olein dầu cọ [14]
Monoacylglycerols (MAG) đƣợc sử dụng phổ biến nhƣ là chất nhũ hóa trong các ngành công nghiệp thực phẩm, dƣợc phẩm, mỹ phẩm. Trong công nghiệp thực phẩm là chất tạo nhũ cho các loại bánh, sản phẩm sữa và các loại nƣớc sốt…
Hiện nay, MAG đƣợc sản xuất trên qui mô công nghiệp bằng cách thủy phân liên tục chất béo ở nhiệt độ cao (220–250oC), sử dụng chất xúc tác vô cơ trong môi trƣờng khí Nitơ. Sản phẩm đƣợc sản xuất theo con đƣờng này có một số nhƣợc điểm. Một lƣợng glycerol bị hao phí do nhiệt độ phản ứng cao hơn 220oC, các sản phẩm phụ tạo gây màu sẫm và tạo mùi không mong muốn. Hơn nữa, hiệu suất tạo MAG là khá thấp. Quá trình chƣng cất phân đoạn phân tử là cần thiết vì MAG sử dụng trong công nghiệp thực phẩm cần độ tinh sạch cao, vì chúng có tính chất nhũ hóa tốt hơn các hỗn hợp các acylglycerol. Gần đây có nhiều phƣơng pháp đƣợc nghiên cứu để sản xuất MAG bằng enzyme. Đây là quá trình thủy phân chọn lọc sử dụng enzyme 1,3-regiospecific lipase, sự ester hóa của các acid béo hoặc sự chuyển ester của ester của các acid béo với glycerol và quá trình glycerolysis của mỡ hoặc dầu.
~ 22 ~
Hiện nay, những bất lợi của việc sử dụng lipase để ứng dụng trong công nghệ thực phẩm là giá cả của enzyme. Để vƣợt qua vấn đề này, lipase đƣợc sử dụng ở dạng cố định, vì phƣơng pháp này cho phép tái sử dụng enzyme. Bằng cách cố định enzyme, qua trình sản xuất liên tục cũng đƣợc thực hiện dễ dàng hơn. Phƣơng pháp cố định enzyme có thể đƣợc thực hiện bằng phƣơng pháp cố định vật lí hoặc hóa học trên bề mặt chất mang. Nhiều loại chất mang nhƣ calcium carbonate, Celite, nhựa trao đổi ion và Accurel đƣợc sử dụng để cố định enzyme lipase. Đặc biệt quá trình glycerolysis của dầu cọ sử dụng glycerol sử dụng lipase cố định đƣợc dùng để sản xuất MAG. Tuy nhiên, phản ứng đƣợc thực hiện trong thiết bị phản ứng gián đoạn có cánh khuấy sử dụng hệ thống pha rắn. Nhƣ vậy quá trinh sản xuất liên tục không đƣợc thực hiện.
Trong các enzym lipase đƣợc có thể đƣợc sử dụng để sản xuất MAG thông qua quá trình glycerolysis của olein dầu cọ thì enzym lipase từ Pseudomonas sp. enzym có độ ổn định nhiệt cao và giá cả chấp nhận đƣợc nên đƣợc chọn để thực hiện quá trình cố định. Hơn nữa lipase đƣợc cố định trên những chất mang vô cơ và hữu cơ khác nhau và nhận thấy rằng các vật liệu tạo khung mạng kị nƣớc cho hoạt tính thủy phân dầu olive cao hơn. Accurel EP100 (<200 m) là chất mang phù hợp nhất để cố định lipase PS.
Trong các enzym lipase có thể đƣợc sử dụng để sản xuất MAG thông qua quá trình glycerolysis của olein dầu cọ thì enzym lipase từ Pseudomonas sp. enzym có độ ổn định nhiệt cao và giá cả chấp nhận đƣợc nên đƣợc chọn để thực hiện quá trình cố định. Hơn nữa lipase đƣợc cố định trên những chất mang vô cơ và hữu cơ khác nhau và nhận thấy rằng các vật liệu tạo khung mạng kị nƣớc cho hoạt tính thủy phân dầu olive cao hơn. Accurel EP100 (<200 m) là chất mang phù hợp nhất để cố định lipase PS. Trong hệ thống gián đoạn, hỗn hợp cơ chất đƣợc trộn với enzyme tan hoặc enzyme cố định trong thiết bị khuấy từ với vận tốc 300 vòng/phút. Trong hệ thống liên tục, hỗn hợp cơ chất đƣợc khuấy với vận tốc 300 vòng/phút bằng thiết bị khuấy từ và đƣợc đƣa vào thiết bị PBR (packed-bed reactor) hoặc CSTR bằng bơm nhu động. Quá trình phản ứng đƣợc giữ ở nhiệt độ 45o
C bởi dòng nƣớc lƣu thông. Đối với thiết bị PBR, enzyme cố định (1500 mg) đƣợc nén vào cột có vỏ áo (đƣờng kính trong 0.68 cm, dài 25.0 cm). Hỗn hợp cơ chất đƣợc trộn đều và đƣợc cho vào đỉnh của cột với lƣu lƣợng 0,02 ml/phút và sản phẩm đƣợc lấy ra ở đáy cột. Với thiết bị CSTR, enzyme lipase cố định đƣợc đặt vào một cái thùng hình trụ có vỏ áo (4.5 cm ID, 6.0 cm height) và đƣợc khuấy với tốc độ 300 vòng/phút. Sản phẩm đƣợc cho vào ở đỉnh với lƣu lƣợng 0.02 ml/phút và đƣợc lấy ra ở cửa đáy của thiết bị.
Lipase đƣợc cố định trên Accurel giữ đƣợc hơn 90% hoạt tính sau 24h. Khi sản xuất MAG liên tục trong thiết bị phản ứng PBR thì năng suất là 1.05×10−2 g MAG/U.ngày và
Chương 2: Ứng dụng Đồ án môn học
~ 23 ~
hiệu suất trung bình đạt đƣợc là 14,01%, giảm nhẹ khi tăng thời gian phản ứng với. Còn khi phản ứng thực hiện trong thiết bị CSTR thì hiệu suất trung bình và năng suất tƣơng ứng là 14.34% và 1.07 × 10−2 g MAG/U.ngày.