การผลิตไดอะซิลกลีเซอรอลด้วยอัลตราซาวนด์ร่วมกับเอนไซม์
น้ำมันที่อุดมด้วยไดอะซิลกลีเซอรอล (DAG) แสดงให้เห็นว่ามีคุณค่าทางโภชนาการสูง เนื่องจากมีการย่อยและการเผาผลาญในลักษณะที่ช่วยลดน้ำหนักตัวได้อย่างมีนัยสำคัญ ไดอะซิลกลีเซอรอลสามารถผลิตได้ด้วยการไฮโดรไลซิสน้ำมันปาล์มโดยใช้เอนไซม์ไลเปสที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาภายใต้การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ การไฮโดรไลซิสด้วยอัลตราซาวนด์ร่วมกับเอนไซม์สามารถผลิต DAG ได้ในปริมาณมากโดยมีต้นทุนการแปรรูปต่ำมาก
การไฮโดรไลซิสที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพร่วมกับอัลตราซาวนด์สามารถเปลี่ยนน้ำมันพืชทั่วไปให้เป็นน้ำมันบริโภคที่อุดมด้วย DAG และมีคุณค่าทางโภชนาการสูง การไฮโดรไลซิสด้วยอัลตราซาวนด์ร่วมกับเอนไซม์ให้ผลผลิตน้ำมันที่อุดมด้วยไดอะซิลกลีเซอรอลในปริมาณที่ดี โดยใช้เวลาทำปฏิกิริยาสั้นลงและดำเนินการภายใต้สภาวะที่ไม่รุนแรง
ประโยชน์ของการไฮโดรไลซิสด้วยอัลตราซาวนด์:
- การสร้างอิมัลชันที่มีขนาดหยดละเอียด
- การถ่ายเทมวลเพิ่มขึ้น
- สภาวะที่ไม่รุนแรง
- ระยะเวลาดำเนินกระบวนการสั้น
- มีการควบคุมอุณหภูมิ
- การผลิตแบบอินไลน์
เซลล์การไหลแก้วสำหรับการสร้างอิมัลชันด้วยอัลตราซาวนด์
งานวิจัยและผลการสังเคราะห์ไดอะซิลกลีเซอรอลด้วยอัลตราซาวนด์
Awadallak และคณะ (2013) ได้ศึกษาการไฮโดรไลซิสน้ำมันปาล์มโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยและใช้ Lipozyme RM IM เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพ ในปฏิกิริยาแบบสองขั้นตอนนี้ อัลตราซาวนด์ถูกใช้เพื่อส่งเสริมการสร้างอิมัลชันของน้ำมันและน้ำ ส่วนในขั้นตอนที่สอง จะเติมเอนไซม์เพื่อให้เกิดการเปลี่ยนสารโดยการเร่งปฏิกิริยา
ชุดอุปกรณ์อัลตราซาวนด์ที่ใช้ในงานวิจัยของ Awadallak: เครื่องอัลตราซาวนด์ UP200St พร้อมเซลล์การไหลแก้ว (ดูภาพทางซ้าย).
กลุ่มวิจัยพบว่ากระบวนการแบบสองขั้นตอนต่อไปนี้ให้ผลดีที่สุด: สอดหัวโพรบอัลตราซาวนด์ลงในระบบน้ำ/น้ำมันที่ความลึกประมาณ 10mm ปรับกำลังเป็น 80 W และเปิดใช้งานเป็นเวลา 3 min เพื่อสร้างอิมัลชันในระบบก่อนนำหัวโพรบออก จากนั้นเติมเอนไซม์ (1.36 wt.% ของมวลน้ำ + น้ำมัน) ขณะที่ผสมสารละลายด้วยเครื่องกวนแม่เหล็ก (300 rpm).
การใช้อัลตราซาวนด์ดำเนินการโดย ใช้เครื่องอัลตราซาวนด์ชนิดหัวโพรบกำลังสูง UP200St ของ Hielscher ขนาด 200 วัตต์
ดังนั้น การเร่งปฏิกิริยาชีวภาพโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยจึงให้น้ำมัน DAG ที่มีความเข้มข้น 34.17 wt.% หลังจากใช้เวลาทำปฏิกิริยา 12h ขั้นตอนการใช้อัลตราซาวนด์เองใช้เวลาสั้นมาก เพียง 1.2 min เท่านั้น
เนื่องจากใช้อัลตราซาวนด์เป็นขั้นตอนแรกเพื่อให้ได้อิมัลชันที่มีขนาดหยดละเอียด กระบวนการแบบสองขั้นตอนนี้จึงมีข้อได้เปรียบสำหรับการผลิตขนาดใหญ่: ต้นทุนพลังงานต่ำมาก และระยะเวลาการสร้างอิมัลชันที่สั้นช่วยให้ลดอุปกรณ์อัลตราซาวนด์แบบต่อเนื่องที่ใช้ป้อนเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ไฮโดรไลซิสขนาดใหญ่ได้
MultiPhaseCavitator: อุปกรณ์แทรก MPC48 สำหรับเซลล์การไหลอัลตราซาวนด์ช่วยปรับปรุงกระบวนการสร้างอิมัลชัน
อุปกรณ์อัลตราซาวนด์สำหรับระดับนำร่องและการผลิต
Hielscher Ultrasonics เป็นพันธมิตรของคุณที่มีประสบการณ์ยาวนานด้านกระบวนการอัลตราซาวนด์ รวมถึงการสังเคราะห์ไดอะซิลกลีเซอรอลอย่างมีประสิทธิภาพ เราผลิตระบบอัลตราซาวนด์ที่มีกำลังสูงและเชื่อถือได้สำหรับทุกปริมาตร ในฐานะผู้จัดหาอุปกรณ์ให้แก่อุตสาหกรรมยาและอาหาร เรามีความเชี่ยวชาญทั้งในการผลิตอุปกรณ์อัลตราซาวนด์และการให้คำปรึกษาเกี่ยวกับกระบวนการอัลตราซาวนด์ รวมถึงการนำกระบวนการเหล่านี้ไปใช้ในสายการผลิต
ตารางด้านล่างแสดงข้อมูลโดยประมาณเกี่ยวกับขีดความสามารถในการแปรรูปของเครื่องอัลตราซาวนด์ของเรา
| ปริมาตรต่อแบตช์ | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนำ |
|---|---|---|
| 1 ถึง 500mL | 10 ถึง 200mL/min | UP100H |
| 10 ถึง 2000mL | 20 ถึง 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 ถึง 20L | 0.2 ถึง 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 ถึง 100L | 2 ถึง 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 ถึง 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | สูงกว่า | ชุดเครื่อง UIP16000 |
MultiPhaseCavitator อัลตราซาวนด์ของ Hielscher
Hielscher ได้พัฒนาอุปกรณ์แทรกสำหรับเซลล์การไหลที่มีเอกลักษณ์เฉพาะ MultiPhaseCavitator MPC48. อุปกรณ์แทรก MPC48 (ดูภาพทางขวา) มีท่อแคนนูลาขนาดเล็ก 48 ท่อ ซึ่งใช้ฉีดเฟสที่สองเป็นกระแสของเหลวขนาดละเอียดมากที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.3mm ถึง 1.2mm (ขึ้นอยู่กับขนาดท่อแคนนูลา) เนื่องจากเฟสที่สองถูกฉีดในขนาดที่ละเอียดมากอยู่แล้วเข้าสู่บริเวณคาวิเทชันจากอัลตราซาวนด์โดยตรง การใช้อัลตราซาวนด์จึงทำให้เกิดไมโครอิมัลชันหรือนาโนอิมัลชัน อุปกรณ์แทรก MPC48 ออกแบบมาสำหรับเครื่องปฏิกรณ์แบบเซลล์การไหลของ Hielscher และสามารถใช้ได้ทั้งกับการแปรรูปแบบแบตช์และแบบต่อเนื่อง
คลิกที่นี่เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ MultiPhaseCavitator!
เครื่องอัลตราซาวนด์ UIP2000hdT พร้อมเครื่องปฏิกรณ์สำหรับการผลิตไดอะซิลกลีเซอรอล
เอกสารวิชาการ/เอกสารอ้างอิง
- Awadallak, Jamal A.; Voll, Fernando; Ribas, Marielen C.; da Silva, Camila da; Filho, Lucio Cardozo; da Silva, Edson A. (2013): Enzymatic catalyzed palm oil hydrolysis under ultrasound irradiation: Diacylglycerol synthesis. Ultrasonics Sonochemistry 20; 2013. 1002-1007.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2013): Dietary effects of diacylglycerol rich mustard oil on lipid profile of normocholesterolemic and hypercholesterolemic rats. Journal of Food Science Technology 50(4); 2013. 678-86.
- Goncalves, Karen M.; Sutili, Felipe K.; Leite,Selma G.F.; de Souza, Rodrigo O.M.A.; Ramos Leal, Ivana Correa (2012): Palm oil hydrolysis catalyzed by lipases under ultrasound irradiation – The use of experimental design as a tool for variables evaluation. Ultrasonics Sonochemistry 19; 2012: 232–236.
ไดอะซิลกลีเซอรอลคืออะไร?
ไดอะซิลกลีเซอรอล (DAG) มักใช้ในระดับความบริสุทธิ์ต่าง ๆ เป็นสารเติมแต่งเพื่อเพิ่มความสามารถในการเปลี่ยนรูปของไขมัน หรือเป็นสารพื้นฐานสำหรับอุตสาหกรรมอาหาร ยา และเครื่องสำอาง นอกจากนี้ DAG ยังใช้เป็นน้ำมันเพื่อแยกวัสดุออกจากแม่พิมพ์ เป็นสารปรับผลึกไขมัน และเป็นสารตั้งต้นสำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์ เช่น ฟอสโฟลิพิด ไกลโคลิพิด ไลโปโปรตีน โปรดรัก เช่น chlorambucil ที่เชื่อมต่อกับ DAG สำหรับรักษามะเร็งต่อมน้ำเหลือง (S)-(3,4-dihydroxyphenyl)alanine (LDOPA) สำหรับรักษาโรคพาร์กินสัน และผลิตภัณฑ์อื่น ๆ อีกมากมาย ในระยะหลัง น้ำมันที่อุดมด้วย DAG ถูกนำมาใช้เป็นน้ำมันปรุงอาหารเชิงหน้าที่ โดยมีปริมาณ 1,3-DAG อย่างน้อย 80%
ไดอะซิลกลีเซอรอล (DAGs) สามารถผลิตได้ด้วยการไฮโดรไลซิสบางส่วน เอสเทอริฟิเคชัน หรือกลีเซอโรไลซิส โดยใช้การเร่งปฏิกิริยาทางเคมีหรือด้วยเอนไซม์ การใช้อัลตราซาวนด์ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาของไดอะซิลกลีเซอรอลด้วยเอนไซม์ได้อย่างมาก การไฮโดรไลซิสด้วยอัลตราซาวนด์ร่วมกับเอนไซม์ช่วยให้ได้ผลผลิต DAG คุณภาพสูงในปริมาณที่มากขึ้นภายในระยะเวลาดำเนินกระบวนการที่สั้นมาก