MX2014009145A - Proceso enzimatico para la hidrolisis de grasa y aceite. - Google Patents

Proceso enzimatico para la hidrolisis de grasa y aceite.

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Abstract

Se proporciona en la presente un proceso eficiente para hidrólisis enzimática de grasas y aceites en una mezcla homogénea. La presente invención en particular proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol a partir de grasas, en donde más del 98% de las grasas pueden convertirse en el producto deseado. La presente invención también proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos y glicerol, virtualmente libre de diacilgliceroles (DAG) sn-regio y que comprende menos de 5% de monoacilglicerol (MAG) sn-regio en el producto final.

Description

PROCESO ENZIMÁTICO PARA LA HIDRÓLISIS DE GRASA Y ACEITE CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un proceso eficiente y rentable para la producción de oleoquímicos, tales como ácidos grasos y glicerol de grasas.
ANTECEDENTES DE A INVENCIÓN Los aceites y grasas son triglicéridos que consisten normalmente en glicerol y ácidos grasos saturados e insaturados. Se utilizan cada vez más en los últimos tiempos para el desarrollo de productos potentes y competitivos, que son favorables para el consumidor y el medio ambiente ( Híll K, Puré and Applied Chemistry 12 (2000) págs. 1255-1264) . Para la mayoría de los demás usos, los aceites y grasas deben dividirse en materiales denominados materiales de base oleoquímica, predominantemente ácidos grasos y glicerol. Los intermediarios así como los monoacilgliceroles (MAG), diacilgliceroles (DAG), ásteres metílicos de ácidos grasos y también productos de hidrogenación de los ésteres metílicos de ácidos grasos, es decir, alcoholes grasos, encuentran un enorme uso en la industria oleoquímica ( Falbe et al . , Angew. Chem. Int . Ed. Engl ., 27 (1988) págs. 41-62) .
La hidrólisis de los triacilgliceroles (TAG) para proporcionar ácidos grasos libres (FA), MAG y glicerol es la reacción primaria y los ácidos grasos producidos de ese modo son interesterificados, transesterificados o se convierten en alcoholes grasos de alto valor. Estos materiales de base se utilizan entonces como intermediarios en la producción de agentes de lavado y limpieza, cosméticos, tensioactivos, polímeros y lubricantes. Existen muchos mono-glicéridos útiles de gran interés comercial como los monoestearatos, monooleatos y monorricinoleatos de glicerol que se producen sintéticamente a partir de ácidos grasos y glicerol a razón de más de 10,000 toneladas al año.
La hidrólisis del aceite se ha logrado en el mercado mediante el uso de catalizadores a alta temperatura y alta presión como un proceso Twitchell y un proceso Colgate-Emery. El desarrollo de color, la formación de productos derivados, la inducción de la polimerización y la necesidad de destilación posterior son las principales desventajas de estos procesos. Los productos derivados de la reacción están asociados con un color oscuro y sabor a quemado indeseados, y de esta forma requieren de téenicas especializadas (por ejemplo, destilación molecular) para quitar el color y los productos derivados. Los rápidos avances en el campo han llevado a la introducción de condiciones de reacciones químicas más moderadas para división de grasas; sin embargo, el proceso sigue siendo muy alto en CAPEX y requiere de mejores tecnologías.
La hidrólisis de aceites o grasas, específicamente con lipasa como biocatalizador, proporciona varias ventajas incluida la reacción a presión atmosférica y bajas temperaturas. El proceso enzimático tiene varias ventajas adicionales, además de la posibilidad de controlar la reacción para proporcionar MAG. Sin embargo, hasta la fecha, la división de grasas mediante el uso de enzimas lipoliticas se ha llevado a cabo solo en ensayos experimentales. El proceso enzimático nunca ha sido comercializado debido a su alto costo y tiempos de reacción prolongados.
Hammond et al. ( 10urnal of American Oil Chemist ' s Society, 67 (1990) , págs . 761 -765) describen una lipólisis del 90% en aproximadamente 58 dias, donde se alcanzó un 10% de conversión en 4 dias. Los autores postulan que la lenta tasa de hidrólisis puede deberse a la inhibición de la enzima por glicerol, un producto de la reacción. El documento US5932458 describe el uso de catalizadores de lipasa recuperada de semillas pulverizadas para dividir grasas y aceites de varios tipos, que difieren en el grado de saturación o hidroxilación.
La lipasa microbiana también ha sido estudiada como catalizador de hidrólisis de aceite de girasol, lecitina de soja y sus mezclas a 60°C en una mezcla bifásica de heptano-solución amortiguadora pH 7.0 ( Ferreira et al . , Enzyme and Microbial Technology, 41 (1 -2) 2007, págs . 35-43) . Hidrólisis de aceite de palma con un rendimiento de 32-50% de MAG utilizando lipasa unida a membrana en un sistema de reacción de dos fases ( Tianwei Tan et al . , Journal of Molecular Ca talysis B: Enzymatic, 18 (2002) , págs . 325-331 ) . Fernandesa MLM et al. ( Journal of Molecular Ca talysis B: Enzyma tic, 30 (D 2004, págs . 43-49) describen la hidrólisis y reacciones de síntesis catalizadas por lipasa TLL en el sistema micelar invertido de AOT/Isooctano. Bilyk et al. ( Journal of American Oíl Chemist ' s Society, 68 (1991) , págs . 320-323) reportan 76% de hidrólisis mediante el uso de lipasas fúngicas en presencia de aminas secundarias a temperaturas moderadas en el transcurso de 20 hrs. También se han reportado mejoras adicionales en los rendimientos a 45°C.
Kulkarni et al. ( Indian Journal of Biotechnology, 4 (2005) , págs . 241-245) informan sobre la optimización de hidrólisis enzimática de aceite de ricino con referencia a las condiciones del reactor y la reacción. Ramachandran et al.
( Biochemical Engineering Journal , 34 (2007) , pp. 228-235) describen el uso de reactores de lecho relleno con lipasas inmovilizadas para estudiar la cinética de la hidrólisis de diferentes aceites y para mejorar la estabilidad operativa de las lipasas utilizadas en las reacciones de hidrólisis. Goswami et al. ( Bioresource technology, 101 (1) 2010, pp. 6- 13) describen la hidrólisis mejorada con tensioactivos de aceites de ricino para la producción de ácidos grados.
Martínez et al. describen la hidrólisis de aceite de cañóla en un flujo continuo de CO2 supercritico a través de un reactor de lecho relleno ( Bioca talysis and Biotransforma tion, 12 (2) 2002 , págs . 147-157) . Helena Sovova et al. describen la hidrólisis de aceite de semilla de grosella negra catalizada por Lipozima en un reactor de lecho relleno utilizando C02 supercritico ( Chemical Engineering Science , 58 (1D 2003, págs . 2339-2350) .
Los documentos WO 91/016442 y US5116745 describen un proceso para la hidrólisis selectiva de triglicéridos a 2-acil glicéridos. El proceso utiliza un alcohol de alquilo inferior primario, un sistema de solución amortiguadora acuosa y una 1,3-lipasa. Los 2-acil monoglicéridos pueden utilizarse para realizar 1,2-diacil glicéridos o 2,3-diacil glicéridos estereoespecificos a través de la esterificación con anhídridos ácidos y catálisis de 1,3-lipasa. Los triglicéridos estereoespecificos pueden obtenerse a partir de estos materiales mediante reacciones de esterificación estándar en condiciones que controlan el transposición.
El documento WO90/013656 describe un proceso enzimático de dos etapas que implica una transesterificación catalizada por lipasa de los triglicéridos seguida de cristalización a baja temperatura para preparar productos a base de aceite considerablemente enriquecidos en ácidos grasos de omega-3. El proceso produce una mezcla de monoglicéridos altamente puros, al menos 60% de los cuales contienen ácidos grasos omega-3. El documento WO 90/04033 describe un proceso para la producción de monoglicéridos de alta pureza mediante transesterificación catalizada por lipasa. El método descrito comprende la combinación de aceites o triglicéridos puros con alcohol, una pequeña cantidad de agua y una lipasa. La reacción se desarrolla en condiciones leves y produce altos rendimientos de producto de beta-monoglicérido.
El documento US6500974 describe un proceso para la preparación de un monoglicérido mediante reacción de un ácido graso y glicerol en presencia de un disolvente polar de grado alimenticio y evitando el uso de catalizadores. Eitel Pastor et al. ( Biocatalysis and Biotransformation, 12 (2) 1995, págs. 147-157) describen la esterificación directa de glicerol con ácido esteárico o la transesterificación utilizando estearato de etilo como donante de acilo en presencia de lipasa de Candida ant rctica (Novozym- 435) utilizando una variedad de disolventes de diferente polaridad.
En casi todos los casos, la hidrólisis fue incompleta o fue necesario un tiempo de reacción más prolongado de más de tres dias hasta completarse. La efectividad de las lipasas como catalizadores a menudo es contrarrestada por los altos costos de producción y el aislamiento, de modo que los grupos de investigación luchan constantemente por aumentar los rendimientos de enzimas o la productividad de las enzimas.
Además, las aplicaciones comerciales han estado limitadas por un alto consumo de enzimas, tiempos prolongados de reacción y baja productividad que han impedido una aplicación industrial exitosa.
Típicamente, la hidrólisis enzimática catalizada por lipasa se ha llevado a cabo utilizando emulsiones de aceite en agua o agua en aceite en donde la reutilización de la solución enzimática plantea un problema si la enzima se utiliza en forma libre. También las preparaciones de enzimas inmovilizadas padecen problemas de accesibilidad de sustrato en donde una baja difusibilidad de sustrato en medios no homogéneos limita su conversión eficiente.
Ninguno de los métodos de la téenica anterior proporciona los tres atributos deseables, a saber, bajo costo del catalizador enzimático, hidrólisis completa del aceite y alta estabilidad de las enzimas. En las técnicas anteriores citadas, no se han hecho intentos por separar los aceites hidrolizados de manera incompleta (MAG y DAG) y FA.
Todos los informes sobre la síntesis de monoglicéridos enzimáticos principalmente están enfocados en la glicerólisis de varios sustratos, como aceite de ricino, aceite de soja, aceite de coco, aceite de palma, aceite de colza o salvado de arroz utilizando glicerol. La producción de MAG por medio de glicerólisis utilizando diferentes aceites y glicerol es un proceso costoso.
Por lo tanto, existe una necesidad de desarrollar un proceso eficiente para la producción de oleoquímicos tales como ácidos grasos y glicerol a partir de aceites. El proceso puede ser un proceso de hidrólisis de aceites y/o grasas que evita la hidrólisis mediada por glicerol, es decir, la glicerólisis, y resulta en un contenido más alto de ácidos grasos, MAG directamente a través de hidrólisis de aceite controlada.
Aspectos adicionales de la divulgación se establecerán en parte en la descripción que sigue, y en parte serán evidentes a partir de la descripción, o pueden aprenderse poniendo en práctica la invención. La invención se establece y se señala particularmente en las reivindicaciones adjuntas, y no debería interpretarse que la presente divulgación limita el alcance de las reivindicaciones de ningún modo. La siguiente descripción detallada incluye representaciones ejemplares de varias realizaciones de la invención que no son restrictivas de la invención, tal como se reivindica. Las figuras adjuntas constituyen una parte de esta memoria descriptiva y, junto con la descripción, sirven solo para ilustrar varias realizaciones y no limitan la invención.
La mención de varias referencias en esta solicitud no implica que se admita que estas referencias constituyen una téenica anterior de la invención.
Ninguno de los procesos de hidrólisis enzimática divulgados en la téenica describe la formación de una mezcla homogénea de aceite y agua. Adicionalmente, los procesos consumen demasiado tiempo y la hidrólisis demora hasta 72 horas en completarse. Por lo tanto, existe la necesidad de un proceso rápido y más fácil para la hidrólisis enzimática de grasas y aceites en una mezcla homogénea.
La presente invención proporciona un proceso catalizado por enzimas para la hidrólisis de grasas, aceites y combinaciones de grasas y aceites que puede completarse en menos de 6 horas.
COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Por consiguiente, la presente invención proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua y someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol.
También se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende: preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua; someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, MAG, DAG y glicerol; y procesar el hidrolizado utilizando una resina de intercambio iónico y posteriormente otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde la mezcla tiene menos de 5% de monoacilglicerol (MAG).
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS ADJUNTOS Los siguientes dibujos forman parte de la presente memoria descriptiva y se incluyen para ilustrar mejor los aspectos de la presente invención. La invención puede comprenderse mejor mediante referencia a los dibujos en combinación con la descripción detallada de las realizaciones especificas presentadas en la presente.
La Figura 1 muestra la hidrólisis de aceite de ricino con diferentes lipasas en medios homogéneos.
La Figura 2 muestra el diagrama de fase ternaria de aceite de ricino, t-butanol y agua.
La Figura 3 muestra la conversión de ácido graso libre (%) obtenida después de 6 hrs en condiciones por lotes utilizando HypLIP (lipasa de Thermomyces langinousa inmovilizada) sin disolvente y en diferentes disolventes orgánicos polares.
La Figura 4 muestra el esquema para un proceso semicontinuo para hidrólisis de aceite.
La Figura 5 muestra el esquema de un proceso continuo para la producción de diacilglicerol y ácidos grasos.
La Figura 6 muestra el proceso para la producción de monoglicéridos sn-2 y ácidos grasos.
La Figura 7 muestra el perfil de HPLC-MS de productos hidroliticos de una columna de lipasa inmovilizada.
La Figura 8 muestra el esquema en dos etapas para la hidrólisis de aceite que resulta en la producción de monoglicéridos sn-l(3) y ácidos grasos.
La Figura 9 muestra el perfil de HPLC-MS de productos hidroliticos de una columna de transposición.
La Figura 10 muestra el esquema de PBR en tres etapas para hidrólisis de aceite que resulta en la producción de ácidos grasos y glicerol.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Los expertos en la téenica sabrán que la invención descrita en la presente está sujeta a variaciones y modificaciones que no sean las descritas específicamente. Se debe comprender que la invención descrita en la presente incluye todas dichas variaciones y modificaciones. La invención también incluye todas las etapas, características, composiciones y compuestos a los que se hace referencia en o que se indican en la presente memoria descriptiva, individual o colectivamente, y cualquier combinación de cualquiera de dos o más de dichas etapas o características.
Definiciones A efectos de conveniencia, antes de describir adicionalmente la presente invención, se recopilan aquí ciertos términos empleados en la memoria descriptiva, los ejemplos y las reivindicaciones adjuntas. Estas definiciones deberían leerse a la luz del resto de la divulgación y comprenderse como lo haría un experto en la téenica. A menos que se especifique lo contrario, todos los términos técnicos y científicos utilizados en la presente tienen el mismo significado que comprende comúnmente un experto en la técnica. Los términos utilizados en toda esta memoria descriptiva se definen de la siguiente forma, a menos que se especifique lo contrario en instancias específicas.
Los artículos "un(a)" y "el/la" se utilizan para hacer referencia a uno o más de uno (es decir, al menos uno) del objeto gramatical del artículo.
Las expresiones "comprende" "que comprende" "que incluye", "que contiene", "caracterizado por" y equivalentes gramaticales de los mismos se utilizan en sentido inclusivo y abierto, lo que significa que pueden incluirse elementos adicionales. No se debe interpretar como que "consiste únicamente en".
Tal como se utiliza en la presente, la frase "que consiste en" y equivalentes gramaticales de la misma excluyen cualquier elemento, etapa o ingrediente no especificado en la reivindicación.
El término "oleoquímico" utilizado en la presente se refiere a sustancias derivadas de grasa vegetal, microbiana o animal. Un ejemplo de oleoquímico incluye, a modo no taxativo, ácidos grasos, ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME), alcoholes grasos, aminas grasas, gliceroles, etoxilados de alcohol, sulfatos de alcohol, sulfatos dé éter de alcohol, sales de amonio cuaternario, monoacilgliceroles (MAG), diacilgliceroles (DAG), triacilgliceroles estructurados (TAG), ésteres de azúcar y otros productos oleoquímicos.
La expresión "disolvente polar orgánico" utilizada en la presente invención se refiere a disolventes orgánicos que permiten la ionización del soluto en el medio de disolución. El término "grasas" debería atribuirse a su sentido más amplio de forma de incluir aceites, grasas y lípidos. El término "grasas" utilizado en la presente memoria descriptiva se refiere a triglicéridos, triésteres de glicerol y cualquiera de varios ácidos grasos.
La expresión "enzima regioselectiva", tal como se utiliza en la presente, significa selectividad de una enzima con respecto a la posición del ácido graso en la estructura central de glicerol en el lípido.
Las expresiones "enzima regioselectiva" y "enzima específica" pueden utilizarse indistintamente.
La expresión "mezcla de sustrato" se refiere a un sistema de fase única (mezcla homogénea) que comprende grasa, aceite o una mezcla de los mismos, un disolvente polar orgánico y agua, en donde la expresión "mezcla de sustrato" puede utilizarse indistintamente con la expresión "mezcla de reacción".
La presente invención no debe limitarse en alcance por las realizaciones especificas descritas en la presente, que se presentan únicamente con fines de ejemplificación. Productos, composiciones y métodos funcionalmente equivalentes están claramente dentro del alcance de la invención, tal como se describe en la presente.
La presente invención se refiere a un proceso eficiente y rentable para la producción de oleoquimicos tales como ácidos grasos, gliceroles y/o monoacilgliceroles sn-regio (isómeros de MAG sn-regio) a partir de aceites, grasas o mezclas de los mismos. Estos productos de la hidrólisis tienen un gran potencial en la industria oleoquimica.
La presente invención en particular divulga un proceso eficiente de hidrólisis de aceites, grasas o una mezcla de estos empleando una o más lipasas inmovilizadas y una mezcla de sustratos de una sola fase, en donde se utiliza un disolvente polar orgánico para solubilizar el aceite en agua. La invención divulga, además, un proceso de hidrólisis que comprende múltiples etapas por las cuales el proceso de hidrólisis se puede controlar para obtener ácidos grasos, rendimiento de glicerina y/o monoacilgliceroles sn-regio. Asimismo, la metodología divulgada en la presente invención resulta en una reutilización y estabilidad mejoradas de las enzimas en el medio elegido, es decir, una lipasa inmovilizada.
El proceso para la producción de un oleoquímico tal como se divulga en la presente invención comprende someter un sistema de una sola fase que comprende una mezcla de sustratos a una primera hidrólisis enzimática para obtener un hidrolizado parcial, someter el hidrolizado parcial a una resina de intercambio catiónico para obtener un primer producto, someter el primer producto a una segunda hidrólisis enzimática para obtener un segundo producto y separar el oleoquímico/ácidos grasos de un primer producto o segundo producto mediante destilación de dicho producto para obtener una mezcla de producto concentrada y para recuperar el disolvente orgánico, recuperar los ácidos grasos libres y el glicerol de dicho producto concentrado mediante un método de centrifugación o extracción empleando un disolvente orgánico inmiscible en agua no polar, en donde la mezcla de sustratos se prepara mezclando grasa, aceite o una mezcla de los mismos con agua y un disolvente polar orgánico, en donde la enzima es inmovilizada.
El uso de disolvente polar orgánico divulgado en la presente memoria descriptiva permite la formación de una mezcla homogénea de grasas con agua sobre la que puede actuar la lipasa para producir el homogeneizado al completarse la reacción de hidrólisis.
El proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol a partir de grasas se somete a una hidrólisis completa en dos horas y el proceso para la producción de ácidos grasos y glicerol a partir de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol que pueden obtenerse a partir de la primera hidrólisis enzimática divulgada en la presente requiere de tres horas para completarse. Por lo tanto, la hidrólisis completa de grasas a ácidos grasos y glicerol puede completarse en menos de seis horas.
La segunda etapa de hidrólisis divulgada en la presente memoria descriptiva que implica la hidrólisis de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol a partir de grasas a ácidos grasos y glicerol permite que los productos de la hidrólisis se produzcan virtualmente libres de diacilgliceroles (DAG) sn-regio solo con trazas insignificantes del compuesto presente en el producto final. Los productos de reacción principales observados son ácidos grasos y glicerol, comprendiendo el monoacilglicerol (MAG) sn-regio menos de 5% de los productos de la hidrólisis.
Una realización de la presente invención proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua y someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol.
En una realización de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos y glicerol que comprende someter el hidrolizado que comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol con una resina de intercambio iónico y posteriormente otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde la mezcla tiene menos de 5% de monoacilglicerol (MAG).
En otra realización de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos y glicerol que comprende someter dicho hidrolizado que comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol con un catalizador ácido sólido y posteriormente otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde dicha mezcla tiene menos de 5% de monoacilglicerol (MAG).
Otra realización de la presente invención proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos y glicerol que comprende someter dicho hidrolizado que comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol con un catalizador ácido sólido y posteriormente otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde dicha mezcla tiene menos de 5% de monoacilglicerol (MAG), en donde el catalizador ácido sólido se selecciona del grupo que consiste en zeolitas, arcillas, resinas de intercambio iónico catiónico ácido, óxidos de SO4, óxidos mixtos amorfos y ácidos heteropólicos.
En otra realización adicional de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua, y someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde la grasa es aceite.
En otra realización de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende preparar una mezcla de grasa, disolvente polar orgánico y agua, y someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde la grasa es aceite seleccionado del grupo que consiste en aceite vegetal, aceite arbóreo, aceite microbiano, aceite de origen animal, aceite de pescado, aceite de ricino, aceite de oliva, aceite de mostaza, aceite de lino, aceite de cañóla, aceite de coco, aceite de cilantro, aceite de maíz, aceite de semilla de algodón, aceite de avellana, aceite de oliva, aceite de margosa, aceite de palma, aceite de maní, aceite de colza, aceite de salvado de arroz, aceite de cártamo, aceite de soja, aceite de semilla de girasol y mezclas de los mismos.
Otra realización de la presente invención proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua, y someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde la grasa se selecciona del grupo que consiste en grasa saturada, grasa insaturada, grasa insaturada de hidroxilo, grasa saturada de hidroxilo, grasa epoxi, fosfolípidos, ásteres de cera y mezclas de los mismos.
En otra realización adicional de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua, y someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde la grasa es ásteres de poliol basados en ácidos grasos.
En otra realización adicional de la invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua, y someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el disolvente polar orgánico se selecciona del grupo que consiste en t-butanol, alcohol iso-amílico, alcohol de diacetona, etanol, propanol· y t-pentanol y mezclas de los mismos.
En otra realización de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua, y someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde la hidrólisis enzimática con lipasa se lleva a cabo con lipasa inmovilizada.
Otra realización de la presente invención proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos y glicerol que comprende someter el hidrolizado que comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol con una resina de intercambio iónico y posteriormente otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde la mezcla tiene menos de 5% de monoacilglicerol (MAG), en donde la hidrólisis enzimática con lipasa se lleva a cabo con lipasa inmovilizada.
En otra realización adicional de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua, y someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde la hidrólisis enzimática con lipasa se lleva a cabo con lipasa inmovilizada sobre un soporte, en donde el material base del soporte se selecciona del grupo que consiste en co-polimero de poliestireno y divinil benceno, poliacrilico, poliestireno y polimetacrilato.
En otra realización de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos y glicerol que comprende someter el hidrolizado que comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol con una resina de intercambio iónico y posteriormente otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde la mezcla tiene menos de 5% de monoacilglicerol (MAG), en donde la hidrólisis enzimática con lipasa se lleva a cabo con lipasa inmovilizada sobre un soporte, en donde el material base del soporte se selecciona del grupo que consiste en copolimero de poliestireno y divinil benceno, poliacrilico, poliestireno y polimetacrilato.
Otra realización de la presente invención proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos y glicerol que comprende someter el hidrolizado que comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol con una resina de intercambio iónico y posteriormente otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde la mezcla tiene menos de 5% de monoacilglicerol (MAG), en donde la resina de intercambio iónico es una resina de intercambio catiónico fuertemente ácida.
Otra realización adicional de la presente invención proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos y glicerol que comprende someter el hidrolizado que comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol con una resina de intercambio iónico y posteriormente otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde la mezcla tiene menos de 5% de monoacilglicerol (MAG), en donde la resina de intercambio iónico es una resina de intercambio catiónico fuertemente ácida seleccionada del grupo que consiste en resinas poliméricas sulfonadas, Indionl30, Indionl40, Indionl90, Indion770, DIAION(R) SK1B, DIAION(R) SK104, DIAION(R) SK110, DIAION(R) SK112, DIAION(R) SK116, DIAION(R) PK208, DIAION(R) PHK212, DIAION(R) PK216, DIAION(R) PK220, DIAION(R) PK228 y DIAION(R) HPK25.
En otra realización adicional de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua, y someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde la hidrólisis enzimática con lipasa se lleva a cabo a una temperatura en el rango de 30°C a 80°C.
Otra realización de la presente invención proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua, y someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde la hidrólisis enzimática con lipasa se lleva a cabo a una temperatura en el rango de 50°C a 65°C, preferiblemente 60°C. En otra realización adicional de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua, y someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso resulta en más de un 99% de conversión de la grasa en ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol.
En otra realización adicional de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua, y someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso resulta en más de un 99% de conversión de TAGS (triacilgliceroles) presentes en las grasas en ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol.
En otra realización adicional de la presente invención se proporciona un proceso de producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua, y someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde la mezcla homogénea comprende grasa, un disolvente polar orgánico y agua en una relación de entre 1:4:0.15 y 1: 7:0.5. Otra realización de la presente invención proporciona un proceso de producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua, y someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) y glicerol, en donde la relación entre la grasa y el disolvente polar orgánico se encuentra en el rango de 1:4 a 1:7.
En otra realización adicional de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua, y someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde la relación entre grasa y agua es de entre 1:0.15 y 1:0.5.
En otra realización adicional de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua, y someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol. La hidrólisis enzimática con lipasa se lleva a cabo en un reactor por lotes, un reactor continuo o un reactor semicontinuo.
Otra realización de la presente invención proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua, y someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde la hidrólisis enzimática con lipasa se lleva a cabo en un reactor continuo con un tiempo de residencia de entre 10 y 60 minutos.
En otra realización de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos y glicerol que comprende someter el hidrolizado que comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol con una resina de intercambio iónico y posteriormente otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde la mezcla tiene menos de un 5% de monoacilglicerol (MAG), en donde la hidrólisis enzimática con lipasa se realiza en un reactor continuo con un tiempo de residencia de entre 10 y 150 minutos.
En otra realización adicional de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio, en donde el proceso comprende preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua, y someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) y glicerol, en donde la hidrólisis enzimática con lipasa se realiza en un reactor por lotes o semicontinuo con un tiempo de residencia de entre 0.5 horas y 2 horas.
En otra realización de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos y glicerol que comprende someter el hidrolizado que comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol con una resina de intercambio iónico y posteriormente otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde la mezcla tiene menos de 5% de monoacilgliceroles (MAG), en donde la hidrólisis enzimática con lipasa se lleva a cabo en un reactor por lotes o semicontinuo con un tiempo de residencia de entre 0.5 horas y 24 horas.
Otra realización de la presente invención proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende: preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua; someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, MAG, DAG y glicerol; y procesar el hidrolizado utilizando una resina de intercambio iónico y posteriormente otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde la mezcla tiene menos de 5% de monoacilglicerol (MAG).
En otra realización de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende: preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua; someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, MAG, DAG y glicerol; y procesar el hidrolizado utilizando una resina de intercambio iónico y posteriormente otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde la mezcla tiene menos de 5% de monoacilglicerol (MAG), en donde la grasa es aceite.
En otra realización adicional de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende: preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua; someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, MAG, DAG y glicerol; y procesar el hidrolizado mediante el uso de una resina de intercambio iónico y luego realizar otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla que comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde la mezcla tiene menos de un 5% de monoacilglicerol (MAG), en donde la grasa es aceite seleccionado del grupo que consiste en aceite vegetal, aceite arbóreo, aceite microbiano, aceite de origen animal, aceite de pescado, aceite de ricino, aceite de oliva, aceite de mostaza, aceite de lino, aceite de cañóla, aceite de coco, aceite de cilantro, aceite de maíz, aceite de semilla de algodón, aceite de avellanas, aceite de oliva, aceite de margosa, aceite de palma, aceite de maní, aceite de colza, aceite de salvado de arroz, aceite de cártamo, aceite de soja, aceite de girasol y mezclas de los mismos.
En otra realización adicional de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende: preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua; someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, MAG, DAG y glicerol; y procesar el hidrolizado utilizando una resina de intercambio iónico y posteriormente otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde la mezcla tiene menos de 5% de monoacilglicerol (MAG), en donde la grasa se selecciona del grupo que consiste en grasa saturada, grasa insaturada, grasa insaturada de hidroxilo, grasa saturada de hidroxilo, grasa epoxi, fosfolípidos, ásteres de cera y mezclas de los mismos. En otra realización adicional de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende: preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua; someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, MAG, DAG y glicerol; y procesar el hidrolizado utilizando una resina de intercambio iónico y posteriormente otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde la mezcla tiene menos de 5% de monoacilglicerol (MAG), en donde la grasa es ásteres de poliol a base de ácidos grasos.
Otra realización de la presente invención proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende: preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua; someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, MAG, DAG y glicerol; y procesar el hidrolizado utilizando una resina de intercambio iónico y posteriormente otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde la mezcla tiene menos de 5% de monoacilglicerol (MAG), en donde el disolvente polar orgánico se selecciona del grupo que consiste en t-butanol, alcohol iso-amilico, alcohol de di-acetona, etanol, propanol y t-pentanol y mezclas de los mismos.
En otra realización adicional de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende: preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua; someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, MAG, DAG y glicerol; y procesar el hidrolizado utilizando una resina de intercambio iónico y posteriormente otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde la mezcla tiene menos de 5% de monoacilglicerol (MAG), en donde la hidrólisis enzimática con lipasa se lleva a cabo con lipasa inmovilizada.
En otra realización de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende: preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua; someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, MAG, DAG y glicerol; y procesar el hidrolizado utilizando una resina de intercambio iónico y posteriormente otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde la mezcla tiene menos de 5% de monoacilglicerol (MAG), en donde la hidrólisis enzimática con lipasa se lleva a cabo con lipasa inmovilizada sobre un soporte, en donde el material base del soporte se selecciona del grupo que consiste en co-polimero de poliestireno y divinil benceno, poliacrílico, poliestireno y polimetacrilato.
En otra realización adicional de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende: preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua; someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, MAG, DAG y glicerol; y procesar el hidrolizado utilizando una resina de intercambio iónico y posteriormente otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde la mezcla tiene menos de 5% de monoacilglicerol (MAG), en donde la resina de intercambio iónico es una resina de intercambio catiónico fuertemente ácida.
Otra realización de la presente invención proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende: preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua; someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, MAG, DAG y glicerol; y procesar el hidrolizado mediante el uso de una resina de intercambio iónico y luego realizar otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol y en donde la mezcla tiene menos de un 5% de monoacilglicerol (MAG), en donde la resina de intercambio iónico es una resina de intercambio catiónico altamente ácida seleccionada del grupo que consiste en resinas poliméricas sulfonadas, Indionl30, Indionl40, Indionl90, Indion770, DIAION(R) SK1B, DIAION(R) SK104, DIAION(R) SK110, DIAION(R) SK112, DIAION(R) SK116, DIAION(R) PK208, DIAION (R) PHK212, DIAION(R) PK216, DIAION(R) PK220, DIAION(R) PK228 y DIAION(R) HPK25.
En otra realización adicional de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende: preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua; someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, MAG, DAG y glicerol; y procesar el hidrolizado utilizando una resina de intercambio iónico y posteriormente otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde la mezcla tiene menos de 5% de monoacilglicerol (MAG), en donde la hidrólisis enzimática con lipasa se lleva a cabo a una temperatura en el rango de 30°C a 80°C.
En otra realización adicional de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende: preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua; someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, MAG, DAG y glicerol; y procesar el hidrolizado utilizando una resina de intercambio iónico y posteriormente otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde la mezcla tiene menos de 5% de monoacilglicerol (MAG), en donde la hidrólisis enzimática con lipasa se lleva a cabo a una temperatura en el rango 50 a 65°C, preferiblemente 60°C.
En otra realización de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende: preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua; someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, MAG, DAG y glicerol; y procesar el hidrolizado utilizando una resina de intercambio iónico y posteriormente otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde la mezcla tiene menos de 5% de monoacilglicerol (MAG), en donde la mezcla homogénea comprende grasa, un disolvente polar orgánico y agua en la relación de entre 1:4:0.15 y 1:7:0.5.
En otra realización adicional de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende: preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua; someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, MAG, DAG y glicerol; y procesar el hidrolizado utilizando una resina de intercambio iónico y posteriormente otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde la mezcla tiene menos de 5% de monoacilglicerol (MAG), en donde la relación entre la grasa y el disolvente polar orgánico se encuentra en el rango entre 1:4 y 1:7.
En otra realización adicional de la presente invención se proporciona un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende: preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua; someter la mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, MAG, DAG y glicerol; y procesar el hidrolizado utilizando una resina de intercambio iónico y posteriormente otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde la mezcla tiene menos de 5% de monoacilglicerol (MAG), en donde la relación entre la grasa y el agua es de entre 1:0.15 y 1:0.5.
A continuación se describe en detalle el proceso de la presente invención.
Una grasa, aceite o mezcla de los mismos se mezcló con agua y disolvente polar orgánico para formar un sistema de una sola fase. Se hace referencia a este sistema de una sola fase formado de ese modo como mezcla de sustratos homogenea. Esta mezcla de sustratos homogénea, obtenida de ese modo, se puede someter opcionalmente a un pretratamiento que consiste en pasar a través de un lecho relleno de adsorbentes para eliminar el inhibidor de enzimas, especialmente el inhibidor de lipasa, a través del cual los constituyentes inhibidores de lipasa presentes en el aceite se adsorben de forma selectiva en el adsorbente. La eliminación de estos constituyentes inhibidores, tales como aldehidos, cetonas y fosfolipidos, etc., asegura el uso repetido de la enzima inmovilizada en los pasos subsecuentes, logrando de esta forma que el proceso sea rentable. Luego se hidrolizó la mezcla de sustratos obtenida de ese modo con o sin pretratamiento, al pasarla a través de un primer reactor de lecho relleno de enzimas inmovilizadas, o reactor de lecho relleno de enzimas inmovilizadas y adsorbentes a una temperatura y tiempo de residencia controlados. La mezcla hidrolizada obtenida de ese modo se pasó a través de otro reactor de lecho relleno de adsorbentes de intercambio iónico a una temperatura y tiempo de residencia controlados. Luego se pasa a través de un segundo reactor de lecho relleno de enzimas inmovilizadas a temperatura y tiempo de residencia controlados. Los productos resultantes, tales como ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilglicerol sn-regio y gliceroles obtenidos del primer reactor de lecho relleno de enzimas inmovilizadas o del segundo reactor de lecho relleno de enzimas inmovilizadas se separó mediante el uso de métodos convencionales tales como destilación, cristalización y téenicas de adsorción o cromatográficas.
La mezcla de sustratos homogénea, obtenida luego del pretratamiento tal como se describió anteriormente, se pasó luego a través de una serie de reactores de lecho relleno de lipasas inmovilizadas y adsorbentes para lograr la hidrólisis deseada (entre 66% y 90%) del aceite mediante el uso de enzimas inmovilizadas adecuadas en condiciones de temperatura controlada de entre 30°C y 80°C y tiempo de residencia controlado de entre 10 y 150 minutos. A continuación se realiza un pasaje a través de un segundo reactor de lecho relleno de enzimas inmovilizadas a temperatura controlada entre 20°C y 80°C y un tiempo de residencia de entre 5 y 60 minutos. Los productos resultantes, tales como ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio y gliceroles obtenidos del primer reactor de lecho relleno de enzimas inmovilizadas o segundo reactor de lecho relleno de enzimas inmovilizadas se separó mediante el uso de métodos convencionales tales como destilación, cristalización y téenicas de adsorción o cromatográficas.
La presente invención logra más de un 99% de conversión de triglicéridos con un 95% de rendimiento de ácidos grasos libres al someter la mezcla homogénea parcialmente hidrolizada a una resina de intercambio iónico seguido de un pasaje a través de otro reactor de lecho relleno de cualquier otra o de la misma lipasa de preparación inmovilizada tal como se utiliza en la etapa descrita anteriormente a condiciones de temperatura y de tiempo controlados.
Los procesos descritos en las técnicas anteriores no tienen la capacidad de lograr una conversión de casi un 100% con cualquier enzima conocida y para lograr una conversión de casi un 100%, el tiempo necesario seria demasiado prologando para ser realizable en aplicaciones comerciales. En contraste, el proceso de hidrólisis divulgado en la presente invención resulta en más de un 99% de hidrólisis de triglicéridos con un rendimiento de ácidos grasos libres de un 95% en un sistema de una sola fase y lipasas inmovilizadas.
El proceso tal como se divulga en la presente invención se puede llevar a cabo también mediante el uso de un modo por lotes semicontinuo o continuo.
La reacción por lotes con una carga de enzimas de un 4% en una mezcla de reacción de sustrato homogénea resulta en un 99% de hidrólisis de triglicéridos con 80-88% de ácidos grasos libres y 12-20% de monoglicéridos.
El proceso semicontinuo para la hidrólisis de aceite se llevó a cabo en un reactor de lecho relleno que consiste en lipasa inmovilizada con un tiempo de reacción de 12 hrs y resulta en un 99% de hidrólisis de triglicéridos con un 88% de ácidos grasos libres.
El proceso continuo con enzimas inmovilizadas, con un tiempo de residencia de entre 9-15 minutos, resulta en un 99% de hidrólisis de triglicéridos con rendimientos de un 33% de ácidos grasos y 66% de diglicéridos.
Otra realización para hidrólisis de aceite con una columna de lipasa inmovilizada acoplada a una columna de resina de intercambio iónico hidroliza un 99% de triglicéridos con un rendimiento de 66% y un 33% de ácidos grasos libres y monoglicéridos respectivamente dentro de un tiempo de residencia de entre 90-120 minutos.
El proceso continuo para hidrólisis de aceite, que emplea tres columnas acopladas de lipasas inmovilizadas y resina de intercambio iónico, hidroliza un 99% de triglicéridos con un rendimiento de 95% para ácidos grasos libres y 5% para monoglicéridos.
La corriente de producto resultante del primer reactor de enzimas, o el reactor final de enzimas, se puede separar en isómeros de MAG sn-regio y ácidos grasos libres mediante métodos tales como destilación, cristalización y/o téenicas de adsorción o cromatográficas. El proceso de la presente invención permite de este modo la producción de ácidos grasos libres, isómeros de MAG sn-regio, asi como glicerol para varias aplicaciones industriales.
Algunos componentes menores en aceites y grasas, tales como hidroperóxidos lipidíeos, fosfolipidos, emulsionantes, clorofila, carotenoides, polímeros lípidos, iones de metales pesados e incluso algunos antioxidantes, tienen efectos nocivos en la estabilidad de las lipasas utilizadas para las reacciones de hidrólisis (Xu et al., Stability and Stabilization of Biocatalysts , Amsterdam : Elsevier Science , 1998, págs. 441-446) . Resulta esencial entonces eliminar estos constituyentes inhibidores de lipasa mediante el pretratamiento con adsorbentes en un reactor de columna. La eliminación de los compuestos menores asegura el uso repetido de los reactores de enzimas empleados posteriormente, haciendo así gue el proceso sea rentable.
Las grasas y aceites descritos en la presente invención incluyen a modo no taxativo grasas y aceites vegetales y animales comunes, así como grasas y aceites procesados y mezclas de los mismos. Ejemplos de éstos incluyen, a modo no taxativo, aceite de soja, aceite de ricino, aceite de semilla de algodón, aceite de mostaza, aceite de lino, aceite de colza, aceite de oliva, aceite de maíz, aceite de coco, aceite de cártamo, aceite de palma, aceite de oliva, aceite de tsubaki, aceite de sasanqua, sebo vacuno, grasa de cerdo y aceites de pescado, grasa de sal, manteca de illipe, manteca de kokum, manteca de karité, manteca de mowrah, manteca de phulwara, sebo de Borneo y aquellos fraccionados a partir de ellos y de cualquier otro aceite derivado de origen vegetal/origen animal/origen microbiano (procariota/eucariota). También los químicos oleosos tales como esteres de poliol basados en ácidos grasos tales como tetramonorricinoleato de pentaeritritol, ésteres de ácido oleico de trimetil propano, etc., se pueden incluir como materia prima basada en aceite para procesos hidrolíticos enzimáticos.
De acuerdo con el proceso de la presente invención, una lipasa inmovilizada utilizada en la invención puede ser cualquier preparación disponible en el mercado, o preparada específicamente, siempre que se pruebe que es adecuada para la presente invención. Que la preparación sea adecuada implica en la presente una vida estable y larga para hacer que el proceso sea económico.
Las lipasas producidas por microorganismos tales como Thermomyces lanuginosus, Rhizopus incluido Rhizopus delemar y Rhizopus japonicus, Aspergillus, Candida incluido Candida ant rctica y Mucor tales como Mucor japonicus. También se puede utilizar la lipasa pancreática. Estas lipasas están disponibles en el mercado. Se puede utilizar también la lipasa especifica clonada en Yarrowia spp. y expresada en un huésped adecuado.
Los disolventes polares orgánicos descritos en la reacción de hidrólisis de acuerdo con la presente invención son disolventes polares orgánicos inertes a las lipasas. Los ejemplos de disolventes polares orgánicos incluyen, a modo no taxativo, t-butanol, alcohol iso-amilico, alcohol de di acetona, etanol, propanol y t-pentanol y diferentes combinaciones de los disolventes anteriores.
Los ejemplos de un lecho relleno de adsorbente utilizado para el pretratamiento del aceite incluyen a modo no taxativo Diaion® HP2MG, o HPA-75, o HPA-25, o WK10 o WA11; o Sepabeads® SP207 o SP700.
Los ejemplos de resinas de intercambio iónico incluyen a modo no taxativo resinas poliméricas sulfonadas tales como, a modo no taxativo, Indionl30, 140, 190, o 770, Indion FFIP, NIP, GS 300/400, Indion 204, 214, 234, 284/294, 404, 414; DIAION(R) SK1B, SK104, SK110, SK112, SK116, PK208, PHK212, PK216, PK220, PK228 y HPK25.
De este modo, el proceso de hidrólisis de aceite y/o grasa, tal como se divulga en la presente invención, emplea la mezcla de aceite y/o grasa, un disolvente polar orgánico y agua para formar un sistema de una sola fase de una mezcla de sustratos homogénea, que se pasa a través de una serie de operaciones en reactores mixtos de lecho relleno, continuos o por lotes que contienen lipasa(s) inmovilizada(s); sistemas de adsorción; y/o reactores catalizados sólidos, para obtener un alto rendimiento de oleoquímicos, incluidos ácidos grasos libres, gliceroles y/o isómeros de MAG sn-regio.
Los inventores observaron que un sistema de una sola fase obtenido al mezclar aceite, grasa o una mezcla de los mismos con agua y un disolvente polar orgánico, al someterse a hidrólisis enzimática, aumenta la hidrólisis de aceite o grasas hasta >99% con un rendimiento no menor que 95% de ácidos grasos libres y glicerol. El alto rendimiento y pureza de los oleoquímicos tales como los ácidos grasos libres, gliceroles y/o isómeros de MAG sn-regio se obtuvo dentro de un período de tiempo notablemente corto.
De acuerdo con el proceso divulgado en la invención, el aceite y el agua que son inmiscibles entre sí se mezclan en un disolvente polar orgánico. Los tres componentes se mezclan para formar un sistema de una sola fase dentro de un determinado rango de proporciones. La solubilidad mutua de estos tres componentes entre sí forma la base de una mezcla de sustratos de una sola fase. La incorporación de un disolvente polar orgánico al sistema de dos fases de aceite-agua constituye un novedoso abordaje divulgado en la presente invención para llevar a cabo la hidrólisis de aceite mediante el uso de lipasa inmovilizada.
Uso especifico y no especifico de lipasas inmovilizadas Novozym® 435 (Sigma Chemicals, L4777), la resina acrilica de lipasa de Candida ant rctica e Immobilized Lipolase® 100 L (HyLIP) (Sigma Chemical Co. L0777) 1,3- Lipasa especifica de Thermomyces lanuginosus fueron evaluadas para la reacción de hidrólisis divulgada en la presente invención.
Los disolventes orgánicos polares, t-butanol, alcohol isoamilico, alcohol de di-acetona, etanol, propanol y t-pentanol han sido evaluados para la reacción. Se observó que el t-butanol tiene el mayor % de rendimiento con ambas enzimas.
El proceso de la presente invención se puede extrapolar tanto al modo continuo como al de lotes, con los cambios correspondientes en el modo de operación. También se recupera el disolvente orgánico que puede ser recielado y reutilizado. Se describen ahora realizaciones adecuadas de la presente invención. Aunque se describen configuraciones y arreglos específicos, se debe comprender que esto se realiza con fines ilustrativos solamente. Un experto en la materia reconocerá que otras configuraciones y arreglos se pueden utilizar sin apartarse del espíritu y alcance de la invención. De esa forma, el espíritu y alcance de las reivindicaciones adjuntas no se deben limitar a la descripción de la realización preferida contenida en las mismas.
Aunque el objeto se ha descrito con gran detalle en referencia a ciertas realizaciones preferidas del mismo, son posibles otras realizaciones. De esa forma, el espíritu y alcance de las reivindicaciones adjuntas no se deben limitar a la descripción de la realización preferida contenida en las mismas.
EJEMPLOS La divulgación se ilustrará ahora con ejemplos prácticos, con el objetivo de ilustrar el trabajo de la divulgación sin que esto implique restrictivamente limitación alguna en el alcance de la presente divulgación. A menos que se defina de otra forma, todos los términos científicos y téenicos utilizados en la presente tienen el mismo significado comprendido habitualmente por el experto en la técnica a la que pertenece esta divulgación. A pesar de que se pueden utilizar métodos y materiales similares o equivalentes a los descritos en la presente para la puesta en práctica de los métodos y composiciones divulgados, se describen en la presente los métodos, dispositivos y materiales ejemplares. Ejemplo 1 Proceso por lotes - t-butanol como disolvente para hidrólisis 1) Aceite como sustrato: Conversión ~80-88% en 24 hrs a . Formación de ácidos grasos y monoglicéridos En un matraz de reacción de 100 mi con 1 g de distintas lipasas inmovilizadas se agregaron 10 g de aceite de ricino a t-butanol y agua (en una relación de 1:4:0.15) para formar la mezcla homogénea de reacción. La mezcla de sustratos se mantuvo a 60°C (el experimento se puede llevar a cabo de forma similar a 50°C y 55°C) en un agitador orbital y la reacción se monitoreó durante 24 horas mediante el valor de ácido. Al final de las 24 horas se encontró que la conversión de triglicéridos era de un 99%, mientras que el % de conversiones de aceites a ácidos grasos y monoglicéridos fue de entre 80-88% y 12-20% respectivamente, b. Formación de ácidos grasos y glicerol La reacción se repitió con enzimas de lipasa HypLIP (Lipolase® 100L inmovilizada de forma nativa), Lipozyme® TL IM (Lipolase® 100L inmovilizada), Lypozyme® RM IM Novozym® 435 y lipasa de Pseudomonas cepacia que actúan en los productos de la hidrólisis producidos luego de la primera reacción de hidrólisis enzimática. La Fig. 1 muestra el perfil para la hidrólisis porcentual de aceite de ricino en medios homogéneos. La Fig.3 muestra la conversión de ácidos grasos libres (%) obtenida luego de 6 hrs en condiciones por lotes mediante el uso de HypLIP sin disolvente y en diferentes disolventes polares orgánicos. La HypLIP muestra tasas de conversión iniciales altas cuando se la compara con cualquiera de las otras preparaciones de enzimas utilizadas para el estudio. 2) Grasa como sustrato: Conversión ~70-80% en 24 hrs a. Formación de ácidos grasos y monogliceridos En un matraz de reacción de 100 mi con lg de diferentes lipasas inmovilizadas se agregan lOg de triestearina (en una relación de 1:6:0.15) para formar la mezcla homogénea de reacción. La mezcla de sustratos se mantuvo a 60°C (el experimento se puede llevar a cabo de forma similar a 50°C y 55°C) en un agitador orbital y la reacción se monitoreó durante 24 horas mediante el valor de ácido. Al final de las 24 horas se halló que la conversión de triglicéridos obtenida fue del 99%, mientras que el % de conversiones de aceites a ácidos grasos y monoglicéridos fue de 74% y 26%, respectivamente. b. Formación de ácidos grasos y glicerol La reacción se repitió con enzimas de lipasa HypLIP (Lipolase® 100L inmovilizada de forma nativa), Lipozyme® TL IM (Lipolase® 100L inmovilizada), Lypozyme® RM IM Novozym® 435 y lipasa de Pseudomonas cepacia que actúan en los productos de la hidrólisis producidos luego de la primera reacción de hidrólisis enzimática. La Fig. 1 muestra el perfil para la hidrólisis porcentual de aceite de ricino en medios homogéneos. La Fig.3 muestra la conversión de ácidos grasos libres (%) obtenida luego de 6 hrs en condiciones por lotes mediante el uso de HypLIP sin disolvente y en diferentes disolventes polares orgánicos. La HypLIP muestra tasas de conversión iniciales altas cuando se la compara con cualquiera de las otras preparaciones de enzimas utilizadas para el estudio. 3) Aceite y grasa co o sustrato: Conversión ~80-88% en 24 hrs a. Formación de ácidos grasos y monogliceridos En un matraz de reacción de 100 mi con 1 g de lipasa inmovilizada (HypLIP), se agregaron 10 g de aceite de palma y triestearina (en una relación de 1:1) a t-butanol y agua (en una relación de 1:4:0.25) para formar una mezcla homogénea de reacción. La mezcla de sustratos se mantuvo a 60°C (el experimento se puede llevar a cabo de forma similar a 50°C y 55°C) en un agitador orbital y la reacción se monitoreó durante 24 horas mediante el valor de ácido. Al final de las 24 horas se halló que la conversión de triglicéridos obtenida fue del 99%, mientras que el % de conversiones de aceites a ácidos grasos y monoglicéridos fue de 84% y 16%, respectivamente. b . Formación de ácidos grasos y glicerol La reacción se repitió con enzimas de lipasa HypLIP (Lipolase® 100L inmovilizada de forma nativa), Lipozyme® TL IM (Lipolase® 100L inmovilizada), Lypozyme® RM IM Novozym® 435 y lipasa de Pseudomonas cepacia que actúan en los productos de la hidrólisis producidos luego de la primera reacción de hidrólisis enzimática. La Fig. 1 muestra el perfil para la hidrólisis porcentual de aceite de ricino en medios homogéneos. La Fig.3 muestra la conversión de ácidos grasos libres (%) obtenida luego de 6 hrs en condiciones por lotes mediante el uso de HypLIP sin disolvente y en diferentes disolventes polares orgánicos. La HypLIP muestra tasas de conversión iniciales altas cuando se la compara con cualquiera de las otras preparaciones de enzimas utilizadas para el estudio.
Proceso por lotes - alcohol isoamílico como disolvente para hidrólisis 1) Aceite como sustrato: Conversión ~65-70% en 24 hrs a . Formación de ácidos grasos y monoglicéridos En un matraz de reacción de 100 mi con 1 g de lipasa de Ther omyces laninousa inmovilizada(HypLIP), se agregaron 10 g de aceite de ricino a alcohol isoamílico y agua (en una relación de 1:5:0.15) para formar una mezcla homogénea de reacción. La mezcla de sustratos se mantuvo a 60°C (el experimento se puede llevar a cabo de forma similar a 50°C y 55°C) en un agitador orbital y la reacción se monitoreó durante 24 horas mediante el valor de ácido. Al final de las 24 horas se halló que la conversión de triglicéridos obtenida fue del 99%, mientras que el % de conversiones de aceites a ácidos grasos y monoglicéridos fue de 68% y 32%, respectivamente . b . Formación de ácidos grasos y glicerol La reacción se repitió con enzimas de lipasa HypLIP (Lipolase® 100L inmovilizada de forma nativa), Lipozyme® TL IM (Lipolase® 100L inmovilizada), Lypozyme® RM IM Novozym® 435 y lipasa de Pseudomonas cepacia que actúan en los productos de la hidrólisis producidos luego de la primera reacción de hidrólisis enzimática. La Fig. 1 muestra el perfil para la hidrólisis porcentual de aceite de ricino en medios homogéneos. La Fig.3 muestra la conversión de ácidos grasos libres (%) obtenida luego de 6 hrs en condiciones por lotes mediante el uso de HypLIP sin disolvente y en diferentes disolventes polares orgánicos. La HypLIP muestra tasas de conversión iniciales altas cuando se la compara con cualquiera de las otras preparaciones de enzimas utilizadas para el estudio. 2) Grasa como sustrato: Conversión ~62-68% en 24 hrs a. Formación de ácidos grasos y monoglicéridos En un matraz de reacción de 100 mi con 1 g de lipasa inmovilizada (HypLIP), se agregaron 10 g de triestearina a alcohol isoamilico y agua (en relación de 1:6:0,2) para formar una mezcla homogénea de reacción. La mezcla de sustratos se mantuvo a 60°C (el experimento se puede llevar a cabo de forma similar a 50°C y 55°C) en un agitador orbital y la reacción se monitoreó durante 24 horas mediante el valor de ácido. Al final de las 24 horas se halló que la conversión de triglicéridos obtenida fue del 99%, mientras que el % de conversiones de aceites a ácidos grasos y monoglicéridos fue de 64% y 36%, respectivamente. b. Formación de ácidos grasos y glicerol La reacción se repitió con enzimas de lipasa HypLIP (Lipolase® 100L inmovilizada de forma nativa), Lipozyme® TL IM (Lipolase® 100L inmovilizada), Lypozyme® RM IM Novozym® 435 y lipasa de Pseudomonas cepacia que actúan en los productos de la hidrólisis producidos luego de la primera reacción de hidrólisis enzimática. La Fig. 1 muestra el perfil para la hidrólisis porcentual de aceite de ricino en medios homogéneos. La Fig.3 muestra la conversión de ácidos grasos libres (%) obtenida luego de 6 hrs en condiciones por lotes mediante el uso de HypLIP sin disolvente y en diferentes disolventes polares orgánicos. La HypLIP muestra tasas de conversión iniciales altas cuando se la compara con cualquiera de las otras preparaciones de enzimas utilizadas para el estudio. 3) Aceite y grasa como sustrato: Conversión ~60-65% en 24 hrs a. Formación de ácidos grasos y monoglicéridos En un matraz de reacción de 100 mi con 1 g de lipasa inmovilizada (HypLIP), se agregaron 10 g de aceite de palma y triestearina a alcohol isoamilico y agua (en relación de 1:4:0,2) para formar una mezcla homogénea de reacción. La mezcla de reacción se mantuvo a 60°C (el experimento se puede llevar a cabo de forma similar a 50°C y 55°C) en un agitador orbital y la reacción se monitoreó durante 24 horas mediante el uso del valor de ácido. Al final de las 24 horas se halló que la conversión de trigliceridos obtenida fue del 99%, mientras que el % de conversiones de aceites a ácidos grasos y monoglicéridos fue de 65% y 35%, respectivamente. b. Formación de ácidos grasos y glicerol La reacción se repitió con enzimas de lipasa HypLIP (Lipolase® 100L inmovilizada de forma nativa), Lipozyme® TL IM (Lipolase® 100L inmovilizada), Lypozyme® RM IM Novozym® 435 y lipasa de Pseudomonas cepacia que actúan en los productos de la hidrólisis producidos luego de la primera reacción de hidrólisis enzimática. La Fig. 1 muestra el perfil para la hidrólisis porcentual de aceite de ricino en medios homogéneos. La Fig.3 muestra la conversión de ácidos grasos libres (%) obtenida luego de 6 hrs en condiciones por lotes mediante el uso de HypLIP sin disolvente y en diferentes disolventes polares orgánicos. La HypLIP muestra tasas de conversión iniciales altas cuando se la compara con cualquiera de las otras preparaciones de enzimas utilizadas para el estudio.
El porcentaje de conversión del aceite y/o la grasa mediante el uso del proceso descrito anteriormente se comparó con la téenica anterior. El análisis comparativo se proporciona en la Tabla 1.
Ejemplo 2 Proceso semicontinuo 1) Columna única: Conversión de ~88% en 12 hrs a. Formación de ácidos grasos y monogliceridos El proceso continuo para hidrólisis de aceite se llevó a cabo en un reactor de lecho relleno (PBR) que consiste en columnas de vidrio de doble pared mantenidas a 60°C. El experimento se puede llevar a cabo de forma similar a 50°C y 55°C. Se alimentó el PBR que contenía 1, 3 enzimas específicas inmovilizadas en un soporte de metacrilato (volumen de 50 mi) con una mezcla de sustrato que contenía aceite de ricino, t-butanol y agua (en relación de 1:6:0.15) que se agitó continuamente con un agitador magnético. La mezcla de sustrato se recieló a través de los PBR por 12 horas. La conversión de triglicéridos obtenida fue del 99%, mientras que el % de conversión de aceites a ácidos grasos fue del 88% con un 12% de monoglicéridos sin reaccionar. Los productos formados fueron ácidos grasos, glicerol y monoglicéridos. La Fig. 4 muestra un esquema del proceso semicontinuo para la hidrólisis de aceite. La división de aceite de ricino de un 99% con un rendimiento de 88% de ácidos grasos libres se puede obtener a partir del esquema descrito en la presente (Fig. 7). Los productos hidrolíticos del aceite de ricino como el mono ricinoleato junto con el ácido ricinoleico se observan como productos principales. Se pueden observar otros ácidos grasos en el perfil. b. Formación de ácidos grasos y glicerol La reacción se repitió con enzimas de lipasa HypLIP (Lipolase® 100L inmovilizada de forma nativa), Lipozyme® TL IM (Lipolase® 100L inmovilizada), Lypozyme® RM IM Novozym® 435 y lipasa de Pseudomonas cepacia que actúan en los productos de la hidrólisis producidos luego de la primera reacción de hidrólisis enzimática. La Fig. 1 muestra el perfil para la hidrólisis porcentual de aceite de ricino en medios homogéneos. La Fig.3 muestra la conversión de ácidos grasos libres (%) obtenida luego de 6 hrs en condiciones por lotes mediante el uso de HypLIP sin disolvente y en diferentes disolventes polares orgánicos. La HypLIP muestra tasas de conversión iniciales altas cuando se la compara con cualquiera de las otras preparaciones de enzimas utilizadas para el estudio.
Ejemplo 3 Proceso continuo 1) Columna única: Conversión de 30 a 33% en <10-15 minutos a. Formación de ácidos grasos y monoqlicéridos El proceso continuo de hidrólisis de aceite se llevó a cabo en un reactor de lecho relleno que consistía en una columna de vidrio de doble pared mantenida a 60°C (el experimento se puede llevar a cabo de forma similar a 50°C y 55°C) que contenia 1, 3 enzimas específicas inmovilizadas en un soporte de metracrilato. La mezcla de reacción tal como se describe en los ejemplos anteriores se agregó al PBR y el tiempo de residencia se mantuvo en el rango de entre 9 y 15 minutos. El rendimiento de la hidrólisis de triglicéridos es mayor que 99% y se observa un rendimiento del 33% para los ácidos grasos libres. Los diacilgliceroles formados de esta forma se pueden separar aún más de los ácidos grasos libres (Fig.5). b. Formación de ácidos grasos y glicerol La reacción se repitió con enzimas de lipasa HypLIP (Lipolase® 100L inmovilizada de forma nativa), Lipozyme® TL IM (Lipolase® 100L inmovilizada), Lypozyme® RM IM Novozym® 435 y lipasa de Pseudomonas cepacia que actúan en los productos de la hidrólisis producidos luego de la primera reacción de hidrólisis enzimática. La Fig. 1 muestra el perfil para la hidrólisis porcentual de aceite de ricino en medios homogéneos. La Fig.3 muestra la conversión de ácidos grasos libres (%) obtenida luego de 6 hrs en condiciones por lotes mediante el uso de HypLIP sin disolvente y en diferentes disolventes polares orgánicos. La HypLIP muestra tasas de conversión iniciales altas cuando se la compara con cualquiera de las otras preparaciones de enzimas utilizadas para el estudio. 2) Columna única: Conversión de un 66-70% en 15 minutos a. Formación de ácidos grasos y monoglicéridos El proceso continuo de hidrólisis de aceite se llevó a cabo en un reactor de lecho relleno que consistía en una columna de vidrio de doble pared mantenida a 60°C (el experimento se puede llevar a cabo de forma similar a 50°C y 55°C) que contenía 1, 3 enzimas específicas inmovilizadas en un soporte de metracrilato. La mezcla de reacción tal y como se la describe en los ejemplos anteriores se agregó al PBR y el tiempo de residencia se mantuvo en el rango de los 15-20 minutos. El rendimiento de la hidrólisis de aceite que se obtuvo fue mayor que 99% mientras que el registrado para los ácidos grasos libres fue del 66%. Los monoglicéridos sn-2 y los ácidos grasos se pueden separar aún más (Fig.6). b. Formación de ácidos grasos y qlicerol La reacción se repitió con enzimas de lipasa HypLIP (Lipolase® 100L inmovilizada de forma nativa), Lipozyme® TL IM (Lipolase® 100L inmovilizada), Lypozyme® RM IM Novozym® 435 y lipasa de Pseudomonas cepacia que actúan en los productos de la hidrólisis producidos luego de la primera reacción de hidrólisis enzimática. La Fig. 1 muestra el perfil para la hidrólisis porcentual de aceite de ricino en medios homogéneos. La Fig.3 muestra la conversión de ácidos grasos libres (%) obtenida luego de 6 hrs en condiciones por lotes mediante el uso de HypLIP sin disolvente y en diferentes disolventes polares orgánicos. La HypLIP muestra tasas de conversión iniciales altas cuando se la compara con cualquiera de las otras preparaciones de enzimas utilizadas para el estudio.
Ejemplo 4 Columna única + Adsorbente para transposición: Conversión de un 66-70% en 115 minutos a. Formación de ácidos grasos y monogliceridos El proceso continuo para hidrólisis de aceite se llevó a cabo en reactores de lecho relleno conformados por columnas de vidrio de doble pared mantenidas a 60°C (el experimento se puede llevar a cabo de forma similar a 50°C y 55°C) que contenían lipasa inmovilizada y adsorbente. La mezcla de reacción tal como se describe en los ejemplos anteriores se agregó al primer PBR de lipasa inmovilizada durante 15 minutos seguido de 90-120 minutos en un segundo PBR de adsorbente para transposición (Fig. 8). Esto resultó en un 99% de hidrólisis de triglicéridos con 66-70% de rendimiento de ácidos grasos libres y contiene 1/3-MAG y ácidos grasos. Se observaron productos hidrolíticos de aceite de castor, tales como el mono ricinoleato sn-l(3), como productos principales. También se pudo observar ácido ricinoleico en el perfil (Fig 9). b . Formación de ácidos grasos y qlicerol La reacción se repitió con enzimas de lipasa HypLIP (Lipolase® 100L inmovilizada de forma nativa), Lipozyme® TL IM (Lipolase® 100L inmovilizada), Lypozyme® RM IM Novozym® 435 y lipasa de Pseudomonas cepacia que actúan en los productos de la hidrólisis producidos luego de la primera reacción de hidrólisis enzimática. La Fig. 1 muestra el perfil para la hidrólisis porcentual de aceite de ricino en medios homogéneos. La Fig.3 muestra la conversión de ácidos grasos libres (%) obtenida luego de 6 hrs en condiciones por lotes mediante el uso de HypLIP sin disolvente y en diferentes disolventes polares orgánicos. La HypLIP muestra tasas de conversión iniciales altas cuando se la compara con cualquiera de las otras preparaciones de enzimas utilizadas para el estudio.
Ejemplo 5 Columna dual + Adsorbente para transposición: Conversión de 88-95% en 140 minutos. a. Formación de ácidos grasos y monoglicéridos El proceso continuo para hidrólisis de aceite se llevó a cabo en una serie de reactores de lecho relleno que consistían en columnas de vidrio de doble pared mantenidas a 60°C. El experimento se puede llevar a cabo de forma similar a 50°C y 55°C. Se alimentó el primer PBR que contenía 1, 3 enzimas específicas inmovilizadas en un soporte de metacrilato (volumen de 50 mi) con mezcla de reacción como en el Ejemplo la. El tiempo de residencia se encontró en el rango de entre 3 y 100 minutos. a. Formación de ácidos grasos y glicerol El producto de mezcla del primer PBR se agregó al segundo PBR que contenia adsorbente para transposición (volumen de 100 mi) con un tiempo de residencia en el rango de entre 40 y 120 minutos. Se dejó pasar el flujo de producto del segundo PBR al tercer PBR que contenia 1, 3 enzimas especificas inmovilizadas (volumen de 25 i) con un tiempo de residencia en el rango de entre 5 y 50 minutos. El esquema de PBR en tres etapas para hidrólisis de aceite resulta en una conversión completa del triacilglicerol en ácidos grasos y glicerol. El tiempo de residencia de 140 minutos rinde más de un 95% de ácidos grasos libres y productos resultantes, es decir, los ácidos grasos y el glicerol se pueden separar aún más (Fig.10).
Tabla 1: Análisis comparativo de hidrólisis de aceite utilizando lipasas Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (23)

REIVINDICACIONES
1. Un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde dicho proceso comprende preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua, y someter dicha mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol.
2. Un proceso para la producción de ácidos grasos y glicerol que comprende someter dicho hidrolizado de la reivindicación 1 con una resina de intercambio iónico seguida por otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde dicha mezcla tiene menos de 5% de monoacilglicerol (MAG).
3. El proceso tal como se reivindica en la reivindicación 1, en donde dicha grasa es aceite.
4. El proceso tal como se reivindica en la reivindicación 3, en donde dicho aceite se selecciona del grupo que consiste en aceite vegetal, aceite arbóreo, aceite microbiano, aceite de origen animal, aceite de pescado, aceite de ricino, aceite de oliva, aceite de mostaza, aceite de lino, aceite de cañóla, aceite de coco, aceite de cilantro, aceite de maíz, aceite de semilla de algodón, aceite de avellana, aceite de oliva, aceite de margosa, aceite de palma, aceite de maní, aceite de colza, aceite de salvado de arroz, aceite de cártamo, aceite de soja, aceite de semilla de girasol y mezclas de los mismos.
5. El proceso tal como se reivindica en la reivindicación 1, en donde dicha grasa se selecciona del grupo que consiste en grasa saturada, grasa insaturada, grasa insaturada de hidroxilo, grasa saturada de hidroxilo, grasa epoxi, fosfolipidos, ásteres de cera y mezclas de los mismos.
6. El proceso tal como se reivindica en 1, en donde dicha grasa es ásteres de poliol basados en ácidos grasos.
7. El proceso tal como se reivindica en la reivindicación 1, en donde dicho disolvente polar orgánico se selecciona del grupo que consiste en t-butanol, alcohol iso-amilico, alcohol de di-acetona, etanol, propanol y t-pentanol y mezclas de los mismos.
8. Los procesos tal como se reivindican en las reivindicaciones 1 y 2, en donde dicha hidrólisis enzimática con lipasa se lleva a cabo con lipasa inmovilizada.
9. El proceso tal como se reivindica en la reivindicación 8, en donde la lipasa es inmovilizada sobre un soporte, en donde el material de base del soporte se selecciona del grupo que consiste en co-polímero de poliestireno y divinil benceno, poliacrilico, poliestireno y polimetacrilato.
10. El proceso tal como se reivindica en la reivindicación 2, en donde dicha resina de intercambio iónico es una resina de intercambio catiónico fuertemente ácida.
11. El proceso tal como se reivindica en la reivindicación 10, en donde dicha resina de intercambio iónico se selecciona del grupo que consiste en resinas poliméricas sulfonadas, Indionl30, Indionl40, Indionl90, Indion770, DIAION(R) SK1B, DIAION(R) SK104, DIAION(R) SK110, DIAION(R) SK112, DIAION(R) SK116, DIAION(R) PK208, DIAION(R) PHK212, DIAION(R) PK216, DIAION(R) PK220, DIAION(R) PK228 y DIAION(R) HPK25.
12. El proceso tal como se reivindica en la reivindicación 1, en donde dicha hidrólisis enzimática con lipasa se lleva a cabo a una temperatura en el rango de 30°C a 80°C.
13. El proceso tal como se reivindica en la reivindicación 12, en donde la hidrólisis enzimática con lipasa se lleva a cabo a una temperatura en el rango de 50 a 65°C, preferiblemente 60°C.
14. El proceso tal como se reivindica en la reivindicación 1, en donde dicho proceso resulta en más de 99% de conversión de dicha grasa en ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol.
15. El proceso tal como se reivindica en la reivindicación 1, en donde dicha mezcla homogénea comprende grasa, un disolvente polar orgánico y agua en la relación de 1:4:0.15 a 1:7:0.5.
16. El proceso tal como se reivindica en la reivindicación 1, en donde la relación entre dicha grasa y el disolvente polar orgánico está en el rango de 1:4 a 1:7.
17. El proceso tal como se reivindica en la reivindicación 1, en donde la relación entre dicha grasa y agua es de 1:0.15 a 1:0.5.
18. El proceso tal como se reivindica en la reivindicación 1, en donde dicha hidrólisis enzimática con lipasa se lleva a cabo en un reactor por lotes, reactor continuo o reactor semicontinuo.
19. El proceso tal como se reivindica en la reivindicación 1, en donde dicha hidrólisis enzimática con lipasa se lleva a cabo en un reactor continuo con un tiempo de residencia de 10 a 60 minutos.
20. El proceso tal como se reivindica en la reivindicación 2, en donde dicha hidrólisis enzimática con lipasa se lleva a cabo en un reactor continuo con un tiempo de residencia de 10 a 150 minutos.
21. El proceso tal como se reivindica en la reivindicación 1, en donde dicha hidrólisis enzimática con lipasa se lleva a cabo en un reactor por lotes o semicontinuo con un tiempo de residencia de 0.5 horas a 2 horas.
22. El proceso tal como se reivindica en la reivindicación 2, en donde dicha hidrólisis enzimática con lipasa se lleva a cabo en un reactor por lotes o semicontinuo con un tiempo de residencia de 0.5 horas a 24 horas.
23. Un proceso para la producción de ácidos grasos, monoacilglicerol (MAG) sn-regio, diacilgliceroles (DAG) sn-regio y glicerol, en donde el proceso comprende: preparar una mezcla homogénea de grasa, disolvente polar orgánico y agua; someter dicha mezcla homogénea a una hidrólisis enzimática con lipasa para obtener un hidrolizado, y en donde el hidrolizado comprende ácidos grasos, MAG, DAG y glicerol; y procesar dicho hidrolizado utilizando una resina de intercambio iónico y posteriormente otra hidrólisis enzimática con lipasa para obtener una mezcla, en donde la mezcla comprende ácidos grasos y glicerol, y en donde dicha mezcla tiene menos de 5% de monoacilglicerol (MAG).
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