Ultraljudsenzymatisk produktion av diacylglycerol

Oljor rika på diacylglycerol (DAG) har visat sig ha ett högt näringsvärde eftersom de bryts ned och metaboliseras på ett sätt som avsevärt minskar kroppsvikten. Diacylglycerol kan framställas genom hydrolys av palmolja med ett kommersiellt lipas som katalysator under ultraljudsbehandling. Genom ultraljudsenzymatisk hydrolys kan DAG framställas i stora volymer till mycket låga bearbetningskostnader.

Genom ultraljudsassisterad biokatalyserad hydrolys kan vanliga vegetabiliska oljor omvandlas till DAG-rika matoljor med högt näringsvärde. Den ultraljudsenzymatiska hydrolysen ger ett gott utbyte av en diacylglycerolrik olja med kortare reaktionstider och under milda förhållanden.

Fördelarna med ultraljudshydrolys:

• fin emulgering
• ökad massöverföring
• milda förhållanden
• kort processtid
• temperaturreglering
• inlineproduktion

Forskning och resultat inom ultraljudssyntes av diacylglycerol

Awadallak et al. (2013) har undersökt ultraljudsassisterad hydrolys av palmolja med Lipozyme RM IM som biokatalysator. I tvåstegsreaktionen används ultraljud för att främja emulgeringen av olja och vatten. I det andra steget tillsätts enzymerna för den katalytiska omvandlingen.
Ultraljudsuppställning som användes i Awadallaks forskning: Ultraljudsapparaten UP200St med genomflödescell av glas (se bilden till vänster).
Forskargruppen fann att följande tvåstegsprocess ger de bästa resultaten: ultraljudssonden fördes ned till ett djup av cirka 10mm i vatten-/oljesystemet, effekten ställdes in på 80 W och ultraljudet slogs på i 3 min för att emulgera systemet innan sonden togs bort. Därefter tillsattes enzymet (1,36 wt.% av vatten- och oljemassan) medan lösningen blandades genom magnetomrörning (300 rpm).
Ultraljudsbehandlingen utfördes med Hielschers kraftfulla ultraljudsapparat av sondtyp UP200St på 200 watt.

Den ultraljudsassisterade biokatalysen gav därmed DAG-olja med en koncentration på 34,17 wt.% efter en reaktionstid på 12h. Själva ultraljudssteget var mycket kort och varade endast 1,2 min.
Eftersom ultraljudsbehandling används som första steg för att erhålla en finfördelad emulsion med ultraljud har denna tvåstegsprocess fördelar för storskalig produktion: energikostnaderna är mycket låga och den korta emulgeringstiden gör det möjligt att använda mindre ultraljudsutrustning för kontinuerlig drift för att mata stora hydrolysreaktorer.

Ultraljudsutrustning för pilotförsök och produktion

Hielscher Ultrasonics är er partner med mångårig erfarenhet av ultraljudsprocesser, inklusive effektiv syntes av diacylglycerol. Vi tillverkar kraftfulla och tillförlitliga ultraljudssystem för alla volymer. Som leverantör till läkemedels- och livsmedelsindustrin är vi specialiserade på tillverkning av ultraljudsutrustning samt rådgivning om ultraljudsprocesser och hur de integreras i produktionsflöden.
Tabellen nedan ger en uppfattning om våra ultraljudsapparaters bearbetningskapacitet.

Hielscher MultiPhaseCavitator för ultraljud

Hielscher har utvecklat den unika insatsen för genomflödesceller MultiPhaseCavitator MPC48. Insatsen MPC48 (se bilden till höger) är utrustad med 48 fina kanyler, genom vilka den andra fasen injiceras som en mycket fin vätskeström med en diameter på 0,3mm till 1,2mm (beroende på kanylstorleken). Eftersom den andra fasen injiceras i mycket finfördelad form direkt i ultraljudets kavitationszon bildas en mikro- eller nanoemulsion genom ultraljudsbehandling. Insatsen MPC48 är utformad för Hielschers genomflödesreaktorer och kan användas för satsvis och kontinuerlig bearbetning.
Klicka här för att läsa mer om MultiPhaseCavitator!