacyloglicerole (DAG) mogą być wytwarzane poprzez częściową hydrolizę, estryfikację lub glicerolizę na drodze katalizy chemicznej lub enzymatycznej. Udowodniono, że sonikacja drastycznie intensyfikuje enzymatyczną katalizę diacylogliceroli. Hydroliza ultradźwiękowo-enzymatyczna pozwala na uzyskanie wyższej wydajności wysokiej jakości DAG w bardzo krótkim czasie.