Sản xuất diacylglycerol bằng siêu âm kết hợp enzyme

Các loại dầu giàu diacylglycerol (DAG) đã cho thấy giá trị dinh dưỡng cao vì chúng được tiêu hóa và chuyển hóa theo cách làm giảm đáng kể trọng lượng cơ thể. Diacylglycerol có thể được sản xuất bằng cách thủy phân dầu cọ, sử dụng lipase thương mại làm chất xúc tác dưới tác động của siêu âm. Thông qua quá trình thủy phân bằng siêu âm kết hợp enzyme, DAG có thể được sản xuất với khối lượng lớn và chi phí xử lý rất thấp.

Thông qua quá trình thủy phân có xúc tác sinh học được hỗ trợ bằng siêu âm, các loại dầu thực vật thông thường có thể được chuyển thành dầu ăn giàu DAG với giá trị dinh dưỡng cao. Quá trình thủy phân bằng siêu âm kết hợp enzyme cho hiệu suất thu hồi dầu giàu diacylglycerol tốt trong thời gian phản ứng ngắn hơn và ở điều kiện ôn hòa.

Lợi ích của quá trình thủy phân bằng siêu âm:

• nhũ hóa mịn
• tăng cường truyền khối
• điều kiện ôn hòa
• thời gian xử lý ngắn
• nhiệt độ được kiểm soát
• sản xuất trên dòng chảy

Nghiên cứu và kết quả tổng hợp diacylglycerol bằng siêu âm

Awadallak và cộng sự (2013) đã nghiên cứu quá trình thủy phân dầu cọ được hỗ trợ bằng siêu âm, sử dụng Lipozyme RM IM làm chất xúc tác sinh học. Trong phản ứng hai bước này, siêu âm được sử dụng để thúc đẩy quá trình nhũ hóa dầu và nước. Ở bước thứ hai, enzyme được bổ sung để thực hiện quá trình chuyển hóa có xúc tác.
Hệ thống siêu âm được sử dụng trong nghiên cứu của Awadallak: Máy siêu âm UP200St với buồng dòng chảy bằng thủy tinh (xem hình bên trái).
Nhóm nghiên cứu nhận thấy quy trình hai bước sau đây cho kết quả tốt nhất: đầu dò siêu âm được đưa vào hệ nước/dầu ở độ sâu khoảng 10mm, công suất được điều chỉnh đến 80 W và thiết bị được bật trong 3 min để nhũ hóa hệ trước khi đầu dò được lấy ra, sau đó enzyme được bổ sung (1,36 wt.% so với tổng khối lượng nước + dầu) trong khi dung dịch được trộn bằng khuấy từ (300 rpm).
Quá trình xử lý bằng siêu âm được thực hiện bằng máy siêu âm dạng đầu dò UP200St công suất mạnh 200 oát của Hielscher.

Như vậy, quá trình xúc tác sinh học được hỗ trợ bằng siêu âm đã tạo ra dầu DAG có nồng độ 34,17 wt.% sau thời gian phản ứng 12h. Bản thân bước xử lý bằng siêu âm rất ngắn, chỉ kéo dài 1,2 min.
Vì xử lý bằng siêu âm được áp dụng ở bước đầu tiên để tạo nhũ tương có kích thước giọt nhỏ, quy trình hai bước này có những lợi thế cho sản xuất quy mô lớn: chi phí năng lượng rất thấp và thời gian nhũ hóa ngắn cho phép sử dụng thiết bị siêu âm hoạt động liên tục có quy mô nhỏ hơn để cấp liệu cho các thiết bị phản ứng thủy phân lớn.

Thiết bị siêu âm cho quy mô thử nghiệm và sản xuất

Hielscher Ultrasonics là đối tác giàu kinh nghiệm lâu năm của bạn về các quy trình siêu âm, bao gồm cả tổng hợp diacylglycerol hiệu quả. Chúng tôi sản xuất các hệ thống siêu âm mạnh mẽ và đáng tin cậy cho mọi thể tích. Là nhà cung cấp cho ngành dược phẩm và thực phẩm, chúng tôi chuyên sản xuất thiết bị siêu âm cũng như tư vấn về các quy trình siêu âm và triển khai chúng vào các dòng sản xuất.
Bảng dưới đây cung cấp thông tin tham khảo về năng lực xử lý của các máy siêu âm của chúng tôi.

MultiPhaseCavitator siêu âm của Hielscher

Hielscher đã phát triển bộ phận lắp trong buồng dòng chảy độc đáo MultiPhaseCavitator MPC48. Bộ phận lắp trong MPC48 (xem hình bên phải) được trang bị 48 kim dẫn nhỏ, qua đó pha thứ hai được bơm vào dưới dạng dòng chất lỏng rất mảnh có đường kính từ 0,3mm đến 1,2mm (tùy thuộc vào kích thước kim dẫn). Vì pha thứ hai được bơm trực tiếp vào vùng xâm thực siêu âm với kích thước dòng vốn đã rất nhỏ, quá trình xử lý bằng siêu âm tạo ra vi nhũ tương hoặc nhũ tương nano. Bộ phận lắp trong MPC48 được thiết kế cho các thiết bị phản ứng dạng buồng dòng chảy của Hielscher và có thể được sử dụng để xử lý theo mẻ và liên tục.
Nhấp vào đây để tìm hiểu thêm về MultiPhaseCavitator!